La forme et la magnétisation de chaque aimant permanent influencent son utilisation. Elles déterminent la répartition des champs magnétiques à l'extérieur de l'aimant et l'intensité du champ magnétique. Il existe, en général, quatre types de magnétisation : axiale, radiale, diamétrale et multipolaire. En fonction du matériau utilisé et de l'application, les formes les plus courantes d'aimants permanents sont rectangulaires, cylindriques, annulaires, sphériques, en barre et en disque, de différentes tailles, allant de quelques millimètres à des décimètres.
Comment inspecter les distributions de champ magnétique des aimants permanents de différentes tailles, formes et types ?
Aimants permanents de différentes tailles, formes et types
Les gros aimants sont plus puissants que les petits, mais pas toujours. Leur force dépend du matériau de l'aimant. La plupart des aimants permanents sont fabriqués à partir de l'un de ces quatre matériaux : Néodyme-Fer-Bore (NdFeB), céramique (ferrite), AlNiCo et Samarium Cobalt (SmCo). Les aimants NdFeB sont le type d'aimants de terres rares le plus largement utilisé. Ils sont suffisamment solides pour retenir une grande quantité de flux sans être trop fragiles, suffisamment légers pour être facilement moulés dans n'importe quelle forme, et peuvent résister à des températures élevées.
Trois systèmes courants de mesure du champ magnétique
La demande d'aimants a augmenté dans plusieurs secteurs, tels que les systèmes de capteurs, la fabrication d'actionneurs, les sources d'énergie renouvelables, l'électronique et les appareils médicaux. L'industrie des moteurs électriques, en particulier, est l'un des plus grands consommateurs finaux d'aimants permanents et joue un rôle central dans l'impact positif de leur demande en raison de l'urbanisation, de l'industrialisation, des transports propres et de la demande croissante d'automatisation. En outre, l'expansion des centrales éoliennes en raison de l'augmentation de la population, des défis liés au changement climatique et de la demande croissante d'électricité devrait stimuler la croissance du marché dans les années à venir.
Plus d'un tiers de la production de l'aimant permanent a été utilisé pour fabriquer divers moteurs à aimant permanent. Parmi les avantages de ces moteurs figurent l'économie de cuivre, l'économie d'énergie, la réduction du poids, la petite taille et une puissance spécifique élevée. Cependant, la complexité de la conception et les tolérances de production augmentent pour garantir le fonctionnement et les performances optimales de ces moteurs dans toutes les conditions. Cela signifie qu'un équipement de mesure du champ magnétique est nécessaire pour mesurer et analyser la qualité des aimants individuellement et dans les produits finis. À l'heure actuelle, plusieurs systèmes de mesure permettent de mesurer le champ magnétique des aimants. Ils vont d'un simple Gaussmètre à un système avancé de balayage à capteurs multi-Hall :
Gaussmètre
Un gaussmètre est un appareil électronique portatif doté d'une sonde à effet Hall qui mesure l'intensité du champ perpendiculaire à la sonde.. À la pointe de la sonde, un capteur à effet Hall mesure la tension induite par le champ magnétique, qui est proportionnelle à la densité du flux magnétique. L'écran de l'appareil de mesure indique la valeur du champ de Gauss. Selon les types de mesure, il existe différentes sondes, telles que les sondes axiales ou transversales.
Lorsque l'on mesure le champ magnétique d'un aimant à l'aide d'un Gaussmètre, plusieurs facteurs influencent le résultat de la mesure. résultat de la mesureL'orientation de la sonde par rapport à l'aimant et la distance par rapport à l'aimant. Un positionnement est donc nécessaire pour obtenir de bons résultats. Cela est particulièrement difficile pour les aimants dont la distribution du champ magnétique n'est pas homogène, tels que les aimants multipolaires, car de petits changements de position peuvent influencer de manière significative le champ magnétique mesuré.
Fluxmètre
Un fluxmètre (bobine de Helmholtz) est conçu pour mesurer la quantité de flux magnétique généré par la surface magnétique d'un aimant permanent. Il est utilisé dans les laboratoires de physique pour tester les propriétés des matériaux. Avec un fluxmètre, un aimant permanent peut être caractérisé en passant simplement par le centre d'une bobine de Helmholtz avec un volume central ouvert basé sur une relation physique entre le nombre d'enroulements des bobines et la variation du flux magnétique à travers les bobines.
