COUPLAGE DES INDUCTANCES PAR RAYONNEMENT MAGNETIQUE. ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE
Résumé
This work is a first step towards the understanding of involuntary couplings of wound components. More specifically, it refers to inductors entering a 10 cm edge cube and working in the 100 kHz-10 MHz frequency range. Two topics are particularly developed: mathematical tools required to evaluate, in near field approximation, magnetic coupling of close components and metrology that suits the characterization of the induction radiated by such a component. Some characterizations of industrial components are presented to illustrate the interest of this work. Magnetic induction surrounding an inductor is correctly described by giving its three components in numerous places. This présentation is difficult to illustrate and it does not allow easy comparison of fields. Owing to multipolar development, thèse data are synthesized, with a sufficient accuracy, by 15 constants al the most Usually, it is the scalar pseudo potential which is developed. Unfortunately, this potential is easy to connect neither to emitting ciments nor to induced voltages. Multipolar development of the vector potential makes it possible to achieve this goal and to prove that the 15 components of the émission of a component characterize also its suscepubility. Real spherical harmonies and vector spherical harmonies are original concepts introduced by tins work. The characterization bench moves a loop antenna according to angular coordmaîes. A computer controls thèse displacements and records data stemming from a lock-in amplifier. Outstanding care keeps noise within 30 nV that is essential to measure (iV magnitude voltages, Thanks to this bench, radiations of electrically équivalent inductors are compared, effectiveness of a component shielding is quantified and we now know that dipole momentum of a toroidal coil is not axial.
Ce travail constitue une première étape vers la compréhension des couplages involontaires des composant bobinés. Il se rapporte plus précisément aux inductances entrant dans un cube de 10 cm d'arête et travaillant entre 100 kHz et 10 MHz. Deux études sont particulièrement développées : l'outillage mathématique indispensable pour formuler, dans l'approximation du champ proche, le couplage magnétique de composants voisins et la métrologie nécessaire à la caractérisation de l'induction rayonnée par un composant de ce type. Quelques caractérisations de composants industriels sont présentées pour illustrer l'intérêt de ces travaux. L'induction magnétique entourant une inductance se décrit par la donnée de ses trois composantes en une multitude de points. Cette présentation est difficile à illustrer et elle ne permet pas de comparer facilement deux champs. Grâce au développement multipolaire, ces données se synthétisent, avec une précision suffisante, par 15 constantes au maximum. Habituellement, c'est le potentiel pseudo scalaire qui est développé. Malheureusement, ce potentiel n'est facile à relier ni aux courants qui le créent ni aux tensions qu'il induit. Le développement multipolaire du potentiel vecteur permet d'atteindre ce but et de prouver que les 15 composantes de l'émissivité d'un composant caractérisent aussi sa susceptibilité. Les harmoniques sphériques réelles et les harmoniques sphériques vectorielles sont des notions originales introduites par ce travail. Le banc de caractérisation déplace une antenne boucle selon les coordonnées angulaires. Un ordinateur commande ces déplacements et enregistre tes données issues d'une détection synchrone. De multiples précautions ramènent le bruit aux alentours de 30 nV, ce qui est indispensable pour mesurer des tensions de l'ordre du ^V. Grâce à ce banc, les rayonnements d'inductances électriquement équivalentes sont comparés, l'efficacité du blindage de certains composant est chiffrée et nous savons maintenant que le moment dipolaire d'un tore n'est pas axial.