Pięciowarstwowy bęben z mumetalu do ekranowania zewnętrznego pola magnetycznego (osłabia ziemskie pole magnetyczne ponad 1500 razy)
Mumetal – stop niklu (75%) i żelaza (15%) z niewielkimi dodatkami miedzi i molibdenu.

Stop ten wykazuje bardzo dużą względną przenikalność magnetyczną (nawet powyżej 106), co jest wykorzystywane do ekranowania statycznych i wolnozmiennych pól magnetycznych, które są bardzo trudne do wyeliminowania przy użyciu innych metod[1].

W celu uzyskania odpowiednich właściwości magnetycznych mumetal musi zostać poddany odpowiedniej obróbce cieplnej, to jest wyżarzaniu w atmosferze wodoru. Wyżarzanie zmienia strukturę krystaliczną oraz redukuje zawartość niekorzystnego węgla, a także usuwa naprężenia pozostające po poprzednich operacjach, mogące znacznie pogorszyć właściwości magnetyczne – głównie obniżyć przenikalność magnetyczną.

Istnieje wiele modyfikacji tego stopu (np. Super Mumetal), w których zawartość niklu może wynosić do 77%, molibdenu do 4% i miedzi do 5%. Różnią się one nieznacznie przede wszystkim właściwościami magnetycznymi

Osłony magnetyczne z Mu-metalu.

Osłony magnetyczne wykonane są z Mu-metalu®, stopów żelazo-krzem, czystego żelaza, a także innych materiałów. Elementy te są cięte laserowo według specyfikacji i wymagań klienta, a następnie poddawane obróbce cieplnej w celu otrzymania wymaganych właściwości magnetycznych.
W ofercie znajdują się również osłony do transformatorów w postaci głęboko ciągnionych puszek: okrągłych, kwadratowych oraz prostokątnych. Dostępne są one w różnych wysokościach oraz z różnorodnymi pokrywami, dopasowanymi zarówno zewnętrznie jak i wewnętrznie. Wszystkie osłony mogą zostać dostosowane do indywidualnych wymagań klienta. Zakres grubości w jakich mogą zostać wykonane to 0,10 mm do 5,00 mm.

Mu-metal® to nazwa handlowa stopu zawierającego 80% niklu, 4,5% molibdenu oraz żelazo. Inne używane nazwy to Permalloy, Hy Mu80, Magnifier 7904. Stopy te mają bardzo wysoką przepuszczalność magnetyczną, co skutkuje najwyższym możliwym współczynnikiem tłumienia.

Jak działa ekran magnetyczny?
W chwili obecnej nieznany jest materiał, który w pełni blokowałby działanie pola magnetycznego nie ulegając jego przyciąganiu. Ekran magnetyczny działa przekierowując pole magnetyczne na obszar wokół siebie, zatem materiał użyty do budowy osłony musi charakteryzować się wysoką przepuszczalnością, czyli zdolnością do przyciągania linii pola magnetycznego.
Najczęściej stosowanymi stopami są Mu-metal®, Supra 50 i Supra 36, które dobierane są w zależności od natężenia pola magnetycznego. W przypadku zbyt wysokiego dla danego materiału natężenia pola magnetycznego, materiał ten ulegnie nasyceniu, a co za tym idzie stanie się nieskuteczny. Aby zapobiec temu zjawisku używa się ekranów wielowarstwowych będących kombinacją powyższych stopów. Stopy te powinny charakteryzować się niskim stopniem indukcji magnetycznej w celu ochrony przed stałym namagnesowaniem.

Jaka jest różnica pomiędzy ekranowaniem częstotliwości radiowych a ekranowaniem magnetycznym?

Ekranowanie częstotliwości radiowych zachodzi w przypadku pól o wysokiej częstotliwości powyżej 100 kHz, a materiały używane w tym celu to miedź, aluminium czy metalizowane tworzywa sztuczne. Materiały te stosowane są do ekranowania częstotliwości radiowych, ponieważ są przewodnikami oraz wykazują niską przepuszczalność. Ekranowanie magnetyczne natomiast zachodzi w zakresie 30 – 300 Hz AC.

Jaka jest różnica między prądem stałym (DC) a przemiennym (AC)?
Prąd stały (DC) charakteryzuje się stałym natężeniem i kierunkiem przepływu, tak jak np. pole emitowane przez Ziemię lub pole wytwarzane przez magnesy i niektóre silniki. Prąd przemienny (AC) to prąd, którego wartość chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny sposób z określoną częstotliwością. Takie pola są z reguły generowane przez urządzenia elektryczne pracujące w zakresie 50-60 Hz. Ekranowanie magnetyczne jest skuteczne dla obu tych typów prądu.

Jaki kształt jest najlepszy dla ekranu magnetycznego?

Najskuteczniejszym kształtem jest kształt kulisty, jednak jest on trudny do wykonania oraz w dużej mierze niepraktyczny w większości zastosowań. Drugim w kolejności jest walec, który dzięki swej budowie charakteryzuje się zwiększoną wartością tłumienia. Następnym jest kształt sześcianu, którego rogi mają duży promień gięcia, minimalizując koncentrację strumienia. O ile to możliwe, nie należy stosować płaskiego arkusza.

