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Les électro-aimants : modes de fonctionnement

Mecalectro - fabrication électro-aimants

Les électro-aimants aussi appelés actionneurs électromagnétiques sont indispensables dans de nombreuses fonctions et utilisations de machines ou des systèmes de commande utilisés dans notre quotidien.

Quel est le rôle d’un actionneur ? Comment fonctionne-t-il ? Vous verrez que pour répondre à certains de ses usages, les électro-aimants sont soumis à des normes et certifications distinctes.

 

Principes de fonctionnement et caractéristiques des électro-aimants

Qu’est-ce qu’un électro-aimant ?

L’électro-aimant est un dispositif qui permet à l’énergie électrique de se convertir en énergie mécanique. Pour ce faire, un courant électrique va parcourir la bobine de l’électro-aimant et générer un champ magnétique dont la force d’attraction permet d’actionner un mouvement mécanique par l’intermédiaire de son noyau mobile.

Les 3 éléments d’un électro-aimant sont :

  • Le circuit magnétique ou inducteur : représente la pièce contenant la bobine qui est fixe en général.
  • La bobine de cuivre : fil conducteur enroulé qui reçoit l’énergie électrique pour créer le champ magnétique
  • L’armature/noyau mobile : est la pièce attirée dans l’inducteur contre la culasse fixe

 

Dès lors que l’électro-aimant cesse d’être alimenté par le courant électrique, le champ magnétique est rompu et l’armature mobile retrouve sa position initiale lorsqu’elle vient en opposition à un effort résistant.

 

 

Quels sont les modes d’action des électro-aimants ?

Les électro-aimants se définissent en huit catégories principales :

  • Linéaire : appareil dans lequel l’effet de la force magnétique est utilisé pour la production d’un mouvement rectiligne.
  • Simple effet : le mouvement d’un bout à l’autre de la course est assuré par l’effet de la force magnétique et le retour par des forces extérieures.
  • Double effet : l’armature mobile possède une position dite neutre. La course de travail s’effectue alternativement dans les deux directions, à partir de la position neutre. Le rappel à la position neutre doit être assuré par des forces extérieures.
  • Réversible : armature mobile sans position neutre. La course de travail s’effectue alternativement dans les deux sens, d’une position extrême à l’autre position extrême.
  • Bistable : verrouillage magnétique de l’armature mobile dans les deux positions extrêmes, permettant un maintien en position sans courant.
  • Proportionnel : la force magnétique est proportionnelle au courant circulant dans la bobine.
  • Rotatif : appareil dans lequel l’effet de la force magnétique est utilisé pour la production d’un mouvement angulaire à amplitude limitée.
  • Porteur : appareil dans lequel l’effet de la force magnétique est utilisé pour le maintien de charges ayant des qualités ferromagnétiques.

 

Son fonctionnement s’appuie sur deux modes :

  • Mode d’action tirant
  • Mode d’action poussant

 

Dans le cas d’un mode tirant, le courant électrique qui traverse la bobine va engendrer un flux magnétique qui attire l’armature mobile. De cette force d’attraction, va naître un mouvement tirant qui va déplacer la charge ou le système attelé.

Une fois hors tension, le noyau mobile retrouve sa position d’origine sous l’effet d’une force extérieure (gravité, ressort de rappel…).

En ce qui concerne le mode d’action poussant, lors de la mise sous tension de la bobine, un système ou bien une charge est poussé par une tige traversante qui est fixée au noyau mobile (opposé au côté tirant). Hors tension et comme dans le cas précédent, le noyau revient à sa position de départ sous l’effet d’une force extérieure (gravité, ressort de rappel, …).

 

 

Normes et certifications : gage de la sécurité et de la fiabilité des électro-aimants

Les électro-aimants et autres actionneurs (ventouses, verrous…) peuvent tout à la fois être utilisés pour des usages communs (verrouillage des accès bâtiments) que plus critiques (verrouillage de missiles). Dans tous les cas, les électro-aimants doivent répondre à des normes et certifications spécifiques qui attestent de leurs fiabilités, robustesses et de leur sécurité.

Il existe autant de normes que de secteurs de marché et de sous-domaines spécifiques qui garantissent que les actionneurs répondent bien aux exigences des domaines d’application pour lesquels ils sont utilisés.

Pour assurer la conformité des actionneurs aux normes en vigueur, des tests et des audits sont fréquemment réalisés par des laboratoires ou des organismes certificateurs.

Des tests de conformité liés au cahier des charges sont pratiqués sur chaque actionneur dit « critique » avant la livraison au client.

Exemples de normes :

  • EN 9100, norme européenne décrivant un système d’assurance de la qualité pour le marché aéronautique et spatial
  • ISO 9001, norme internationale de système de management de la qualité
  • ISO 14001, norme garantissant la mise en place d’un système efficace de management environnemental

 

L’importance d’un électro-aimant se mesure par sa capacité à transformer l’énergie électrique en énergie mécanique produite par le champ magnétique généré par l’électro-aimant.

Cette énergie mécanique va être déployée pour actionner, maintenir ou verrouiller.

C’est pourquoi les actionneurs trouvent une utilité dans tous les secteurs de marché (industriels, médical, aéronautique, transports, bâtiments…).

Sécurisés, fiables, pratiques et modulables, les électro-aimants offrent un champ d’action large et étendu pour faciliter des processus de mise en mouvement.

Vous souhaitez vous faire accompagner dans votre projet de développement ? Mecalectro s’en charge.

Notre savoir-faire et notre expérience, reconnus dans le domaine des actionneurs électromagnétiques nous permettent de proposer des gammes standards d’électro-aimants tout comme la conception de solutions spécifiques (lien vers page solution spécifique) développées sur cahier des charges (built to spec).

 

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