电子设备中的结构屏蔽原则与技术要点分析

在电子设备的结构组成中,它的电磁结构屏蔽性是重要的一个方面,它对电子设备的性能和状态具有直接的影响,关系到电子设备的正常运行,如果忽视了这些方面就会导致运行出现各种状况,不利于工作效率的提高,基于此,文章对电子设备中的结构屏蔽进行了简单的分析,并阐述了相关的技术要点。

新能源电动汽车高压连接器屏蔽结构优化与仿真分析

伴随着资源节约型、环境友好型发展战略的贯彻实施,国家对新能源汽车发展给予了重点关注和重点扶持。以激光雷达、无人驾驶、智能车联网、人车交互系统等技术为代表的新能源电动汽车智能化发展趋势,新能源汽车上以电机、功率转化器及绝缘栅双极晶体管(IGBT)、动力电池、无线充电系统等为主的组件或设备会有很强的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)产生,高压连接器是连接电动汽车三电系统(电池、电机、电控)的主体元器件,一方面直接与上述设备互联,另一方面本身传输的高电压、大电流也会产生强烈且随工况变化而突变的电池干扰,所以其屏蔽结构直接影响到连接器线束总成及整车的电磁兼容(Electro Magnetic Compatibility,EMC)性能。本次研究设计一种以圆孔替代方孔的屏蔽结构,经过有限元仿真分析,发现优化改良后的连接器屏蔽结构不仅保证了连接器的链接性能,且电磁辐射屏蔽效果较为突出,可做进一步的推广应用。

基于PSO的多层开孔电磁屏蔽结构优化设计

金属屏蔽腔体能够保证车载记录仪在强电磁环境中正常工作,但散热和线缆等开孔会降低腔体屏蔽效果,需要对结构优化以提高屏蔽效能。分析不同开孔方案和结构参数对屏蔽效能的影响,推导电磁屏蔽效能的计算公式,针对纯数值优化方法计算成本高、计算效率偏低的问题,结合解析法计算简单和数值法计算精确的优点,采用自适应权重PSO优化算法对解析式进行快速寻找优化值,采用数值法对寻优结果进行数值仿真计算适应度值,从而得到最优的结构参数。结果表明,与纯数值法优化相比,计算成本大约降低88.54%,在取得同样屏蔽效能的情况下,屏蔽结构的厚度由3.4 cm减少至2.99 cm,体积减小9.03%;在屏蔽结构体积大约相同时,屏蔽效能由98.79 dB提升至102.65 dB。可见提出的优化方法在提升优化效果的同时大幅提高设计效率。

屏蔽罩开启过程冷冻靶热辐射屏蔽方案研究

在激光惯性约束核聚变的点火过程中,低温屏蔽罩的移除会使大量外界环境辐射进入冷冻靶,燃料靶丸温度场的变化直接影响燃料冰层的质量。针对六端直柱腔冷冻靶展开数值模拟研究,建立了多层热辐射屏蔽结构的三维全要素模型,基于Boussinesq假设和离散坐标辐射模型,研究了低温屏蔽罩的开启速度及不同热辐射屏蔽结构等因素对靶丸温度场特性的影响。结果表明:增大低温屏蔽罩的开启速度,会加快靶丸表面温度上升的速度,并缩短最大温差峰值出现的时间和温度场的稳定时间;采用辐射屏蔽片结构优于二级冷屏,能有效减少外界高温辐射热冲击的影响,可以使低温屏蔽罩开启后靶丸表面的温升降低44.3%,最大温差的峰值降低45.2%,温度场稳定所需的时间减少5.3%;提高屏蔽片的表面发射率,缩小屏蔽片与硅臂间的距离可以进一步降低屏蔽罩开启过程中靶丸表面的温升和温度场均匀性的恶化程度。研究结果可为冷冻靶固定式热辐射屏蔽结构方案的选择以及低温屏蔽罩开启过程靶丸表面温度场的控制提供理论指导。

合成纤维复合夹层屏蔽结构改性及其电磁特性研究

提出具有复合介质夹层屏蔽结构模型的设想,利用铜箔-聚四氟乙烯为原材料,设计了单层屏蔽结构与复合夹层屏蔽结构的对比实验,测试了复合夹层屏蔽结构的电磁屏蔽效能增量,并用Ватолцн多层电磁屏蔽理论公式进行了验证。具有复合夹层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能明显优于单层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能。继而以涤纶无纺布、锦纶合成纤维为研究对象,采用电化学改性的方法,制备了具有复合夹层屏蔽结构的柔性电磁屏蔽材料。结果表明,通过对研究对象的选择和优化电化学改性的工艺,可以制备出1MHz～1000MHz入射电磁波频段范围内,满足不同要求的合成纤维复合夹层屏蔽结构改性材料,其SE值最高可达98dB。

