construction d'électro-aimant

[Calenda]

bonjour, je souhaite construire un électro-aimant cylindrique qui a une densité de champ magnétique de 2 tesla et une fréquence de fonctionnement de 20 khz, mais je rencontre de nombreux problèmes. Pour obtenir ces valeurs de champ magnétique, je devrais utiliser un noyau magnétique pour augmenter l'inductance, mais si j'utilise du fer, j'aurai des problèmes de courants de Foucault à ces fréquences de 20 kHz, et avec les tôles je réduis beaucoup la saturation. Si j'utilise des ferrites, je résous le problème de fréquence mais le champ sature à 0,7 tesla. Si j'utilise plutôt un électro-aimant à noyau d'air, je résous la question de la fréquence et de la saturation, mais je ne pourrai pas avoir une inductance élevée. Aidez-moi, je n'arrive pas à trouver de solutions et de formules pour résoudre ce problème, surtout compte tenu de la taille du noyau magnétique, quelle est la meilleure solution ?
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[Antoane]

Bonjour,

2 T à 20 kHz, ca se fait bien avec du nano-cristalin, mais c'est pas donné et l'usinage n'est pas simple.

Tu pourrais peux-être expliquer un peu plus le besoin, il est peut-être possible de trouver une autre solution.

Comme dit l'autre "dit nous de quoi tu as besoin, on te dira comment t'en passer"

[invite40271050]

Reste la question: pourquoi spécifiquement du...20 000 hertzs ? ( et pas autre..chose).
Lorsqu'on fait une demande autant fournir TOUS les éléments complémentaires qui
peuvent aider à comprendre la démarche ( sauf si c'est ..secret d'état)

Je vois que la derniére demande de l'auteur est resté sans suite par manque d'info de sa part.
A+

[Calenda]

Bonjour messieurs, merci pour vos réponses, vous êtes gentils comme toujours. selon la question, j'aimerais construire un électro-aimant avec ces caractéristiques, ou proches d'elles, entre 20 khz et 100 khz. il y a 3 possibilités : 1. un électroaimant avec un noyau de fer, je résous le problème du champ de 2 tesla, mais la fréquence n'atteint même pas 10 hz, si à la place j'utilise des lamelles, puis-je atteindre 20 kHz ? 2 électroaimant avec ferrite, je résous la fréquence mais je n'arrive pas à atteindre 2 tesla, je pourrais agrandir le noyau 3 j'utilise un électroaimant à noyau d'air je résous le problème de fréquence et de saturation mais je n'aurai pas assez d'inductance. les principaux problèmes sont les dimensions du noyau et la manière dont ces dimensions varient avec la fréquence. Alors, laquelle des trois hypothèses serait, selon vous, la plus réalisable ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite40271050]

Ce qui serait BIEN , c'est de connaitre le vrai, probléme qui t'oblige à opter pour ces solutions ?
Des électroaimants en HF ça sort tout de meme de l'ordinaire ( 50 khz) (20 à 100 khz)
Ensuite on pourra causer de la pertinence de ces choix.
Apporter une réponse à une solution douteuse...n'est pas forcément la bonne démarche.
Bonne journée

[Antoane]

Bonjour,

S'il n'y a pas besoin de variation continue de la fréquence sur une large plage, on peut aussi utiliser une inductance à air inclue à un circuit résonnant.
On peut aussi songer à une forme denoyau magnétique en tronc de cône, qui va focaliser le champ dans un petit volume -- quitte à localement entrer en saturation relativement profonde.

Comme demandé en #2, il serait bon d'en savoir plus sur l'application et ses contraintes.

[Calenda]

bonjour messieurs, désolé pour la réponse tardive, mais évidemment avant de répondre j'essaie d'étudier et de comprendre autant de sujets que possible. donc vu une fréquence aussi élevée, je ne peux malheureusement pas utiliser de tôles de fer silicium, car les pertes atteignent 400 Hz, et même pas le noyau solide car il n'atteint pas 10 Hz. Pour les applications haute fréquence, je dois utiliser des ferrites, qui saturent cependant à 0,7 tesla. J'ai choisi la fréquence pour diverses raisons, la première étant qu'à des fréquences comprises entre 1 khz et 20 khz, je tomberais dans le spectre acoustique, et à. en dessous de 1 khz, j'aurais des coils trop gros. mais maintenant en considérant les ferrites, comment calculer les dimensions du noyau magnétique dans les ferrites par rapport à l'augmentation de fréquence ? et en plus, en augmentant la taille du noyau de ferrite, j'augmente l'énergie stockée, et donc augmente aussi la saturation ?

