Connaissances de base et applications multiples du couplage magnétique

Accouplement magnétique (accouplement d'arbre magnétique / dispositif de transmission magnétique permanent)

Un accouplement magnétique, également appelé accouplement d'arbre magnétique ou dispositif de transmission magnétique permanent, se compose de trois éléments principaux : un rotor en cuivre, un rotor à aimant permanent et un contrôleur. Le rotor en cuivre est généralement relié à l'arbre du moteur, tandis que le rotor à aimant permanent est relié à l'arbre de la machine entraînée. L'entrefer entre les deux rotors est une caractéristique essentielle : il agit comme une liaison flexible permettant le réglage du couple et de la vitesse entre le moteur et la machine entraînée. En ajustant l'entrefer, les accouplements magnétiques peuvent être classés en types standard, retardés, limiteurs de couple et régulateurs de vitesse.

Selon la norme GB/T 29026-2008 (Terminologie électrotechnique – Moteurs de commande), un accouplement magnétique est défini comme un dispositif qui transfère le couple d'un moteur principal à un appareil entraîné par l'intermédiaire de forces magnétiques. Il peut être classé en deux types : synchrone et asynchrone. Son principe de fonctionnement s'appuie sur les avancées en matière de technologie de transmission, de science des matériaux et de procédés de fabrication. Au XXIe siècle, avec l'évolution des technologies de fabrication, les accouplements magnétiques ne sont plus seulement appliqués aux machines conventionnelles, mais permettent également le fonctionnement d'équipements dans des environnements extrêmes. La technologie de transmission par courants de Foucault à aimants permanents illustre cette tendance, offrant efficacité énergétique, respect de l'environnement et conformité aux principes du développement durable.

Structure interne

Le couplage magnétique comprend un ensemble d'aimants extérieurs, un ensemble d'aimants intérieurs et un manchon d'isolation.

Les ensembles d'aimants intérieurs et extérieurs sont constitués d'aimants permanents magnétisés radialement avec des polarités alternées disposées circonférentiellement sur des anneaux en acier à faible teneur en carbone, formant un ensemble de circuit magnétique.

Le manchon d'isolation est fabriqué à partir de matériaux non ferromagnétiques à haute résistivité (par exemple, en acier inoxydable austénitique) pour assurer l'isolation magnétique.

Principe de fonctionnement

Au repos, le pôle N de l'aimant extérieur s'aligne avec le pôle S de l'aimant intérieur, ce qui produit un couple nul. Lorsque l'aimant extérieur tourne (entraîné par le moteur), le frottement et la résistance maintiennent initialement l'aimant intérieur immobile. Cependant, à mesure que la rotation se poursuit, un décalage angulaire se développe dans l'entrefer. Ce décalage génère une force de traction sur l'aimant intérieur, provoquant la rotation de son pôle N (ou pôle S). Cette transmission de couple sans contact par forces magnétiques est le mécanisme central des couplages magnétiques.

Principaux avantages

1. Transmission sans contact

Les accouplements magnétiques transmettent la puissance par couplage magnétique au lieu d'un contact physique (par exemple, des engrenages ou des roulements), éliminant ainsi l'usure mécanique et prolongeant considérablement la durée de vie.

2. Réduction du bruit et des vibrations

L'absence de contact physique garantit un bruit et des vibrations quasi nuls pendant le fonctionnement. Cela les rend idéaux pour les environnements sensibles au bruit, tels que les dispositifs médicaux et les laboratoires, tout en améliorant le confort et la sécurité au travail.

3. Efficacité de transmission élevée

Les accouplements magnétiques minimisent les pertes d'énergie et les frottements par rapport aux accouplements mécaniques traditionnels, améliorant ainsi l'efficacité. Ils sont largement utilisés dans les lignes de production industrielles, les éoliennes et autres applications à forte demande.

4. Prévention des fuites

L'un des principaux objectifs de conception des accouplements magnétiques est de résoudre les problèmes de fuite dans la transmission des fluides. Le manchon isolant enveloppe entièrement le rotor interne et les composants entraînés, transformant les joints dynamiques arbre-corps en joints statiques manchon-corps. Cela élimine fondamentalement les risques de fuite, ce qui les rend indispensables dans les applications exigeant une étanchéité rigoureuse, comme les industries chimiques et pharmaceutiques.