En résumé : La force de maintien sur la datasheet d’un électroaimant est mesurée sans entrefer, sur un acier doux usiné plat de pleine épaisseur, avec une traction perpendiculaire directe. En service, la peinture, la rouille, la rugosité de surface, les tôles fines et les charges latérales réduisent chacun ce chiffre, et les pertes se cumulent. Dimensionnez en fonction de la pire condition de surface et de la direction de charge, pas du numéro de catalogue, et utilisez les écarts importants entre les tailles de carcasse comme marge. La série SH-ET de Shih Shin s’étend du SH-ET2015 (Ø20 x 15 mm, 2 W, nominal 2 kg) au SH-ET7040 (Ø70 x 40 mm, 24 W, nominal 120 kg, 100 % ED). Validez avec des pièces de production, puis envoyez les détails de votre application par e-mail pour une vérification de dimensionnement.
Un électroaimant de maintien est l’un des composants les plus simples d’une nomenclature (BOM) : une bobine, un corps en acier en forme de cuvette, une face polaire usinée. Cette simplicité masque l’erreur d’approvisionnement la plus courante dans cette catégorie. Un acheteur fait correspondre la force de maintien du catalogue à la charge, commande des échantillons, puis constate que l’aimant fait tomber la pièce à une fraction de la valeur nominale. La pièce est rarement défectueuse. La valeur nominale a été mesurée dans des conditions que l’application ne rencontre jamais.
Ce guide explique ce que signifie réellement la valeur nominale, quels facteurs de votre montage déterminent la proportion qui subsiste, et comment dimensionner avec suffisamment de marge pour éviter un deuxième tour d’échantillonnage. Il utilise la série d’aimants de maintien Shih Shin SH-ET comme exemple concret ; la gamme complète, y compris les solenoids tubulaires et à carcasse, se trouve sur notre page gamme de produits solenoid industriels.
Ce que signifie réellement la force de maintien nominale
La force de maintien sur une datasheet est mesurée dans des conditions de référence : la face polaire appliquée à plat contre une plaque en acier doux usiné suffisamment épaisse pour conduire la totalité du flux magnétique, un entrefer nul, la tension nominale sur la bobine, et une traction appliquée lentement, parfaitement perpendiculaire à la face. Modifiez l’une de ces conditions et la force mesurée chute. Modifiez-en plusieurs à la fois, ce qui est le cas sur une machine réelle, et les pertes s’accumulent.
Considérez la valeur du catalogue comme un plafond. Le travail d’ingénierie ne consiste pas à contester ce plafond, mais à estimer à quel point votre montage fonctionne en dessous, ou mieux encore, à conserver une marge suffisante pour que la réponse exacte n’ait plus d’importance.
L’entrefer : là où la force de maintien diminue en premier
Le circuit magnétique va de la face polaire à travers la pièce, puis revient dans le corps de l’aimant. L’acier conduit facilement le flux ; l’air ne le conduit pratiquement pas. Tout espace entre la face polaire et la pièce insère une couche à forte réluctance dans ce circuit, et la force chute brutalement lorsque l’espace s’agrandit. La pente de la courbe est la plus forte juste à zéro, c’est pourquoi une pièce qui touche presque tient beaucoup moins bien qu’une pièce qui touche réellement.
L’entrefer n’est pas seulement le jour visible à l’œil nu. En pratique, il comprend :
- Peinture et revêtement en poudre : des couches non magnétiques d’une épaisseur réelle, situées exactement là où vous avez besoin d’un contact acier contre acier.
- Rouille, calamine et placage sur la surface de la pièce.
- Poussière, copeaux et film d’huile accumulés lors de la manipulation normale.
- Défaut de planéité : une tôle voilée ne touche que sur une ligne ou un point, tout le reste constitue un entrefer.
Si votre pièce arrive peinte, ou si le montage ne peut pas plaquer la pièce à plat contre la face polaire, partez du principe que seule une partie de la force nominale subsistera et dimensionnez en conséquence.
