Blindage magnétique
Tout savoir sur le blindage magnétique
Un blindage magnétique est une protection contre les ondes magnétiques qui permet d’atténuer dans un volume défini le champ magnétique ambiant.
La vocation du blindage magnétique est donc de protéger un instrument de ce champ magnétique, afin d’en assurer un fonctionnement optimisé, ou bien de protéger un environnement d’un champ magnétique émis par un instrument et/ou une source d’énergie. De même, un instrument peut lui-même, émettre un champ magnétique qui peut créer des interférences importantes avec des appareils électriques. Si les actifs ne sont pas protégés, alors le flux magnétique peut venir perturber le fonctionnement.
Il existe deux typologies de blindage magnétique qui sont complémentaires :
- Le blindage passif
Le blindage actif
Dans le cas d’un blindage passif – cœur de métier de MECA MAGNETIC -, le champ magnétique peut être absorbé par un bouclier en métal, souvent réalisé avec du mumétal.
Dans le cas d’un blindage actif, le champ magnétique peut également être neutralisé par un autre instrument qui émet un champ magnétique opposé de valeur équivalente, ce qui supprime dans un espace limité le champ résiduel. Le savoir-faire d’un blindage consiste à sélectionner l’une de ces deux solutions, et parfois les combiner, lorsque le besoin de champ résiduel d’un espace est très faible, ce qui est une compétence de MECA MAGNETIC.
Un blindage magnétique passif peut être considéré comme une cage de faraday pour des champs magnétiques continus ou de basse fréquence. A la différence de la cage de Faraday, on cherchera à empêcher un champ d’entrer dans un volume ou de sortir d’un volume ou le canaliser dans un volume dédié. Seuls certains matériaux ont une forte perméabilité magnétique ou susceptibilité magnétique et un faible champ coercitif (limiter les effets d’hystérésis: Retard dans le développement d’un phénomène physique par rapport à un autre), à savoir le permimphy ou autres alliages de fer nickel. Un matériau présentant une susceptibilité magnétique élevée aura tendance à concentrer les lignes de champ magnétique.
Le principe du blindage passif
Un blindage magnétique est une solution mécanique, la plupart du temps issue d’une pièce de tôlerie, destiné à résoudre un problème de perturbation électromagnétique basse fréquence. On parle alors de « blindage passif ».
Un blindage conduit la composante magnétique de l’onde électromagnétique sur des fréquences de 0,1 à 10 000 Hz. Au-dessus de 10 000 Hz, on utilisera des blindages électriques réalisés avec d’autres matières et nécessitant d’autres conceptions.
- Le but d’un blindage est d’attirer, de concentrer et de dévier les lignes de champs magnétiques. Il peut ainsi les empêcher de venir dans un volume donné (par exemple le blindage d’un tube cathodique) ou empêcher un champ magnétique de se propager (exemple du blindage d’un transformateur).
Une ligne de champ ne se stocke pas, ne s’arrête pas et se reboucle toujours. Elle se propagera dans le milieu où la perméabilité est la plus importante.
Contrairement au blindage électrique, blinder magnétiquement consiste à dévier les lignes de champs, une simple plaque constitue donc un blindage.
Concevoir un blindage magnétique
Les vérifications d’usage
Avant de partir sur une recherche de solution, il convient de vérifier les points suivants :
- – Suis-je en champ continu ou en champ alternatif ?
– Suis-je en présence de champ faible ou de champ fort ?
– Faut-il blinder la pollution ou la partie sensible ?
– Quelle atténuation dois-je avoir ?
- – Les valeurs données ou mesurées sont-elles fiables ?
– Ces valeurs sont-elles données en valeurs moyennes ou en valeurs crêtes ?
– De quelle place dispose-t-on pour mettre un blindage ?
– Quels paramètres dois-je également prendre en compte : aération, passage de câble, sollicitation mécanique ou climatique, accessibilité…
Les méthodes de conception
Différentes méthodes de conception sont possibles.
L’utilisation de formules assez simples, qui peuvent très vite donner, en champ continu, une idée de la solution. On peut partir de formules un peu plus complexes (faisant appel à des abaques), formalisées entre autres par Albrecht J. MAGER en 1970 qui, à partir de formes simples, affine des solutions en continu ou en alternatif.
