Grazie alle molle a spire inclinate Bal Spring®, è possibile proteggere i componenti elettronici sensibili dagli effetti nocivi delle interferenze elettromagnetiche (EMI) e a radiofrequenza (RFI) condotte e irradiate. Le spire indipendenti delle nostre molle fungono da punti di contatto per una conducibilità ottimale nelle applicazioni di schermatura, garantendo un contatto costante e affidabile anche in presenza di urti e vibrazioni. Le molle Bal Spring offrono un’attenuazione superiore su un ampio spettro EMI, risultando particolarmente efficaci nelle applicazioni ad alta frequenza e con ingombri ridotti. Si tratta della scelta perfetta per i progettisti che desiderano migliorare le prestazioni delle apparecchiature riducendo nel contempo dimensioni, peso e complessità del sistema.
Cos’è una molla di schermatura EMI?
Una molla di schermatura EMI è una molla a spire inclinate di precisione, disponibile in configurazioni ad anello saldato o in segmenti lineari, che crea un percorso conduttivo continuo a bassa impedenza tra le superfici di accoppiamento al fine di attenuare le interferenze elettromagnetiche (EMI) e a radiofrequenza (RFI). A differenza delle guarnizioni EMI convenzionali, degli elastomeri conduttivi o dei fingerstock, le molle a spire inclinate resistono alla deformazione permanente, al degrado e alla generazione di frammenti.
Le singole spire delle molle di schermatura EMI Bal Spring® fungono da punti di contatto paralleli garantendo una copertura schermante a 360 gradi con una forza di contatto quasi costante lungo l’intero intervallo di deflessione operativa. Questo garantisce un’attenuazione affidabile da 100 MHz fino a oltre 16 GHz, rendendo queste molle particolarmente efficaci nei gruppi elettronici compatti ad alta frequenza.
Perché scegliere molle a spire inclinate per la schermatura EMI?
I progettisti preferiscono le molle a spire inclinate Bal Spring® alle tradizionali guarnizioni EMI e ai fingerstock quando cercano prestazioni di schermatura costanti, una lunga vita utile e caratteristiche di multifunzionalità in un modulo leggero e compatto.
Attenuazione superiore alle alte frequenze
Test indipendenti in conformità alla norma IEC 61726 dimostrano che la molla a spire inclinate Bal Spring® offre un’efficacia di schermatura capace di seguire da vicino il rumore di fondo da 100 MHz a oltre 16 GHz. La sua bassa impedenza di trasferimento offre prestazioni superiori rispetto agli elastomeri conduttivi, alle guarnizioni in maglia metallica e ai contatti fingerstock, in particolare alle alte frequenze, fondamentali per i moderni sistemi di comunicazione wireless, radar e 5G.
Resistenza alla deformazione permanente e allo sfaldamento
Le tradizionali guarnizioni EMI possono perdere efficacia di schermatura a causa della deformazione permanente. Gli elastomeri conduttivi e altri materiali possono inoltre degradarsi, sfaldarsi e contaminando i componenti elettronici sensibili. La struttura metallica della molla Bal Spring resiste perfettamente alla deformazione permanente, mentre le sue spire indipendenti favoriscono un contatto costante garantendo una schermatura più affidabile e una minore manutenzione.
Multifunzionalità: schermatura, conduzione e connessione
Una singola molla a spire inclinate Bal Spring® è in grado di svolgere contemporaneamente funzioni di schermatura dalle interferenze EMI/RFI, di messa a terra elettrica o conduzione di corrente e di ritenuta o chiusura meccanica. Questa multifunzionalità elimina la necessità di utilizzare guarnizioni, fasce di messa a terra e dispositivi di fissaggio separati, riducendo così il numero di componenti, i tempi di assemblaggio, il peso del sistema e la complessità generale del progetto.
Configurazioni di montaggio delle molle di schermatura EMI
Per le applicazioni di schermatura dalle interferenze EMI/RFI, le molle a spire inclinate Bal Spring® sono disponibili in anelli saldati o in segmenti lineari. Gli anelli vengono generalmente installati in configurazioni con montaggio su alloggiamento o su pistone. I segmenti di molla lineari si possono progettare in modo da auto-bloccarsi in posizione oppure utilizzare con altre tecnologie di fissaggio. Le molle Bal Spring possono essere abbinate a sedi di diversa forma per ottimizzare l’efficacia della schermatura. Vediamo di seguito alcuni esempi.
