Aimant permanent : fonctionnement, matériaux et durée de vie
Qu'est-ce qu'un aimant permanent ?
Un aimant permanent est un matériau qui, une fois magnétisé, conserve son propre champ magnétique pendant une longue période sans alimentation électrique. Il attire les matériaux ferromagnétiques et, selon l'orientation de ses pôles, attire ou repousse d'autres aimants.
- Les expressions « aimant permanent » et « aimant à magnétisation permanente » désignent couramment le même type d’aimant.
- Il ne nécessite aucun courant électrique.
- Chaque aimant possède un pôle nord et un pôle sud.
- Ses performances peuvent être réduites par une température élevée, un choc, la corrosion ou un champ magnétique opposé important.
Comment fonctionne un aimant permanent ?
Un aimant permanent contient des régions appelées domaines magnétiques. Lors de sa fabrication et de son aimantation, une grande partie de ces régions s’aligne dans une même direction.
Il en résulte un champ magnétique stable avec deux pôles :
- Pôle Nord (N),
- Pôle Sud (S).
Les pôles opposés s'attirent et les pôles de même nom se repoussent. Si vous cassez un aimant permanent, vous n'aurez pas de pôles séparés ; chaque morceau aura son propre pôle Nord et son propre pôle Sud.
Aimant permanent versus électroaimant
Aimant permanent
- Fonctionne sans alimentation électrique,
- Possède un champ magnétique permanent,
- Difficile à allumer et à éteindre,
- Compact et économe en énergie.
Électroaimant
- Crée un champ magnétique en faisant passer un courant dans une bobine,
- Peut être allumé et éteint,
- Sa puissance est régulable par le courant dans certaines limites,
- Consomme de l'énergie et peut chauffer.
Quand choisir quel type d'aimant ?
Un aimant permanent convient aux fermetures, supports, capteurs et applications sans alimentation. Un électroaimant convient lorsqu'il est nécessaire de contrôler la force magnétique ou de la désactiver complètement.
De quels matériaux sont faits les aimants permanents ?
Aimants au néodyme (NdFeB)
Aimants en néodyme offrent une force très élevée pour de petites dimensions. Les modèles courants sont toutefois sensibles à l’humidité et aux températures élevées ; ils possèdent donc généralement un revêtement protecteur.
Aimants samarium-cobalt SmCo
Les aimants samarium-cobalt présentent une résistance thermique élevée et une bonne résistance à la corrosion. Ils sont utilisés dans des applications industrielles et techniques exigeantes.
Aimants en ferrite
Les ferrites dures, aussi appelées aimants céramiques, sont abordables, résistantes à la corrosion et supportent des températures élevées. Elles sont généralement moins puissantes que les aimants en néodyme de même taille.
Aimants AlNiCo
Ils sont fabriqués à partir d’alliages d’aluminium, de nickel et de cobalt. Ils se distinguent par leur stabilité thermique, mais sont plus sensibles à un champ magnétique opposé.
Aimants flexibles
Les feuilles et rubans magnétiques contiennent de la poudre de ferrite dans un liant plastique flexible. Ils sont moins puissants, mais faciles à découper, à plier et à utiliser pour la signalétique ou la publicité.
Un aimant permanent est-il vraiment permanent ?
Le terme « permanent » ne signifie pas qu'un aimant ne peut jamais s'affaiblir. Utilisé correctement, il conserve sa stabilité pendant très longtemps, mais les facteurs suivants peuvent réduire ses performances :
- dépassement de la température maximale de fonctionnement,
- chauffage jusqu’à la température de Curie,
- champ magnétique intense d’orientation opposée,
- chocs violents et bris,
- corrosion du matériau magnétique,
- conception inappropriée du circuit magnétique.
La température maximale de fonctionnement est généralement bien inférieure à la température de Curie. Par conséquent, l’aimant peut s’affaiblir de manière irréversible avant d’atteindre la température à laquelle son arrangement ferromagnétique disparaît complètement.
