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Aimant permanent Les matériaux, également appelés matériaux magnétiques durs, se distinguent par leur champ anisotrope élevé, leur force coercitive élevée, leur zone de boucle d'hystérésis importante et le champ magnétisant important requis pour obtenir une magnétisation à saturation. Même après la suppression du champ magnétique externe, ces matériaux peuvent conserver fort magnétisme pour une période prolongée.
Types de matériaux à aimants permanents
1.Ferrite
La ferrite est un matériau magnétique non métallique, également appelé céramique magnétique. Lorsque nous démontons une radio traditionnelle, l’aimant du haut-parleur à l’intérieur est en ferrite.
La ferrite a des propriétés magnétiques relativement faibles. Actuellement, son produit d’énergie magnétique maximal (un paramètre utilisé pour mesurer les performances de l’aimant) n’est que légèrement supérieur à 4MGOe. Néanmoins, l’avantage le plus important de ce matériau est son prix abordable. En tant que tel, il continue d’être largement utilisé dans de nombreux domaines différents.
La ferrite est une céramique, ses performances de traitement sont donc similaires à celles de la céramique. Les aimants en ferrite sont moulés et frittés. S'ils doivent être traités, ils ne peuvent être que simplement broyés. Comme ils sont difficiles à usiner, la plupart des produits en ferrite ont des formes simples et des tolérances dimensionnelles relativement importantes. Les produits en forme de bloc sont en meilleur état et peuvent être broyés. Les machines en forme d'anneau ne peuvent généralement meuler que deux plans. Les autres tolérances dimensionnelles sont données en pourcentage de la taille nominale.
La ferrite est largement utilisée et bon marché, c'est pourquoi de nombreux fabricants proposent des anneaux, des carrés et d'autres produits prêts à l'emploi de formes et de tailles conventionnelles. La ferrite étant constituée de céramique, il n’y a pratiquement aucun problème de corrosion. Le produit fini ne nécessite aucun traitement de surface tel que la galvanoplastie ou la peinture.
2. Aimant en caoutchouc
Les aimants en caoutchouc sont un type d’aimant en ferrite constitué de poudre magnétique de ferrite liée mélangée à du caoutchouc synthétique. Ils sont fabriqués selon divers procédés tels que le moulage par extrusion, le moulage par calandrage et le moulage par injection. Ces aimants se caractérisent par leur flexibilité, leur élasticité et leur capacité à se tordre. Ils peuvent être fabriqués sous diverses formes, notamment des bandes, des rouleaux, des feuilles, des blocs, des anneaux et d'autres formes complexes.
Son produit d'énergie magnétique de 0.60 ~ 1.50 applications de matériau magnétique en caoutchouc MGOe : réfrigérateurs, supports d'avis de messages, attaches pour fixer l'objet dans le corps métallique à utiliser comme publicité et autres attaches. Il peut également être utilisé pour les jouets, les instruments pédagogiques, les interrupteurs et les capteurs de feuille magnétique.
Les aimants en caoutchouc sont principalement utilisés dans les micromoteurs, les réfrigérateurs, les armoires de désinfection, les armoires de cuisine, les jouets, la papeterie, la publicité et d'autres industries.
3.Samarium-cobalt
Les principaux composants de l’aimant samarium-cobalt sont le samarium et le cobalt. Étant donné que les deux matériaux eux-mêmes sont coûteux, l’aimant en samarium-cobalt est également le plus cher parmi plusieurs aimants. À l’heure actuelle, le produit énergétique magnétique de l’aimant samarium-cobalt peut atteindre 30 MGOe, voire plus.
De plus, les aimants samarium-cobalt ont une coercivité élevée, une résistance aux températures élevées et peuvent être utilisés dans des conditions de température élevée jusqu'à 350 degrés Celsius, ils ne peuvent donc pas être remplacés dans de nombreuses applications. Les aimants samarium-cobalt appartiennent aux produits de la métallurgie des poudres. Généralement, les fabricants frittent des aimants en samarium et cobalt en ébauches carrées en fonction de la taille et de la forme nécessaires au produit fini, puis utilisent des lames diamantées pour les couper à la taille finie. Le samarium cobalt étant électriquement conducteur, il peut être traité par coupe au fil.
Théoriquement, le samarium cobalt peut être découpé en formes que la coupe au fil peut couper si la magnétisation et les tailles plus grandes ne sont pas prises en compte. Les aimants Samarium Cobalt ont une très bonne résistance à la corrosion et ne nécessitent généralement pas de placage ou de peinture anticorrosion. De plus, les aimants samarium-cobalt sont très fragiles, il est donc difficile de traiter des produits de petite taille ou à parois minces.
4. Néodyme fer bore (NdFeB)
Le NdFeB est un produit magnétique largement utilisé et en développement rapide. Cela ne fait que plus de 20 ans que le NdFeB a été inventé et est désormais largement utilisé. En raison de ses propriétés magnétiques élevées et de sa facilité de traitement, le prix n'est pas très élevé, de sorte que le champ d'application se développe rapidement.
À l'heure actuelle, la zone d'énergie magnétique du NdFeB commercialisé peut atteindre 50 MGOe, soit 10 fois celle de la ferrite. Le NdFeB appartient également aux produits de la métallurgie des poudres et la méthode de traitement est similaire à celle du samarium cobalt.
La température maximale de fonctionnement du NdFeB est d’environ 180 degrés Celsius. Pour les applications dans des environnements difficiles, il est généralement recommandé de ne pas dépasser 140 degrés Celsius. Le NdFeB est très sensible à la corrosion. Par conséquent, les produits finis sont pour la plupart plaqués ou enduits.
