Électroaimants – Présentation et types

Un aperçu des différents types d'électroaimants.

 

Qu’est-ce qu’un électroaimant ?

Les électroaimants font partie des dispositifs électriques très simples qui jouent un rôle très important dans notre vie quotidienne. Ce sont des solénoïdes, un terme qui combine deux mots grecs : « sôlên » pour canal ou tuyau, et « eidos », qui signifie forme. Fondamentalement, un solénoïde est un dispositif électrique qui a la forme d’un tuyau.

Les électroaimants sont présents dans de nombreuses applications, et leurs conceptions et types sont très variés. Chacun a ses propres caractéristiques adaptées à une ou plusieurs applications spécifiques.

Leur variété typologique ou conceptuelle n’altère pas leur principe de fonctionnement. En dépit de leur grande variété typologique, les électroaimants fonctionnent généralement sur les mêmes principes électriques, mais la distribution de leur énergie mécanique varie avec leur conception. De ce fait, ils peuvent être utilisés par une gamme étendue de dispositifs et de designs.

 

Comment fonctionne un électroaimant ? Quel est le principe physique appliqué ?

Le principe fonctionnel de l'électroaimant est lié au magnétisme. Les recherches en électricité et en magnétisme ont abouti à la découverte de l’électromagnétisme qui est une des quatre forces fondamentales de l’univers.

Un solénoïde est un dispositif très simple. C'est un enroulement de fils dans lequel circule un courant électrique. Lorsqu'un noyau en métal est placé à l'intérieur, ce solénoïde devient un électroaimant. Il produit un champ magnétique uniforme lorsqu'il est parcouru par un courant. L’électricité est convertie en force magnétique, la force magnétique est convertie en électricité et par conséquent, ces deux forces sont combinées en une seule. Une des propriétés intéressantes des électroaimants est que si un électroaimant avait une longueur infinie, son champ magnétique sera identique sur toute sa longueur.

Toute personne qui a quelque expérience dans le domaine de l'électromagnétisme, sait jusqu’où peut aller la puissance des électroaimants. Grâce à la technologie des électroaimants, de petits composants électriques peuvent exécuter des tâches très lourdes. Par exemple, un puissant électroaimant peut aisément fermer une vanne que le plus musclé des plombiers pourrait à peine bouger manuellement.

En modifiant la direction de la force mécanique produite par un électroaimant, ce dispositif peut répondre à de nombreuses applications incluant celles nécessitant une rotation physique. L’extrême adaptabilité des électroaimants permet de fabriquer un très grand nombre d’appareils et de dispositifs électriques parmi les plus utilisés dans le monde. Ce dispositif très simple joue un rôle essentiel dans la création de systèmes d’une sophistication infinie.

 

Qui a inventé l'électroaimant ?

Le solénoïde et l'électroaimant ont été inventés par André-Marie Ampère, un nom connu par tous ceux qui s’intéressent à l’électronique. Son nom a été donné à l’unité de mesure de l'intensité du courant électrique. Il a réalisé ses principaux travaux pendant le premier tiers du dix-neuvième siècle et fut l’un des principaux découvreurs et inventeurs dans les domaines de l'électricité et de l'électromagnétisme.

 

Quelles applications utilisent des électroaimants ?

Les électroaimants ont de nombreuses applications très diverses. Le premier type d’application est basé sur le fait que son noyau métallique peut être déplacé dans les deux sens par le passage d’un courant électrique. Les conséquences de cette propriété sont remarquables.

Par exemple, un électroaimant peut servir à contrôler électriquement une vanne, grâce à la force mécanique générée par le déplacement du noyau. Les électroaimants sont présents dans des mécanismes de verrouillage de portes, garantissant une fermeture extrêmement robuste. Ces dispositifs sont très répandus et vous les connaissez sûrement. Si vous entendez une vibration juste avant l’ouverture d’une porte, c’est l'électroaimant qui agit sur le système de verrouillage.

Les électroaimants sont présents dans une multitude de produits et d’appareils, tels qu’imprimantes informatiques, systèmes d’injection de carburant, et dans des domaines industriels très variés.

