Glossaire

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Jusqu’à la moitié du dix-neuvième siècle, le magnétisme était considéré comme un phénomène physique séparé des phénomènes électriques. En réalité, les processus qui régulent le magnétisme dans les matériaux sont liés à ceux électriques par les équations de Maxwell. Pour une meilleure compréhension du comportement des aimants, nous reportons ci-dessous quelques termes techniques décrits de façon précise mais compréhensibles aussi aux personnes qui abordent pour la première fois cet argument.

Il s’agit de la direction préférentielle le long de laquelle un aimant permanent peut être orienté. Certains matériaux en sont dotés et sont donc dits « anisotropes », d’autres pas (« isotropes »). Cette orientation préférentielle peut être due au processus de production ou bien à la structure du matériau magnétique. Le long de la direction d’anisotropie, on obtient les valeurs les plus élevées des propriétés de l’aimant anisotrope.

(voir Induction Magnétique)

Élément chimique du IIe groupe (alcalino-terreux). Le minéral le plus important est la baryte. Il est ajouté sous forme de carbonate de baryum dans la production des aimants à l’oxyde de fer ; durant le frittage, il produit le composé BaFe12O19 (ferrite de baryum).

C’est le produit d’énergie maximal qui peut être obtenu par un type d’aimant permanent. Par conséquent, le maximum des valeurs du produit B • H dans la courbe de démagnétisation (2e quadrant du cycle d’hystérésis). Le produit B • H représente une densité d’énergie par unité de volume. De manière générale, nous pouvons affirmer que plus la valeur de (B • H)max est élevée, plus le volume d’aimant nécessaire pour une application déterminée pourra être bas, avec des rapports géométriques égaux.

Il s’obtient en traçant l’induction magnétique B lors de la variation de l’intensité de champ magnétisant H, avec H d’abord positif, magnétisation et puis négatif, démagnétisation. Il peut être réalisé pour B ou pour J.

Parcours du flux magnétique à travers les parties ferromagnétiques douces (comparables aux conducteurs dans une analogie avec un circuit électrique), pas magnétiques (entrefers : comparables à des résistances d’un circuit électrique) et les aimants permanents (comparables à des générateurs d’un circuit électrique) du dispositif magnétique à analyser.

Dans les matériaux magnétiques, c’est la variation de l’induction résiduelle Br ou de la force coercitive Hc qui s’obtient lorsque la température varie : il s’agit d’un coefficient très important puisque les aimants permanents peuvent avoir des comportements différents à diverses températures.

Partie du cycle d’hystérésis liée au deuxième quadrant, là où la valeur du champ H est négative. Les principales propriétés déductibles par cette courbe sont Br (rémanence), Hc (force coercitive) et le produit d’énergie maximum (BH max). La désignation selon DIN 17410 contient deux chiffres, par ex. 28/26 : la première est la valeur minimale du produit d’énergie (B • H)max en kj/m3 et la deuxième est la valeur minimale de la force coercitive jHc en kA/m, divisée par 10, dans le système de mesure SI. Par exemple : 28/26 signifie (B • H)max au moins 28 kj/m3 − jHc minimal 26 • 10 − 260 KA/m

Diminution de la condition de magnétisation d’un aimant et par conséquent de ses performances, par une intensité de champ H opposée à la direction de magnétisation initiale de l’échantillon ; pour obtenir une démagnétisation complète, il faut un champ oscillant. La démagnétisation partielle ou totale peut avoir lieu également suite à une température élevée : elle sera partielle mais irréversible lorsque la température maximale de fonctionnement est dépassée (caractéristique du matériau, mais liée également à la géométrie de l’échantillon et au circuit magnétique dans lequel il est inséré), totale lorsque la température de Curie Tc est dépassée (caractéristique uniquement du matériau).

Poids spécifique donné en kg/m3, en g/cm3 ou en kg/dm3 (1 g/cm3 = 1 kg/dm3 =103 kg/m3)

Poids spécifique donné en kg/m3, en g/cm3 ou en kg/dm3 (1 g/cm3 = 1 kg/dm3 =103 kg/m3)

La direction de magnétisation le long de laquelle l’aimant atteint les meilleures valeurs en termes de Br, Hc et BHmax (voir également « anisotrope ») est liée aux caractéristiques de l’aimant ; elle est obtenue par une pré-orientation magnétique du matériau. Elle est souvent axiale dans les aimants à symétrie circulaire. Dans les aimants à section rectangulaire, elle est requise fréquemment le long de l’épaisseur minimale. Dans les segments d’arc, la direction est diamétrale (c’est-à-dire pour des lignes parallèles au diamètre) ou radiale.

