一种取向硅钢磁屏蔽装置及消磁系统的制作方法

本发明属于磁场防护、屏蔽，尤其涉及一种取向硅钢磁屏蔽装置及消磁系统。

背景技术：

1、磁屏蔽防护装置可以有效屏蔽外界磁场，在内部空间形成磁场强度很小的极弱磁环境，随着古地磁学、生物磁学、空间科学以及基础物理学等多领域发展对洁净磁环境的需求增大，近年来对磁场屏蔽装置的屏蔽性能、建设成本以及耐久性等要求也不断提高。

2、现有的屏蔽室主要是以高磁导率的软磁材料建造六面体密闭空间，形成多层被动屏蔽，通过磁场分流的方式屏蔽外界磁场。常用的软磁屏蔽材料为坡莫合金和硅钢，前者磁导率高有利于提高屏蔽效能但价格昂贵；普通硅钢价格低廉但磁导率较低；而高感磁取向硅钢兼具价格和高磁导率的优势越来越受市场欢迎。取向硅钢的特点是几乎所有晶粒的晶面都平行于轧制平面，晶向平行于轧制方向，使得其易磁化轴平行于轧制方向，轧制方向磁导率高，而横向和法向磁导率低，进而表现为轧制取向方向与横向和法向的屏蔽效能相比优势明显。

3、现有的坡莫合金以及硅钢屏蔽室的建设工艺无法完全发挥取向硅钢的优势特性，甚至产生适得其反的效果；且由于其易磁化轴的取向性使得现有的屏蔽室消磁系统也无法对取向硅钢进行有效消磁。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种取向硅钢磁屏蔽装置及消磁系统，利用取向硅钢轧制方向的高磁导率特性，实现高磁场屏蔽效能，降低屏蔽室建设成本。

2、一种取向硅钢磁屏蔽装置，所述屏蔽装置为六面体密闭空间，六面体密闭空间沿环向侧面可划分三个相互垂直的循环方向，其中，水平方向上的四个侧面构成的侧面环为水平循环方向，与环境磁场水平分量平行的四个面作为垂直循环方向，另外一个为主循环方向，且屏蔽装置的建设所在地分为理想模式和非理想模式；

3、其中，在理想模式下，屏蔽装置的长边方向与环境磁场水平分量垂直，且短边方向与环境磁场水平分量平行；此时，屏蔽装置包含长边的表面沿主循环方向上还铺设有取向硅钢屏蔽层，且铺设有取向硅钢屏蔽层的表面还绕制有消磁线圈；

4、在非理想模式下，屏蔽装置的长边方向与环境磁场水平分量不垂直，或短边方向与环境磁场水平分量不平行；此时，屏蔽装置上与环境磁场水平分量平行的表面沿主循环方向上还铺设有取向硅钢屏蔽层，且铺设有取向硅钢屏蔽层的表面还绕制有消磁线圈。

5、进一步地，一种取向硅钢磁屏蔽装置，还需要根据屏蔽装置的建设所在地的纬度处磁倾角、环境磁场水平分量以及垂直分量的大小来判断如何铺设取向硅钢屏蔽层；

6、其中，在理想模式下，若屏蔽装置的建设所在地为低纬度地区且环境磁场水平分量大于垂直分量时，屏蔽装置除了在包含长边的表面沿主循环方向上铺设取向硅钢屏蔽层，还在水平循环方向上的四个侧面铺设取向硅钢屏蔽层；若屏蔽装置的建设所在地为高纬度地区且环境磁场水平分量小于垂直分量时，屏蔽装置除了在包含长边的表面沿主循环方向上铺设取向硅钢屏蔽层，还在垂直循环方向上的四个侧面铺设取向硅钢屏蔽层，且铺设有取向硅钢屏蔽层的表面同时还绕制有消磁线圈，其中，垂直循环方向上的消磁线圈与环境磁场水平分量平行。

7、进一步地，一种取向硅钢磁屏蔽装置，还需要根据屏蔽装置的建设所在地的纬度处磁倾角大小和环境磁场水平分量以及垂直分量的大小来判断如何铺设取向硅钢屏蔽层；

8、在非理想模式下，若屏蔽装置的建设所在地为低纬度地区且环境磁场水平分量大于垂直分量时，屏蔽装置上除了与环境磁场水平分量平行的表面沿主循环方向上铺设取向硅钢屏蔽层，还在水平循环方向上的四个侧面铺设取向硅钢屏蔽层；若屏蔽装置的建设所在地为高纬度地区且环境磁场水平分量小于垂直分量时，屏蔽装置上除了与环境磁场水平分量平行的表面沿主循环方向上铺设取向硅钢屏蔽层，还在垂直循环方向上的四个侧面铺设取向硅钢屏蔽层，且铺设有取向硅钢屏蔽层的表面同时还绕制有消磁线圈，其中，水平循环方向上的消磁线圈与环境磁场水平分量垂直。

