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Nos technologies
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Nos technologies

Matériaux, découvertes et principes fondamentaux de nos technologies actuelles : en savoir +
 

Aimant permanent

Un plateau magnétique à aimants permanents est simplement activé ou désactivé mécaniquement.
Les aimants sont toujours actifs, à l’intérieur du plateau, mais le flux magnétique se boucle à l’intérieur du plateau en position "démagnétiser"..

Le flux magnétique se boucle dans la pièce.
Le maintien est assuré :

Le flux magnétique se boucle dans le plateau.
La pièce est relâchée :


Electromagnétisme

En appliquant un courant continu sur un conducteur en acier, on crée un champ magnétique :

On peut inverser ce champ magnétique, en inversant la polarité aux bornes de la bobine :


Le champ magnétique est donc généré par l’excitation de la bobine. En envoyant du courant continu, l’inducteur (pièce qui est entourée par la bobine) s’entoure d’un champ magnétique.

Aucun courant ne traverse la bobine, il n’y a donc pas de champ magnétique et la pièce est libre :

En envoyant un courant continue dans la bobine, on crée un champ magnétique et la pièce est maintenue :


Electro-permanent

Système à démagnétisation totale
L’aimant ALNICO est inactif. Il n’est pas du tout magnétisé :

En envoyant une impulsion de courant continu dans la bobine, on vient magnétiser l’aimant. La pièce est maintenue :


Système à compensation
Le flux magnétique se boucle à l’intérieur du système et la pièce est relâchée :
 


En envoyant une impulsion de courant dans la bobine, on change le sens d’aimantation de l’aimant ALNICO. On contraint ainsi le flux magnétique à passer par la pièce. Cette dernière est maintenue.
Pour relâcher la pièce, on renvoie une impulsion inverse dans la bobine pour rechanger l’orientation polaire de celui-ci :
 
Matériaux, découvertes et principes fondamentaux de nos technologies actuelles
Eres  Années Découvertes
Aimants utlisés
pour la Navigation
 
Découverte des continents
- 1000
avant JC
 
 0
 
1000
• Pierres aimantées naturelles (Fe3O4)
  Découverte en Asie Mineure dans la ville de MAGNESIE une pierre appelée magnétite.
  Attraction – répulsion d’oxydes
• Découverte du fer
• Fer aimanté au contact de la magnétite
• Compas à aiguille flottante
Navigation 1200 • Apparition de la boussole
Etude de l’électrostatique
et magnétostatique
1600
 


1800
• Première étude scientifique des aimants par GILBERT
• Premier circuit magnétique (pierre + acier) pour expériences.
• Etude de l’électrostatique
• Aimant en fer
• VOLTA invente la pile
 
Electricité dynamique
 
1820
 
 
1850
• Relation entre magnétisme et électricité par OERSTED (physicien qui remarque la
  déviation de la boussole)
• Lois de l’électromagnétisme AMPERE (génie qui en 1 mois va établir ces lois)
• Moteurs et dynamos à aimants
Machines électriques 1900 • Electroaimant puissant
• Dynamo à auto-excitation
• Industrialisation des moteurs
Tout ceci se retrouve dans les compteurs électriques, téléphones, magnéto d’allumage …
Développement des
Matériaux à aimants
1930
1938
 
1941
1970
1983
 
• Mishima (Japon) alliage moulé Isotrope 58%fe – 30% Ni – 12% al : ALNICO
• Angleterre alliage moulé Anisotrope (traitement sous champ- aimants orientés
  50%fe – 24%co - 14%Ni – 8% Al
• Néel (France) Ferrites – poudres frittées. Industrialisation par Philips (1955)
• Japon : poudres frittées aux terres rares. Samarium Cobalt (SmCo) très cher
• Japon + USA – Frittées aux terres rares (sans cobalt) aimant surpuissant
  Néodyme+fer+bore+praséodyme (NdFeB)
  Trois types d’aimants sont utilisés à ce jour

ALNICO

Fer – Cobalt – Nickel – Titane – Aluminium
Silicium - Cuivre


Métallurgie process :
- Fusion des composants
- Moulage croning
- Thermique d’homogénéisation
- Thermique sous champ
- Revenue de stabilisation
- Usinage - contrôle - aimantation
Densité : 7,5
Température maxi d’utilisation : 550° C
Induction maxi : 12.800 G
Champ coercitif maxi : 650 Oe

 
Les aimants ALNICO présentent une résistance élevée à la corrosion et aux chocs et peuvent être utilisés à haute température (jusqu’à 550°C) tout en conservant une excellente stabilité.
Une valeur d’induction importante et un faible champ coercitif le rendent spécialement apte aux applications qui ne requièrent qu’une magnétisation/démagnétisation temporaire (c’est le seul aimant que l’on peut utiliser pour la fabrication de porteurs électropermanents où nous devons démagnétiser l’aimant pour relâcher la pièce).