État de surface, épaisseur de plaque et charge latérale
Rugosité de surface
Une surface meulée ou découpée au chalumeau touche la face polaire sur ses sommets ; les creux constituent de l’entrefer. Plus la surface d’appui est rugueuse, plus la surface de contact réelle est faible et plus la force de maintien réelle est basse. Une surface rectifiée tient nettement mieux qu’une surface sciée, pour cette seule raison.
Épaisseur de plaque et matériau
La pièce fait partie du circuit magnétique. Une tôle fine sature : une fois qu’elle ne peut plus conduire de flux supplémentaire, le flux additionnel ne produit aucune force supplémentaire, et un grand aimant sur un support fin se comporte comme un aimant plus petit. Le matériau a tout autant d’importance. L’acier doux est la référence ; les aciers trempés, à forte teneur en carbone et de nombreuses nuances d’acier inoxydable conduisent mal le flux et maintiennent moins bien.
Charge latérale
La force de maintien nominale s’entend pour une traction directe, perpendiculaire à la face. Une charge agissant parallèlement à la face n’est retenue que par le frottement entre la face polaire et la pièce, et cette capacité de frottement est bien inférieure à la traction nominale. Si la pièce peut glisser, ajoutez une butée mécanique qui reprend le cisaillement, ou dimensionnez en fonction du cas de glissement plutôt que du chiffre du catalogue.
Données de référence de la série SH-ET
La série SH-ET couvre sept tailles de carcasse de Ø20 à Ø70 mm, allant des petits montages aux outillages de fin de bras (EOAT). La datasheet du SH-ET7040 indique également une isolation de classe B, un test rigide/Hi-pot à 600 V r.m.s. et un service continu 100 % ED.
| Modèle | Ø x H (mm) | Filetage de montage | Poids | Puissance | Force de maintien nominale |
|---|---|---|---|---|---|
| SH-ET2015 | Ø20 x 15 | M3 | 25 g | 2 W | 2 kg |
| SH-ET2520 | Ø25 x 20 | M3 | 50 g | 4 W | 6 kg |
| SH-ET3025 | Ø30 x 25 | M3 | 130 g | 3.8 W | 10 kg |
| SH-ET4027 | Ø40 x 27 | M5 | 230 g | 6 W | 30 kg |
| SH-ET5030 | Ø50 x 30 | M4 | 350 g | 8 W | 50 kg |
| SH-ET5537 | Ø55 x 37 | M4 | 550 g | 10 W | 70 kg |
| SH-ET7040 | Ø70 x 40 | M4 | 800 g | 24 W | 120 kg |
Source : Datasheet de la série SH-ET, Shih Shin Technology. Les valeurs sont données à titre indicatif et sont sujettes à modification de conception.
Nous citons les valeurs des datasheets telles qu’elles sont publiées et signalons tout ce que nous n’avons pas pu vérifier ; les contrôles derrière chaque chiffre publié sont décrits dans notre processus éditorial.
Dimensionnement : une bonne marge vaut mieux qu’un détarage exact
Vous pouvez modéliser les pertes dues à l’entrefer et à la saturation, mais sur la plupart des montages, les variables d’entrée (tolérance d’épaisseur de peinture, état de surface des pièces reçues, manipulation par l’opérateur) ne sont pas contrôlées assez strictly pour qu’un calcul précis soit vraiment fiable. La méthode pratique se déroule comme suit :
- Définissez le pire des cas. La pièce la plus lourde, la surface la plus sale, le plus grand entrefer crédible, la traction la plus désaxée, plus toute vibration ou accélération ajoutée par la machine en mouvement.
- Choisissez une carcasse dont la valeur nominale est nettement supérieure. Les écarts entre les carcasses SH-ET sont importants : de 10 kg (SH-ET3025) à 30 kg (SH-ET4027) puis 50 kg (SH-ET5030). Utilisez cet écart comme marge au lieu de chercher à la calculer au plus juste.