Czym jest przepuszczalność magnetyczna?

Jest to zdolność materiału do absorbowania strumienia magnetycznego; stosunek gęstości strumienia do sił pola. Im wyższa przepuszczalność, tym lepsza efektywność tłumienia ekranu magnetycznego.

Czym jest tłumienie pola magnetycznego?

Tłumienie pola, czynnik osłony (S), jest to stosunek natężenia pola magnetycznego na zewnątrz ekranu magnetycznego (Ha) oraz wypadkowego pola wewnątrz osłony, tzn. Ha/Hi (bez jednostek) lub S=20 x log (Ha/Hi) (Db). W zależności od stopnia przepuszczalności materiału, kształtu i wielkości osłony stosowane są odmienne formuły do obliczania tłumienia pola; w większości przypadków są one przybliżone i znajdują zastosowanie w przypadku pól prądu stałego (DC).
Formuła dla zamkniętej puszki:
S = 4/3 x (Mu x d/D)
Mu – przepuszczalność (wartość względna)
d – grubość materiału
D – średnica osłony
Formuła dla pustego walca w polu magnetycznym poprzecznym:
S = Mu x d/D
Formuła dla sześciennego pudełka:
S = 4/5 x (Mu x d/a)
a – długość boku
W przypadku osłon wielowarstwowych z przestrzeniami powietrznymi zapewnionymi przez przekładki izolacyjne, właściwości poszczególnych warstw ulegają zwielokrotnieniu czego efektem jest uzyskanie doskonałych właściwości ochronnych.
Formuła dla osłony dwuwarstwowej:
S = S1 x (S2 x (2 x zmiana średnicy/średnica))

Czy można używać ekranów magnetycznych w warunkach próżni?
Mu-metal® wykazuje podobieństwo do stali nierdzewnej, więc gazowanie zewnętrzne jest minimalne.

Czy temperatury kriogeniczne mają wpływ na Mu-metal®?
Niskie temperatury mają wpływ na Mu-metal®, tj. indukcja saturacji pozostaje taka sama, natomiast zmniejsza się przepuszczalność. W temperaturach kriogenicznych należy używać specjalnego, kriogenicznego Mu-metalu®.

Dlaczego Mu-metal®, Supra 50 i żelazo wymagają końcowej obróbki cieplnej?
Obróbka cieplna jest wymagana po obróbce plastycznej w celu poprawy struktury krystalicznej oraz ziarnistości. Bez tego etapu właściwości magnetyczne i tłumienie byłyby znacznie zredukowane.

Czy ekran może być ponownie wygrzany?
Tak. Jeśli ekran został uderzony lub gdy istnieją obawy o właściwości ochronne ekranu.

Czy Mu-metal® może być spawany?
Tak. Po spawaniu należy poddać go pełnej obróbce cieplnej.

Dlaczego Mu-metal® i Supra 50 są używane razem?
Mu-metal® ma bardzo wysoki poziom przepuszczalności, ale stosunkowo niski poziom nasycenia. Supra 50 natomiast ma niższy poziom przepuszczalności, ale wyższy poziom nasycenia. Supra 50 jest umieszczana bliżej źródła silnego pola w celu ochrony Mu-metal® przed nasyceniem.

do ekranowania stałych pół magnetycznych wykorzystuje się
ekrany z ferromagnetyków (np. żelazo, kobalt, nikiel)


ferromagnetyki ekranują stałe pole magnetyczne niejako "kanalizując"
jego linie sił pola
w większości w swoim wnętrzu (i potęgując je przy tym)


ferromagnetyki są jednak przy tym przyciągane przez magnes, więc nie
o nie ci chodzi

podobnie zresztą, jak paramagnetyki (np. aluminium, platyna), które
mają względną (względem próżni 8-) przenikalność magnetyczną μ
niewiele większą od jedności,
tzn. zasadniczo nie tylko, że nie powinny osłabiać pola
magnetycznego,
ale wręcz je nieco wzmacniać
(dla ferromagnetyków μ jest wielokrotnie większe od 1)

do ekranowania zmiennych pół magnetycznych wykorzystuje się
ekrany z diamagnetyków, które są zarazem dobrymi przewodnikami prądu
(np. takich, jak miedź czy złoto)

przenikalność magnetyczna μ diamagnetyku jest nieco mniejsza od
jedności,
nieznacznie więc tylko osłabiają pole magnetyczne,
za to w tych, które są dobrymi przewodnikami prądu efekt ekranowania
zapewnia powstawanie w nich prądów wirowych, które osłabiają
generujące je pole magnetyczne,
zamieniając część jego energii w ciepło

diamagnetyki są jednak odpychane przez magnes, więc nie o nie ci
chodzi

potrafią też lewitować (zupełnie jak nadprzewodniki 8-)
patrz:
pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Diamagnetic_graphite_levitation.jpg

Zabrze. Polska