FERRITE

Oxyde de fer – Carbonate de strontium - Liant

Métallurgie process :
- Mélange des poudres
- Calcination à 130°
- Broyage à sec et humide
- Compression sous champ
- Frittage à 1300°
- Usinage - contrôle - aimantation
Densité : 4,7
Température maxi d’utilisation : 250° C
Induction maxi : 4.000 G
Champ coercitif maxi : 3.000 Oe

 
Les aimants FERRITE présentent une résistance élevée à la corrosion et à la majorité des agents chimiques agressifs. Ils restent toutefois sensibles aux chocs. Une valeur d’induction faible mais un champ coercitif élevé.
Ces aimants ont été utilisés pour fabriquer la deuxième génération de porteurs à aimants permanents afin que la force magnétique soit la même dans le temps. L’inconvénient d’utiliser cet aimant vient de sa faible valeur d’induction. Pour avoir une force de levage importante, on doit utiliser plus d’aimants donc le porteur est plus volumineux. Par exemple un porteur de 400 Kg pèse 54 Kg ! (avec des aimants ALNICO 32 kG).


NEODYME

Neodyme – Fer - Bore

Métallurgie process :

- Fusion des constituants
- Broyage
- Compression sous champ
- Frittage à 1100°
- Traitement thermique
- Usinage - contrôle – aimantation
Densité : 7,3
Température maxi d’utilisation : 100° C
Induction maxi : 13.000 G
Champ coercitif maxi : 12.000 Oe

 
Cet aimant découvert dans les années 80 va révolutionner le monde du magnétisme puisqu’il affiche les performances magnétiques les plus élevées avec un rapport induction(force)/volume exceptionnel.
Sa résistance à la corrosion est relativement faible ce qui impose dans la majorité des applications une protection en surface : une protection Nickel est appliqué sur les aimants utilisés dans les porteurs MAGFOR.
Ces aimants sont utilisés pour fabriquer la dernière génération de porteurs à aimants permanents afin que la force magnétique soit la même dans le temps (champ coercitif élevé) et qu’avec la même capacité de levage le rapport  forcce/volume soit divisé par 3 !
Par exemple un porteur de 400 Kg qui pesait 54 Kg avec des aimants Ferrites ne pèsent plus que 10 Kg avec des aimants Néodymes !
 Quelques principes magnétiques

Le flux magnétique va toujours du pôle Nord vers le pôle Sud.
Les aimants de même polarité se repoussent et ceux de polarité inverse s’attirent.
Les pièces ferromagnétiques sont celles qui conduisent le mieux le flux magnétique. La plus grande résistance pour le flux magnétique est l’air (notion d’entrefer).
Les lignes de flux magnétiques ne doivent pas se croiser.
Chaque ligne de flux est fermée, elle n’a ni de début ni de fin.

En sachant que la saturation magnétique de l’acier standard se situe vers 16.000 gauss, notre métier c’est donc la bon dimensionnement de l’acier pour amener un flux maxi dans une surface maxi au voisinage de 16.000 gauss.

Les champs magnétiques, on utilise plusieurs systèmes d’unités :
  • Le gauss (G), multiples ou sous multiples
  • Le tesla (T), multiples ou sous multiples
  • L’ampère par mètre (A/m), multiples et sous multiples

Il est possible de passer d’un système d’unités à l’autre grâce aux principes de conversion
Indiqués dans le tableau ci-dessous.
  Gauss Tesla Ampères/mètre
  1G 0,1 mT 80 A/m
  1 mG 0,1 µT 0,08 A/m
  10 000 G 1 T 800 000 A/m
  1 mG 100 nT 80 m A/m
  10 mG 1 µT 0,8 A/m
  12,5 mG 1,25 µT 1 A/m
  1 Gauss = 1.000 milligauss (mG)
1 Tesla = 1.000 millitesla (mT)  = 1.000.000 microtesla (µT)  = 109 nanotesla (nT)
1 A/m = 1.000 milliampères/m (mA/m)