L'électroaimant a aussi l’avantage de réagir instantanément à l’application d'une charge électrique. Par exemple, un verrou peut être instantanément fermé par un électroaimant pour bloquer une porte pare-feu en cas d’incendie.

Cette haute réactivité est un des principaux facteurs d’application des électroaimants. Pour des raisons pratiques, le délai entre l’application d’un courant électrique dans l'électroaimant et le mouvement du dispositif final déclenché par le noyau peut être considéré comme nul ou instantané. Par conséquent, les électroaimants jouent un rôle essentiel chaque fois qu’un système doit réagir instantanément à une commande ou un état. Par exemple, dans un environnement équipé d'un système de canalisations de vapeur à haute température, des électroaimants capables de fermer automatiquement des vannes d'alimentation sont indispensables pour éviter des accidents graves ou mortels en cas de fuite ou de modification anormale de la pression.

Le même niveau d'urgence peut aussi être requis dans des situations où il est indispensable d'ouvrir un mécanisme, au lieu de le fermer. Par exemple, un électroaimant peut contrôler des contacts électriques et les séparer pour isoler un circuit et interrompre le passage du courant.

Les électroaimants, comme les transformateurs, condensateurs et autres composants électriques de base, sont présents dans une variété infinie d'applications. Ces applications sont tellement nombreuses qu'elles sont impossibles à lister. Les électroaimants font partie des composants électriques les plus basiques au monde. De plus, ils ont une qualité qui les rend particulièrement utiles dans les environnements industriels.

Les électroaimants sont simples. Dans le monde des dispositifs électriques, cet avantage a une extrême importance. Un électroaimant bien construit peut endurer des centaines de milliers de cycles. Comme une valve d'urgence sera peut être seulement actionnée une ou deux fois pendant la durée de vie de l'équipement auquel elle est intégrée, on comprend aisément toute la valeur de ce type d'équipement. Les électroaimants ont donc la rare qualité d'exécuter des fonctions essentielles dans des contextes de missions critiques. Tout en étant remarquablement peu coûteux, ils offrent une fiabilité exceptionnelle pendant des dizaines d'années, avant de nécessiter un remplacement.

 

Quels sont les différents types d'électroaimants ?

Les types d'électroaimants sont nombreux et répondent à des exigences diverses dans des environnements industriels et de nombreuses autres applications. Ils varient en matière de conception, de fonction et de matériaux, mais ils appliquent tous les mêmes principes électriques de l'électroaimant le plus basique.

La plupart des variations appliquées à la conception des électroaimants concernent le choix de l'alimentation (CA ou CC) et la direction de la force mécanique produite. Ces dispositifs peuvent être utilisés dans toutes les applications où une force mécanique doit être appliquée pour ouvrir ou fermer une valve, un verrou, ou tout autre mécanisme.

Bien que les types d'électroaimants disponibles sur le marché soient très nombreux, ce sont tous des variations du même principe de base. Qu'ils soient installés sur des canalisations, garantissant l'ouverture ou la fermeture rapide de mécanismes de sécurité, ou installés dans le système d'allumage d'un véhicule pour assurer l'enclenchement des contacts sans lequel le moteur ne peut pas démarrer, ou dans tout autre domaine, ce sont fondamentalement les mêmes dispositifs avec des variations conçues pour des applications spécifiques.

 

Qu’est-ce qu’un électroaimant laminé CA ?

Un électroaimant laminé CA se caractérise par la puissance de son déplacement interne. Il offre aussi une longueur de déplacement supérieure à celle d'un électroaimant CC. Ce type d'électroaimant est disponible dans une multitude de tailles et de configurations. Ils font partie des électroaimants dont le fonctionnement est accompagné d'un bruit audible.

 

Qu’est-ce qu’un électroaimant VCC type C ?

Un électroaimant VCC type C comprend un seul châssis en forme de C qui enveloppe le bobinage. Ils sont adaptés à une grande variété d'applications. Bien qu'ils soient listés ici dans une configuration CC, ils peuvent aussi être fabriqués pour le courant CA.

 

Qu’est-ce qu’un électroaimant VCC type D ?