Espace occupé par un matériau amagnétique placé entre les éléments d’un circuit magnétique : il constitue un obstacle au passage du flux magnétique, par conséquent, souvent on tente d’éviter de générer des entrefers dans un dispositif magnétique. Plus l’induction magnétique dans l’entrefer est élevée et plus la valeur de l’entrefer sera faible.

Il s’agit d’un procédé avec lequel il est possible de minimiser les tolérances des propriétés magnétiques d’un aimant permanent. Il est de plus en plus requis pour pouvoir régler le flux magnétique avec une tolérance plus étroite qu’habituellement (par exemple sur certains moteurs électriques, capteurs magnétiques ou relais).

En multipliant les valeurs d’induction B et de l’intensité de champ H, on obtient une grandeur liée à la densité d’énergie par unité de volume. Voir également la valeur (B • H)max.

Il s’agit d’un coefficient qui dépend uniquement de la géométrie de l’aimant et exprime la possibilité d’obtenir de bonnes performances par la géométrie de l’aimant ou du circuit magnétique. Si le point de fonctionnement de l’aimant est uni à l’origine du système de coordonnées B-H, on obtient la droite de fonctionnement ou droite de charge. N est adimensionnel et ses valeurs sont comprises entre 0 (circuit magnétique fermé) et 1 (circuit magnétique complètement ouvert). Il est lié à la perméance par la relation : P=1−1/N

Ferrite de baryum, strontium ou plomb, avec la formule chimique MeO • 6Fe2O3, où MeO représente un oxyde métallique. Tous les aimants permanents en ferrite dure sont hexagonaux, par ex. BaO • 6Fe2O3 ou bien SrO • 6Fe2O3. La formule complète est du type MeFel2Ol9.

Matériau ayant une perméabilité relative considérablement supérieure à 1, son comportement peut être décrit par l’action conjointe de domaines magnétiques dotés chacun de moments magnétiques élémentaires. Les aimants permanents ont une perméabilité légèrement supérieure à un, tandis que les matériaux ferromagnétiques doux (p. ex. le fer) ont une perméabilité relative considérablement supérieure à un (de 10^2 à 10^6).

Flux de l’induction magnétique B à travers une surface A donnée. Il est égal, en cas d’homogénéité de B sur la surface A, à B • A, autrement il est égal à l’intégrale mathématique de B sur la surface A. Son unité de mesure dans le système SI est le Wb (Weber) équivalent au Vs (Volts seconde).

Processus de compactage des poudres à haute pression et haute température, afin d’obtenir un matériau compact et homogénéisé. Les températures de frittage sont à titre indicatif : pour la ferrite dure environ 1200 °C – 1250 °C, pour des aimants en terres rares environ 1050 °C – 1200 °C.

Flux de l’induction magnétique B à travers une surface A donnée. Il est égal, en cas d’homogénéité de B sur la surface A, à B • A, autrement il est égal à l’intégrale mathématique de B sur la surface A. Son unité de mesure dans le système SI est le Wb (Weber) équivalent au Vs (Volts seconde).

Partie du flux magnétique totale qui traverse l’entrefer utile du circuit magnétique analysé. La partie restante du flux est dite flux dispersé.

Partie du flux magnétique totale qui traverse l’entrefer utile du circuit magnétique analysé. La partie restante du flux est dite flux dispersé.

Instrument de mesure de la densité de flux B : normalement il utilise l’effet Hall des semi-conducteurs ; il indique directement, sans mouvement de la sonde de mesure, la densité de flux magnétique.

Intensité du champ magnétique : cette grandeur établit combien un matériau est sollicité magnétiquement. H dépend étroitement du courant circulant dans un enroulement à proximité du matériau soumis à une intensité de magnétisation H déterminée.

Il s’agit de la grandeur qui met en évidence l’état de magnétisation d’un matériau magnétique : sa définition primaire se base sur l’effet qu’un champ d’induction égal à 1 Wb/m2 produit sur un conducteur parcouru par le courant. Unité Tesla (T=Wb/m2). B = µoH+J.

Il s’agit de la grandeur qui met en évidence l’état de magnétisation d’un matériau magnétique : sa définition primaire se base sur l’effet qu’un champ d’induction égal à 1 Wb/m2 produit sur un conducteur parcouru par le courant. Unité Tesla (T=Wb/m2). B = µoH+J.

Unité de mesure du flux magnétique dans le système CGS (voir également flux magnétique), égale à 10−8 Tesla • m2.

Unité de mesure de l’intensité de champ coercitif H en CGS. Le nom provient du physicien danois Hans Christian Oersted.

Pertes des propriétés de l’aimant à une température élevée, propriétés qui ne sont ensuite plus récupérables à la valeur initiale avec le retour à la température de départ (normalement cette dernière est la température ambiante). Dans le cas de la ferrite, l’induction résiduelle déchoit lorsque la température s’abaisse.

