Les aimants jouent un rôle essentiel dans l’activation des interrupteurs ILS (reed), car leur matériau, leur forme et leurs propriétés magnétiques influencent directement les performances du capteur. Ce guide explore différents types d’aimants, comme AlNiCo, les terres rares et la ferrite dure, en mettant en avant leurs spécifications, leurs applications et les précautions de manipulation, afin d’aider les ingénieurs à sélectionner l’aimant optimal pour une intégration de capteur fiable et efficace.
Si tu as besoin d’aide sur des points précis, n’hésite pas à passer directement à l’une des sections suivantes :
- Spécifications des aimants
- Informations sur les matériaux des aimants
- Aimants AlNiCo
- Aimants en terres rares
- Aimants en ferrite dure
- Manipulation des aimants
- Exemples d’aimantation
Les aimants et leurs spécifications
Les aimants sont disponibles sur le marché avec de multiples spécifications. Presque toutes les dimensions et géométries peuvent être réalisées. Pour activer l’interrupteur ILS (reed), un aimant (champ
magnétique) est nécessaire. Les différents matériaux d’aimants présentent des spécifications plus ou moins favorables, selon les dimensions et géométries ainsi que selon
l’environnement. Les formes les plus privilégiées et utilisées sont les cylindres, les rectangles et les anneaux. Selon les exigences, les aimants peuvent être aimantés de nombreuses
manières (figure n°1).
De plus, chaque matériau d’aimant possède une force magnétique différente ainsi qu’une densité de flux différente. En complément des dimensions et du matériau, d’autres facteurs définissent
l’énergie d’un aimant. Il s’agit de la position de montage, de l’environnement et d’autres champs magnétiques, qui influencent l’interaction entre le capteur/interrupteur ILS et l’aimant. Dans
les applications où un aimant est utilisé pour activer un capteur/interrupteur ILS, la température ambiante doit être prise en compte (dans l’application comme au stockage). Des températures élevées peuvent provoquer des dommages irréversibles (température dite de Curie) et auront un impact important sur la force magnétique et la stabilité à long terme. Les aimants AlNiCo conviennent le mieux aux applications jusqu’à 450°C.
Informations sur les matériaux des aimants
Les aimants présentent des caractéristiques de démagnétisation réversibles et irréversibles. Fais particulièrement attention aux chocs, aux vibrations, aux champs magnétiques externes forts et proches, ainsi qu’aux températures élevées. Tous ces facteurs influencent la force magnétique et la stabilité à long terme avec des intensités différentes. De préférence, l’aimant est monté sur la partie mobile de l’application. Un réglage professionnel de l’aimant et de l’interrupteur ILS peut améliorer la
fonctionnalité de l’ensemble du système capteur-aimant.
Aimants AlNiCo (Aluminium Nickel Cobalt)
Les matières premières des aimants AlNiCo sont l’aluminium, le nickel, le cobalt, le fer et le titane. Les aimants AlNiCo sont produits via un procédé de frittage et de coulée. Le matériau dur doit être usiné par rectification pour être rentable. En raison de ses caractéristiques, la meilleure dimension est une longueur nettement supérieure à son diamètre. En combinaison avec des capteurs/interrupteurs ILS, nous recommandons un rapport longueur/diamètre supérieur à 4. Les aimants AlNiCo ont une excellente stabilité en température. Les aimants AlNiCo cylindriques peuvent être utilisés avec tous les capteurs/interrupteurs ILS Standex Detect sans aucun problème.
Aimants en terres rares (NdFeB & SmCo)
Les aimants en terres rares comme SmCo et NdFeB ont la densité d’énergie la plus élevée par volume et par poids, ainsi que la meilleure résistance à la démagnétisation. Ci-dessous, nous comparons d’autres aimants avec la même énergie :
- Ferrite dure = Volumes 6 cm3
- AlNiCo = Volumes 4 cm3
- SmCo = Volumes 1 cm3
- NdFeB = Volumes 0.5 cm3
Les deux aimants sont produits par frittage et ne peuvent être usinés que par rectification, en raison de la résistance et de la fragilité du matériau. La plage de température va jusqu’à + 250 °C. Il est possible de produire de très petits aimants. Les inconvénients sont le prix élevé des matières premières et la disponibilité limitée des alliages spéciaux.
La disponibilité de différentes géométries, tailles et aimantations permet de nombreuses combinaisons créatives de capteur/interrupteur ILS et d’aimant, et aide à trouver la meilleure fonctionnalité du système capteur-aimant pour chaque application.