Sede rettangolare
La più facile da lavorare
Pistone rettangolare
Molla ad anello saldato montata su pistone in sede rettangolare
Piastra rettangolare
Segmento di molla in sede rettangolare su piastra
Vista di dettaglio della sede
Vista di dettaglio della sede
Sede a coda di rondine
La migliore per trattenere la molla
in posizione
Piastra a coda di rondine
Segmento di molla su piastra
Sede a coda di rondine
Vista di dettaglio della sede
Sede conica
Migliore controllo delle forze
Pistone conico
Molla ad anello saldato montata su pistone in sede conica
Piastra conica
Segmento di molla su piastra
Sede conica
Vista di dettaglio della sede
Sede a V
Migliore conducibilità
Pistone a V
Molla ad anello saldato montata su pistone in sede a V
Piastra a V
Segmento di molla su piastra
Sede a V
Vista di dettaglio della sede
Prestazioni delle molle di schermatura EMI
A differenza delle tecnologie di schermatura EMI tradizionali, le molle a spire inclinate Bal Spring esercitano una forza quasi costante lungo l’intero intervallo di deflessione operativa, mantenendo invariate le proprie forze anche in presenza di escursioni termiche estreme. Resistono alla deformazione permanente e le loro spire compensano eventuali disallineamenti, variazioni di tolleranza e irregolarità della superficie di contatto. Per le applicazioni che richiedono sia schermatura che connessione meccanica, possiamo adattare la sede e la dimensione della molla, il diametro del filo e altre caratteristiche in modo da calibrare con precisione la corretta forza di chiusura, bloccaggio, ritenuta, collegamento e disconnessione.
Impedenza di trasferimento delle molle a spire inclinate
rispetto ad altri metodi di schermatura
Qui è mostrata una panoramica delle prestazioni della nostra molla in un ampio intervallo di frequenze.
100 MHz-1 GHz
Efficacia di schermatura rispetto alla frequenza
10-16 GHz
Efficacia di schermatura rispetto alla frequenza
Questi grafici illustrano l’efficacia di schermatura della molla Bal Spring negli intervalli di frequenza 100 MHz-1 GHz e 10-16 GHz. Ogni grafico include il rumore di fondo a titolo di confronto, mostrando quanto la molla Bal Spring si avvicini al rumore di fondo su tutta la gamma di frequenze. I test sono stati eseguiti da un organismo indipendente accreditato in conformità alla norma IEC 61726, utilizzando un connettore coassiale con impedenza caratteristica di 50 Ω e un diametro complessivo di 0,725. Nota: l’efficacia della schermatura dipende strettamente dal design e dalla configurazione del connettore.
Forza delle molle di schermatura EMI
Numerosi fattori di progettazione, tra cui il materiale e il diametro del filo, l’altezza delle spire, la forza elastica e lo spessore della placcatura, contribuiscono alle prestazioni delle molle a spire inclinate Bal Spring®. Il controllo accurato di ciascuno di questi fattori ci permette di progettare una molla capace di offrire il livello di schermatura richiesto. Qui è mostrato un confronto diretto tra le molle Bal Spring e altre tecnologie di schermatura.
Materiali e placcatura delle molle di schermatura EMI
Le molle a spire inclinate Bal Spring® per schermatura EMI sono realizzate di precisione a partire da fili in acciaio inossidabile e leghe di rame di prima qualità, materiali selezionati per la loro eccellente combinazione di proprietà meccaniche ed elettriche. Le nostre leghe di rame presentano una conducibilità tale da poter essere utilizzate senza placcatura in numerose applicazioni. Le prestazioni dei nostri materiali in acciaio inossidabile, che a parità di dimensioni della molla offrono una forza per unità di compressione superiore rispetto al rame, possono migliorare applicando una placcatura in un metallo più conduttivo.
Materiali dei fili per le molle Bal Spring:
- ACCIAIO INOSSIDABILE (302, 316, 316L)
- RAME-BERILLIO
- RAME-ZIRCONIO
Opzioni di placcatura:
- ORO
- ARGENTO
- NICHEL
- STAGNO
La placcatura può aumentare l’efficienza della molla Bal Spring in ambienti umidi o corrosivi oppure in qualsiasi applicazione che richieda una maggiore conducibilità. Possiamo fornire molle placcate in conformità agli standard MIL o ad altre specifiche. Sebbene l’argento sia solitamente la prima scelta in caso di esigenze di elevata conducibilità, è importante considerare anche la resistenza alla corrosione e le potenziali caratteristiche di usura. Alle molle a spire inclinate argentate Bal Spring applichiamo rivestimenti protettivi per garantire un ulteriore livello di resistenza alla corrosione.
