Quels sont les matériaux magnétiques couramment utilisés dans les moteurs ?

Les matériaux magnétiques permanents couramment utilisés dans les moteurs comprennent les aimants frittés et les aimants collés, les principaux types étant AlNiCo, la ferrite, SmCo, NdFeB, etc.

Alnico : Le matériau d'aimant permanent Alnico est le premier matériau d'aimant permanent largement utilisé, et son processus de préparation et sa technologie sont relativement matures. À l'heure actuelle, il existe des usines qui le produisent au Japon, aux États-Unis, en Europe, en Russie et en Chine.

Matériau ferrite permanent : Dans les années 1950, la ferrite a commencé à prospérer, en particulier dans les années 1970, lorsque la ferrite de strontium avec de bonnes performances en termes de coercivité et de produit d'énergie magnétique a été mise en production en grande quantité, ce qui a rapidement élargi l'utilisation de la ferrite permanente. En tant que matériau magnétique non métallique, la ferrite ne présente pas les inconvénients d'une oxydation facile, d'une faible température de Curie et d'un coût élevé des matériaux d'aimant permanent en métal, elle est donc très populaire.

Matériau samarium cobalt : Un matériau magnétique permanent doté d'excellentes propriétés magnétiques, apparu au milieu des années 1960, et dont les performances sont très stables. Le samarium cobalt est particulièrement adapté à la fabrication de moteurs en termes de propriétés magnétiques, mais en raison de son prix élevé, il est principalement utilisé dans la recherche et le développement de moteurs militaires tels que l'aviation, l'aérospatiale et l'armement, et de moteurs dans des domaines de haute technologie à hautes performances.

Matériau NdFeB: Le matériau magnétique NdFeB est un alliage de néodyme, d'oxyde de fer, etc., également connu sous le nom d'acier magnétique. Il présente un produit énergétique magnétique et une force coercitive extrêmement élevés. Dans le même temps, les avantages d'une densité énergétique élevée font que le matériau magnétique permanent NdFeB est largement utilisé dans l'industrie moderne et la technologie électronique, ce qui permet de miniaturiser, d'alléger et d'affiner les équipements tels que les instruments, les moteurs électroacoustiques, la séparation magnétique et la magnétisation. Comme il contient une grande quantité de néodyme et de fer, il est facile à rouiller.

L'influence des matériaux magnétiques sur les performances des moteurs

L'une des caractéristiques structurelles du moteur est que le pôle du stator est composé de matériaux magnétiques permanents. La qualité du matériau magnétique affecte directement la taille du circuit magnétique du moteur, le volume du moteur, ainsi que les indicateurs fonctionnels et les caractéristiques de mouvement. Les matériaux magnétiques permanents sont également appelés matériaux magnétiques durs. Les principales caractéristiques sont une force coercitive importante (force coercitive) et une densité de flux résiduelle élevée. Après la magnétisation à saturation, le matériau magnétique permanent peut encore maintenir un magnétisme stable pendant une longue période après avoir supprimé le champ magnétique externe, exciter le moteur à aimant permanent et établir un champ magnétique constant dans l'entrefer.

Rémanence Br, force coercitive Hcb

Français Une fois l'aimant permanent magnétisé jusqu'à saturation, l'intensité du champ magnétique (Intensité du champ magnétique) H du champ magnétique externe est progressivement réduite à zéro, et la densité de flux magnétique (Densité du flux magnétique) B de l'aimant permanent est réduite de Bs à Br, et Br est appelée rémanence. Le champ magnétique inverse est appliqué pour réduire Br à zéro. La valeur absolue de l'intensité du champ magnétique inverse à ce moment est appelée force coercitive d'induction magnétique, ou force coercitive (Force coercitive) Hcb en abrégé, comme le montre la figure ci-dessous. La courbe de magnétisation fermée BH formée en changeant continuellement et lentement l'intensité du champ magnétique du champ magnétique externe pendant un cycle est appelée boucle d'hystérésis (Boucle d'hystérésis magnétique). La boucle d'hystérésis dans le deuxième quadrant est la courbe de démagnétisation (Courbe de démagnétisation), qui est la courbe caractéristique de base des matériaux magnétiques permanents et une base importante pour caractériser la qualité des matériaux magnétiques permanents.

Perméabilité au recul r

Une fois l'aimant permanent magnétisé, le champ magnétique externe est supprimé et la densité magnétique est Br. Sous l'action du champ de démagnétisation, la densité magnétique chute jusqu'à un certain point le long de la courbe de démagnétisation, tel que le point K sur la figure ci-dessus, puis l'effet de démagnétisation est réduit jusqu'à ce que l'intensité du champ H = 0, mais la densité magnétique ne revient pas à Br le long de la courbe de démagnétisation, mais à un point inférieur, tel que le point M. Plus tard, lorsque l'intensité du champ de démagnétisation est augmentée jusqu'à Hk, la densité magnétique suivra la nouvelle courbe jusqu'au point K, formant une petite boucle locale. Comme la surface de la boucle locale est très petite, elle peut être représentée approximativement par une ligne droite KM, qui est appelée ligne de recul. La pente de la ligne de recul est appelée perméabilité de recul r, qui est approximativement égale à la pente de la courbe de démagnétisation à Br, c'est-à-dire que la ligne de recul est parallèle à la ligne tangente à Br sur la courbe de démagnétisation. r est un paramètre important pour le fonctionnement dynamique des matériaux magnétiques permanents. Lorsque r est petit, le matériau magnétique permanent a de meilleures performances dynamiques.

Isotropie et anisotropie

Français En raison de différents procédés de fabrication, les matériaux d'aimants permanents sont divisés en isotropie (Iotropie) et anisotropie (Anisotropie). Les axes de magnétisation facile des différents grains des aimants permanents isotropes sont orientés de manière désordonnée, de sorte que la rémanence Br est faible, seulement environ la moitié de l'intensité d'induction magnétique de saturation Bs, et le produit d'énergie magnétique maximal (BH)max correspondant est également faible. Les aimants permanents anisotropes sont formés par champ magnétique puis frittés (ou laminés). Les axes de magnétisation facile de leurs grains sont disposés dans la même direction le long du champ magnétique de formation, et Br est proche de Bs, de sorte que Br est environ deux fois plus élevé que l'isotropie, et pour la ferrite (BH)max. Il est près de quatre fois plus élevé. Par conséquent, les aimants de moteur utilisent généralement des matériaux anisotropes.