Cours sur les aimants

Leçon 1 • Lignes de champ magnétique et flux

Décrit comment les lignes de champ magnétique représentent la direction et l'intensité du champ. Introduit le flux magnétique comme mesure quantitative du champ à travers une surface.

Leçon 2 • Notions de base sur les unités et les mesures

Présente les unités SI pour les grandeurs magnétiques, y compris le tesla, le gauss et l'ampère par mètre. Fournit la culture numérique nécessaire à tout travail quantitatif ultérieur.

Leçon 3 • Domaines magnétiques et alignement

Introduit les domaines magnétiques comme des régions de dipôles alignés dans les matériaux. Explique comment l'alignement des domaines produit ou détruit l'aimantation nette.

Leçon 4 • Origines atomiques du magnétisme

Explique comment le spin de l'électron et le mouvement orbital génèrent des moments magnétiques. Relie le comportement au niveau atomique au magnétisme macroscopique observable.

Leçon 1 • Matériaux magnétiques doux vs. durs

Oppose les matériaux doux facilement aimantables aux matériaux durs à haute coercivité. Guide les décisions de sélection de matériaux pour les moteurs, les capteurs et les aimants permanents.

Leçon 2 • Matériaux paramagnétiques

Explique la faible attraction résultant de l'alignement partiel des dipôles permanents. Relie la dépendance à la température à la loi de Curie introduite ici.

Leçon 3 • Matériaux ferromagnétiques

Détaille la forte aimantation spontanée résultant de l'interaction d'échange et de l'alignement des domaines. Il s'agit de la classe magnétique la plus importante commercialement abordée dans le cours.

Leçon 4 • Matériaux ferrimagnétiques et antiferromagnétiques

Distingue l'annulation partielle dans les ferrimagnétiques de l'annulation complète dans les antiferromagnétiques. Met en évidence les applications des ferrites pertinentes pour l'électronique et le stockage de données.

Leçon 1 • Processus d'aimantation et de désaimantation

Décrit l'aimantation par impulsion, les exigences de saturation et les techniques de désaimantation contrôlée. Les étudiants peuvent spécifier des montages d'aimantation et des procédures de désaimantation.

Leçon 2 • Géométrie de l'aimant et perméance

Relie la forme et le rapport d'aspect de l'aimant au point de fonctionnement sur la courbe de désaimantation. Une sélection appropriée de la géométrie maximise la fourniture de flux à l'entrefer.

Leçon 3 • Le cycle d'hystérésis en profondeur

Examine la courbe B-H pour extraire la rémanence, la coercivité et le produit énergétique. Ces paramètres sont les principales mesures de conception pour les aimants permanents.

Leçon 4 • Familles d'aimants permanents courantes

Examine les familles d'aimants alnico, ferrite, samarium-cobalt et néodyme-fer-bore. Compare les performances, le coût et la stabilité en température entre les familles.

Leçon 1 • Analogie du circuit magnétique

Fait correspondre la force magnétomotrice (FMM), la réluctance et le flux à la tension, à la résistance et au courant dans les circuits électriques. Permet une analyse systématique de chemins de flux complexes à l'aide d'outils de circuits familiers.

Leçon 2 • Conception de la bobine et paramètres de bobinage

Guide la sélection de la jauge de fil, du nombre de spires et de la géométrie du bobinage pour répondre aux exigences de champ et thermiques. Équilibre la résistance, l'inductance et la dissipation thermique.

Leçon 3 • Matériaux de noyau et pertes

Évalue l'acier au silicium, les alliages amorphes et les noyaux de poudre pour les noyaux d'électroaimants à courant alternatif (CA). Quantifie les pertes par hystérésis et par courants de Foucault qui réduisent l'efficacité.

Leçon 4 • Fondamentaux de l'électromagnétisme

Relie le courant électrique à la génération de champ magnétique via la loi d'Ampère. Établit le lien quantitatif entre le courant, les spires et la force magnétomotrice.