Misure delle molle di schermatura EMI
Le nostre molle a spire inclinate Bal Spring sono disponibili in segmenti lineari (per sedi semplici e complesse) e ad anello saldato con diametro interno a partire da 0,51 mm. Poiché ogni molla viene progettata per soddisfare i particolari requisiti di applicazioni specifiche, non abbiamo scorte di molle di formati o tipologie standard. Teniamo tuttavia un database delle sezioni e dei diametri richiesti più spesso, che può fungere da base di partenza per soluzioni su misura.
Le immagini illustrano unicamente le misure comuni della molla. Le proprietà della molla, tra cui diametro e materiale del filo, larghezza, altezza e angolo di inclinazione delle spire, diametro interno/esterno della molla e placcatura, si possono personalizzare in modo preciso per ottenere prestazioni ottimali.
Orientamento delle molle di schermatura EMI
Molla radiale
Nelle molle a spire inclinate radiali, la forza di compressione viene esercitata lungo il raggio dell’arco o dell’anello, in direzione perpendicolare alla mezzeria.
Molla assiale
Nelle molle a spire inclinate assiali, la forza di compressione viene esercitata lungo l’asse dell’arco o dell’anello, in direzione parallela alla mezzeria.
La scelta dell’orientamento può essere influenzata da condizioni di esercizio, configurazione delle molle (in segmenti lineari o ad anello) e altri fattori. I nostri tecnici sono a disposizione per determinare l’orientamento della molla in grado di offrire le migliori prestazioni.
Un componente, tre funzioni
Alcuni progettisti utilizzano le molle a spire inclinate Bal Spring® per chiudere, bloccare o fissare meccanicamente i componenti critici di una macchina. Altri se ne servono per creare una schermatura contro le interferenze EMI/RFI. Altri ancora sfruttano la capacità delle nostre molle di condurre elettricità e creare una messa a terra. Qualunque sia il tipo di impiego scelto, queste molle consentiranno sempre di migliorare le prestazioni, aumentare l’affidabilità e ottenere un vantaggio competitivo.
Applicazioni delle molle di schermatura EMI
Le molle di schermatura EMI Bal Spring® vengono integrate in sistemi elettronici critici in molteplici settori industriali, dove la compatibilità elettromagnetica e una schermatura RF affidabile sono fondamentali per la conformità normativa e le prestazioni del sistema.
Elettronica per aerospazio e difesa
Sistemi radar, apparecchiature per la guerra elettronica, alloggiamenti per comunicazioni sicure, moduli avionici ed elettronica satellitare richiedono una schermatura a norma MIL che garantisca prestazioni elevate in condizioni estreme di urti, vibrazioni, escursione termica e altitudine, laddove le guarnizioni convenzionali non sono sufficienti.
Telecomunicazioni e 5G
Sistemi elettronici delle stazioni base, alloggiamenti per small cell, gruppi di filtri RF e apparecchiature per infrastrutture di rete che operano a frequenze mmWave richiedono soluzioni di schermatura ad alta frequenza in grado di garantire un’attenuazione costante sopra i 10 GHz, senza alcun degrado nel corso di una lunga vita utile all’aperto.
Elettronica medicale
Sistemi per RM, apparecchiature per il monitoraggio dei pazienti, robot chirurgici e dispositivi diagnostici portatili devono soddisfare severi requisiti normativi EMC per poter operare in ambienti ospedalieri caratterizzati da forte interferenza elettromagnetica. Una schermatura con molle a spire inclinate pulite e prive di particelle protegge i circuiti sensibili senza rischi di contaminazione.
Elettronica per settore automotive ed EV
Sensori ADAS, elettronica di potenza per EV, sistemi di infotainment e moduli a guida autonoma richiedono una schermatura EMI robusta, in grado di mantenere inalterate le prestazioni in presenza di vibrazioni del veicolo ed escursione termica e negli ambienti elettromagnetici ad elevata densità che contraddistinguono le architetture elettriche degli autoveicoli moderni.
Apparecchiature industriali e di prova
Strumenti di misura sensibili, alloggiamenti per prove RF, dispositivi elettronici di controllo industriali e apparecchiature di conversione dell’energia beneficiano delle prestazioni di schermatura costanti delle molle a spire inclinate e della loro resistenza ai contaminanti ambientali comuni nei contesti industriali.
Elettronica di consumo e IoT
Dispositivi indossabili, hub per smart home, punti di accesso wireless e moduli IoT compatti richiedono soluzioni di schermatura EMI miniaturizzate, in grado di offrire un’attenuazione efficace in ingombri ridotti senza aumentare in modo significativo il peso o la complessità di assemblaggio.
