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Pourquoi les accouplements magnétiques sont-ils avantageux dans l'industrie ?

Le terme d'accouplement magnétique sert de terme générique pour une série de types d'accouplement dont le fonctionnement repose sur l'effet d'un champ magnétique. Les accouplements magnétiques sont des outils polyvalents utilisés dans de nombreuses applications industrielles grâce à leur transmission de force puissante et sûre. Les accouplements magnétiques transmettent des couples ou des forces sans contact direct. De l'industrie chimique et pharmaceutique à la biotechnologie, en passant par la gestion de l'eau, les compresseurs, les techniques de mesure et de dosage ainsi que l'hydraulique : les accouplements magnétiques apportent une contribution précieuse. Le choix de l'accouplement magnétique approprié dépend des exigences spécifiques de l'application, telles que le couple, la vitesse, la température et les conditions ambiantes.

Applications dans l'industrie

Pompes et ventilateurs: Dans ces applications, les accouplements magnétiques assurent une transmission de couple fiable et nécessitant peu d'entretien. Ils empêchent les fuites et protègent la pompe contre les surcharges.
Convoyeurs et systèmes de manutention: les accouplements magnétiques permettent un démarrage et un arrêt en douceur des convoyeurs, ce qui réduit les dommages aux marchandises transportées. Dans le domaine de l'industrie alimentaire, les accouplements magnétiques permettent de protéger durablement les entraînements contre les surcharges.
Il en va de même dans tous les domaines où un blocage éventuel risque d'endommager la chaîne cinématique ou le moteur. L'utilisation d'accouplements magnétiques permet d'interrompre l'adhérence sans l'endommager. par exemple dans les machines d'emballage.

Les avantages de cette technologie sont évidents : le couplage sans contact permet une utilisation même dans des conditions extrêmes telles que des températures élevées, des pressions, dans le vide ou dans des environnements liquides et chimiques. Cela ouvre des possibilités variées et inattendues.

Il existe différents types d'accouplements à aimants permanents, qui se distinguent par leur construction et leur fonctionnement :

Raccord tournant frontal ouvert

Raccord tournant frontal fermé

Accouplement rotatif central

Accouplement à courants de Foucault

Accouplements rotatifs frontaux :
Les accouplements rotatifs frontaux utilisent deux systèmes magnétiques multipolaires opposés pour générer le couple. Celui-ci dépend de la construction, du matériau magnétique utilisé, du nombre de pôles et de l'entrefer. Un entrefer aussi petit que possible maximise le couple. La cloison doit être constituée d'un matériau qui est à la fois magnétiquement et électriquement peu conducteur, afin d'éviter les effets négatifs des courants de Foucault à des vitesses de rotation élevées. Il faut également tenir compte des forces axiales élevées qui peuvent se produire avec les accouplements rotatifs frontaux. La vitesse de démarrage doit être choisie de manière à éviter que les pôles magnétiques ne sautent. Le couple reste constant quelle que soit la vitesse.

Accouplements rotatifs centraux :

Les accouplements rotatifs centraux fonctionnent avec deux systèmes magnétiques qui s'engrènent l'un dans l'autre. La valeur du couple dépend de différents facteurs :

Masse : plus les aimants sont massifs, plus le couple est important.
Matériau de l'aimant : les propriétés du matériau de l'aimant influencent l'intensité de la force magnétique.
Nombre de pôles : un plus grand nombre de pôles entraîne un couple plus fort.
Entrefer : la distance entre les aimants doit être minimale pour obtenir le couple maximal.

La paroi de séparation entre les aimants doit être constituée d'un matériau non magnétique afin d'éviter les courts-circuits. De plus, elle doit être peu conductrice d'électricité afin de minimiser les pertes par courants de Foucault à haute vitesse. La vitesse de démarrage doit être choisie avec soin afin d'éviter que les pôles magnétiques ne sautent. L'un des avantages des embrayages rotatifs centraux est que le couple reste constant sur toute la plage de vitesse.

