Les paliers magnétiques
Jérôme Delamare, Fabien Faure Laboratoire d’Electrotechnique de Grenoble B.P. 46, 38402 Saint Martin d’Hères CEDEX - http://www-leg.ensieg.inpg.fr Résumé Les paliers magnétiques sont utilisés lorsque les autres paliers ont atteint leur limite. Ils permettent à un rotor de tourner sans frottement ni contact. Leur domaine de prédilection concerne les applications à très haute vitesse de rotation, celles pour lesquelles il faut minimiser les pertes, éviter l’usure, ne pas polluer un environnement sensible par des poussière ou un lubrifiant, supprimer les vibrations, fonctionner à très base ou très haute température ou limiter la maintenance. Cet article, après une introduction sur la lévitation, explique l’intérêt des paliers magnétiques, énumère leurs domaines d’application, décrit les principes de fonctionnement et détaille un exemple simple de suspension magnétique.

I Introduction : la lévitation magnétique. Les champs magnétiques sont utilisés pour générer des forces dans la majorité des actionneurs qui nous entourent. Souvent, ces actionneurs ne fonctionnent que suivant un degré de liberté. Dans le cas d’un moteur, par exemple, seuls les efforts magnétiques qui permettent la rotation de l’arbre sont utilisés. Dans le cas d’un objet en lévitation dans un champ magnétique, c’est à dire flottant sans contact, les efforts doivent être générés et contrôlés suivant les six degrés de liberté. Prenons l’exemple du Swissmetro [1], un train en sustentation magnétique dans un tunnel sous vide (Figure 1).

aimants en répulsion et tenter de les faire tenir l’un au-dessus de l’autre. On arrive aisément à obtenir un équilibre, mais cet équilibre est instable : à coup sûr l’aimant prend son envol… En 1839 S. Earnshaw [2] a démontré qu’une particule polarisée ne pouvait être stable dans un champ statique. Son théorème à depuis été étendu aux aimants et aux matériaux ferromagnétiques. Il est donc vain de tenter d’obtenir la lévitation d’un corps