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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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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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Dispositifs générant un champ magnétique fixe ou variable
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5. Conversion d’énergie mécanique en énergie thermique
La conversion d’énergie mécanique en énergie thermique utilisant les courants induits s’est fortement répandue par la commercialisation des fours et plaques à induction. Cependant, de nombreuses autres applications, souvent moins connues du grand public, utilisent ces mêmes courants qui génèrent parfois un échauffement non désiré.
Considérons le schéma de la figure 24 où la partie entraînée n’est plus constituée d’un aimant comme à la figure 22 a , mais d’un disque circulaire D non magnétique, bon conducteur électrique (souvent en cuivre), solidaire d’un anneau circulaire A à l’extrémité en fer doux, permettant ainsi la circulation d’un flux (représenté en pointillé). La variation de flux créée au sein du disque par la rotation de l’aimant donne naissance à des courants induits dans le disque ( D ), appelés courants de Foucault dont l’intensité est proportionnelle à la différence de vitesse v r (vitesse relative) entre l’aimant et le disque. Le couple transmis est ainsi proportionnel à la vitesse relative v r . Contrairement au cas précédent, la transmission est toujours asynchrone ( v 1 ¹ v 2). Le couple est maximal au démarrage lorsque v 2 = 0 et nul lorsque v 1 = v 2 (pas de variation de flux). Les courants de Foucault créant par effet Joule un échauffement au niveau du disque, le rendement du dispositif est inférieur à 1.
On augmente le couple en diminuant l’épaisseur de l’entrefer et en refermant le circuit magnétique à l’aide d’un anneau magnétique A.
Il apparaît sur la figure 25 que :
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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 faible coût, les ferrites restent la famille d’aimants qui domine le marché mondial à la fois en tonnage (90 %) et en chiffre d’affaire (environ la moitié du marché mondial). Ce marché augmente d’environ 5 à 8 % par an. Il bénéficie de la croissance du marché...
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