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Auteur(s)
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Jean-Paul YONNET : Directeur de recherche CNRS - Laboratoire d’Électrotechnique de Grenoble
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Lire l’articleINTRODUCTION
Un palier magnétique passif PMP ne fonctionne que par les forces permanentes d’interaction entre sa partie fixe et sa partie tournante. Ces forces peuvent être créées :
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soit par l’attraction entre des pièces en fer doux en vis-à-vis, polarisées par un flux magnétique ;
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soit par l’attraction ou la répulsion directe entre des aimants permanents.
Le premier principe est utilisé dans les paliers magnétiques passifs à réluctance variable ; le second dans les paliers à aimants permanents.
Quel que soit le système, ces paliers passifs ont pour fonction soit de centrer un axe (exactement comme un roulement à billes), soit de contrôler la translation le long de l’axe. Dans le premier cas, le palier est appelé centreur magnétique, et dans l’autre cas butée magnétique . Tous les deux sont des paliers magnétiques. Nous utiliserons l’appellation « palier magnétique » pour tout ce qui est valable dans les deux cas, et « butée » ou « centreur magnétique » pour ce qui leur est spécifique.
Les paliers passifs sont quelquefois utilisés pour contrôler des déplacements linéaires. Comme les applications de ces paliers passifs linéaires sont très peu nombreuses, nous ne développerons que les paliers tournants : centreurs et butées.
Le calcul de ces paliers fait l’objet de différentes méthodes de calcul analytique ou numériques des forces et des raideurs.
Ces paliers magnétiques ne sont que des composants magnétiques de suspensions. Pour réaliser une suspension magnétique complète, il faut les associer correctement à des paliers magnétiques actifs.
On peut aussi associer une suspension magnétique partielle de paliers passifs à un système mécanique de centrage ou de butée.
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4. Suspensions magnétiques réalisées avec des paliers magnétiques passifs
Le théorème d’Earnshaw 2.2 interdit la réalisation de suspensions magnétiques complètes en n’utilisant que des paliers magnétiques passifs. Ces paliers passifs ne pourront être utilisés que comme composants dans des suspensions magnétiques partielles, ou bien associés à des paliers magnétiques actifs pour la réalisation de suspensions magnétiques complètes.
4.1 Suspension d’un rotor
La suspension doit assurer l’équilibre des forces qui s’exercent sur le rotor, ainsi que la stabilité de cet équilibre en statique et en dynamique. Comme un palier magnétique passif ne génère aucun amortissement, il ne peut assurer que l’équilibre et la stabilité statique. Si les mouvements que ce palier contrôle ne sont pas excités lors de la rotation, par le balourd par exemple, il n’est pas nécessaire d’ajouter un système supplémentaire d’amortissement. Dans le cas contraire, si ces mouvements sont excités à certaines fréquences, il faut ajouter un tel système d’amortissement 2.4 pour approcher ou franchir ces fréquences de vibration.
D’une manière générale, pour assurer la stabilité de la position d’un corps en rotation, il faut contrôler cinq degrés de liberté ; le 6 e étant la rotation. La figure 18 montre un exemple de suspension réalisé avec deux paliers radiaux, qui contrôlent chacun deux degrés...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - YONNET (J.-P.) - Permanent Magnet Bearings and Couplings. - IEEE Trans. or Magnetics, vol. MAG 17, no 1, p. 1169-1173, janvier 1981.
-
(2) - YONNET (J.-P.) - Magnetomechanical Devices. - Chapitre 9 de l’ouvrage « Rare Earth Iron Permanent Magnets », edited by J.M.D COEY, Oxford Science Publications (1996).
-
(3) - Magnétisme : Fondements, Matériaux et Applications. - Sous la direction d’Etienne du Trémolet de Lachaissere, Éditions de Physique Sciences (2000).
-
(4) - Calcul des systèmes à aimants permanents. - Pratique des matériaux industriels, les référentiels Dunod, février 2001.
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