Leçon 1 • Méthodes énergétiques pour le calcul des forces

Utilise les principes de la coénergie et du travail virtuel pour trouver les forces sans tenseurs de contrainte. Fournit une approche alternative validée par rapport aux résultats de la contrainte de Maxwell.

Leçon 2 • Force de Lorentz sur les charges en mouvement

Dérive la force sur une particule chargée se déplaçant dans un champ magnétique. Fournit la base physique pour les moteurs, les accélérateurs de particules et les capteurs à effet Hall.

Leçon 3 • Pression magnétique et contrainte de Maxwell

Introduit le tenseur des contraintes de Maxwell pour calculer les forces surfaciques sur les matériaux magnétiques. Permet une prédiction précise de la force dans les actionneurs et les systèmes de serrage magnétique.

Leçon 4 • Paliers magnétiques et lévitation

Applique les principes de force aux conceptions de paliers magnétiques passifs et actifs. Couvre les critères de stabilité, la capacité de charge et les exigences de contrôle pour la lévitation.

Leçon 1 • Conception de transformateur et sélection du noyau

Guide la sélection du matériau du noyau, la méthode du produit de surface et la disposition des enroulements pour une conception cible. Intègre l'analyse du circuit magnétique avec les contraintes thermiques et d'isolation.

Leçon 2 • Lois de Faraday et de Lenz

Énonce et applique les lois régissant la force électromotrice (FEM) induite par un flux changeant. La loi de Lenz fournit la règle de direction essentielle pour toute analyse de dispositif inductif.

Leçon 3 • Analyse du transformateur idéal

Dérive les rapports de transformation de tension, de courant et d'impédance pour un transformateur idéal. Fournit le modèle de référence par rapport auquel les pertes des transformateurs réels sont mesurées.

Leçon 4 • Pertes et rendement des transformateurs réels

Prend en compte les pertes cuivre, les pertes fer et l'inductance de fuite dans les transformateurs réels. Les étudiants calculent le rendement et la régulation en charge.

Leçon 1 • Gaussmètres et teslamètres

Couvre les instruments portatifs et de paillasse pour la mesure de champ ponctuel en milieu industriel. Aborde la sélection des sondes, la mise à zéro et les interférences environnementales.

Leçon 2 • Techniques de cartographie du champ magnétique

Combine plusieurs capteurs et platines de balayage pour produire des cartes de champ 2D et 3D. Soutient le contrôle qualité et la validation de conception des assemblages magnétiques.

Leçon 3 • Fluxmètres et bobines exploratrices

Utilise la loi de Faraday pour mesurer la variation de flux avec des bobines exploratrices et des fluxmètres. Convient pour caractériser les aimants permanents et les noyaux de transformateurs.

Leçon 4 • Capteurs à effet Hall

Explique l'effet Hall et son utilisation pour mesurer les champs magnétiques en courant continu (CC) et alternatif (CA). Couvre la sélection du capteur, son placement et le conditionnement du signal pour des lectures précises.

Leçon 1 • Principes du stockage magnétique de données

Explique comment les bits sont écrits et lus en utilisant la coercivité magnétique et la magnétorésistance. Relie les propriétés des matériaux des chapitres précédents à la conception des supports d'enregistrement.

Leçon 2 • Capteurs magnétiques dans les systèmes industriels

Examine les capteurs magnétorésistifs, à fluxgate et SQUID pour la mesure industrielle de précision. Compare la sensibilité, la bande passante et le bruit de fond entre les technologies de capteurs.

Leçon 3 • Processus de conception magnétique au niveau système

Présente un flux de travail structuré, de la spécification à la simulation, au prototypage et à la validation. Les étudiants appliquent le processus de conception complet à un projet de système magnétique de synthèse.

Leçon 4 • Conception magnétique des moteurs électriques

Applique les connaissances en champ, force et matériaux à la conception de moteurs à courant continu (CC) sans balais et à induction. Se concentre sur la densité de flux dans l'entrefer, la géométrie des encoches et la production de couple.