Calculs et simulations magnétiques FEM

Grâce à nos simulations FEM (Finite Elements Method, Méthode d’analyse par éléments finis), nos ingénieurs conçoivent des assemblages magnétiques en 2D et en 3D. L’application anticipée de simulations et de calculs prévient les erreurs de conception. Votre produit est moins coûteux et vous avez le contrôle direct sur l’opération de votre prototype ou de votre produit final.

Les avantages apportés par les simulations FEM :

• accélération de la mise sur le marché ;
• prévention des erreurs de conception ;
• impact direct sur l’opération du prototype, aimant ou assemblage ;
• optimisation et rentabilité du produit ;
• réduction du risque d’erreurs de production ;
• gain de temps et d’argent.

Optimisation de la performance magnétique avec le FEM
Le matériau des aimants, comme le néodyme, est précieux. Par conséquent, il nous faut l’utiliser de manière optimale. Les simulations FEM et notre expérience et expertise en matière de magnétisme nous permettent de prévoir avec précision le comportement de l’aimant en termes de :

• profondeur du champ magnétique ;
• son effet sur un capteur à proximité et l’action de commutation associée ;
• pics et creux du champ magnétique sur une surface ;
• force maximale de l’aimant sur un autre objet ferromagnétique ;
• « magnétisme résiduel » présent en état activé et désactivé pour les aimants commutables ;
• séparation de particules dans un flux de produit (un flux de poudre ou de liquide, par exemple).

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Goudsmit peut vous aider à calculer la qualité d’aimant qu’il vous faut. Les aimants peuvent perdre leur force magnétique avec le temps. Les causes sont multiples, des fluctuations de température aux champs magnétiques opposés exerçant une pression. Pour empêcher vos assemblages magnétiques de perdre leur force ou de se démagnétiser de manière non souhaitée, nos experts effectuent des déterminations de qualité magnétique.
 

Indice de qualité de N35 à N52UH et plus

Les différents matériaux magnétiques ont chacun leur propre indice de qualité. Nos experts vous aident à déterminer la qualité de votre matériau magnétique. Cet indice s’exprime par des noms de qualité qui indiquent la hauteur du produit énergétique maximal. Il est souvent indiqué dans l’unité MGOe (Mega Gauss Oersted). Le produit énergétique maximal est une mesure de la force de l’aimant. Pour les aimants en néodyme, cela est reflété par des indices Nxx. Plus la valeur de N est élevée, par exemple N52, plus le produit énergétique est élevé et plus l’aimant est puissant.
 

Qu’est-ce qui détermine le produit énergétique maximal ?

Nous déterminons la qualité optimale de votre aimant, et ainsi le produit énergétique maximal, en calculant l’effet de la qualité de l’aimant sélectionnée dans votre application. Nous comparons les propriétés magnétiques du matériau d’aimant choisi, telles que la courbe de démagnétisation, dans le logiciel de calcul. Nous prenons également en compte la température puisqu’elle peut modifier significativement les propriétés de l’aimant. Par exemple, le néodyme est le matériau le plus puissant à des températures normales, mais le samarium-cobalt est souvent l’aimant le plus puissant à des températures plus élevées.

Quels sont les différents matériaux magnétiques qui existent ?

Il existe différents types de matériaux d’aimant, chacun avec son propre indice (qualité) et donc son propre produit énergétique maximal :

Matériau d’aimant  -  produit énergétique maximal

• Néodyme  -  35–52 MGoe
• Samarium-cobalt  -  20–32 MGoe 
• Ferrite  -  1–5 MGoe
• Alnico  -  5–9 MGoe

Nos ingénieurs peuvent vous aider à déterminer la force de prise exacte. Ainsi, vous vous mettrez à l’abri des surprises lors des tests de vos prototypes.
 

Qu’est-ce que la force de prise magnétique ?
La force de prise magnétique est la force nécessaire pour séparer un aimant d’un autre aimant ou d’une tôle en acier. On peut en donner une autre définition : le poids maximum qui peut être suspendu perpendiculairement à un aimant, convertis de kilogrammes en Newton. Plusieurs facteurs viennent influencer cette force, notamment :

• le matériau magnétique ;
• le volume de l’objet, par exemple l’épaisseur de la tôle en acier ;
• la température ;
• la finition de l’aimant.