Accouplements magnétiques à courants de Foucault :

Dans les embrayages et freins à courants de Foucault, un aimant à magnétisation multipolaire (en général l'entraînement) fait face à un disque en aluminium ou en cuivre (en général la sortie). Ces embrayages utilisent l'effet des courants de Foucault pour permettre la transmission de la force. L'aimant permanent génère un champ magnétique qui induit des courants de Foucault dans un matériau conducteur. L'interaction de ces champs magnétiques génère une force qui permet le couplage.
Le couple de rotation ou de freinage généré dépend de la taille de la construction, du matériau magnétique utilisé, du nombre de pôles, de l'entrefer et de la vitesse relative. Plus la vitesse augmente, plus le couple de rotation ou de freinage transmis est important. C'est pourquoi ce système est également appelé frein à courants de Foucault. La particularité d'un tel frein à induction est sa fonction anti-usure, car il fonctionne avec des courants de Foucault générés par des champs magnétiques, sans frottement mécanique. Si nécessaire, le couple peut être facilement régulé par déplacement axial, c'est-à-dire en adaptant l'entrefer et donc le flux utile. En raison des courants de Foucault générés, ces embrayages et freins s'échauffent considérablement lorsque la vitesse augmente, ce qui entraîne une nette diminution du couple de rotation ou de freinage réalisable en fonction de la température atteinte.

Les embrayages magnétiques à hystérésis :

Ces embrayages utilisent un noyau ferromagnétique qui est magnétisé par un champ magnétique externe. L'aimantation du noyau permet un couplage permanent.
Les freins magnétiques linéaires constituent un type spécial d'accouplement magnétique à hystérésis. Ils sont utilisés pour le ralentissement contrôlé ou l'arrêt de pièces en mouvement pour, par exemple, des tensions de fil, de câble ou de bande. Les freins magnétiques linéaires fonctionnent de manière fiable, même en cas de panne de courant, et sont idéaux pour réduire la vitesse sur les lignes de production, par exemple sur les bandes transporteuses.

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Qu'est-ce qu'un accouplement magnétique et comment fonctionne-t-il ?

Un accouplement magnétique est un dispositif de transmission de couple sans contact, basé sur des champs magnétiques. Contrairement aux accouplements mécaniques traditionnels, qui dépendent du contact direct et de la friction, les accouplements magnétiques utilisent les forces d'attraction et de répulsion des aimants pour établir une connexion entre deux arbres. Un accouplement magnétique est typiquement constitué de deux composants magnétiques principaux disposés de manière à interagir. Lorsque la partie motrice tourne, elle génère un champ magnétique qui agit sur la partie entraînée et la met en mouvement. Le couple est transmis sans contact par le flux magnétique entre les deux pièces.
Les accouplements magnétiques à transmission de force axiale permettent de transmettre des couples, mais ils génèrent toujours des forces axiales supplémentaires qui doivent être absorbées par des roulements correspondants.
Les accouplements magnétiques avec transmission de force radiale utilisent la force radiale entre deux aimants pour établir la liaison. Les forces agissent ici de manière centrée par rapport à l'axe et sont généralement plus faciles à stocker, car les arbres doivent de toute façon déjà être stockés et les forces axiales sont généralement faibles.

Avantages des accouplements magnétiques

Absence d'usure : comme il n'y a pas de contacts mécaniques directs, les accouplements magnétiques ne sont pas soumis à l'usure. Cela se traduit par une durée de vie plus longue et des coûts de maintenance réduits.
Grande fiabilité: les accouplements magnétiques sont moins sujets aux pannes dues aux vibrations, aux chocs ou à la saleté. La transmission sans contact réduit le risque de dommages mécaniques.
Démarrage et freinage en douceur: les accouplements magnétiques permettent un démarrage et un freinage en douceur des machines, car la transmission du couple est amortie par le champ magnétique. Cela ménage les éléments d'entraînement et réduit l'usure.
Séparation de l'entraînement et de la sortie: les accouplements magnétiques permettent de séparer facilement le côté entraînement et le côté sortie. Ceci est particulièrement utile dans les situations d'urgence ou lors de travaux de maintenance.
Haute efficacité: les accouplements magnétiques peuvent atteindre un haut degré d'efficacité, car aucune énergie n'est perdue par frottement.
Adapté aux environnements exigeants: Les accouplements magnétiques peuvent être utilisés dans des environnements soumis à des températures élevées, à l'humidité ou à des produits chimiques agressifs, car ils ne nécessitent pas de joints ou de lubrifiants sensibles.