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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 :
-
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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1. Différents types
Nous utiliserons la représentation habituelle des aimants permanents où la direction de l’aimantation est représentée par une flèche. La pointe de la flèche correspond au pôle Nord de l’aimant, par analogie avec la boussole.
1.1 Paliers à réluctance variable
Dans le centreur de la figure 1, l’aimant est utilisé comme source de flux magnétique permanent. Pour traverser l’entrefer, ce flux est canalisé par les « dents » en vis-à-vis. Ce système crée une importante force axiale d’attraction entre les deux parties du palier. Quant à la force radiale, elle est nulle en position centrée ; un petit décalage radial produit une force radiale qui tend à recentrer le système. Cette force est générée par la variation de la réluctance du circuit magnétique, d’où l’appellation de centreur à « réluctance variable ». Généralement, la partie qui porte les aimants est fixe, la partie tournante n’est constituée que d’un disque denté.
La force axiale importante du centreur de la figure 1 peut être annulée par une disposition symétrique des dents (figure 2). Mais il faut noter que l’instabilité axiale de ce centreur reste très importante.
Le même système à réluctance variable peut être utilisé dans les butées magnétiques. Au lieu de disposer les dents sur un disque, elles sont placées sur une surface cylindrique (figure 3). Le fonctionnement de cette butée est identique à celui des centreurs précédents.
Les intérêts de cette technologie à réluctance variable sont :
-
l’utilisation d’aimants de forme simple ;
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l’augmentation de l’effort par le nombre de dents ;
-
le fonctionnement uniquement en mode d’attraction.
1.2 Paliers à aimants permanents
Les configurations les plus utilisées sont réalisées avec des bagues aimantées dont l’aimantation peut être axiale, ou radiale. Un grand nombre de configurations...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(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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