[jiherve]

bonjour,
il ne sera pas facilement possible de fabriquer un électroaimant capable de fournir 2T entre 1kHz et 20kHz car à bobinage identique son impédance croit, idéalement , linéairement avec la fréquence mais monsieur Foucault veille et effet et peau et confinement vont se manifester, la tension de commande risque de devenir prohibitive.
Donc comme mes petits camarades : pour quoi est ce faire?
JR

[Antoane]

Bonjour,

> en dessous de 1 khz, j'aurais des coils trop gros.
La fréquence ne joue ici aucun role : https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%...%27Amp%C3%A8re
Sauf oeut etre dans les choses que tu ne nous dis pas.

> mais maintenant en considérant les ferrites, comment calculer les dimensions du noyau magnétique dans les ferrites par rapport à l'augmentation de fréquence ? et en plus, en augmentant la taille du noyau de ferrite, j'augmente l'énergie stockée, et donc augmente aussi la saturation ?
Les formes de base du magnétisme restent les même, il faut "juste" prendre en compte la saturation du matériaux. En pratique, sous 2T, le ferrite sera profondément saturé et de perméabilité relative unitaire, donc ca simplifie grandement l'analyse du cas au pic de courant.
Attention aux différences entre perméabilité relative différentielle et d'amplitude : https://www.allaboutcircuits.com/tec...y-definitions/
Tu peux aussi regarder les videos de Samuel ben Yakov, un Prof émerite à Ben-Gurion Uni. On pourra les trouver insuportables, mais si tu tiens, ses vidéos sont instructives.

Les pertes ne sont a priori pas simple à calculer sous un aussi fort champ, car on n'a généralement pas de donnés dans la datasheet. Sinon, la technique classique est la formule de Steinmetz et ses dérivées (iGSE en particulier).
https://en.wikipedia.org/wiki/Steinmetz%27s_equation
https://www.psma.com/sites/default/f..._Core-loss.pdf

[gts2]

en augmentant la taille du noyau de ferrite, j'augmente l'énergie stockée, et donc augmente aussi la saturation ?

L'énergie est une grandeur extensive (dépendante de la taille) OK ; la saturation une grandeur qui dépend du matériau indépendamment de la taille.

[invite40271050]

Bref on se doutera que c'est pas pour une gache électrique!
Mais tout viens à point à qui sait attendre. Donc.....attendons !
A+

[Calenda]

me voilà, oui malheureusement avec les ferrites je ne peux pas dépasser 0,5 tesla, donc la fréquence est d'environ 20 khz et le champ magnétique est de 0,5 tesla. Je n'ai pas compris la différence entre perméabilité relative et différentielle, j'ai fait des recherches et je n'ai rien trouvé, en lisant aussi des documents sur les transformateurs (équation universelle), en augmentant la fréquence, et le flux restant inchangé, le champ magnétique B augmente Maintenant, cependant, je ne trouve pas la formule pour calculer les dimensions du noyau magnétique de ferrite qui fonctionne à 0,5 tesla et 20 khz, j'ai déduit la formule des calculs mais je ne pense pas que ce soit juste, tu le sais. de plus, en considérant les transformateurs (qui sont similaires aux électroaimants), augmenter la section efficace diminue la densité B (saturation), et si la même chose s'applique également aux électroaimants, augmenter la section du noyau diminue la saturation, donc en augmentant la section, peut-on augmenter le champ d'induction magnétique en augmentant le courant ? en conclusion, quelle est la formule pour calculer les dimensions du noyau ?, et est-ce qu'une plus grande section du noyau augmente le champ si le courant et les spires augmentent ?

[Antoane]

Bonjour,

en lisant aussi des documents sur les transformateurs (équation universelle), en augmentant la fréquence, et le flux restant inchangé, le champ magnétique B augmente

Une équation lie plusieurs paramètres, et savoir si changer un paramètre va avoir un effet sur les autres exige de savoir ce qu'on garde constant. Par exemple, avec ϕ= B*S si on travaille à flux ϕ constant, alors effectivement augmenter S diminue B. Mais on peut aussi se demander comment augmenter S tout en conservant B constant : il faut augmenter ϕ, en jouant sur le courant ou les autres paramètres géométriques de la bobine ou du noyau.

