Adrien
Merci beaucoup pour votre contribution.
Je joins, en Français, l’article de Wikipédia mentionné par vous.
Un engrenage magnétique ressemble à un engrenage mécanique traditionnel par sa géométrie et sa fonction, mais utilise des aimants à la place de dents. Lorsque deux aimants de pôles opposés s'approchent, ils se repoussent ; placés sur deux anneaux, les aimants agissent comme des dents. Contrairement au jeu mécanique dur des engrenages droits, où une roue peut tourner librement jusqu'à entrer en contact avec l’autre, l’engrenage magnétique présente un jeu plus souple. En conséquence, les engrenages magnétiques peuvent exercer une pression quel que soit l’angle relatif. Bien qu’ils offrent un rapport de mouvement comme un engrenage traditionnel, ces engrenages fonctionnent sans contact physique, sont insensibles à l’usure des surfaces en contact, ne génèrent aucun bruit, et peuvent glisser sans être endommagés.
Un engrenage couplé magnétiquement peut être utilisé dans le vide sans lubrification, ou dans des opérations impliquant des barrières hermétiquement scellées. Cela peut représenter un avantage dans les environnements explosifs ou dangereux, où les fuites constituent un risque réel.
ConceptionLes systèmes d’engrenages magnétiques utilisent généralement des aimants permanents, mais peuvent aussi faire appel à des électroaimants dans des cas particuliers, notamment lorsque le rapport de transmission doit être variable. Les accouplements d'engrenages magnétiques peuvent être configurés de plusieurs façons.
Dans les configurations avec axes d’entrée et de sortie parallèles (similaires aux engrenages droits), l’attraction ou la répulsion magnétique entre les dents magnétiques (par exemple les pôles nord de l’engrenage moteur attirant les pôles sud de l’engrenage entraîné) produit la transmission. Les dents peuvent être disposées de manière imbriquée pour améliorer l'accouplement.
Une autre configuration consiste en des axes alignés utilisant le « couplage par flux ». Un cylindre intermédiaire en matériau ferromagnétique permet d’obtenir un rapport de mouvement grâce à la relation harmonique entre le nombre de pôles d’entrée et de sortie. Il n’existe pas d’équivalent mécanique à ce système, car les deux engrenages tournants sont physiquement isolés l’un de l’autre et n’interagissent que magnétiquement.
Il existe également des engrenages dits à « entraînement cycloïdal », avec un rapport similaire aux engrenages planétaires, aussi appelés « épicycloïdaux » ou « excentriques ».
Avantages des engrenages magnétiques :
- Accouplement mécanique étanche aux fuites.
- Accouplement mécanique protégé contre le cisaillement et les surcharges.
- L’usure se limite aux roulements, et non aux surfaces de contact des dents.
- Les rapports de transmission peuvent être changés électroniquement ou mécaniquement en quelques minutes, au lieu de plusieurs heures.
L'engrenage magnétique est un dispositif d'accouplement magnétique qui fournit un rapport mécanique entre deux éléments couplés magnétiquement, tel que :
- Il y a un rapport de mouvement rotatif ou linéaire entre l’entrée et la sortie, qui peut être de 1 dans le cas d’un simple accouplement magnétique, ou présenter divers rapports dans une boîte de vitesses magnétique.
- Il possède une limite de couple ou de traction déterminée par la force de couplage magnétique.
- Il n’y a aucun contact physique entre les éléments principaux moteurs et entraînés.
Les aimants utilisés peuvent être permanents, électromagnétiques, ou induits autrement. Le système se compose de deux ou plusieurs éléments, en général rotatifs, mais qui peuvent aussi être linéaires ou curvilignes.
De tels dispositifs ont été inventés par
C. G. Armstrong en 1901, sous le nom de
"Power Transmitting Device", brevet américain n°687.292, et ont été développés à partir des années 1940.
Modes d’engrenage
Il existe
quatre modes d’engrenages magnétiques de base :
Dispositif de premier ordre
Un rapport défini d’aimants entre l’élément moteur et l’élément entraîné, exactement comme des engrenages classiques. Ces engrenages peuvent être mis en œuvre à des angles variés et à travers des barrières non magnétiques, car ils ne nécessitent pas de composant de couplage intermédiaire.
Dispositif de second ordre
Utilise un rapport de paires de pôles magnétiques entre les rotors magnétisés intérieur et extérieur, le rotor ayant le moins d’aimants tournant plus vite. Un stator ferromagnétique intermédiaire, généralement fixe, concentre les lignes magnétiques entre le rotor rapide et le rotor lent. Le rapport de transmission est déterminé par le rapport entre les paires de pôles des deux rotors. Comme une paire de pôles correspond à deux aimants, chaque rotor doit avoir un nombre pair d’aimants.Le stator ferromagnétique permet deux modes :
- Si le nombre de tiges ferromagnétiques statoriques = somme des paires de pôles des deux rotors → le rotor secondaire tourne dans le sens opposé du rotor primaire.
- Si le nombre de tiges = différence des paires de pôles → les deux rotors tournent dans le même sens.
Tableau récapitulatif :
Aimants bas régimePaires bas régimeAimants haut régimePaires haut régimeTiges en ferRapportSens=left20=left10=left14=left7=left17=left10:7=leftOpposé=left20=left10=left14=left7=left3=left10:7=leftIdentique
Dispositif de troisième ordre
Dispositif rotatif dérivé du mode 2, intégrant des bobines de champ externes. Ces bobines génèrent un flux harmonique lorsqu’elles sont alimentées en courant alternatif multiphasé, agissant comme un nombre variable de tiges statoriques et permettant une transmission à rapport variable. Cependant, ce système consomme environ 25 % de la puissance en entrée, ce qui limite son rendement à environ 75 %, inférieur à celui des engrenages mécaniques classiques. Il peut néanmoins convenir à certaines applications grâce à son faible besoin de maintenance et ses capacités de limitation de couple.
Dispositif de quatrième ordre
Évolution du mode 3, comportant une entrée à couple faible et vitesse variable, une entrée mécanique à couple élevé, et une sortie mécanique à couple élevé. Comme le mode 3, il consomme environ 25 % d’énergie pour l’entrée variable. Si cette entrée est maintenue fixe, le dispositif fonctionne comme un mode 2. On peut également le qualifier de
multiplicateur de couple.
