Micro génératrice à Turbine Axiale

etc.) Isotrope et anisotropeUn aimant est anisotrope quand son aimantation se fait dans une direction préférentielle, ce qui exige, pendant la fabrication, une étape supplémentaire.Un aimant est isotrope quand son aimantation nexige pas une direction daimantation préférentielle.Excitation coercitive, Induction Rémanente, Cycle dhystérésis, température de Curie.Cycle dhystérésis : La courbe si dessus représente un cycle complet du champ dinduction magnétique B en fonction de lintensité champ magnétique H, cest le cycle dhystérésis relatif à un matériau.Il est à remarquer que le cycle est symétrique et ce parce que lorientation des particules magnétiques est identique dans les deux sens.Pour les matériaux ferromagnétiques on distingue les matériaux magnétiquement durs avec un cycle large pouvant être utilisés pour la fabrication des aimants permanents et les matériaux magnétiquement doux dont le cycle est étroit avec une aimantation rémanente et un Hc faible ceux-là sont utilisés pour la fabrication des transformateurs.OA courbe de première aimantation.Bm : en augmentant lintensité du champ magnétique H, le champ dinduction B augmente dune manière exponentielle, comme pour la charge dun condensateur, à partir dune certaine valeur Bm naugmente plus cest la saturation.Br induction rémanente qui persiste lorsque H sannule.Hc dit « Champ Coercitif » cest le champ quil faut appliquer pour annuler laimantation et B sera nul.La courbe B=f(H) moyenne sabaisse quand la température sélève jusquà »à une température Tc (température de Curie) ou le matériau perd son pouvoir magnétique, cette température dépend du matériau et dans la majorité des cas 700°<Tc<900°.Exemple de Désignations daimants permanents N42, N45, N45H, etc.40, 42, 45 correspond, à peu près, au taux énergétique maximum de l\’aimant (en MGOe).N, M, H, SH, nous informent sur la température maximale d\’utilisation (80, 100, 120, 200 °C. La majorité des aimants commencent par un N, soit une température de 80 °C.Cette désignation nest quun exemple et dépend du fabriquant des aimants.Produit énergétique maximumCe produit représente l\’énergie maximum qui peut être emmagasinée dans un aimant (Le produit énergétique maximum est la surface du plus grand rectangle inscrit dans le cycle d\’hystérésis du matériau.).L\’unité utilisée est le kJ/m3 ou MGOe (méga Gauss Oersted).Pour une même application on peut soit utiliser un petit aimant avec un grand produit énergétique, soit un grand aimant avec un petit produit énergétique.Table exemple dun fabriquant I-2 Considérations théoriques en magnétisme.I-2-1 Flux Magnétique : Unité Webera)Surface non ferméeLe flux représente la quantité de lignes de champs passants à travers la surface.b) Surface fermée (conservation du flux magnétique).S est une surface fermée et quelconque, sappuyant sur une courbe C et orientée, cest à dire pour laquelle on peut définir localement un élément de surface dont le vecteur normal est par convention orienté vers lextérieur.Le flux du champ magnétique traversant cette surface vaut : Cette loi est générale et reste valable même en régime variable. c) Loi de Faraday :La variation, par rapport au temps, du flux magnétique à travers un circuit y crée une force électromotrice induite. Le courant est le déplacement des charges dans un matériau conducteur.Cette mise en circulation nécessite une différence de potentiel. Un générateur fournira lénergie et la puissance nécessaire pour modifier lénergie cinétique des charges et produit un courant I.Soit la puissance nécessaire pour communiquer une vitesse à une particule de charge q. Dans le conducteur il y a n porteurs de charge par unité de volume, par conséquent, la puissance totale P que doit fournir le générateur est est la force qui sexerce sur les charges mobiles q. Or, la force de Coulomb ne peut pas produire une force électromotrice, étant donné que la circulation du champ électrostatique (donc travail) est nulle sur un circuit fermé, Pour créer un courant continu dans un circuit fermé, il faut donc un champ électromoteur dont la circulation le long du circuit ne soit pas nulle. Lexpérience de Faraday montre donc que cest lexistence dun champ magnétique qui permet lapparition dun courant. Cela signifie que la force de Lorenz doit être responsable de lapparition dune fem, Sion fait déplacer un circuit fermé avec une vitesse dans un champ magnétique et un champ électrique statique.La force de Lorentz (due à ce mouvement densemble) agissant sur chaque particule q du conducteur sécrit Fournissant ainsi une fem Est la surface orientée élémentaire, décrite lors du déplacement du circuit. On reconnait alors lexpression du flux coupé à travers cette surface élémentaire. On a donc Puisque la variation du flux coupé est égale à celle du flux total à travers le circuit (conservation du flux magnétique, théorème de Maxwell). Lignes de champs et tubes de fluxLa ligne de champs dun vecteur quelconque est une courbe C dans lespace telle quen tout point le vecteur y soit tangent.Considérons un déplacement élémentaire le long dune ligne de champ magnétique C. Le fait que le champ soit en tout point de C parallèle à sécrit : En coordonnées cartésiennes et les lignes de champs sont calculées en résolvant En coordonnées sphériques et léquation des lignes de champ devient La conservation du flux magnétique implique que les lignes magnétiques se ferment sur elles-mêmes.Tube de flux :Un tube de flux est un rassemblement de lignes de champ.Soit une surface sappuyant sur un contour fermé C telle que le champ magnétique y soit tangent (cest-à-dire ( ou est un vecteur élémentaire de C).En chaque point de C passe donc une ligne de champ particulière. En prolongeant ces lignes de champ on construit ainsi un tube de flux.Tout au long de ce tube, le flux magnétique est conservé. En effet, considérons une portion de tube cylindrique entre et , ayant un rétrécissement en une surface . La surface ou est la surface latérale du tube, constitue une surface fermée. Donc le flux du champ à travers S est nul. Par ailleurs, le flux à travers la surface latérale est également nul, par définition des lignes de champ ( sur ).Donc le flux en est le même quen . On peut faire le même raisonnement pour .cependant puisque pour un flux identique, cela signifie que le champ magnétique est plus concentré en .Dune manière générale, plus les lignes de champ sont rapprochées et plus le champ magnétique est localement élevé.Force de LorentzUne charge électrique animée dune vitesse v et placée dans un champ électrique et magnétique, subit la force suivante : Avec force électrique. Est la force magnétique, qui sannule si la charge est nulle ou immobile,I-2-2 Energie Magnétique Considérons une bobine comprenant n spires.Lénergie emmagasinée quand le courant dans la bobine croit de 0 à I.Considérons un circuit formé par une inductance.A linstant t nous avons doù Le terme désigne lénergie fournie par le générateur, le terme Correspond à lénergie fournie pour établir le courant i, énergie emmagasinée dans linductance. Densité de lénergie magnétique Soit un tube élémentaire dinduction Lénergie magnétique dans lélément de volume est : Le flux dinduction est constant dans le tube : Théorème dAmpère : On a : Comme Conclusion : le champ magnétique emmagasine une énergie de densité Source : https://www.univ-sba.dz/fsi/downloads/ETL307-Chapitre2.pdfI-3 Les aimants permanents :I-3-1 Matériaux et aimants permanents.Les alliages et matériaux utilisés pour la fabrication des aimants permanents :L\’AlNiCo : alliage daluminium, nickel et cobalt. Permet davoir des formes complexes puisquil est généralement coulé dans des moules.Inconvénient : il a une faible résistance à la démagnétisation.Avantage : faible coût, un fort magnétisme ainsi qu\’une très bonne tenue en température (.Exemple de désignation : LNG37Magnétisation : anisotropeDensité : 7,3 g/cm3Produit énergétique max. : 4,65 MGOeChamp coercitif bHc: 48 kA/mTempérature d\’utilisation max. : 500° CLe ferrite, Cest l\’aimant le plus utilisé. Avantages : il ne coûte pas cher et il presente une bonne résistance à la température (il reste magnétique jusqu\’à 220°C). Inconvénient : il a une faible puissance magnétique.Exemple de désignation dun fabriquant : Y35 Magnétisation : anisotropeDensité : 5,2 g/cm3Résistance électrique R : 106 mTempérature d\’utilisation max. : 250° CLes aimants fabriqués avec des terres rares :-L\’aimant SmCo est fait de samarium et de cobalt. Avantage : une grande puissance magnétique, tenue en température jusquà 300°C, résiste à l\’oxydation et à la démagnétisation.Utilisation : dans les produits électroniques, les appareils médicaux.Inconvénients : Prix élevé.-l\’aimant Neodyme : mélange de néodyme, bore et de fer.Avantage : Cest l\’aimant le plus puissant du marché.Utilisation : Les moteurs, les haut-parleurs, les scanneurs, les éoliennes etc. Inconvenants : très sensible à la corrosion et à l\’oxydation ainsi il doit, obligatoirement, être protégé par une couche de revêtement, il présente une faible résistance à la température (maximum 170°C).Tableau comparatif des quatre matières servant à la fabrication des aimants :BrbHcjHcBHmaxTminTmaxT Curieimant ferrite3,9 KGs3,4 KOe3,8 KOe3,6 MGOe- 40 °200°460 °Aimant AlNiCo11 KGs0,63 KOe0,64 KOe4,6 MGOe- 269 °500 °750 °Aimant SmCo9 KGs8 KOe18 KOe21 MGOe- 269 °300 °750 °Aimant néodyme NdFeB12,8 KGs12 KOe25 KOe40 MGOe- 196 °180 °310 °Br : la rémanence magnétiquebHc : l\’intensité nécessaire pour un champ magnétique inverse pour démagnétiser l\’aimant (pour l\’annulation du champ magnétique visible)jHc : l\’intensité nécessaire pour un champ magnétique opposé pour démagnétiser l\’aimant (pour la démagnétisation permanente de l\’aimant)BH max : l\’énergie maximum que peut emmagasiner un aimant T° min : température minimale d\’utilisation de l\’aimantT° max : température maximale d\’utilisation supportée par l\’aimant sans perte de magnétismeT° Curie : la température à laquelle un aimant perd son magnétisme définitivementI-3-2 Fabrication des aimants en néodyme.La production se fait en Chine où la matière première nécessaire est également extraite.L\’alliage NdFeB a été découvert en 1984. Réalisation de l\’alliageLes trois éléments fer, néodyme et bore ainsi que d\’autres ingrédients sont broyés finement et fondus ensemble sous vide. L\’alliage qui en résulte a la formule chimique NdFeB. Fabrication des ébauchesLe néodyme-fer-bore est légèrement aimanté et puis pressé dans un moule. Ensuite, le mélange est fritté (=chauffé sous vide) et refroidi très lentement. L\’alliage possède maintenant une structure cristalline particulière qui favorisera la magnétisation ultérieure.Ensuite, les ébauches sont sciées ou tournées jusqu\’à ce qu\’elles aient la taille et forme voulues (disque, cylindre, parallélépipède, boule, etc.). On obtient alors des aimants bruts en NdFeB.Les aimants subiront un revêtement par une couche généralement de nickel, cette opération est obligatoire si non ces aimants se décomposeraient en poussière par oxydation. Magnétiser les aimantsLes aimants finis sont placés dans une bobine magnétique à travers laquelle un courant fort est envoyé pendant un millième de seconde.