Un fluxmètre est plus difficile à utiliser et plus complexe qu'un Gaussmètre.
En résumé, un gaussmètre et un fluxmètre sont des appareils appropriés pour mesurer quelques propriétés de base d'un aimant, telles que la valeur de crête du champ magnétique et le flux magnétique. Toutefois, avec les instruments portables, les résultats peuvent être quelque peu imprécis. Le logiciel de ces instruments est plutôt basique. Ces systèmes de mesure ne peuvent pas répondre à toutes les questions complexes concernant les problèmes magnétiques liés aux aimants individuels, tels que les inhomogénéités, les asymétries Nord/Sud, et les problèmes magnétiques inhérents aux assemblages d'aimants dans les rotors, tels que les problèmes NVH (bruit, vibrations et rudesse).
Scanner de champ magnétique avancé
Le scanner de champ magnétique avancé de Magcam(Combi Scanner), une platine de balayage motorisée à 4 axes, est conçu pour mesurer les distributions de champ magnétique d'aimants permanents de différents types, formes et tailles. Qu'il s'agisse d'aimants individuels, d'assemblages d'aimants ou de rotors à aimants permanents (radiaux et axiaux). Le scanner combiné peut cartographier les champs magnétiques en 3D avec une grande précision et une résolution spatiale élevée grâce à une caméra de champ magnétique intégrée. Il est doté d'un réseau 2D de capteurs à effet Hall sur puce avec plus de 16 000 points de mesure.
Le scanner combiné dispose de deux modes de mesure :
Mode portail pour les aimants plats et les assemblages d'aimants
En mode portail, la caméra de champ magnétique est dirigée vers le bas pour mesurer les distributions de champ magnétique d'aimants plats et d'assemblages magnétiques de quelques millimètres à 290 mm x 290 mm x 250 mm (LxPxH).
La caméra de champ magnétique peut mesurer de grandes zones magnétiques à grande vitesse. Elle est environ 30 fois plus rapide que les équipements à sonde unique. La distance entre la caméra et l'aimant peut être aussi faible que 0,5 mm, ce qui garantit la meilleure précision du champ magnétique (le meilleur rapport signal/bruit). Avec MagScope, le logiciel développé par Magcam, il devient possible d'automatiser complètement la procédure de mesure et d'analyse. La distribution complète du champ magnétique d'un aimant distribution du champ magnétique complet mesuré d'un aimant contient une grande quantité d'informations sur les propriétés et la qualité de l'aimant. MagScope comprend de nombreuses fonctions d'analyse permettant d'extraire les propriétés pertinentes d'un aimant pour n'importe quelle application.
Mode rotor pour les rotors PM, les aimants en anneau et les assemblages magnétiques circulaires
Une platine rotative est ajoutée en mode rotor. La caméra de champ magnétique 3D est orientée vers l'avant pour mesurer les rotors radiaux à aimant permanent (jusqu'à 500 mm de diamètre et 290 mm de longueur axiale) et les segments d'aimant incurvés.
Le scanner de champ magnétique de Magcam peut mesurer en quelques secondes la distribution du champ magnétique sur toute la surface du rotor avec une haute résolution axiale et angulaire à de faibles distances radiales. Une analyse complète du rotor peut être effectuée avec le logiciel MagScope pour déterminer la symétrie des pôles Nord/Sud, la mesure/comptage automatique des pôles, l'analyse de Fourier des harmoniques pour le bruit, les vibrations, l'analyse du couple de cogging, les défauts des matériaux, et bien d'autres choses encore. Les segments magnétiques courbes peuvent être placés dans un support et mesurés de la même manière que les rotors.
Pour d'autres aimants spécifiques, tels que les minuscules aimants plats (~1mm), les grands moteurs industriels, les grands aimants d'éoliennes et les rotors à aimants permanents extérieurs ou intérieurs, Magcam dispose d'autres solutions offrant des mesures de haute précision et à grande vitesse, adaptées aux environnements de production, de contrôle de la qualité et de R&D.
Les experts de Magcam peuvent vous aider à choisir la meilleure solution de mesure de champ magnétique pour votre situation.
