Electroaimants ultra-légers

[scaypapa]

Bonjour,

Je cherche à réaliser des électroaimants à bascule, alimentés en 12 à 18V continu les plus légers possibles. Evidemment, j'ai tout de même besoin de d'un peu de puissance.
La palette qu'il doit soulever fermera un trou de 10-12mm de diamètre et sera maintenue fermée par un ressort il y aura une aspiration d'air par le trou (de l'ordre de ce que peut générer un humain en y mettant toute son ardeur).
N'ayant pas beaucoup d'expérience dans le domaine, j'ai bien du mal à estimer la force de traction qu'il pourra produire en fonction de sa taille et sur quels paramètres je peux jouer.

D'après ce que j'ai pu comprendre, la bobine a une certaine résistance qui dépend de la masse de cuivre (donc fixe pour un volume donné).
L'intensité (I) qu'elle consommera dépendra de la résistance de sa bobine (et du voltage) et imposera un diamètre de fil minimum.
Plus le fil (et le courant) sera petit, et plus on pourra faire de tours (n). Or sa force est proportionnelle à n et à I, donc en gros, à encombrement constant, la force maximale doit pouvoir être calculée mais je ne vois pas comment.

Sur quels paramètre peut on jouer pour changer la puissance de la bestiole ?

Une des choses qui me gênent, c'est leur poids. Comme dit plus haut, j'ai l'impression que pour une masse de cuivre donnée, on aura une force maximale. Donc je me demandais s'il n'était pas possible d'agir sur le noyau, voire de s'en passer. Il semble quand même que tous les avis ont l'air de dire qu'un noyau contenant du fer multiplie la force par plusieurs milliers par rapport à tout autre matériaux. Difficile donc de s'en passer.
Mais n'existe-t-il pas aujourd'hui des matériaux ferro-magnétiques un peu légers ?
Aussi, quelle est l'influence de la taille du noyau ? Je me disais que peut-être, pour un encombrement général constant, en diminuant le diamètre du noyau que l'on remplaçerait par des tours de bobine, on gagnerait peut-être un peu en poids sans perdre trop en termes de force ?

Je pensais d'abord à une géométrie comme sur la figure A. Mais je crois que la force magnétique la plus importante est dirigée dans l'axe du noyau.
Est-ce que la solution B ne serait pas plus efficace ? La hauteur étant limitée en tout à environ 25mm, la bobine dans ce cas ne sera pas très longue. Est-ce que ça ne pose pas un problème au bout d'un certain nombre de tours les uns sur les autres ? (tours intérieurs perdant de leur efficacité )



Merci pour vos conseils
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[scaypapa]

Pour être tout à fait clair, sur le shéma : en bleu la bobine, en jaune le noyau, en rouge un aimant permanent et en vert la soupape qui ferme le trou...

[LPFR]

Bonjour.
Vous n’arriverez pas à faire mieux que ceux que l’on trouve dans le commerce.
Ils sont optimisés (par l’expérience du fabricant) pour avoir le champ le plus intense pour un encombrement et une puissance consommée donnés.
Ils sont bobinés à la machine (uniformément) avec le bon diamètre de fil.
De plus, ils ne risquent pas de « cramer ».
Au revoir.

[scaypapa]

?
Heu...
Des électroaimants pour un encombrement donné, il en existe de toutes les puissances et toutes les formes.
Les choix de longueur, diamètre de bobinage etc sont histoire de compromis, seule la situation peut déterminer ce qui sera le choix idéal.
Ceci dit, je ne trouve rien dans le commerce qui corresponde à mes contraintes, c'est pourquoi avant de les faire faire sur mesure, je cherche à bien comprendre les relations entre les différents paramètres pour faire des essais expérimentaux en sachant où je vais.

Je me rends compte qu'il y avait une grosse erreur dans mon énoncé :

D'après ce que j'ai pu comprendre, la bobine a une certaine résistance qui dépend de la masse de cuivre (donc fixe pour un volume donné).

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La résistance de la bobine, c'est ᵨ.l/s où ᵨ est la résistivité du cuivre en Ω.m, l est la longueur totale de fil en m et s la section du conducteur en m2.
Aussi, la masse de cuivre n'est pas la même pour un encombrement donné puisqu'avec un fil plus fin, il y aura moins de perte d'espace entre chaque tour de fil. Bref c'est un peu plus compliqué que ça mais il y a des formules.
R = ᵨ.l/s et m = µ.l.s où m est la masse de cuivre et µ la densité du cuivre.
Je peux à partir de là estimer les variations de résistance et de masse de la bobine en faisant varier les dimensions extérieures et le diamètre du fil.
Mais je voudrais pouvoir estimer également les variations du champ, d'après ces premiers calculs et en faisant varier la géométrie du noyau. Mais je n'ai pas de formule qui prenne n compte les dimensions du noyau :
J'ai trouvé plusieurs formules pour calculer l'intensité du champ magnétique :
B = µ . n . I / l et B = µ . I / (2πr) où µ est la perméabilité magnétique du noyau, n le nombre de spires, I le courant, l la longueur de la bobine et r son diamètre.
Mais tout ceci ne prend pas en compte la géométrie du noyau…

[A voir en vidéo sur Futura]