Maintenant, cependant, je ne trouve pas la formule pour calculer les dimensions du noyau magnétique de ferrite qui fonctionne à 0,5 tesla et 20 khz

Tu peux te baser sur les formules de base de la magnétostatique, on trouve des cours détaillés par exemple pour prépa. Tu peux aussi chercher des notes d'application (de préference en anglais) sur le design d'inductances.
Mais ton cas est probablement un peu particulier, et il faudra transcrire ton apprentissage.
Tu peux aussi nous donner un vue plus complète sur le problème.

en considérant les transformateurs (qui sont similaires aux électroaimants),

Plus ou moins... les contraintes sont différentes. Mieux vaudrait regarder les inductances.

est-ce qu'une plus grande section du noyau augmente le champ si le courant et les spires augmentent ?

Plus de courant et plus de spires donnent plus de champ.

[gts2]

me voilà, oui malheureusement avec les ferrites je ne peux pas dépasser 0,5 tesla, donc la fréquence est d'environ 20 kHz

On ne sait toujours pas, malgré de nombreuses demandes, pourquoi vous tenez à vos 20 kHz.

en lisant aussi des documents sur les transformateurs (équation universelle), en augmentant la fréquence, et le flux restant inchangé, le champ magnétique B augmente.

Pourriez-vous expliciter : si le flux est constant, à géométrie constante, le champ magnétique ne peut être que constant.

en conclusion, quelle est la formule pour calculer les dimensions du noyau ?

Pour l'électroaimant, la dimension du noyau est imposée par la force que vous désirez : la force est proportionnelle à la section. Voir, par ex. wikipedia

[Calenda]

oui alors, malheureusement il y a des différences entre transformateurs et électroaimants, et elles concernent le fait de la fermeture du noyau magnétique, donc je ne pense pas que les équations universelles du transformateur fonctionnent avec l'électroaimant non ? donc si l'on considère l'équation universelle des transformateurs : 4,44*f*N*A*B, cette équation peut-elle également fonctionner avec des électro-aimants ou doit-il y avoir des modifications ?

[gts2]

Bonjour,

Si vous répondiez à nos questions avant d'en poser de nouvelles, on pourrait avancer ...

Ce que vous indiquez est la tension aux bornes d'une bobine, peu importe ce qu'on fait de cette bobine, mais vous voulez faire quoi de cette formule : si c'est un électroaimant, le but c'est quand même la force créée, donc c'est celle-ci qui va dimensionner en premier.

[jiherve]

bonjour,
c'est la maladie du forum électronique, des non électroniciens ou alors très débutants se lancent dans des projets qui les dépassent totalement et viennent ici poser des questions qui restent absconses en l'absence de description précise du sujet, mais, au bout de 5 ou 6 pages inutiles, ils finissent par cracher le morceau, c'est très très chiant!
JR

[GBo]

Il veut faire son IRM, c'est cousu de fil blanc !

[Calenda]

bonjour, j'ai presque toutes les formules dont j'ai besoin, mais maintenant j'ai du mal à choisir le matériau du noyau magnétique, mon objectif est de 2 tesla et 20 khz mais évidemment je peux diminuer. les ferrites ne peuvent pas atteindre plus de 0,5 tesla, et le metglas, qui est le meilleur, me coûte 1800 dollars le kilo, en considérant également le permendur, le mumétal et le parmalloy, quel matériau peut se rapprocher le plus de ce que je recherche ?

[gienas]

Bonjour à tous

... C’est la maladie du forum électronique, des non électroniciens ou alors très débutants se lancent dans des projets qui les dépassent totalement et viennent ici poser des questions qui restent absconses en l'absence de description précise du sujet, mais, au bout de 5 ou 6 pages inutiles, ils finissent par cracher le morceau, c'est très très chiant! ...

Il veut faire son IRM, c'est cousu de fil blanc !

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Je confirme que cela devient une maladie, probablement contagieuse.

Une maladie, ça peut se soigner. La meilleure méthode c’est l’isolement.

En attendant une guérison spontanée, la discussion est close. Dormons tranquilles.