Aimants en ferrite dure
Les aimants en ferrite dure sont produits à partir d’oxyde de fer et d’oxyde de baryum ou de strontium. Les matières premières sont mélangées puis généralement préfrittées afin de générer la phase magnétique. Le mélange préfritté est ensuite broyé. La poudre obtenue est pressée (par voie humide ou sèche), soit dans un champ magnétique (an – isotrope), soit sans champ magnétique (isotrope), puis finalement frittée. Les opérations ne sont possibles que par rectification. Grâce au faible coût des matières premières, les aimants en ferrite dure sont le type d’aimant le moins cher parmi l’offre actuelle. Les ferrites présentent un très bon effet d’isolation électrique et sont difficiles à démagnétiser même en présence de champs magnétiques externes puissants. La tendance à la corrosion est faible. Les formes privilégiées sont longues et fines, mais les formes rondes sont aussi faciles
à produire. Les inconvénients sont une forte fragilité et une faible résistance à la traction. La résistance et la fragilité des ferrites dures sont similaires à celles des céramiques. De plus, la
résistance à la température est limitée et elles n’ont qu’un faible rapport énergie/volume.
Consignes de manipulation des aimants
Les aimants, en particulier les types en terres rares à haute résistance, présentent des risques de sécurité spécifiques lors de la manipulation et de l’usinage. Pour éviter les blessures, les dommages aux équipements et les risques d’incendie, il est essentiel de suivre des précautions spécifiques. Les consignes ci-dessous décrivent les mesures de sécurité essentielles pour garantir une utilisation sûre et responsable des aimants en environnements industriels et de laboratoire.
- Risque de blessure cutanée
- De fortes forces magnétiques peuvent provoquer des contusions. Maintiens une distance de sécurité entre les aimants et tous les matériaux ferromagnétiques.
- Risque d’éclats
- Les collisions d’aimants à haute énergie peuvent produire des éclats. Porte toujours des gants de protection et des lunettes de sécurité.
- Risque d’incendie lié à la poussière de rectification
- La poussière de rectification des aimants en terres rares est spontanément inflammable. Rectifie toujours avec de l’eau.
- Risque d’explosion en environnements EX
- Les collisions d’aimants peuvent provoquer des étincelles. Ne manipule pas et ne traite pas des aimants en environnements explosifs (EX).
- Interférences électromagnétiques
- De puissants champs magnétiques peuvent perturber les appareils électroniques et le stockage de données. Garde les aimants à l’écart des pacemakers, des outils de navigation, des disquettes et des cartes de circuits imprimés.
- Réglementations pour le fret aérien
- Des déclarations spéciales peuvent être requises pour le transport aérien d’aimants.
- Réduction de la force magnétique
- La radioactivité et l’assemblage de pôles identiques peuvent affaiblir la force magnétique.
- Limites de température
- Ne dépasse pas la température maximale de fonctionnement définie pour l’aimant.
Exemples d’aimantation
Schéma
Aimantation
Applications
Configuration
Aimanté en hauteur (orientation préférée)
Moteurs, accouplements magnétiques,
systèmes ABS, systèmes de verrouillage,
cutter, cylindre de presse
Isotrope
Anisotrope
Aimantation axiale
Haut-parleurs, systèmes
d’aimant en pot, systèmes de
maintien, interrupteur magnétique,
commande de gaz de protection
Isotrope
Anisotrope
Aimantation axiale en secteurs,
p. ex. 6 pôles
Moteurs synchrones, accouplements
magnétiques, freins, capteurs Hall,
disque dur
Isotrope
Anisotrope
Aimantation radiale
Aimants de levage, systèmes de
maintien, paliers magnétiques
Isotrope
Anisotrope 1)
Aimantation diamétrale
Moteurs synchrones, pompes
Isotrope
Anisotrope 1)
Aimanté sur une surface en
secteurs, p. ex. aimant 6 pôles
Séparation magnétique, freins,
systèmes de maintien, capteurs Hall,
disque dur
Isotrope
Anisotrope
Orienté pôles
Multipolaire sur la circonférence
aimanté p. ex.
4 pôles
Dynamos, moteurs, accouplements
magnétiques, freins, capteurs Hall,
tachymètre
Isotrope
Orienté pôles
Deux ou multipolaire
aimanté à l’intérieur -ø,
p. ex. 4 pôles
Accouplements magnétiques, freins,
moteurs, capteurs Hall, tachymètre
Isotrope
Anisotrope
Aimanté sur une surface de type
lamellaire P = pas polaire
Systèmes de maintien, commande
de gaz de protection. Capteurs Hall,
freins
isotrope
anisotrope
orienté pôles
Aimantation radiale
Moteurs, accouplements magnétiques
Isotrope
Anisotrope
Aimantation diamétrale
Moteurs, accouplements magnétiques
Isotrope
Anisotrope