机织物有效结构模型的电磁屏蔽效能影响因素

基于对含金属纱线机织物的结构分析，提出该类织物的有效电磁屏蔽结构由金属纤维纱线构成；采用裸铜丝制备模拟织物中金属纱线排列的有效结构模型样品，改变其排列方式、排列间距、交叉处及四周连通情况等的模型样品，用屏蔽室法获得1～18GHz范围内的屏蔽效能。结果表明：金属纱线排列间距是影响屏蔽效能的关键因素；金属纱线单向排列和双向排列样品的屏蔽效能一样，但是单向排列样品具有显著方向性；双向网格排列样品的网格尺寸影响其屏蔽效能。实验条件下金属纤维纱线交叉点处的连通情况对屏蔽效能影响不大，但尚需要进一步研究。

一种用于船用反应堆屏蔽结构优化的方法

本文研究了一种基于神经网络和遗传算法的船用反应堆屏蔽优化方法,并开发了可视化操作界面。给出船用反应堆四层屏蔽结构模型,将蒙特卡罗方法计算的归一化中子透射率与训练后的神经网络预测值进行对比,验证了神经网络方法预测的准确性。通过将神经网络预测结果作为遗传算法适应度函数的参数进行约束寻优,能够快速找到船用反应堆模型最佳的屏蔽结构参数,大幅度提高了反应堆屏蔽结构优化计算效率。

特高压SF_6气体绝缘套管内屏蔽结构研究

为了研究特高压SF6气体绝缘套管内屏蔽结构的电场分布特性并制定合理的结构设计方案,通过对特高压SF6气体绝缘套管进行有限元电场分析,研究了边缘效应和结构参数对内屏蔽电极表面电场的影响。在此基础上,针对仅通过控制电极表面电场进行内屏蔽结构设计的局限性,研究了SF6局放起始电场强度对内屏蔽结构设计的影响。结果表明:内屏蔽电极边缘外形对电极边缘电场强度影响较大,而对电极中部电场强度影响较小,因此进行内屏蔽结构设计需要考虑边缘效应对电极表面电场的影响,将边缘外形设计和电极尺寸设计分开进行;此外,边缘外形对边缘SF6局放起始电场强度影响较大,在进行边缘外形设计时需要综合考虑表面电场强度和局放起始电场强度的影响。

ITER真空室内屏蔽结构的虚拟设计

介绍了ITER(国际热核聚变实验堆)真空室内屏蔽结构的特点,提出了内屏蔽结构的虚拟设计体系结构模型。利用参数化技术完成了屏蔽单元的实体建模,应用有限元分析方法进行了结构分析,为优化设计提供了依据。基于虚拟装配平台实现了屏蔽单元的实时修改、信息检测及内屏蔽结构的装配仿真,实现了大型装置结构的虚拟产品化。

±1100 kV换流阀屏蔽罩结构改进及U50试验

±1100kV直流换流阀相对目前电压等级最高的±800kV直流换流阀电压有较大提高,为了确保外绝缘设计的可靠性,对±1100kV换流阀屏蔽罩结构改进和换流阀外绝缘操作冲击电压放电特性进行了全面研究。首先通过改进屏蔽罩结构以实现屏蔽罩表面电场的合理分布,然后针对换流阀不同类型屏蔽罩分别制定外绝缘操作冲击电压试验方案,并设计了一种无晶闸管的操作冲击50%击穿电压(U50)试验阀塔,最后采用操作冲击U50试验验证了换流阀外绝缘电气强度。结果表明,±1100kV换流阀屏蔽罩结构改进设计合理,阀塔对墙的最小空气净距达到5m其外绝缘强度即可达到要求的绝缘水平,实际阀厅的空气净距有较大的安全裕度。

软岩地基下AP1000核电屏蔽厂房结构地震响应研究

以AP1000核电屏蔽厂房结构为研究对象,进行考虑土-结构相互作用的地震响应分析,探讨不同厚度和不同地表倾斜角度软岩场地对屏蔽厂房结构地震响应的影响。利用ABAQUS有限元软件建立了软岩层厚度分别为25、30、35、40m以及地表倾斜角度分别为0°、3°和6°的土-结构相互作用模型,实现了地震动输入。对计算所得楼层响应谱进行对比分析可知,软岩层较硬岩层对地震传播有一定的放大效应,软岩层厚度的增加会使峰值频率往低频方向移动;倾斜场地对楼层响应谱高频部分有一定的放大效应。该研究结果对软岩场地下核电厂抗震安全评价具有一定参考意义。

