Les aimants se désactivent-ils au moment où ils sont repoussés ?
Les lignes de flux magnétique ne pouvant pas se croiser, les aimants en répulsion développent des vecteurs radiaux dont l’intensité augmente à mesure que les aimants se rapprochent les uns des autres. Dans la mesure où l’amplitude de la composante radiale de la densité de flux dépasse la coercivité des domaines magnétiques, il y aura des changements dans les propriétés de l’aimant. Ces changements sont dus à la réorientation de ces domaines.
Les matériaux tels que le Nd-Fe-B, le Sm-Co, la céramique et le Nd-Fe-B lié subiront généralement de très petites modifications permanentes, le cas échéant. Cela se traduira par une modification de la densité de flux externe et du flux total disponible pour le circuit magnétique. Les aimants ayant un “genou” dans leur courbe normale du deuxième quadrant, comme Alnico 5 ou True Ceramic 5, peuvent subir une démagnétisation importante.
Quelle quantité d’énergie est nécessaire pour magnétiser chacun des matériaux magnétiques ?
Pour qu’un aimant soit complètement saturé, il doit être exposé à un champ magnétisant d’une amplitude suffisante pendant un temps suffisamment long pour orienter toute la masse de l’aimant.
Alnico nécessite 238,73 kA/m – des temps d’impulsion plus longs peuvent être nécessaires pour surmonter les courants de Foucault dans les grandes sections. La céramique nécessite 795,77 kA/m. Le Sm-Co nécessite généralement 1591,54 kA/m, mais peut nécessiter plus de 3183,08 kA/m sur certaines qualités. Le Nd-Fe-B nécessite généralement 2387,31 kA/m, mais peut nécessiter plus de 3183,08 kA/m sur certaines qualités. Le Nd-Fe-B lié ou le NeoForm nécessite 2785,2 kA/m.
Quelles sont les limites de la densité de pôles sur un aimant en anneau ? Par exemple, sur un anneau, 1.0″ OD par 0.5″ ID, quel est le nombre maximum de pôles ?
La densité de pôles sur un aimant est limitée par l’énergie nécessaire pour le magnétiser, son anisotropie et sa géométrie. Si un aimant est anisotrope, il doit être orienté radialement pour accepter le modèle de magnétisation. S’il est isotrope, il peut être orienté dans presque toutes les configurations.
Les aimants en céramique sont l’un des matériaux les plus faciles à magnétiser de manière multipolaire. Les anneaux de 25,4 mm de diamètre peuvent avoir jusqu’à 100 pôles, mais il en faut généralement moins de 24. Il est important de se rappeler que plus la densité polaire augmente, plus la profondeur de saturation et la portée du champ extérieur diminuent. Par conséquent, l’épaisseur de la paroi entre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur de l’aimant devrait diminuer afin de réduire les coûts des matériaux. De plus, plus la densité polaire augmente, plus les besoins en énergie augmentent. En conséquence directe, les matériaux tels que le Nd-Fe-B lié et entièrement dense, nécessitant des forces magnétisantes plus élevées, sont généralement plus limités que les céramiques sur les densités polaires disponibles.
Des magnétiseurs et des dispositifs spéciaux ont été conçus, capables de magnétiser un aimant NdFeB entièrement dense de 25,4 mm de diamètre avec plus de 240 pôles. Malheureusement, le processus de magnétisation est très laborieux et long, ce qui rend de grands volumes de tels produits peu pratiques. En outre, comme indiqué ci-dessus, ces densités polaires élevées limitent la portée du champ magnétique. Sans tolérances et concentricité extrêmement serrées, les équipements de détection standard peuvent ne pas être capables de détecter un changement de champ dans un tel aimant.
Qu’est-ce que le processus de magnétisation ?
Les matériaux à haute énergie sont généralement magnétisés en déchargeant une batterie de condensateurs dans un solénoïde à noyau d’air entourant la pièce, ou un empilement de pièces. L’impulsion de courant fournit l’énergie nécessaire pour surmonter l’effet d’autodémagnétisation, dû à la géométrie de la pièce, ainsi que l’énergie requise pour aligner les domaines magnétiques. Une façon de réduire l’effet d’auto-démagnétisation est d’augmenter le coefficient de perméance (ligne de charge) de la masse magnétisée. Ceci est facilement réalisable en empilant les pièces pour créer une longueur magnétique plus importante. Les facteurs limitants sont le risque de blessures et de dommages physiques pour les pièces lors de la séparation de l’empilement d’aimants magnétisés.
Dans le processus d’aimantation, un champ magnétique se développe d’abord autour des enroulements du solénoïde, puis se dilate et se désintègre avec le temps. Pour être pleinement efficace, l’impulsion qui atteint le centre de l’aimant doit avoir une amplitude suffisante pour y aligner les domaines. Lors de l’aimantation de pièces à faible résistivité et/ou d’une grande surface normale à la direction d’orientation, les courants de Foucault ralentissent la propagation du champ magnétique dans la pièce, la largeur de l’impulsion est donc un facteur important.
La largeur d’impulsion est déterminée par la réactance du système de magnétisation, y compris la batterie de condensateurs, ainsi que par la résistance et l’inductance du solénoïde. Une impulsion large assure que tous les domaines sont exposés à une intensité de champ magnétisant adéquate. Cependant, une impulsion plus large que nécessaire entraîne des pertes dues à la chaleur, c’est pourquoi les systèmes de magnétisation de production doivent être bien planifiés.
