Les grandeurs suivent l'usage courant dans la littérature [11], [12] et la spécification IEC relative aux matériaux magnétiques durs [13]. Les nombres suivis d'un crochet proviennent des références en fin de page.
Aimant AlNiCo
Aimant permanent constitué d'aluminium, de nickel et de cobalt (avec du fer et d'autres additions), fabriqué par coulée ou par frittage. Son grand atout est sa stabilité en température : les fabricants indiquent des températures d'utilisation maximales de 450 à 550 °C selon la nuance [4]. Sa coercivité est faible ; il se désaimante donc facilement sous l'effet de champs opposés et il est généralement de forme allongée dans le sens d'aimantation.
Voir aussi : Coercivité intrinsèque (Hcj) Température d'utilisation maximale Coefficient de perméance (Pc)
Aimant anisotrope
Aimant dont les cristaux ont été alignés dans un champ magnétique pendant le pressage ; il possède ainsi une direction d'aimantation privilégiée, fixée à la fabrication. Il offre un produit énergétique plus élevé qu'un aimant isotrope du même matériau, mais ne peut être aimanté que selon cette direction. Les aimants NdFeB et SmCo frittés sont anisotropes ; les aimants en ferrite et les aimants liés existent sous les deux formes [11], [12].
Voir aussi : Sens d'aimantation Aimant lié Aimant fritté
Aimant lié
Aimant fabriqué à partir de poudre magnétique mélangée à un liant tel que du caoutchouc, du plastique ou de la résine. Il peut être moulé ou extrudé en formes complexes, en sections minces et en formes souples avec de bonnes tolérances, au prix d'une performance magnétique inférieure à celle d'un aimant fritté entièrement dense du même matériau.
Voir aussi : Aimant flexible Aimant fritté Aimant anisotrope
Revêtement
Fine couche protectrice déposée à la surface d'un aimant. Le NdFeB fritté se corrode facilement et est presque toujours revêtu, le plus souvent de nickel-cuivre-nickel ; l'époxy, le zinc et d'autres finitions sont également utilisés. Le revêtement agit sur la résistance à la corrosion, l'aspect et, légèrement, les dimensions et le poids. Il ne modifie pas la nuance magnétique.
Voir aussi : Aimant en néodyme (NdFeB) Force d'adhérence (force de maintien)
Coercivité (Hcb)
Champ magnétique inverse nécessaire pour ramener à zéro l'induction B dans l'aimant, c'est-à-dire le point où la courbe de désaimantation coupe l'axe H. On l'appelle aussi coercivité normale ; elle est toujours inférieure ou égale à la coercivité intrinsèque Hcj.
Voir aussi : Coercivité intrinsèque (Hcj) Courbe de désaimantation
Température de Curie (Tc)
Température au-dessus de laquelle un matériau ferromagnétique perd son aimantation permanente. Pour le NdFeB fritté, elle est d'environ 310 à 340 °C [1] ; pour le SmCo, elle est nettement plus élevée, d'environ 700 à 850 °C selon le type [3]. Un aimant doit être utilisé bien en dessous de sa température de Curie : la température d'utilisation est limitée beaucoup plus tôt par la désaimantation.
Voir aussi : Température d'utilisation maximale Coude de la courbe de désaimantation
Courbe de désaimantation
Partie du deuxième quadrant du cycle d'hystérésis B–H, qui va de la rémanence Br sur l'axe B à la coercivité sur l'axe H. Elle montre comment l'induction diminue lorsqu'un champ inverse est appliqué et constitue le graphique essentiel de la conception des aimants. Les fabricants la publient à plusieurs températures ; pour une conception finale, il faut toujours utiliser la courbe de la nuance exacte.
Voir aussi : Coude de la courbe de désaimantation Point de fonctionnement et droite de charge Rémanence (Br)
Sens d'aimantation
Direction dans laquelle un aimant est aimanté, par exemple dans l'épaisseur, selon le diamètre, dans la longueur, radialement ou avec plusieurs pôles sur une même face. Pour les aimants anisotropes, elle est fixée par l'alignement lors du pressage et ne peut plus être choisie librement par la suite ; elle doit donc être précisée à la commande.
Voir aussi : Aimant anisotrope Réseau de Halbach
Aimant en ferrite (céramique)
Aimant permanent céramique, généralement à base de ferrite de strontium (SrFe₁₂O₁₉). Il est peu coûteux, résistant à la corrosion et isolant électrique, avec un produit énergétique inférieur à celui des aimants aux terres rares. Contrairement aux autres aimants, sa coercivité diminue quand la température baisse : ce sont donc les basses températures, et non les hautes, qui présentent un risque particulier [5], [7].