电子设备电磁屏蔽的结构设计

随着计算机信息技术的发展,电子设备得到了广泛的应用,使用频率也越来越高。但是在电子设备应用过程中,很容易受到外界电磁场的影响,从而影响到电子设备正常性能。因此,文章针对电子设备电磁屏蔽结构设计展开论述。

结构/屏蔽一体化复合材料研究现状及发展趋势

面对电子设备和系统的综合性迫切需求,现有电磁屏蔽材料在屏蔽效能、带宽、密度、强度以及极端环境适应性等方面各有优缺点,结构/屏蔽一体化复合材料已成为近几年电磁防护材料技术领域的研究重点和热点。重点介绍了国内外在结构/屏蔽一体化复合材料方面的研究情况,并对铝镁合金、树脂基电磁屏蔽复合材料等典型结构/屏蔽一体化复合材料的发展趋势进行展望。

高压发电机绝缘设计内屏蔽结构的研究

定子线棒绝缘系统内屏蔽结构是发电机实现大容量,高电压等级的有效方法。介绍了内屏蔽结构通过增大圆角半径,采用半导体材料实现均压层的屏蔽作用,改善高压发电机定子线棒角部电场集中的现象。

无线电能充电系统中纳米晶复合屏蔽结构的屏蔽性能

针对电动汽车无线充电系统屏蔽背部空间的漏磁问题,提出一种边缘加厚的新型纳米晶复合屏蔽结构。通过建立多层复合屏蔽数学模型,仿真计算分析不同屏蔽结构背部空间磁通密度。结果表明:边缘加厚纳米晶复合屏蔽结构对于屏蔽背后空间漏磁场具有较好的抑制效果,相比于单层纳米晶复合屏蔽磁通密度下降了25%~26.1%,相比于铁氧体+铝板结构磁通密度下降了50%~55.7%,屏蔽结构的屏蔽效能高22.9%~26.7%,有效地减少了屏蔽的漏磁。

用2.5维的边缘元法分析屏蔽导波结构中含非匀质基片的微带线(英文)

微波单片集成电路 ( MMIC)的优化设计已受到工业界的关注 ,而 MMIC元件广为采用含非匀质基片的微带线。用 2 .5维的边缘元法研究了这类屏蔽导波结构的色散特征 ,所导出的公式适用于各种复杂形状的导波结构。对某些简单结构 ,该结果与用其它解析和数值方法得出的数据相符 ;对某些复杂结构 ,提供的新结果预示了扩展应用的可能性。

550kV SF_6气体绝缘GIS套管内屏蔽结构研究

主要介绍了550 kV SF6气体绝缘GIS套管的内绝缘屏蔽结构形式。针对550 kV SF6气体绝缘GIS套管传统的双屏蔽层结构形式所带来的装配难、局放高和成本高等缺陷,通过建立电场模型及优化设计平台,选取了经电场优化的单屏蔽层方案,有效避免了传统的双屏蔽层设计所带来的问题。经型式试验验证,产品各项性能指标满足技术规范要求,绝缘试验合格并具有较大的裕度,套管具有良好的技术经济指标。

罗氏线圈电流互感器电屏蔽结构缺陷误差机理研究

文中针对牡丹江110 kV桦林变10 kV数字化计量试点中发现的电子式电流互感器运行状态下误差异常故障,开展罗氏线圈原理电子式电流互感器电屏蔽结构缺陷产生的误差机理研究;通过理论分析建立电子式互感器的屏蔽结构在电场中所形成的耦合电容网络,提出附加误差电压计算公式,并利用有限元仿真软件计算无屏蔽、屏蔽破损、屏蔽接地失效等状态下外部电磁场对电子式电流互感器比值误差的影响量;通过实验室搭建测试平台复现并消除现场故障。相关研究工作对完善电子式电流互感器现场检测方法、及时发现故障隐患和故障原因提供实践依据。

550kV SF_6气体绝缘高海拔套管绝缘屏蔽结构

介绍了550 kV SF6气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)高海拔套管的绝缘屏蔽结构参数对电场分布的影响。针对套管单屏蔽结构方案,通过有限元法研究了接地屏蔽层翻边结构参数组合对套管内部最大电场强度的影响;研究了接地屏蔽层高度对GIS套管内外绝缘电场强度分布的影响。从而通过最优化接地屏蔽层高度和接地屏蔽层翻边结构参数组合,得到合理的套管内外电场分布,有效解决了高海拔型套管外绝缘修正后的内外电场分布均匀化问题,为550 k V SF6气体绝缘高海拔套管的绝缘结构设计提供了理论依据。

变压器油箱的屏蔽结构和制造工艺

介绍了几种典型的油箱屏蔽结构形式，论述了各种屏蔽结构的特点、适用范围及其制造工艺。