Ne tentez pas de démagnétiser les aimants par des chocs ou par le feu
Les chocs peuvent casser un aimant fragile et la chaleur peut endommager son revêtement ou provoquer une perte irréversible de performances. Pour une démagnétisation contrôlée, utilisez un appareil professionnel à champ magnétique alternatif.
Comment choisir un aimant permanent ?
Avant de choisir, tenez compte des éléments suivants :
- la force d’arrachement requise,
- la taille et l’espace disponible,
- la forme de l’aimant,
- la direction d'aimantation,
- la température de fonctionnement,
- l'humidité et le risque de corrosion,
- le mode de fixation,
- la direction de la charge appliquée.
La force d'arrachement est mesurée lorsque l'aimant est tiré perpendiculairement d'une plaque d'acier propre et suffisamment épaisse. La peinture, les interstices, la rouille, les tôles fines ou les charges latérales peuvent la réduire considérablement.
Aimants permanents sélectionnés
Bloc magnétique samarium-cobalt 15 × 10 × 3 mm
Aimant SmCo pour les applications exigeant une résistance élevée à la température et à la corrosion.
- Dimensions 15 × 10 × 3 mm
- Matériau SmCo
- Résistance thermique jusqu’à 300 °C
- Sans couche de protection superficielle conventionnelle
- Aimantation perpendiculaire à la surface
- Code produit 35021
Aimant néodyme cuboïde 40 × 20 × 20 mm
Aimant atypique très puissant avec deux trous pour vis à tête fraisée et une partie arrondie.
- Dimensions 40 × 20 × 20 mm
- Force d’arrachement 430 N
- Force d’arrachement approximative 43 kg
- Poids 120 g
- Grade magnétique N50
- Surface nickelée
- Résistance thermique jusqu’à 80 °C
- Code produit 20177
Attention : en raison de sa force élevée, cet aimant présente un risque de pincement grave des doigts. Il n’est pas conçu comme appareil de levage certifié.
Voir le produit
Aimant néodyme 4 × 4 mm, N40EH
Petit aimant néodyme résistant aux hautes températures, pour capteurs et appareils techniques compacts.
- Diamètre 4 mm
- Hauteur 4 mm
- Force d’arrachement 5,4 N
- Force d’arrachement approximative 0,54 kg
- Poids 0,38 g
- Grade magnétique N40EH
- Aimantation parallèle à l'axe
- Surface nickelée
- Résistance thermique jusqu’à 200 °C
- Code produit 28055
Questions fréquentes
« Aimant permanent » et « aimant à magnétisation permanente » désignent-ils la même chose ?
Oui. Ces deux termes désignent un aimant qui conserve un champ magnétique longtemps sans alimentation électrique.
Un aimant permanent peut-il s’affaiblir ?
Oui. Les températures élevées, la corrosion, les champs magnétiques opposés importants ou les dommages mécaniques peuvent réduire ses performances.
Quel est le type d’aimant permanent le plus puissant ?
À volume comparable, les aimants néodyme NdFeB couramment disponibles offrent les meilleures performances.
Quel aimant choisir pour les hautes températures ?
Selon la température requise, vous pouvez choisir un néodyme de qualité spéciale, du SmCo, de l’AlNiCo ou une ferrite adaptée.
Un aimant permanent a-t-il besoin d’électricité ?
Non. C’est un électroaimant, et non un aimant permanent, qui nécessite un courant électrique.
Résumé
Un aimant permanent conserve un champ magnétique pendant longtemps sans alimentation électrique. Les matériaux les plus courants sont le néodyme, le samarium-cobalt, la ferrite et l’AlNiCo.
L’appellation « permanent » ne signifie pas « indestructible ». Lors du choix, tenez compte de la température, de l’humidité, de la force requise, de la forme, de l’état de surface et du mode de chargement.
Choisissez un aimant permanent adapté à votre application.
Comparez les aimants en néodyme, samarium-cobalt, ferrite et AlNiCo selon leurs dimensions, leur force et leur résistance thermique.