含裂缝超导磁屏蔽体的磁屏蔽研究

摘要

电气设备和电子产品辐射出的电磁波，会对环境造成污染，并对人体健康造成危害，研发高效的电磁屏蔽方法已成为人们重点关注的课题。近年来超导磁屏蔽技术取得了许多重大突破，高温超导磁屏蔽技术展现出其巨大的应用潜力，在诸多领域实现了大规模应用。高温超导体因具有完全抗磁性效应，在静磁场屏蔽和高频磁屏蔽中能达到最理想的效果。
　　本文综述了高温超导材料的基本特性，重点介绍了高温超导材料的电磁屏蔽特性，研究了超导圆柱形磁屏蔽体的磁屏蔽机理。利用Ansoft Maxwell3D仿真软件，建立了超导圆柱形屏蔽体仿真模型，利用三维有限元法(FEM)进行仿真研究，本文研究了YBCO高温超导材料构成的圆柱形磁屏蔽体的被动屏蔽，仿真研究了线圈电流对超导圆柱形磁屏蔽体的屏蔽效能的影响，发现屏蔽体内的磁场强度随线圈电流的增大而增大，且成线性关系。仿真研究了屏蔽体厚度和高度对超导圆柱形磁屏蔽体的磁屏蔽效能的影响，发现屏蔽体厚度和高度对屏蔽性能影响比较小。仿真研究了磁场频率对超导圆柱形磁屏蔽体的磁屏蔽效能的影响，发现超导磁屏蔽体在高低频都有很好的屏蔽作用。最后研究了裂缝的宽度、深度及裂缝方向对其磁屏蔽效能的影响，裂缝宽度越大磁屏蔽效果越差;裂缝深度越深屏蔽效果越差;裂缝方向与磁场方向垂直时的屏蔽效果比较好，而裂缝方向与磁场方向平行时的磁屏蔽效果比较差，对比发现前者比后者的磁屏蔽效果好很多。
　　要达到理想的电磁屏蔽效果，应充分考虑屏蔽体厚度、高度、裂缝的宽度深度及方向，以及外加磁场的频率，选择合适的电磁屏蔽方案，防止电磁辐射和电磁干扰，以保护国家安全、人体健康和个人信息安全，对解决电磁兼容和辐射问题具有重大的意义。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外的发展现状

1．2．1 高温超导磁屏蔽材料的发展现状

1．2．2 高温超导磁屏蔽特性的研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第2章 超导磁屏蔽的基本原理

2．1 电磁屏蔽

2．1．1 电磁屏蔽的定义和分类

2．1．2 电场屏蔽原理

2．1．3 磁场屏蔽原理

2．1．4 电磁场屏蔽

2．1．5 电磁屏蔽效能

2．1．6 影响屏蔽效能的因素

2．2 高温超导材料的磁屏蔽原理

2．2．1 超导材料的特性

2．2．2 高温超导材料的屏蔽原理

2．3 本章小结

第3章 有限元法和Ansoft电磁场仿真基础

3．1 有限元法的简介

3．1．1 有限元法的分析本质

3．1．2 有限元法的步骤方法

3．2 Ansoft软件的电磁场分析

3．2．1 Ansoft电磁场求解的边界条件

3．2．2 Ansoft三维电磁场基础

3．3 本章小结

第4章 含裂缝的圆柱形超导磁屏蔽的理论分析

4．1 强磁场中无裂缝超导体的磁场分析

4．2 弱磁场中无裂缝超导体的磁场分析

4．3 含裂缝超导体的磁场分析

4．4 本章小结

第5章 含裂缝的圆柱形超导磁屏蔽的仿真研究

5．1 引言

5．2 超导圆柱形屏蔽体磁屏蔽的仿真研究

5．2．1 Maxwell 3D模型

5．2．2 屏蔽体结构尺寸

5．2．3 仿真参数的设置

5．2．4 仿真结果与分析

5．3 含裂缝的圆柱形超导磁屏蔽的仿真研究

5．3．1 含非贯穿性裂缝圆柱形超导磁屏蔽体的Maxwell 3D模型

5．3．2 含非贯穿性裂缝圆柱形超导磁屏蔽体的仿真结果与分析

5．3．3 含贯穿性裂缝圆柱形超导磁屏蔽体的Maxwell 3D模型

5．3．4 含贯穿性裂缝圆柱形超导磁屏蔽体的仿真结果与分析

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所发表的学术论文