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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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Différents types
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5. Utilisations
La raideur des paliers magnétiques passifs est généralement beaucoup plus faible que celle des paliers actifs. Elle est généralement de l’ordre de quelques dizaines de newtons par millimètre. Leur charge axiale ou radiale est elle aussi plus réduite. En conséquence, les paliers passifs sont très mal adaptés aux systèmes soumis à d’importantes sollicitations (broches de rectifieuses par exemple). Par contre, ces paliers passifs étant des systèmes magnétomécaniques très simples, ils sont beaucoup plus faciles à utiliser que les paliers actifs.
Le domaine principal d’utilisation des paliers passifs sera donc celui des applications où le rotor n’est soumis qu’à de faibles perturbations. En utilisant des paliers passifs, on obtient des suspensions magnétiques plus simples, plus robustes et moins chères que les systèmes tout actifs.
Ces paliers passifs sont surtout utilisés dans les systèmes tournant à très grande vitesse :
-
volants d’inertie de satellite ;
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volants de stockage d’énergie ;
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sélecteurs de particules ;
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pompes turbomoléculaires ;
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centrifugeuses, etc.
Pour d’autres applications, ce sont certaines caractéristiques particulières de ces paliers qui sont utilisées :
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absence de frottement pour les suspensions de disques de compteurs électriques, les anémomètres, etc. ;
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isolation des vibrations pour les suspensions du plateau de tourne-disques, etc.
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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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