Molle di schermatura: domande frequenti
Una molla a spire inclinate offre diversi vantaggi rispetto alle tradizionali guarnizioni in elastomero conduttivo e alla rete in maglia metallica. La struttura metallica della molla elimina la deformazione permanente, mantenendo inalterata l’efficacia della schermatura per l’intera vita utile senza necessità di manutenzione o sostituzione. Il profilo di forza pressoché costante mantiene una pressione di contatto uniforme indipendentemente dalle variazioni di tolleranza, senza generare particelle o frammenti che potrebbero contaminare i componenti elettronici sensibili. Test indipendenti dimostrano che la molla Bal Spring® raggiunge un’impedenza di trasferimento inferiore rispetto alle guarnizioni convenzionali, in particolare a frequenze superiori a 1 GHz.
Le molle di schermatura EMI Bal Spring® offrono un’attenuazione efficace su un ampio spettro di frequenze, da 100 MHz a oltre 16 GHz. Test indipendenti eseguiti in conformità alla norma IEC 61726 dimostrano un’efficacia di schermatura che segue da vicino il rumore di fondo lungo l’intera gamma. La molla è particolarmente efficace alle alte frequenze (superiori a 1 GHz), dove le guarnizioni convenzionali mostrano spesso un calo delle prestazioni, risultando ideale per il 5G, i radar, le comunicazioni satellitari e altre applicazioni ad alta frequenza.
Le molle di schermatura Bal Spring® sono realizzate in rame-berillio e rame-zirconio per ottenere la massima conducibilità oppure in acciaio inossidabile (302, 316, 316L) quando è richiesta una maggiore forza meccanica. Le molle possono essere placcate in oro, argento, nichel o stagno per ottimizzare la conducibilità e la resistenza alla corrosione. La placcatura in argento è in genere l’opzione preferita per ottenere massime prestazioni di schermatura, con rivestimenti protettivi disponibili per ambienti corrosivi. Tutte le molle possono essere fornite secondo le specifiche MIL.
Le molle di schermatura EMI utilizzano quattro tipi principali di sede: rettangolare (la più facile da lavorare), a coda di rondine (la migliore per l’auto-ritenuta della molla), conica (per il miglior controllo delle forze) e a V (per la massima conducibilità e la minima resistenza di contatto). Il design ottimale della sede dipende dalla geometria dell’alloggiamento, dalle prestazioni di schermatura richieste, dal metodo di assemblaggio e dall’eventuale funzione di connessione meccanica svolta dalla molla. I progettisti Bal Seal potranno consigliare il tipo di sede che meglio bilancia l’efficacia di schermatura con i requisiti di produzione e montaggio.
Sì. Le molle a spire inclinate Bal Spring® sono in grado di offrire simultaneamente schermatura EMI/RFI, messa a terra elettrica e funzioni di chiusura meccanica, bloccaggio o ritenuta, il tutto con un unico componente. Calibrando la geometria della sede, le dimensioni della molla e le caratteristiche del filo, i nostri progettisti possono ottimizzare la molla per offrire sia la schermatura che la forza di ritenzione meccanica richieste per il progetto, eliminando la necessità di utilizzare guarnizioni e dispositivi di fissaggio separati.
In primo luogo, occorre definire l’intervallo di frequenza desiderato, il livello di attenuazione richiesto, la geometria dell’alloggiamento (ad anello o a segmenti lineari, montaggio su alloggiamento o su pistone), i materiali delle superfici di accoppiamento, le condizioni ambientali (temperatura, umidità, vibrazioni) e qualsiasi funzione aggiuntiva richiesta (messa a terra, ritenzione meccanica). I progettisti Bal Seal studieranno quindi una soluzione di schermatura con molle a spire inclinate su misura e ottimizzata per gli specifici requisiti EMC. Contattate il nostro reparto tecnico per iniziare la fase di progettazione.
Richiedete il supporto dei nostri esperti in molle di schermatura EMI
Ogni molla di schermatura EMI Bal Spring® è progettata su misura per gli specifici requisiti di attenuazione, gamma di frequenze e geometria dell’alloggiamento. I nostri progettisti esperti in schermature valuteranno i problemi di compatibilità elettromagnetica (EMC) e studieranno una soluzione con molle a spire inclinate in grado di offrire un’attenuazione superiore, eliminare la deformazione permanente e semplificare l’assemblaggio. Dall’idea iniziale alla realizzazione dei prototipi, fino alla produzione, assicuriamo la schermatura di precisione richiesta per qualsiasi componente elettronico.
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