Dans un électroaimant VCC type D, le châssis est construit en deux éléments qui enveloppent le bobinage. Ils répondent à de nombreuses applications différentes donc certaines sont industrielles. Comme pour le type C, des variations CA sont possibles pour diverses applications nécessitant les propriétés spécifiques aux électroaimants CA.

 

Qu’est-ce qu’un aimant de maintien ?

Comme son nom l'indique, ce type d'aimant sert à maintenir des matériaux ou un mécanisme en position. Ils sont souvent utilisés dans des processus de fabrication, et dans une certaine mesure, ils peuvent aussi être utilisés dans la fabrication de produits alimentaires. Les aimants de maintien peuvent servir à retirer des contaminants métalliques présents dans des produits alimentaires, ou autres matériaux, et les retenir pour qu'ils ne tombent pas dans le produit pendant le processus.

 

Qu’est-ce qu’un électroaimant linéaire ?

Les électroaimants linéaires sont les plus connus des électroaimants. Ils peuvent exercer une traction ou une poussée sur un mécanisme et sont utilisés dans diverses fonctions de mesure.

Les électroaimants linéaires ont de nombreuses applications. Par exemple, le démarreur des moteurs automobiles est actionné par un électroaimant. Lorsque le courant électrique traverse l'électroaimant, son noyau se déplace de manière linéaire, pour réunir deux contacts. Cette connexion fait passer le courant de la batterie à plusieurs composants et le véhicule peut démarrer.

Les électroaimants linéaires sont aussi utilisés dans d'autres applications, telles que les serrures électriques. Le courant déclenche l'électroaimant qui est fixé à un pêne de grandes dimensions et le pousse dans une gâche de l'huisserie. Ce mécanisme piloté par électroaimant bloque instantanément la porte et offre une très grande résistance.

Les électroaimants linéaires sont les plus faciles à comprendre, puisque la configuration du bobinage est généralement parfaitement standard, présentant peu de différence avec la théorie.

 

Qu’est-ce qu’un électroaimant rotatif ?

Un électroaimant rotatif est un excellent exemple de la diversité des utilisations de la force mécanique pour assurer le contrôle automatisé des processus, mais aussi plus simplement pour nous faciliter la vie.

Dans un électroaimant rotatif, nous retrouvons la même configuration de bobinage et de noyau, mais avec une petite modification. Un disque rotatif a été intégré à la simple structure bobine-noyau. Le noyau est monté au centre du disque dont la partie inférieure est rainurée. Le corps de l'électroaimant est aligné sur ses rainures et des roulements à billes facilitent le déplacement.

Lorsque le courant est appliqué, le noyau recule dans le bobinage. Cette force linéaire est transférée au disque par les rainures et devient donc une force de rotation. La plupart de ces mécanismes sont équipés d'un ressort. Lorsque le courant est coupé, le ressort remet le noyau à sa position initiale hors du bobinage et rétablit la position du disque.

Comme de nombreux systèmes électriques, ce dispositif a été développé pour des applications militaires. Il a été utilisé pour la première fois pendant la deuxième guerre mondiale afin d'améliorer la fiabilité des mécanismes installés dans les bombes. Aujourd'hui, ce type d'électroaimant fait partie des composants électriques les plus courants, offrant une extrême endurance dans toutes les conditions d'utilisation, incluant les environnements industriels les plus exigeants.

 

Qu’est-ce qu’un électroaimant tubulaire?

Il n'est en rien surprenant que des composants électriques, même aussi simples et robustes que des électroaimants, aient besoin d'être protégés en fonction de leurs conditions d'utilisation. Un électroaimant tubulaire combine ce type de protection et la force de poussée/traction attendue d'un électroaimant.

Les composants d'un électroaimant tubulaire sont abrités dans un tube rigide en métal. Ce dispositif peut donc être installé sur une multitude d'appareils ou systèmes très différents tout en étant efficacement et constamment protégé pour assurer un fonctionnement fiable et durable.

Les électroaimants tubulaires sont très fréquents dans les applications CC. Peu coûteux, ils peuvent être utilisés chaque fois qu'une pièce mécanique doit être tirée ou poussée.