Quelle est la bonne façon d’enlever un aimant lorsqu’ils sont expédiés en rang (les lopins par exemple) ?
Chaque rangée doit d’abord être séparée de la rangée adjacente. Pour ce faire, la rangée doit être retirée directement (ne faites pas glisser une rangée vers une autre). Afin d’isoler les aimants individuels, l’aimant doit être éloigné directement de l’aimant suivant. Ne faites pas glisser l’aimant de quelque manière que ce soit. Il peut être nécessaire de “casser” la pile d’aimants sur votre doigt. Cela est acceptable tant que les faces ne peuvent pas glisser l’une sur l’autre.
Ces règles sont valables pour tous les aimants, bien qu’elles soient cruciales pour la manipulation des aimants Alnico. Si vous faites glisser les aimants Alnico les uns sur les autres, les pôles risquent de s’incliner.
Pourquoi mes aimants ont-ils un faible champ magnétique ?
Comme la plupart des mesures magnétiques sont effectuées avec un teslamètre/gaussmètre, il est généralement nécessaire de s’interroger d’abord sur les techniques de mesure. Les lectures obtenues à l’aide de teslamètre/gaussmètre et de sondes sont sujettes à des problèmes de répétabilité si un dispositif de test n’est pas fabriqué et si une sonde n’est pas entièrement dédiée au test d’un seul produit. Les sondes de Hall sont soumises à des limitations de fabrication, ce qui peut entraîner une antisymétrie de la sonde elle-même. Si elles ne sont pas fixées en position, les variations d’un côté à l’autre de la sonde peuvent se matérialiser par des lectures de faible champ dans un échantillon magnétique. Il est également nécessaire de s’assurer qu’aucun matériau magnétique ne se trouve à proximité de l’essai. Si un morceau d’acier (ou une table en acier) se trouve à proximité de l’appareil de test, un certain flux peut être dévié de l’aimant, ce qui peut entraîner une anomalie.
Si la technique de mesure est saine, il faut tenir compte des limites des matériaux. Les aimants Alnico sont connus pour produire des irrégularités magnétiques. Leurs faibles forces coercitives leur permettent de se démagnétiser facilement. Le simple fait de placer deux aimants Alnico en répulsion (N-N ou S-S) suffit souvent à réduire les performances d’un aimant Alnico. Par conséquent, lors de la manipulation de ces aimants, il est important de limiter leur exposition aux champs démagnétisants. Le non-respect de cette règle peut entraîner des lectures magnétiquement faibles.
Les matériaux avancés d’aujourd’hui ont des forces coercitives plus élevées qu’Alnico et ne sont pas sujets à la même dégradation de performance. Si ces matériaux (céramique, Sm-Co, Nd-Fe-B) affichent des valeurs faibles, il est possible que le matériau n’ait pas été entièrement saturé. Cela se produit rarement, mais est généralement causé par la dégradation d’un dispositif magnétisant au fil du temps. Comme il n’y a pas de signes physiques de dégradation des dispositifs magnétisants avant une défaillance catastrophique, les aimants à force coercitive élevée peuvent être expédiés non saturés.
Pourquoi est-il si difficile de développer des schémas de magnétisation multipolaires OD/ID dans des matériaux à haute énergie ?
La magnétisation multipolaire sur une surface continue est obtenue en injectant un champ magnétique de haute intensité dans la surface, car il n’y a pas de pôles saillants avec lesquels travailler. Bien que les vecteurs de magnétisation puissent être parallèles à la direction d’orientation dans les zones polaires, tout le flux doit passer entre les pôles sous la surface de l’aimant. Ici, le vecteur magnétisant est normal à l’orientation, la résistance à la magnétisation est environ le double et l’induction est moindre.
Comme il n’est pas possible d’entourer les pôles individuels avec des conducteurs, il faut utiliser un dispositif en acier avec des extensions polaires bobinées pour diriger le champ magnétisant vers la pièce. Cela place les enroulements magnétisants dans une position moins favorable et plus éloignée, et pousse le dispositif en acier à la saturation si cela crée des pertes qui doivent être compensées par un apport d’énergie supplémentaire. Le champ magnétique de la pièce doit également passer entre les pôles adjacents. Cela se produit dans une section déroulée de l’appareil en acier, où la perte de flux vers la fuite est illimitée, et ces pertes doivent également être compensées par un apport d’énergie supplémentaire.
L’espace disponible entre les pôles limite la taille du conducteur et le nombre de tours de la bobine. Ainsi, bien que l’énergie requise soit plus importante, la conception de la bobine fournit intrinsèquement moins d’énergie et la bobine se réchauffe plus rapidement. Le chauffage réduit la résistance mécanique du conducteur tandis que le champ magnétique intense exerce une grande contrainte de traction dans le conducteur, si bien qu’à un moment donné, le conducteur sera déchiré. Ces considérations rendent les montages ID multipolaires encore plus difficiles à réaliser que les montages OD multipolaires.
L’aimantation d’aimants individuels à haute énergie dans un solénoïde nécessite une impulsion d’énergie massive ; l’aimantation multipolaire s’apparente à une tentative de saturation d’un aimant avec la densité de champ axial réduite sur l’axe extérieur de la bobine.