Devrions-nous être attirés par les aimants ?

Les aimants peuvent être étonnants lorsqu'ils sont utilisés correctement dans un produit; Cependant, les choses ne sont pas aussi simples qu'elles le paraissent. Examinons trois applications pour l'utilisation d'aimants dans un produit et les détails clés qui les font bien fonctionner. Il y a souvent des détails subtils qui peuvent faire la différence entre bien fonctionner et s'effondrer.

Verrouillage :

Les aimants peuvent très bien fonctionner comme loquet, un exemple courant serait les loquets d'armoire, ils sont bon marché et efficaces, mais la clé de leur simple succès est le fait que les portes sur lesquelles ils sont utilisés arrivent toujours en position complètement fermée. La raison pour laquelle cela est important est que la force magnétique diminue à mesure que la distance augmente; doubler la distance de séparation réduit la force de traction de 75 %. Cela signifie que les aimants ne fonctionnent pas bien pour fermer les portes, par exemple, ils ne seraient pas efficaces pour tirer contre un joint pour un joint. Pour de telles applications, un loquet mécanique doit être utilisé.

De même, les aimants ne fonctionnent pas bien pour pincer le matériau, les gens veulent souvent utiliser des aimants comme clip pour fixer un appareil portable aux vêtements, mais cela signifie qu'un matériau de vêtements plus épais augmentera la distance d'espacement et signifiera moins de force de maintien. Une meilleure solution consiste à utiliser un ressort, la raison étant que la force augmente en fait avec la distance, de sorte que votre appareil ne tombera pas si quelqu'un porte un pull épais.

Une autre chose à considérer lors de l'utilisation d'aimants comme loquet est que la grande force que les aimants peuvent appliquer pour maintenir votre porte fermée est également appliquée au mécanisme utilisé pour attacher l'aimant à la porte. Vous ne pouvez pas vous attendre à ce que quelques gouttes de colle maintiennent un aimant avec une force de traction de 15 lb sur une porte, alors assurez-vous de rendre votre attachement beaucoup plus puissant que les forces magnétiques impliquées. Cet échec a été observé dans les premières Tesla Model S où l'adhésif utilisé pour maintenir l'aimant du loquet de la porte de chargement a échoué, ce qui a conduit plusieurs Tesla à circuler avec la porte ouverte. En particulier lorsqu'il y a des fluctuations de température élevées, c'est une bonne idée de prévoir une fixation mécanique en plus d'un adhésif pour éviter de tels problèmes. Les firmes d'ingénierie comme nous doivent faire face à ce genre de problèmes tous les jours.

Interverrouillage :

Un verrouillage est un dispositif de sécurité qui, en envoyant un signal d'interruption, empêche un équipement de fonctionner lorsqu'un utilisateur accède à une partie de l'appareil (comme la façon dont votre micro-ondes s'éteint lorsque vous ouvrez la porte). Typiquement, cela se fait avec un micro-interrupteur qui est actionné mécaniquement, cependant dans certains cas, notamment dans des environnements extrêmes ou des applications sanitaires, ces interrupteurs ont besoin d'ouvertures qui peuvent se boucher, ce qui n'est pas acceptable. C'est là que les aimants peuvent être utiles. En utilisant un capteur à déclenchement magnétique (effet Hall, interrupteur à lames, etc.), vous pouvez maintenir l'interrupteur dans les limites scellées de l'unité, avec juste un simple aimant qui ne sera pas compromis ni ne capturera les débris du «côté sale». L'imprimante 3D Form 2 en est un bon exemple; les lasers sont utilisés pour durcir une résine. Formlabs utilise donc un verrouillage pour garantir que le couvercle de protection UV est en place afin que les utilisateurs ne soient pas exposés au laser pendant l'utilisation. Parce que la résine a un risque de se répandre, un micro-interrupteur traditionnel ne serait pas une bonne option car la résine pourrait potentiellement encrasser le mécanisme, donc en utilisant un aimant et un capteur, ils peuvent garder l'appareil facile à nettoyer. Cependant, il convient de noter que certaines applications médicales et industrielles ne permettent pas des verrouillages entièrement par aimants, nécessitant une fonction mécanique secondaire. Par conséquent, en fonction de votre industrie, ne supposez pas immédiatement que les aimants sont la bonne réponse de verrouillage.

Pièce jointe :

Après quelques minutes de jeu avec des aimants en néodyme à haute résistance, il est tout à fait compréhensible que les gens réalisent leur potentiel pour joindre des composants modulaires. Et cela peut très bien fonctionner, il suffit de regarder des articles comme les câbles de charge magnétiques ou les housses de tablette, mais comme la plupart des produits magnétiques, les choses ne sont pas aussi simples qu'elles le paraissent. L'aimant pour les câbles de charge n'assure pas l'alignement, il fournit juste la force de maintien, l'alignement qui permet aux broches de conduire est en fait assuré par la forme du corps du connecteur; une lèvre autour du bord amène les deux pièces à s'aligner. Il est important de s'en souvenir lors de la conception, car la nature des aimants signifie que vous n'obtenez pas un bon alignement axial, de sorte qu'on ne peut pas s'y fier uniquement si l'alignement est essentiel au fonctionnement.

Comme pour la plupart des suggestions de conception, il y a toujours des exceptions; un exemple flagrant est la couverture magnétique utilisée sur les iPads; ils n'ont pas de fonction de détrompage mécanique, mais fournissent à la fois la fixation et l'alignement, comment cela se fait-il ? La réponse consiste à utiliser un réseau d'aimants plutôt qu'un seul aimant, comme le montre un démontage d'ifixit.com, le couvercle est fixé à l'aide d'une série d'aimants polaires alternés de différentes tailles. Le motif alterné de taille variable (appelé séquence d'aboyeurs) donne essentiellement un alignement beaucoup plus serré que tout désalignement, se corrige automatiquement en raison de la polarité des aimants, tandis que les différentes tailles signifient que vous ne pouvez pas être décalé d'une largeur d'aimant. Alors pourquoi cela ne peut-il pas être utilisé chaque fois que vous souhaitez obtenir un alignement à l'aide d'aimants ? La réponse simple est le coût, plus d'aimants signifie un coût plus élevé; à la fois en termes d'aimants eux-mêmes et de main-d'œuvre nécessaire pour assurer un alignement correct. Une alternative possible serait les « poly-aimants » de Correlated Magnetics, qui sont essentiellement des réseaux d'aimants dans un seul substrat, mais le coût est toujours beaucoup plus élevé que de simples aimants.

Donc, la prochaine fois que vous êtes dans une revue de conception et que quelqu'un propose des aimants comme solution magique à tous vos problèmes, assurez-vous qu'ils n'essaient pas de faire jouer aux aimants un rôle pour lequel ils ne sont pas adaptés. C'est toujours une bonne idée de travailler avec des équipes qui ont de l'expérience avec les aimants et de prototyper tôt et souvent car il y a tellement de sentiment d'implication dans l'expérience utilisateur des aimants. Contactez une société d'ingénierie près de chez vous pour plus d'informations ou contactez-nous.