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RÉSUMÉ
En raison de la croissance attendue de leur marché, les matériaux pour aimants permanents présentent des perspectives d’avenir très favorables à leur développement. Ceci est lié au développement de l’utilisation des objets connectés et des véhicules électriques, ainsi qu’à l’importance croissante des énergies renouvelables dans la production d’énergie.
Les aimants ferrites, qui représentent la plus grande part du chiffre d’affaires du marché, sont principalement utilisés dans les moteurs, commerciaux ou industriels. Les aimants Nd-Fe-B voient leur champ d’application augmenter en raison de leur utilisation croissante dans les véhicules électriques, les véhicules hybrides et les éoliennes. Quant aux aimants Alnico, Sm-Co et Sm-Fe-N, ils sont utilisés pour des applications bien spécifiques.
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Jean-Marie LE BRETON : Professeur de Physique - Groupe de Physique des Matériaux – UMR 6634 CNRS, Université de Rouen Normandie, INSA Rouen Normandie, 76000 Rouen, France
INTRODUCTION
Les aimants permanents présentent des perspectives d’avenir très favorables à leur utilisation croissante dans de nombreux domaines. La croissance du marché des véhicules automobiles électriques ajoutée à celle de la part des énergies renouvelables, et notamment de l’éolien, dans la production d’énergie électrique continuent de faire progresser le marché des aimants permanents, en particulier celui des ferrites et des Nd-Fe-B.
Les aimants ferrites sont de plus en plus utilisés pour les systèmes de verrouillage et de freinage automobile, ainsi que pour les systèmes électroacoustiques comme les haut-parleurs et les microphones.
Les aimants Nd-Fe-B sont de plus en plus utilisés dans les véhicules électriques et hybrides, ainsi que dans la production d’énergie éolienne et les technologies de l’information.
Les aimants Alnico et Sm-Co sont utilisés pour des applications spécifiques, liées à leur résistance à la corrosion et à la stabilité de leurs propriétés magnétiques à température élevée, en particulier dans les domaines aérospatial et militaire.
Les aimants Sm-Fe-N, récemment apparus, devraient voir leurs domaines d’application s’étendre dans les mêmes secteurs que les Nd-Fe-B.
L’étude des applications des aimants permanents abordée dans ce dossier envisage les différentes conversions d’énergie qu’il est possible d’obtenir avec ces différents types d’aimants.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 2007 par Luc LECHEVALLIER, Jean-Marie LE BRETON, Philippe TENAUD, Antoine MOREL, Serge BRASSARD
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Conversion d’énergie mécanique en énergie thermiqueArticle inclus dans l'offre
"Conversion de l'énergie électrique"
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4. Conversion d’énergie mécanique en une autre forme d’énergie mécanique
Ces dispositifs fonctionnent grâce aux forces créées directement entre deux aimants. Ces forces sont proportionnelles, au carré de l’induction générée par l’aimant et à la surface de l’aimant :
Du fait de leur induction élevée, les aimants terre rares sont particulièrement intéressants car ils permettent de générer des champs relativement élevés. On obtient ainsi, entre deux pièces comportant des aimants et selon l’orientation des aimants, deux types de phénomènes qui présentent de nombreuses applications :
-
les phénomènes de répulsion ou d’attraction utilisés dans :
-
les paliers magnétiques,
-
les séparateurs de minerai,
-
les rappels de touches de clavier,
-
les fermetures de portes ;
-
-
les phénomènes de transmission de mouvement utilisés dans les accouplements magnétiques.
4.1 Dispositifs de répulsion ou d’attraction
Lors de l’attraction d’une pièce métallique par un aimant, la force magnétique est maximale lorsque la pièce métallique est collée. Plus on éloigne la pièce métallique d’une distance
et plus la force magnétique diminue. Cette force est donc grossièrement inversement proportionnelle à
(
pour de faibles valeurs de
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MÜLLER (K.H.), SAWATZKI (S.), GAUß (R.), GUTFLEISCH (O.) - Permanent Magnet Materials and Applications, in Handbook of Magnetism and Magnetic Materials. - J.M.D. Coey and S.S.P. Parkin Editors, Springer, pp. 1369-1433 (2021).
-
(2) - ROSSIGNOL (M.), YONNET (J.P.) - Les aimants permanents. Les matériaux magnétiques et leurs applications. Chapitre 15, Magnétisme II. - Éditeur : E. Du Trémolet de Lacheisserie, Collection Grenoble Sciences, EDS Siences (2000).
-
(3) - JACK (K.H.) - α’’Fe16N2 : a giant magnetic moment material ? - Materials Science Forum, 325-326, pp. 91-98 (2000).
-
(4) - WANG (J.P.) - Environment-friendly bulk Fe16N2 permanent magnet: Review and prospective. - Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 497, 165962 (2020).
-
(5) - SAITO (T.), YAMAMOTO (H.) - Hard magnetic properties of Fe16N2 magnets. - AIP Advances, 14, 015149 (2024).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Matériaux magnétiques – Partie 5 : aimants permanents (magnétiques durs) – Méthodes de mesure des propriétés magnétiques - NF EN 60404-5 - 2015
-
Matériaux magnétiques – Partie 7 : méthode de mesure de la coercitivité (jusqu'à 160 kA/m) des matériaux magnétiques en circuit magnétique ouvert - NF EN IEC 60404-7 - 2020
-
Grandeurs et unités – Partie 1 : généralités - NF EN ISO 80000-1 - 2022
-
Grandeurs et unités – Partie 6 : électromagnétisme - NF EN 80000-6 - 2008
-
Grandeurs et unités – Partie 5 : Électricité et magnétisme - IEC 80000-6 - 2008
-
Grandeurs et unités – Partie 6 : Électromagnétisme - IEC 80000-6 - 2022
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Matériaux magnétiques – Partie 1-1 : Classification – Isolations de surface des tôles,...
ANNEXES
1.1 Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centre de recherche (liste non exhaustive)
BRGM – Bureau de recherches géologiques et minières https://www.brgm.fr
GPM – Groupe de Physique des Matériaux, INSA Rouen Normandie https://gpm.univ-rouen.fr
ICMCB – Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux, Institut National Polytechnique de Bordeaux https://www.icmcb-bordeaux.cnrs.fr
CRISMAT – Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux, Université de Caen Normandie https://crismat.cnrs.fr
GEEPS – Laboratoire de génie électrique et électronique de Paris, CentraleSupélec, Université Paris-Saclay https://www.geeps.centralesupelec.fr
LITEN – Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux CEA https://www.liten.cea.fr
Institut Néel – Laboratoire de recherche fondamentale en physique de la matière condensée https://neel.cnrs.fr
SATIE – Laboratoire des systèmes et applications des technologies de l’information et de l’énergie, École Normale Supérieure Paris-Saclay https://satie.ens-paris-saclay.fr
Laboratoire...
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