Voir aussi : Coercivité intrinsèque (Hcj) Coefficient de température réversible (α, β) Aimant flexible
Champ magnétique (H) : A/m et oersted
Champ d'aimantation, produit par des courants électriques ou par d'autres aimants. L'unité SI est l'ampère par mètre (A/m) et l'unité CGS est l'oersted (Oe), avec 1 Oe = 1000/4π A/m ≈ 79,577 A/m. Les valeurs de coercivité sont données dans ces unités, en kA/m ou en kOe.
Voir aussi : Induction magnétique (B) : tesla et gauss Coercivité (Hcb) Coercivité intrinsèque (Hcj)
Aimant flexible
Aimant en ferrite lié dans du caoutchouc ou du plastique, fourni en bandes, rubans, feuilles ou rouleaux, nus ou avec une face autocollante ou contrecollée de PVC. Il se coupe et se plie facilement et présente une faible performance magnétique. Sa limite de température est fixée par le liant et l'adhésif plutôt que par la poudre magnétique ; les valeurs des fabricants pour les rubans et les bandes se situent autour de 70 °C comme limite testée [6].
Voir aussi : Aimant lié Aimant en ferrite (céramique) Température d'utilisation maximale
Induction magnétique (B) : tesla et gauss
Intensité du champ magnétique exprimée en densité de flux, c'est-à-dire en flux par unité de surface. L'unité SI est le tesla (T) et l'unité CGS est le gauss (G), avec 1 T = 10 000 G. Un champ de surface mesuré avec un gaussmètre n'est pas identique à la rémanence Br : il dépend de la forme de l'aimant et de la distance de la sonde.
Voir aussi : Flux magnétique (Φ) Champ magnétique (H) : A/m et oersted Rémanence (Br)
Nuance (N35, N42, …)
Désignation d'une nuance d'aimant, par exemple N42 ou N42SH. Pour le néodyme, le nombre correspond approximativement au produit énergétique maximal en MGOe et les lettres éventuelles indiquent la classe de coercivité et de température. Les désignations de nuances sont largement utilisées chez les différents fabricants, mais les propriétés exactes varient d'un fournisseur à l'autre ; il faut donc toujours consulter la fiche technique du fournisseur concerné.
Voir aussi : Suffixe de nuance (M, H, SH, UH, EH, AH) Produit énergétique maximal (BH)max
Suffixe de nuance (M, H, SH, UH, EH, AH)
Lettres qui suivent le nombre dans une nuance de néodyme. Par ordre de coercivité intrinsèque croissante, ce sont : aucune (N standard), M, H, SH, UH, EH et AH. Les températures d'utilisation maximales typiques sont d'environ 80, 100, 120, 150, 180, 200 et 220 °C respectivement [1]. Ce sont des valeurs de référence pour un aimant à un point de fonctionnement favorable ; les nuances à très haute énergie au sein d'un suffixe sont données pour environ 10 K de moins. Pour un service continu, voir le Sélecteur de température.
Voir aussi : Nuance (N35, N42, …) Coercivité intrinsèque (Hcj) Température d'utilisation maximale
Réseau de Halbach
Assemblage d'aimants dont les directions d'aimantation tournent par paliers, de sorte que le champ se concentre d'un côté de l'assemblage et, idéalement, s'annule de l'autre. Il est utilisé dans certains moteurs, accouplements magnétiques, rails linéaires et aimants de laboratoire.
Voir aussi : Sens d'aimantation Circuit magnétique
Terres rares lourdes (Dy, Tb)
Le dysprosium et le terbium sont ajoutés au NdFeB pour augmenter sa coercivité intrinsèque, ce qui rend possibles les suffixes haute température. Ils sont relativement rares et coûteux ; les nuances à coercivité plus élevée coûtent donc généralement plus cher que les nuances standard.
Voir aussi : Coercivité intrinsèque (Hcj) Suffixe de nuance (M, H, SH, UH, EH, AH)
Coercivité intrinsèque (Hcj)
Champ inverse nécessaire pour ramener à zéro l'aimantation du matériau lui-même. C'est la mesure réelle de la résistance d'un matériau à la désaimantation et la principale propriété qui détermine la tenue en température d'une nuance : plus l'Hcj est élevée, plus les températures de fonctionnement admissibles sont élevées. Les lettres de suffixe des nuances de néodyme indiquent des classes d'Hcj croissante.