9、进一步地，所述低纬度地区为地球表面南北纬度磁倾角小于45度间的空间范围，所述高纬度地区为地球表面南北纬度磁倾角大于45度到南北极之间的区域。

10、一种用于取向硅钢磁屏蔽装置的消磁系统，包括磁场测量模块、程控消磁电源模块，消磁线圈模块；

11、所述磁场测量模块置于屏蔽装置内，检测由于屏蔽层磁化造成的剩余磁场水平恶化，为是否需要消磁和消磁后的效果提供参考；

12、所述程控消磁电源模块用于向消磁线圈模块输入消磁所需的消磁电流；其中，所述消磁电流为连续或间断施加的正弦波，且电流幅度随时间逐渐衰减，当电流幅度衰减为零时消磁结束；

13、所述消磁线圈模块包括多个均匀绕制在取向硅钢屏蔽层上的消磁线圈，用于将所述消磁电流转化为磁场。

14、进一步地，所述消磁线圈模块按绕制位置的不同分为主消磁线圈、水平消磁线圈和垂直消磁线圈；

15、所述主消磁线圈、水平消磁线圈和垂直消磁线圈独立工作，分别只对主循环方向、水平循环方向以及垂直循环方向上的取向硅钢屏蔽层易磁化轴方向进行消磁，不影响其他循环方向的硅钢屏蔽层。

16、有益效果：

17、1、本发明提供一种取向硅钢磁屏蔽装置，可以充分利用高感磁取向硅钢在易磁化轴方向上的高磁导率特性，实现低成本、高屏蔽性能的磁屏蔽装置；依据建设场地环境磁场特性，改变硅钢铺设方式，达到最佳屏蔽效果；依据取向硅钢的铺设方式绕制消磁线圈，从而有效的对不同方向铺设的取向硅钢进行消磁，且不同循环方向消磁线圈相互独立，不影响其他铺设方向的屏蔽层，能够提高消磁效率和质量。

18、2、本发明提供一种取向硅钢磁屏蔽装置，根据不同纬度和环境磁场设置相应的取向硅钢铺设方式，能够实现最优的材料利用和屏蔽效能。

19、3、本发明提供一种消磁系统，利用取向硅钢轧制方向的高磁导率特性，实现高磁场屏蔽效能，降低屏蔽室建设成本，依据建设场地环境磁场特性，改变硅钢铺设方式，达到最佳屏蔽效果；依据取向硅钢的铺设方式绕制消磁线圈，提高消磁效率和质量。

技术特征：

1.一种取向硅钢磁屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽装置为六面体密闭空间，六面体密闭空间沿环向侧面可划分三个相互垂直的循环方向，其中，水平方向上的四个侧面构成的侧面环为水平循环方向，与环境磁场水平分量平行的四个面作为垂直循环方向，另外一个为主循环方向，且屏蔽装置的建设所在地分为理想模式和非理想模式；

2.如权利要求1所述的一种取向硅钢磁屏蔽装置，其特征在于，还需要根据屏蔽装置的建设所在地的纬度处磁倾角、环境磁场水平分量以及垂直分量的大小来判断如何铺设取向硅钢屏蔽层；

3.如权利要求1所述的一种取向硅钢磁屏蔽装置，其特征在于，还需要根据屏蔽装置的建设所在地的纬度处磁倾角大小和环境磁场水平分量以及垂直分量的大小来判断如何铺设取向硅钢屏蔽层；

4.如权利要求2或3所述的一种取向硅钢磁屏蔽装置，其特征在于，所述低纬度地区为地球表面南北纬度磁倾角小于45度间的空间范围，所述高纬度地区为地球表面南北纬度磁倾角大于45度到南北极之间的区域。

5.一种用于权利要求1所述的取向硅钢磁屏蔽装置的消磁系统，其特征在于，包括磁场测量模块、程控消磁电源模块，消磁线圈模块；

6.如权利要求5所述的一种用于权利要求1所述的取向硅钢磁屏蔽装置的消磁系统，其特征在于，所述消磁线圈模块按绕制位置的不同分为主消磁线圈、水平消磁线圈和垂直消磁线圈；

技术总结
本发明提供一种取向硅钢磁屏蔽装置及消磁系统，可以充分利用高感磁取向硅钢在易磁化轴方向上的高磁导率特性，实现低成本、高屏蔽性能的磁屏蔽装置；依据建设场地环境磁场特性，改变硅钢铺设方式，达到最佳屏蔽效果；依据取向硅钢的铺设方式绕制消磁线圈，从而有效的对不同方向铺设的取向硅钢进行消磁，且不同循环方向消磁线圈相互独立，不影响其他铺设方向的屏蔽层，能够提高消磁效率和质量。

技术研发人员：周昌剑,覃维,程华富,赵文纯,肖磊
受保护的技术使用者：宜昌测试技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17