En fait, un aimant calculé suivant cette méthode aurait des performances décevantes ; il faut en effet tenir compte des pertes sur les flux d’induction et sur les différences de potentiel magnétique ; on introduit deux facteurs de correction :

En pratique, k₁ est rarement inférieur à 2 ; des valeurs de 20 sont courantes pour des aimants de grandes dimensions avec de larges entrefers ; k₂ est compris entre 1,05 et 1,45.

Les matériaux à aimants

Les bons matériaux à aimants sont ceux pour lesquels la grandeur (BH)_max, est importante ; la limite théorique de cette quantité est (2πIM_s)², avec M_s désignant l’aimantation à saturation ; elle est définie en faisant l’hypothèse que le matériau possède un cycle d’aimantation rectangulaire et une valeur élevée du champ coercitif. De tels matériaux présentent une grande « dureté magnétique ».

Les méthodes de « durcissement » des matériaux pour aimants sont diverses ; elles relèvent de la métallurgie. Elles consistent, par exemple, à introduire des contraintes dans la substance, par trempe, comme dans les aciers martensitiques, qui furent au siècle dernier les seuls matériaux à aimants, ou bien par précipitation, comme dans le cunico I, ou bien encore par diffusion, comme dans les alnicos, qui sont parmi les matériaux à aimants les plus répandus. Dans ces derniers, un traitement thermique approprié provoque la formation de particules d’une phase magnétique dans une matrice non magnétique ; ces particules peuvent être orientées par refroidissement dans un champ magnétique pour donner des alnicos anisotropes, ou bien allongées suivant une direction de facile aimantation, conduisant ainsi à une structure colonnaire à cristallisation dirigée. Les alnicos sont durs et cassants ; les aimants correspondants sont coulés et difficilement usinables ; l’obtention de cotes précises peut être réalisée, au détriment des performances, en agglomérant la poudre d’alnico à de la résine. Le « durcissement » peut encore être obtenu par déformation cristallographique, causée par l’établissement de l’ordre des atomes ; c’est le cas avec les alliages platine-cobalt et manganèse-aluminium. Il a été montré théoriquement que le champ coercitif de particules de fer croît lorsque leur diamètre est réduit à des dimensions de 500 à 1 000 Å ; sur ce principe ont été développés des aimants en poudre de fer, comme le PF1 en France et le E.S.D. (Elongated single domain) aux É.-U. pour lesquels la limite théorique du facteur (BH)_max est d’environ 50 MG.Œ. Le cristal de ferrite de baryum possède une très grande anisotropie magnétique ; c’est une propriété intrinsèque au cristal, particulièrement favorable pour un fort champ coercitif ; les cristallites peuvent être orientées par traitement thermique sous champ. Récemment ont été découvertes les remarquables propriétés des alliages terres rares-cobalt, et plus particulièrement de l’alliage samarium-cobalt ; les études en sont encore au stade du laboratoire ; les développements ne devraient pas tarder ; la limite théorique du critère de qualité est de 23 MG.Œ, alors que l’expérience donne actuellement 20,2.

Applications des aimants

La grande variété des matériaux durs permet de constituer une panoplie étendue d’aimants de caractéristiques, de formes et d’utilisations diverses. Les aimants en alnico sont utilisés dans les appareils de levage, les fermetures de portes, les plateaux magnétiques de machines-outils, les séparateurs magnétiques, les systèmes focalisateurs de particules, les moteurs et magnétos ; la presque totalité des compteurs de vitesse des voitures européennes possède un aimant en alnico aggloméré. Les alliages platine-cobalt permettent de réaliser des aimants miniaturisés, que l’on rencontre dans les montres. Avec le ferrite de baryum, on fait des aimants plats, qui se désaimantent difficilement, ainsi que des aimants de forme compliquée obtenus par les techniques de la métallurgie des poudres ; en mélangeant de la poudre de ferrite de baryum à du caoutchouc, on réalise des aimants flexibles.

On demande actuellement aux aimants des caractéristiques très sévères, principalement lorsqu’ils servent dans des appareils de mesure ou lorsque le champ de l’aimant est une grandeur de référence, comme c’est le cas dans les accéléromètres de guidage des engins balistiques ; de tels aimants doivent avoir des propriétés très stables au cours du temps, des variations de température et sous l’effet des chocs et des vibrations.

Les aimants commencent à être utilisés en odontologie pour les prothèses dentaires, ainsi qu’en médecine et en chirurgie. Dans un projet de cœur artificiel, l’entraînement est assuré par un aimant extérieur. Une technique opératoire de réduction d’anévrisme se fait en plaçant des aimants au voisinage de l’artère ; ceux-ci attirent des particules magnétiques injectées dans le sang, qui colmatent la tumeur.

Ce n’est là qu’un aperçu des multiples applications des aimants. Ils constituent certainement les composants les plus simples de l’électrotechnique et de l’électronique, ne nécessitant ni entretien mécanique ni connexion et étant d’une très grande fiabilité.

R. P.

 D. Hadfield (sous la dir. de), Permanent Magnets and Magnetism (Londres, 1962). / R. J. Parker et R. J. Studders, Permanent Magnets and their Applications (New York, 1962). / Manuel technique des aimants permanents (Éd. Sémas, 1967). / A. Herpin, Théorie du magnétisme (P. U. F., 1968).