Pourquoi calculons-nous la force de prise ?
Nos experts s’appuient sur des calculs et des simulations complexes de vos conceptions de produit pour déterminer exactement la force de prise magnétique sous différentes circonstances. Cela permet le bon fonctionnement de votre produit. Pour différents mouvements, applications et variables, la force de prise magnétique peut être plus faible qu’attendu et par conséquent, vos produits peuvent ne pas répondre aux caractéristiques demandées. La force peut également être plus puissante que spécifiée, de telle sorte qu’un aimant plus faible ou plus petit, et donc plus rentable, peut être suffisant pour votre application. Alors, évitez les mauvaises surprises et demandez à nos experts de vous aider à choisir un aimant à l’aide de simulations.

Il est également possible que la force de prise n’ait pas d’importance pour votre application, mais que la force entre l’aimant et un autre objet éloigné, appelée « entrefer », soit importante. Nous pouvons également calculer cette force pour vous.

Nos ingénieurs seront ravis de calculer ces valeurs pour vous. Ils vous aideront également à déterminer le meilleur aimant pour la puissance de champ magnétique nécessaire. Cela vous assure de ne pas utiliser de puissance superflue pour atteindre la cible de votre application. Vous économiserez lors du choix de la bonne qualité d’aimant.

Calcul des champs magnétiques et de la densité de flux

La puissance du champ magnétique est souvent exprimée en termes de magnitude de la densité de flux magnétique. « e » est une valeur de vecteur avec une certaine force et direction et 3 composantes (sur les axes x, y et z). La densité de flux magnétique s’exprime en tesla ou en gauss. Le tesla est l’unité officielle, mais le gauss est toujours largement utilisé (Remarque : 1 tesla = 10 000 gauss).

En utilisant des logiciels de pointe dans l’industrie, nos experts peuvent vous aider à calculer les densités de flux des champs magnétiques. Cela vous apporte ainsi de la certitude quant au fonctionnement de votre produit.
 

Valider la direction de la polarisation pour assurer la sécurité

Nous mesurons la direction de la polarisation des aimants pour nous assurer que la distribution des pôles Nord et Sud réponde aux caractéristiques spécifiées. De cette manière, nous prévenons le basculement trop tôt ou trop tard lors de l’utilisation de l’aimant avec un capteur par exemple. Déterminer la direction de la polarisation fait partie d’une batterie de calculs magnétiques que Goudsmit peut effectuer pour vous.

Mesure de la rémanence pour magnétisation
La rémanence est une mesure du magnétisme résiduel dans l’aimant après avoir été magnétisé. La magnétisation est effectuée en appliquant un champ magnétique externe puissant par-dessus le matériau à magnétiser. Ce champ assure que toutes les régions internes dotées de la même direction de magnétisation, aussi appelées domaines de Weiss, sont orientées dans la même direction.

Ce n’est qu’avec de telles rectifications de ces régions, dont l’effet est amplifiant, que nous pouvons obtenir des aimants suffisamment puissants. Si le champ externe disparaît, ainsi que la rectification des domaines de Weiss, ce matériau est alors appelé matériau magnétique doux. Si la rectification reste, à cause des forces de friction internes du matériau, ce matériau est alors appelé matériau magnétique dur ou permanent. La rémanence est la mesure du montant de magnétisme résiduel dans le matériau.

La coercivité est la mesure de la résistance de l’aimant à la démagnétisation en présence d’un champ magnétique externe à proximité. C’est donc la résistance d’un matériau à l’inversement des directions de la magnétisation dans les domaines de Weiss par un tel champ.

Nos spécialistes peuvent utiliser le permagraph pour déterminer exactement la rémanence (exprimée en tesla) pour vous.

Utilisez le formulaire de contact pour leur demander de vous aider avec des simulations, des calculs et des tests dans la sélection de matériaux et gagnez du temps précieux dans votre processus de développement.