Les traitements de surface conventionnels pour le NdFeB comprennent : le nickelage, le zingage, l'aluminium, l'électrophorèse, etc. S'il fonctionne en milieu fermé, il peut également être phosphaté. En raison des propriétés magnétiques élevées du NdFeB, il est utilisé dans de nombreuses applications pour remplacer d’autres matériaux magnétiques afin de réduire la taille du produit. Si des aimants en ferrite étaient utilisés dans la fabrication de pièces de téléphones portables, les téléphones portables d'aujourd'hui ne seraient pas plus petits qu'une demi-brique.
Les deux aimants, les aimants samarium-cobalt et les aimants néodyme-fer-bore, ont une meilleure usinabilité. Par conséquent, la tolérance dimensionnelle des produits est bien meilleure que celle de la ferrite. En général, la tolérance de taille peut être de (+/-)0.05 mm.
5. Aluminium-nickel-cobalt (AlNiCo)
Les aimants Alnico ont deux processus : le moulage et le frittage. En Chine, les aimants Alnico coulés sont plus courants. Les aimants Alnico ont un produit énergétique magnétique allant jusqu'à 9 MGOe. Leur meilleure caractéristique est qu’ils résistent à la chaleur et peuvent toujours fonctionner à des températures allant jusqu’à 550 degrés Celsius. Cependant, Alnico a tendance à se démagnétiser dans les champs magnétiques inverses. Si les mêmes pôles de deux Alnico sont rapprochés, le champ magnétique de l'un des aimants sera démagnétisé ou inversé. Il n'est donc pas adapté au fonctionnement dans un champ magnétique inverse (par exemple, moteurs électriques).
L'Alnico est si dur qu'il peut être meulé et coupé par fil, mais à un coût plus élevé. Le produit fini général est soit bien broyé, soit non broyé. Alnico est plus largement utilisé dans le domaine des capteurs.
Principales propriétés des matériaux magnétiques permanents
1. densité de champ magnétique résiduel
Une fois que le matériau à aimant permanent est magnétisé jusqu'à saturation dans le champ magnétique externe, lorsque le champ magnétique externe est nul, la valeur de la force d'induction magnétique du matériau à aimant permanent est directement liée à la densité magnétique de l'entrefer dans le moteur. Plus la valeur de la force d'induction magnétique est élevée, plus la densité de l'entrefer du moteur deviendra élevée ; la constante de couple, le coefficient de potentiel inverse et d'autres indicateurs principaux du moteur atteindront la valeur optimale ; la charge électrique et magnétique du moteur peut être la relation la plus raisonnable entre les valeurs, et l'efficacité du moteur peut atteindre la meilleure.
2.force coercitive
Il fait référence à l'intensité du champ magnétique inverse du matériau à aimant permanent dans le cas d'une magnétisation à saturation, lorsque l'intensité d'induction magnétique résiduelle tombe à zéro. Cet indice est lié à la capacité antidémagnétisation du moteur, au multiplicateur de surcharge et à la densité magnétique de l'entrefer et à d'autres indicateurs. Plus la coercitivité est grande, plus la résistance à la démagnétisation du moteur est forte ; plus le multiplicateur de surcharge est grand et plus l'adaptabilité à la forte démagnétisation de l'environnement de fonctionnement dynamique est forte. Dans le même temps, la magnétisation de l’entrefer du moteur sera également améliorée.
3. Produit d'énergie magnétique maximale
Il fait référence à la valeur maximale de l’énergie du champ magnétique fournie par le matériau à aimant permanent au circuit magnétique externe. Cet indice est directement lié à la quantité de matériau à aimant permanent dans le moteur : plus le niveau d'énergie magnétique maximum est grand, plus l'énergie du champ magnétique que le matériau à aimant permanent peut fournir au circuit magnétique externe est grande, ce qui signifie que moins de matériau à aimant permanent est nécessaire. est utilisé dans le moteur dans les mêmes conditions de puissance.
4. Coefficient de température
La température est l’un des principaux facteurs affectant les propriétés magnétiques des matériaux magnétiques permanents. Lorsque la température change tous les 1 degré Celsius, le pourcentage de changement réversible des propriétés magnétiques est appelé coefficient de température des matériaux magnétiques. Le coefficient de température peut être divisé en coefficient de température d'induction magnétique rémanente et en coefficient de température de coercivité. Cet indice a un impact important sur la stabilité des performances du moteur : plus le coefficient de température est élevé, plus l'évolution de l'indice est importante lorsque le moteur passe du froid au chaud. Il limite directement l'utilisation de la plage de température du moteur et affecte indirectement le rapport puissance/volume du moteur.
5. coercitivité intrinsèque
Il s’agit de la valeur de l’intensité du champ magnétique lorsque la force magnétisante résiduelle (M) tombe à zéro. La valeur de la coercitivité de l'induction magnétique à B=0 sur la courbe de démagnétisation indique seulement que l'aimant permanent n'est pas capable de fournir de l'énergie au circuit magnétique externe à ce moment, cela ne signifie pas que l'aimant permanent ne possède pas sa propre énergie. Cependant, la valeur de coercivité dotée lorsque M = 0 indique que l'aimant permanent est véritablement démagnétisé et n'a pas de stockage d'énergie magnétique. Bien que la coercitivité intrinsèque ne soit pas directement liée au point de fonctionnement du moteur, c'est la coercitivité réelle du matériau à aimant permanent, qui signifie que le matériau à aimant permanent possède l'énergie du champ magnétique et la capacité de résister à la démagnétisation. L'ampleur de la coercitivité intrinsèque est étroitement liée à la stabilité en température du matériau PM. Plus la coercitivité intrinsèque est élevée, plus la température de fonctionnement du matériel d'aimant permanent peut être.