Il s’agit du rapport entre l’induction magnétique B et le champ magnétique H. Elle peut être interprétée comme une sorte de « conductibilité » magnétique. Dans le vide, c’est une constante : (µo = 1,256 H/m (T / A/m). La définition de perméabilité relative µr donnée par la relation µr=µ / µo =B / µo H est souvent utilisée.
On distingue des matériaux diamagnétiques (µr<1), des matériaux paramagnétiques (µr>1) et des matériaux ferromagnétiques (µr>>1) de 102 à 106).

Il s’agit du rapport entre l’induction magnétique B et le champ magnétique H. Elle peut être interprétée comme une sorte de « conductibilité » magnétique. Dans le vide, c’est une constante : (µo = 1,256 H/m (T / A/m). La définition de perméabilité relative µr donnée par la relation µr=µ / µo =B / µo H est souvent utilisée.
On distingue des matériaux diamagnétiques (µr<1), des matériaux paramagnétiques (µr>1) et des matériaux ferromagnétiques (µr>>1) de 102 à 106).

Rapport entre l’induction B et le produit de µoH dans une partie du circuit magnétique. Plus le module de la perméance est important, plus on est proche de la condition de circuit fermé.

Contribution du matériau à la densité de flux : J = B – µoH.

Surface d’un aimant permanent à travers laquelle le flux magnétique sort ou entre dans l’aimant : il peut être Nord ou Sud.

Point de la courbe de démagnétisation qui représente les valeurs de la densité de flux B et du champ coercitif H dans l’état de fonctionnement. Plus la longueur de l’aimant dans la direction de magnétisation est importante, plus B sera proche de Br dans le point de fonctionnement. Dans un circuit magnétique fermé, le point de fonctionnement correspond à la valeur de Br.

Dans un aimant cylindrique, c’est le rapport entre la hauteur d’un aimant (h) et son diamètre (D), un rapport très important puisque les performances de l’aimant dépendent de celui-ci. Parfois, dans les courbes de démagnétisation, les valeurs h/D apparaissent de façon à indiquer le rendement de l’aimant.

Réversible ou répétable Un comportement magnétique thermiquement réversible signifie qu’un aimant, après son chauffage et refroidissement successif à la température initiale, reprend ses valeurs magnétiques initiales.

Il s’agit de la valeur « Br » égale à l’induction magnétique qui s’obtient dans un échantillon de matériau ferromagnétique non soumis au champ H, à condition que l’échantillon se trouve en circuit magnétique fermé (sans entrefers).

Condition dans laquelle dans le matériel, une augmentation d’induction B se présente lors de l’augmentation de H avec une pente égale à µo. En atteignant la condition de saturation de l’aimant, on obtient les valeurs maximales des différentes propriétés.

Pour stabiliser les performances d’un aimant, il est possible de l’élever à une température définie, proche de celle maximale à laquelle on suppose que l’aimant puisse fonctionner, ou bien le plonger dans un champ magnétique oscillant et générer ainsi une légère démagnétisation de l’aimant en question, en prévenant d’éventuelles démagnétisations dues à des causes internes et externes.

Élément chimique du IIe groupe (métaux alcalino-terreux) Il provient des minéraux strontianite et célestine. Le strontium est ajouté sous forme de carbonate de strontium à la place du baryum et confère aux aimants en ferrite dure une force coercitive particulièrement élevée.

Elle décrit la dépendance entre magnétisation et champ magnétique coercitif.
Relation : M = X • µtH et µr = X + 1

La température à laquelle un matériau de ferromagnétique devient paramagnétique et perd donc bon nombre de ses propriétés magnétiques. Nom dérivé de Mme Curie, physicien et chimiste du début du XXe siècle.

La température la plus élevée à laquelle un aimant peut être maintenu sans engendrer des pertes de flux irréversibles (par conséquent permanentes). La température de fonctionnement dépend également du circuit magnétique dans lequel l’aimant est utilisé : celle-ci génère plus facilement des effets de démagnétisation si la perméance présente des valeurs basses, ou bien si le circuit magnétique s’approche de la condition de circuit ouvert. Le cas le plus défavorable sera donc celui d’un aimant individuel ayant un rapport dimensionnel (L/D) très petit.

Unité de mesure de la densité de flux magnétique ou induction magnétique. 1 T = 1 Vs/m2 = ou 10 000 Gauss. Nome dérivé de Nicola Tesla (1856-1943), physicien serbe.

Unité de mesure du flux magnétique 1 Wb = 1 V s = 108 Maxwell. Nome dérivé de Wilhelm Weber.