Voir aussi : Coercivité (Hcb) Suffixe de nuance (M, H, SH, UH, EH, AH) Terres rares lourdes (Dy, Tb)
Perte irréversible
Perte permanente d'aimantation qui ne revient pas lorsque l'aimant refroidit ou que le champ opposé est supprimé. Elle se produit lorsque le point de fonctionnement passe sous le coude, par exemple sous l'effet de la chaleur ou d'un champ opposé. Les pertes de ce type peuvent souvent être récupérées par réaimantation ; celles dues à une modification métallurgique ou à la corrosion ne le peuvent pas.
Voir aussi : Coude de la courbe de désaimantation Coefficient de température réversible (α, β) Perte dans le temps (à long terme)
Armature de fermeture
Pièce de fer doux ou d'acier placée en travers des pôles d'un aimant pour fermer son circuit magnétique. Elle augmente le coefficient de perméance, contribue à protéger l'aimant contre les pertes pendant le stockage et le transport, et réduit le champ de fuite.
Voir aussi : Circuit magnétique Coefficient de perméance (Pc)
Coude de la courbe de désaimantation
Point où la courbe de désaimantation passe d'une droite quasi rectiligne à une chute abrupte. Tant que le point de fonctionnement reste au-dessus du coude, les variations sont réversibles ; s'il passe sous le coude, une partie de l'aimantation est perdue définitivement. Lorsque la température augmente, le coude remonte le long de la courbe, ce qui explique que les aimants minces et chauds soient exposés à un risque.
Voir aussi : Courbe de désaimantation Point de fonctionnement et droite de charge Perte irréversible
Circuit magnétique
Trajet suivi par le flux magnétique à travers l'aimant, les entrefers et les éventuelles pièces en acier. Un circuit fermé en acier avec de faibles entrefers donne à l'aimant un coefficient de perméance élevé et le rend plus résistant à la désaimantation ; un aimant à l'air libre a un coefficient de perméance faible.
Voir aussi : Coefficient de perméance (Pc) Armature de fermeture Point de fonctionnement et droite de charge
Flux magnétique (Φ)
Champ magnétique total traversant une surface donnée. Pour un champ uniforme perpendiculaire à la surface, Φ = B × A. L'unité est le weber (Wb) en SI et le maxwell (Mx) en CGS, avec 1 Wb = 10⁸ Mx. Une bobine ou un capteur réagit au flux, et pas seulement à l'induction.
Voir aussi : Induction magnétique (B) : tesla et gauss Rémanence (Br)
Produit énergétique maximal (BH)max
Plus grand produit de B par H relevé sur la courbe de désaimantation. C'est la valeur unique habituelle pour comparer la puissance des matériaux magnétiques ; il s'exprime en MGOe ou en kJ/m³ (1 MGOe ≈ 7,9577 kJ/m³). Pour une courbe de désaimantation rectiligne idéale, il est égal à Br²/(4μ₀). Le nombre figurant dans la désignation d'une nuance de néodyme correspond approximativement à cette valeur en MGOe : N42 vaut environ 42 MGOe, soit environ 334 kJ/m³. Un produit énergétique élevé n'indique pas grand-chose de la tenue en température, qui dépend surtout de la coercivité.
Voir aussi : Rémanence (Br) Coercivité intrinsèque (Hcj) Nuance (N35, N42, …)
Température d'utilisation maximale
Valeur indicative d'un fabricant pour la température la plus élevée à laquelle une nuance peut être utilisée. Ce n'est pas une limite exacte : elle dépend de la forme de l'aimant et de son circuit, et elle n'indique pas pendant combien de temps l'aimant peut rester à cette température [9], [10]. Pour un service continu 24 h/24, une marge en dessous de cette valeur est nécessaire en raison des pertes dans le temps [8]. Notre Sélecteur de température applique cette approche.
Voir aussi : Suffixe de nuance (M, H, SH, UH, EH, AH) Perte dans le temps (à long terme) Coefficient de perméance (Pc)
Aimant en néodyme (NdFeB)
Aimant à base du composé Nd₂Fe₁₄B. Il présente le produit énergétique le plus élevé des aimants permanents commerciaux. Il est sensible à la chaleur (voir les suffixes de nuance) et à la corrosion, et est donc normalement revêtu. Sa température de Curie est d'environ 310 à 340 °C [1].
Voir aussi : Suffixe de nuance (M, H, SH, UH, EH, AH) Revêtement Température de Curie (Tc)
Point de fonctionnement et droite de charge
La droite de charge est une droite issue de l'origine dont la pente est donnée par le coefficient de perméance. Son intersection avec la courbe de désaimantation est le point de fonctionnement (Bd, Hd) de l'aimant dans son circuit. Lorsque la température ou un champ opposé varie, le point de fonctionnement se déplace ; s'il passe sous le coude, la perte est irréversible.