- Vérifiez ce que coûte cet écart. La puissance et la chaleur varient avec la taille : le SH-ET3025 consomme 3,8 W, tandis que le SH-ET7040 consomme 24 W. En maintien continu, cette différence a un impact sur la température de l’enceinte et le dimensionnement de l’alimentation. Le poids compte sur les axes mobiles ; 130 g contre 800 g constitue une vraie différence sur un bras de manipulation (pick-and-place) rapide.
- Validez avec des pièces de production. Une plaque de laboratoire rectifiée confirme que l’aimant atteint sa valeur nominale. Seule votre pièce réelle, peinte, emboutie ou légèrement voilée, confirmera que l’application fonctionne.
Électroaimant de maintien ou plateau magnétique permanent ?
Tous deux maintiennent des pièces ferreuses contre une face. Le comportement de commande diffère, et c’est généralement cette différence qui détermine le choix.
- Électroaimant de maintien : maintient lorsqu’il est sous tension, relâche dès que l’alimentation coupe. Simple à commander, rapide à cycler, aucun élément mécanique à actionner pour le relâchement. Le compromis : une coupure de courant libère la charge, donc une pièce suspendue au-dessus de personnes ou d’équipements nécessite une sécurité mécanique ou une architecture différente.
- Plateau magnétique permanent : maintient sans aucune consommation d’énergie et continue de maintenir lors d’une coupure de courant, mais nécessite un levier mécanique ou une impulsion de commutation électropermanente pour se relâcher. Adapté aux maintiens statiques prolongés tels que le bridage sur machines-outils.
Pour les lignes automatisées qui saisissent et relâchent à chaque cycle, l’électroaimant est le choix naturel ; la spécification 100 % ED du SH-ET7040 signifie que sa bobine est conçue pour rester sous tension en continu à la tension nominale. Pour les charges suspendues critiques pour la sécurité, partez du mode de défaillance, et non de la force brute.
Vous remplacez un aimant de maintien sur un plan existant ? Passez d’abord la référence d’origine dans notre équivalence de solenoid pour voir si elle correspond à une carcasse SH-ET avant de requalifier quoi que ce soit.
Pour une vérification de dimensionnement selon votre surface réelle et la direction de la charge, envoyez par e-mail la charge, les détails de montage, l’état de surface, le facteur de marche et la tension d’alimentation à info@solenoids.com.tw. Nos ingénieurs répondent généralement sous 24 à 48 heures ouvrables, soit avec une recommandation, soit avec les questions auxquelles nous devons répondre avant d’en établir une.
Foire aux questions
La datasheet indique une force de maintien de 30 kg, mais mon aimant fait tomber la pièce à une charge beaucoup plus faible. Est-il défectueux ?
Probablement pas. La force nominale suppose un entrefer nul, une surface plane en acier doux usiné de pleine épaisseur et une traction perpendiculaire directe. La peinture, la rouille, la rugosité de surface, les tôles fines et la charge latérale réduisent chacune la force réelle, et les pertes s’accumulent. Testez l’aimant sur banc avec une plaque en acier rectifiée à la tension nominale : s’il atteint sa valeur nominale à cet endroit, la solution réside dans l’application (préparation de surface, bridage ou carcasse plus grande), et non dans la pièce elle-même.
Quelle marge de sécurité dois-je prévoir lors de la sélection d’un électroaimant de maintien ?
Il n’y a pas de facteur universel, car les pertes dépendent de l’état de votre surface, de l’entrefer et de la direction de la charge. Définissez le pire des cas (surface la plus sale, plus grand entrefer, traction désaxée, vibrations en mouvement), puis choisissez une carcasse dont la force nominale se situe largement au-dessus. Dans la série SH-ET, le passage du SH-ET3025 (nominal 10 kg, 3,8 W, 130 g) au SH-ET4027 (nominal 30 kg, 6 W, 230 g) représente un faible coût en puissance et en poids pour un gain de marge important. Confirmez avec des pièces de production avant le lancement.
