Dans un couplage par hystérésis, pourquoi Hysterloy est-il le matériau de choix ?
La composition, l’orientation et le traitement thermique d’un alliage à hystérésis sont optimisés pour produire des pertes maximales par hystérésis. En général, les matériaux sont conçus pour réduire les pertes. Hysterloy est généralement fourni sous forme d’anneaux avec une composition proche de celle d’Alnico 5. Les anneaux sont orientés circonférentiellement pendant un cycle de traitement thermique qui est optimisé pour des pertes maximales.
Quels sont les avantages et les inconvénients des différents matériaux ?
Vous pouvez consulter un tableau qui compare les avantages et les inconvénients de familles de matériaux particulières, dans la section Matériaux de la partie Produits magnétiques de notre site Web.
Quels sont les meilleurs métaux à utiliser dans un circuit magnétique ?
L’acier massif est généralement le meilleur choix, en termes économiques, pour la culasse, ou le cadre, des dispositifs à champ statique. La masse de matériau nécessaire pour transporter efficacement le flux entre les pôles éloignés d’un ensemble rend toute autre chose impossible à justifier. La réluctance de cette partie du circuit magnétique est relativement faible, même sans recuit, par rapport à celle de l’entrefer, de sorte que les pertes associées à l’entraînement du flux à travers le matériau ne représentent qu’une petite partie des pertes globales. Les pièces polaires sont une autre histoire car leur but est de redistribuer et de rediriger le flux sur la surface de l’entrefer. L’acier à faible teneur en carbone (ASME 1006 – 1018) doit être utilisé pour les pièces polaires si possible, et il doit être recuit à l’hydrogène après l’usinage. Les aciers inoxydables de la série 400 peuvent être utilisés, mais ils ne sont pas aussi bons magnétiquement que l’acier à faible teneur en carbone, donc les pièces peuvent devoir être plus grandes pour compenser, et/ou la pile d’aimants peut devoir être plus grande. L’Hiperco 50, ou un matériau équivalent 50/50 fer-cobalt est nécessaire dans le rare cas où la petite taille est plus importante que l’efficacité. Ce matériau a une densité de flux de saturation de 24 kG, contre environ 20 kG pour un bon acier. Le fer Armco, ou le fer pur, peut apparaître sur certains dessins plus anciens. La disponibilité est un problème pour les petits volumes et son coût est plus élevé que pour les qualités d’alliage standard. Un autre facteur à prendre en compte lors du choix du fer Armco est la résistance mécanique par rapport aux qualités d’acier standard. L’aluminium anodisé est un bon matériau non magnétique pour les structures légères, mais les aciers inoxydables non magnétiques (série 300) peuvent être nécessaires pour la protection de l’environnement et la résistance. Attention : les aciers inoxydables de la série 300 sont austénitiques, donc le travail à froid rendra les volumes travaillés à froid magnétiques. Il s’agit généralement d’un effet de surface.
Quelle est la différence entre les matériaux magnétiques Alnico, Sm-Co et Nd-Fe-B ?
L’Alnico est un matériau magnétique plus ancien qui a encore des applications importantes. Son produit énergétique maximal est d’environ 1/5 des matériaux Sm-Co, mais il présente d’excellentes propriétés à température élevée et une meilleure résistance à la corrosion. Alnico peut être coulé en différentes formes avec différentes orientations magnétiques. Les aimants en terres rares Sm-Co et Nd-Fe-B ont une coercitivité élevée, de sorte qu’ils n’ont pas besoin d’être magnétisés en circuit et peuvent être utilisés avec de faibles coefficients de perméance (c’est-à-dire des disques minces). Ces matériaux se prêtent également aux essais de bobines de Helmholtz en raison de leurs courbes normales en ligne droite. Cela rend également les terres rares idéales pour les moteurs et les dipôles à champ élevé. Le Sm-Co a une bonne résistance à la démagnétisation thermique mais est fragile. Le Nd-Fe-B est moins cassant, a de mauvaises propriétés thermiques et est sujet à la corrosion.
En quoi un aimant permanent a-t-il un avantage sur un électro-aimant ?
En général, le volume d’espace nécessaire pour produire un champ statique donné sera moindre pour les aimants permanents lorsque l’espace de travail est petit ; les électroaimants gagnent dans les appareils plus grands. Cependant, l’économie se croise à quelques centimètres chaque fois qu’un matériau magnétique permanent à énergie plus élevée devient disponible. Les facteurs limitant les électro-aimants sont l’espace consommé par les enroulements et l’alimentation électrique, et la chaleur générée pendant le fonctionnement. Les aimants permanents ne nécessitent pas d’alimentation électrique, ils sont donc peu encombrants et peu gourmands en énergie. Une alimentation électrique réglable permet de régler facilement le champ magnétique d’un électro-aimant en ajustant simplement le courant d’entrée. Cependant, les aimants permanents réglables peuvent être utilisés si le champ ne doit pas être réglé fréquemment.
Pourquoi les aimants à base de terres rares sont-ils si chers ?
Dans le cas des aimants à base de terres rares, les métaux lourds utilisés pour améliorer les propriétés magnétiques sont difficiles à extraire. Les éléments liés aux aimants ne représentent en fait qu’une petite fraction des lanthanides extraits, de sorte qu’il n’est pas possible de produire des matériaux en quantités énormes. Comme les poudres fines sont pyrophoriques, les conditions de production doivent être très étroitement contrôlées, et il y a une limite à la taille du bloc qui peut être formé en raison de la pression requise. L’usinage ultérieur des aimants augmente les coûts. Comme les aimants sont généralement très durs et cassants, les opérations de polissage et de d’usinage sont lentes.