Voir aussi : Coefficient de perméance (Pc) Coude de la courbe de désaimantation Courbe de désaimantation
Coefficient de perméance (Pc)
Nombre qui décrit comment la géométrie de l'aimant et de son circuit le sollicitent : Pc = −Bd/(μ₀·Hd). Un aimant haut et étroit, ou un aimant dans un circuit fermé en acier, a un Pc élevé ; un aimant mince et large à l'air libre a un Pc faible. Un Pc faible place le point de fonctionnement plus bas sur la courbe de désaimantation, et l'aimant se désaimante alors plus facilement sous l'effet de la chaleur [9].
Voir aussi : Point de fonctionnement et droite de charge Circuit magnétique Coude de la courbe de désaimantation
Force d'adhérence (force de maintien)
Force nécessaire pour arracher un aimant perpendiculairement d'une plaque d'acier épaisse, plane et propre ; elle est généralement exprimée en kgf, lbf ou N et mesurée dans des conditions idéales. En service, elle est plus faible en raison des entrefers, des revêtements, des surfaces rugueuses, minces ou courbes, de la nuance d'acier et de la température. La force nécessaire pour faire glisser l'aimant latéralement (cisaillement) est généralement très inférieure à la force d'adhérence directe.
Voir aussi : Revêtement Induction magnétique (B) : tesla et gauss
Rémanence (Br)
Induction qui subsiste dans un aimant après suppression du champ d'aimantation, mesurée en circuit fermé. C'est la valeur la plus élevée de la courbe de désaimantation, exprimée en tesla ou en kilogauss. Elle fixe le potentiel d'un aimant, mais le champ réellement obtenu dans l'air dépend de la forme et de la distance.
Voir aussi : Induction magnétique (B) : tesla et gauss Produit énergétique maximal (BH)max Courbe de désaimantation
Coefficient de température réversible (α, β)
Variation en pourcentage par kelvin de la rémanence, α(Br), et de la coercivité intrinsèque, β(Hcj), qui est récupérée lorsque l'aimant revient à sa température de départ. Valeurs typiques : NdFeB fritté α ≈ −0,11 %/K et β ≈ −0,60 %/K [1], [2] ; SmCo₅ α ≈ −0,05 %/K et Sm₂Co₁₇ α ≈ −0,035 %/K [3] ; ferrite α ≈ −0,18 %/K, tandis que sa coercivité augmente avec la température [5]. Ces valeurs sont une approximation linéaire et ne s'appliquent que si le point de fonctionnement reste au-dessus du coude.
Voir aussi : Perte irréversible Coude de la courbe de désaimantation Température d'utilisation maximale
Aimant samarium-cobalt (SmCo)
Aimant aux terres rares en deux familles : SmCo₅ (1:5) et Sm₂Co₁₇ (2:17). Il présente une grande stabilité en température et une bonne résistance à la corrosion ; il est plus fragile et généralement plus coûteux que le néodyme. Les fabricants indiquent des températures d'utilisation maximales d'environ 250 °C pour le SmCo₅ et de 300 °C pour le Sm₂Co₁₇, avec un type à 350 °C disponible [3].
Voir aussi : Température d'utilisation maximale Température de Curie (Tc) Aimant en néodyme (NdFeB)
Aimant fritté
Aimant obtenu en pressant une poudre magnétique, alignée sous champ s'il est anisotrope, puis en la frittant à haute température pour former un solide dense, qui est ensuite rectifié ou découpé aux dimensions voulues. Le NdFeB, le SmCo et la ferrite frittés offrent les meilleures propriétés magnétiques de leur matériau. Ils sont durs et fragiles, et l'écaillage est un risque lors de la manipulation.
Voir aussi : Aimant lié Aimant anisotrope
Réorientation de spin
Changement de l'anisotropie cristalline du Nd₂Fe₁₄B à environ −138 °C (135 K). En dessous, le flux d'un aimant en NdFeB fritté peut chuter jusqu'à environ 14 %, et la perte est récupérée lorsque l'aimant se réchauffe [7]. Elle concerne principalement les applications cryogéniques.
Voir aussi : Aimant en néodyme (NdFeB) Coefficient de température réversible (α, β)
Perte dans le temps (à long terme)
Perte lente de flux dans le NdFeB fritté, qui se poursuit à température élevée constante, à peu près proportionnellement au logarithme du temps. Dans une thèse de doctorat, la perte extrapolée sur 30 ans n'est restée inférieure à 1 % qu'en dessous d'une température critique qui augmentait avec la coercivité (environ 80 à 220 °C pour quatre matériaux à un coefficient de perméance de 1,1). Au-delà, les pertes augmentaient avec la température [8].
Voir aussi : Température d'utilisation maximale Perte irréversible
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