La solution des simulations par éléments finis (intégrant les équations de Maxwell ) reste une approche destinée aux formes complexes et dépend énormément du maillage et des courbes B-H des matériaux intégrées au logiciel.
- La conception et le besoin en atténuation permettront d’identifier un besoin complémentaire éventuel en blindage actif.
Quelle matière pour quel résultat de blindage ?
Les épaisseurs travaillées
Monocouche versus multicouche
L’atténuation du champ magnétique demandée est un des critères de choix de l’épaisseur du matériau choisi et du choix entre monocouche et multicouche. Le deuxième critère est la contrainte liée à la surface à blinder et/ou la surface résiduelle demandée.
- Un multicouche est un savoir-faire spécifique maitrisé chez MECA MAGNETIC. Il consiste en une succession de blindages assemblés sur le principe des poupées russes. On part du principe que 2 couches de 1 mm séparées par un entrefer est plus efficace qu’une couche de 2 mm (analogie au double vitrage).
On l’utilise quand les champs sont élevés ou lorsqu’on recherche une atténuation importante. Couche après couche, les valeurs de champ diminuent très fortement. On peut ainsi éviter les phénomènes de saturation et atteindre des valeurs de champs résiduelles extrêmement faibles. C’est la solution idéale pour les chambres à champs nul. On obtient par rapport au champ terrestre des atténuations correspondant à un facteur 10 000 permettant d’aboutir à des champs résiduels de quelques nano tesla.
La règlementation en vigueur
Une directive européenne sur les champs électromagnétiques a vu le jour en juin 2013 : 2013/35/UE – https://eur-lex.europa.eu/
Chaque pays Européen peut disposer, au niveau national, d’une règlementation plus stricte que cette règlementation Européenne. C’est par exemple le cas en France avec le Décret n° 2013-1162 – legifrance.gouv.fr Décret n° 2013-1162 du 14 décembre 2013 qui définit un cadre plus strict pour certains environnements sensibles (hôpitaux, écoles…).
FAQ
C’est quoi un champ magnétique
Le champ magnétique est un phénomène physique engendré par le déplacement de charges électriques et révélé par des matériaux magnétiques.
Comment s’isoler d’un champ magnétique ?
Pour isoler le mécanisme du champ magnétique de l’aimant, il faut soit enfermer l’aimant dans une cage de FARADAY, soit y enfermer le mécanisme.
Comment bloquer le magnétisme ?
Le champ magnétique traverse tout, les cloisons, le béton, le granit, le corps humain… et ne peut pas être arrêté. La seule solution pour s’en protéger consiste à s’éloigner de la source.
Un matériau naturel ou composite peut-il bloquer le champ magnétique comme le ferait une cage de Faraday pour le champ électrique ?
Oui, le blindage magnétique est possible en utilisant des matériaux à forte susceptibilité magnétique, qui concentrent les lignes de champ magnétique afin qu’elles restent à l’intérieur du matériau.
Qu’est-ce qu’un blindage magnétique ?
C’est une protection contre les ondes magnétiques qui permet d’atténuer dans un volume défini le champ magnétique ambiant.
Comment faire un blindage magnétique ?
En utilisant un matériau capable de concentrer les lignes de champ magnétique créées dans l’espace par des sources de champ magnétique, comme les aimants.
Blindage de réception ou d’émission ?
Les deux. Soit on ne veut pas qu’un élément sensible soit perturbé, soit on ne veut pas qu’un élément perturbe.
Jusqu’où peut-on blinder (fréquence et puissance) ?
On peut blinder toute fréquence suivant différentes techniques. Pour les basses fréquences, on utilise des matériaux à forte perméabilité ; pour les fréquences plus élevées on utilise des matériaux à faible résistivité.
Pour les très grande fréquences (Giga hertz), l’emploi de peinture chargée de plastique ou autre est plus adaptée.
es équations de Maxwell sont des lois fondamentales de la physique, et sont au nombre de quatre (Maxwell-Gauss, Maxwell-Faraday, Maxwell-Flux et Maxwell-Ampère). L’ensemble de ces équations se rapportent à l’électromagnétisme, et plus particulièrement à la description des phénomènes magnétiques, électriques, et lumineux.