Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les aimants permanents présentent des perspectives d’avenir très favorables dans un certain nombre de domaines industriels. La croissance du marché automobile ajoutée à celle du nombre d’aimants par véhicule continuent de faire progresser le marché des aimants permanents, essentiellement des ferrites. D’autres secteurs d’activités, tels que l’aéronautique, l’énergie éolienne, les technologies de l’information, utilisent des aimants de la famille des terres rares, essentiellement Nd-Fe-B. Les autres familles d’aimants, tels que Alnico, Sm-Co sont utilisés pour des applications de niche, en raison de leurs propriétés spécifiques.
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Permanent magnets present extremely positive future prospects in a certain number of industrial sectors. The growth of the automobile market added up to that of the number of magnets per vehicle contribute to the development of the permanent magnet market, essentially ferrites. Other sectors of activity such as aeronautics, wind energy and IT use magnets from the rare-earth family, essentially Nd-Fe-B. Other families of magnets, such as Alnico and Sm-Co are used for niche applications due to their specific properties.
Auteur(s)
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Luc LECHEVALLIER : Docteur en Physique - Maître de Conférences à l’IUP Génie Électrique de l’Université de Cergy-Pontoise - Groupe de Physique des Matériaux, UMR CNRS 6634 - Université de Rouen, Faculté des Sciences et Techniques
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Jean-Marie LE BRETON : Docteur en Physique - Professeur à l’Université de Rouen - Groupe de Physique des Matériaux, UMR CNRS 6634 - Université de Rouen, Faculté des Sciences et Techniques
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Philippe TENAUD : Ingénieur, Docteur en Physique - Directeur recherche et développement - UGIMAG, Saint Pierre d’Allevard
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Antoine MOREL : Docteur en Physique - Ingénieur recherche et développement - UGIMAG, Saint Pierre d’Allevard
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Serge BRASSARD : Ingénieur, Docteur en Génie Électrique - Ingénieur recherche et développement - UGIMAG, Saint Pierre d’Allevard
INTRODUCTION
Les aimants permanents présentent des perspectives d’avenir très favorables dans un certain nombre de domaines industriels. La croissance du marché automobile ajoutée à celle du nombre d’aimants par véhicule continuent de faire progresser le marché des aimants permanents, essentiellement des ferrites.
D’autres secteurs d’activités plus novateurs et en fort développement, tels que l’aéronautique, l’énergie (éolienne), les technologies de l’information, utilisent des aimants de la famille des terres rares, essentiellement Nd-Fe-B. Les autres familles d’aimants (Alnico, Sm-Co) sont utilisés pour des applications de niche, en raison de leurs propriétés spécifiques : Alnico pour des applications telles que la métrologie, et Sm-Co pour des applications à haute température ou en atmosphère agressive..
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 aimants.
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Conversion d’énergie électrique en énergie mécanique1. Généralités
1.1 Les différents types d’aimants permanents
Comme cela a été vu dans le dossier [D 2 101], il existe aujourd’hui principalement quatre familles de matériaux conduisant à l’essentiel des applications sur le marché des aimants permanents.
Ces quatre familles sont dans l’ordre d’apparition : les Alnico, les ferrites durs, les samarium-cobalt et les néodyme-fer-bore.
Les Alnico, alliages à base aluminium, nickel, cobalt et fer sont apparus dans les années 1930. Ils sont aujourd’hui de moins en moins utilisés en raison de leurs propriétés magnétiques modestes et du coût élevé du cobalt. Grâce à une excellente stabilité thermique, ils conservent quelques rares applications, dans le domaine des hautes températures et sur le marché des appareils de mesures.
Les ferrites durs (hexaferrites de baryum ou de strontium) ont été découverts dans les années 1950. Ce sont des matériaux céramiques très stables, de très faible coût, aux propriétés magnétiques modestes. Bien que relativement anciens, ils font toujours l’objet de nombreuses recherches et demeurent les aimants les plus utilisés aujourd’hui.
Les samarium-cobalt ont été découverts dans les années 1960. Ils tirent parti des propriétés des phases SmCo5 (1-5) et Sm2Co17 (2-17). Ces aimants présentent des performances magnétiques très supérieures aux deux familles précédentes, mais leur coût constitue un inconvénient majeur. Le cobalt est un matériau cher, stratégique et dont les réserves sont concentrées dans un nombre réduit de pays. Le samarium est l’une des terres rares les plus chères. Relativement stables en température et résistants à la corrosion, ces aimants conservent d’importantes applications dans les domaines où les conditions d’utilisations difficiles (notamment les hautes températures) sont prépondérantes par rapport au coût.
Les néodyme-fer-bore sont apparus dans les années 1980. Ils présentent les meilleures performances magnétiques du marché. Ils sont moins chers que les aimants de la famille samarium-cobalt qu’ils ont supplantés dans de très nombreuses applications. Très sensibles...
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Généralités
ANNEXES
Le marché des aimants permanents a été estimé à 4,4 milliards de $ US en 1998, à plus de 5 milliards de $ US en 2000 et à 8 milliards de $ US en 2007. Il devrait poursuivre sa croissance pour atteindre 11 milliards de $ US en 2010.
De performances magnétiques modestes mais de...
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