Remagnétisation ou ré-aimantation d'aimants de magnétos et autres


Dans le cadre de la restauration de divers objets, il m'est arrivé d'avoir à remagnétiser des aimants en acier qui avaient perdu, au fil du temps, la plus grande partie de leur aimantation. Je peux citer des aimants en "U" de diverses magnétos d'allumage anciennes et de magnétos d'appel d'anciens téléphones, des aimants en "O" de galvanomètres à cadre mobile, des aimants en "U" d'écouteurs de casques anciens et même des aiguilles aimantées de boussoles ou de compas de marine.

J'utilise la même technique depuis bien avant la naissance d'Internet. Elle ne nécessite pas de matériel spécifique et m'a donné satisfaction, à chaque fois. Je la détaille ci-dessous en prenant l'exemple d'une magnéto d'allumage pour moteurs 4 temps, 4 cylindres de la Société (française) des Magnétos R.B. Il s'agit, précisément de ce modèle : Type N 10/4 (source : CNAM).

Cette magnéto comporte 2 aimants accolés que l'on va remagnétiser en même temps.


Identification des pôles Nord et Sud

Photo identification pôles aimant

La 1ère chose à faire est d'identifier les pôles des aimants à remagnétiser (1). En effet, il faut que les impulsions de remagnétisation que l'on va appliquer soient envoyées dans le bon sens pour renforcer l'aimantation rémanente et non l'annuler ou l'inverser. Pour ce faire, on s'aide d'une boussole que l'on approche d'une des branches des aimants : le pôle Nord de l'aimant est celui qui attire le pôle Sud de l'aiguille de la boussole (celui qui n'est pas coloré). Je marque à la craie le pôle Nord des aimants.

J'ouvre une petite parenthèse pour préciser que, dans son utilisation normale, l'aiguille aimantée de la boussole pointe son pôle Nord (celui qui est coloré en foncé) vers le Pôle Nord terrestre. Comme les pôles de nom contraire s'attirent, on en déduit que le Pôle Nord terrestre est, en réalité, un pôle Sud magnétique !


Principe de la remagnétisation

L'opération va consister à soumettre l'aimant à de très fortes impulsions magnétiques (force magnétomotrice de plusieurs kA) de manière à réorienter les dipôles magnétiques élémentaires, de la matière qui le constitue, dans le même sens. Ceci sera obtenu au moyen d'un fil bobiné directement sur l'aimant et connecté, pour de courtes impulsions, à une batterie de voiture. Outre la simplicité, cette méthode à l'avantage de ne pas limiter l'intensité des impulsions magnétiques, que l'on va appliquer, par la saturation magnétique d'éléments extérieurs (pièces polaires de banc de ré-aimantation, par exemple) et donc d'atteindre l'aimantation maximum possible, compte tenu du matériau qui constitue l'aimant.

Contrairement aux aimants ferrite ou néodyme, les anciens aimants en acier se désaimantent facilement s'ils sont choqués, mécaniquement contraints ou s'ils sont soumis à un "champ coercitif de désaimantation" suffisamment intense. Cela arrive, par exemple, lorsque l'aimant est désolidarisé des pièces polaires qui permettent à son champ de se refermer facilement : il perd instantanément et irréversiblement une partie de son aimantation (il ne la retrouvera que par une remagnétisation). C'est la raison pour laquelle, sur certains aimants (notamment d'appareils de mesure anciens), la bobine d'aimantation reste à demeure sur l'aimant : elle peut être réutilisée pour ré-aimanter l'aimant, si besoin, sans le démonter.

Pour éviter cela et conserver le maximum d'aimantation, il est bien préférable, lorsque c'est possible, de ré-aimanter l'aimant "in situ", sans le désolidariser des pièces polaires avec lesquelles il est normalement en contact.


Mise en place de la bobine de remagnétisation

Photo bobinage remagnétisation

Dans mon cas, il est possible de remagnétiser les aimants sans les démonter complètement. En effet, on peut les faire glisser vers le haut, suffisamment pour passer le fil de la bobine de remagnétisation, mais sans quitter le contact avec les pièces polaires du bâti qui permettent au champ de se refermer (2).


Détermination de la polarité des connexions à la batterie

Dessin des pôles d'une bobine

Lorsque l'on va connecter la batterie, il faut que le champ magnétique, créé par le solénoïde bobiné sur l'aimant, soit de même sens que le champ magnétique de l'aimant. Pour connaître les pôles Nord et Sud d'une bobine parcourue par un courant, on peut s'aider de cette figure mnémotechnique :

Selon que l'on regarde la bobine d'un côté ou de l'autre, le sens du courant dessine un "S" ou un "N" qui correspondent, précisément, au pôle Sud ou au pôle Nord du champ magnétique généré par cette bobine.

Bien sûr, rien n'empêche de le vérifier en réalisant la bobine "en l'air" et en approchant notre boussole (et en intercalant une ampoule de 5 à 21 W dans le circuit pour limiter le courant).

Photo de la connexion à la batterie

Compte tenu de ce qui précède, on voit que la polarité des bornes de la batterie doit être conforme à la photo ci-contre ( "-" à gauche et "+" à droite) :

Ainsi la bobine créera un champ magnétique de même sens que celui des aimants avec un pôle Nord du côté coloré, à gauche de la photo.


Envoi des impulsions de remagnétisation

Dans mon cas, la résistance (mesurée) du fil constituant la bobine de 10 tours est de 16 m\(\Omega\) (3). La résistance interne de la batterie ne dépasse pas 10 à 15 m\(\Omega\), si celle-ci est en bon état. On arrive à une résistance totale du circuit qui est de l'ordre de 30 m\(\Omega\). Sous une tension de 12 V, le courant atteindra 400 A et la puissance totale dissipée presque 5 kW ! La force magnétomotrice (qui va remagnétiser nos aimants), atteindra, quant à elle, 4000 A.

Ces considérations nous conduisent à prendre les précautions suivantes :

Photo des fils de la batterie

Afin d'éviter d'endommager les bornes en plomb de la batterie, j'ai raccordé des fils très courts et de forte section sur des colliers spéciaux pour batterie (5). J'établis le contact sur ces fils et non directement sur la batterie.


Résultat

La magnéto, remagnétisée à bloc, nous gratifie de ses plus belles étincelles !

Photo 1 étincelles

Photo 2 étincelles

Photo 3 étincelles


Comme lorsque, toute jeunette, elle est sortie de l'usine de la Société des Magnétos R.B. à Paris, dans les années 1930 (le siège social était alors au 2 rue Ernest Lefèvre à Paris) !

Usine R.B. à Paris

Quelques compléments d'information

Photo 1 pôle écouteur

Photo 2 pôle écouteur

(1) Il est parfois difficile de bien identifier, avec la boussole, les pôles Nord et Sud de l'aimant à remagnétiser, dans le cas d'aimants très petits, peu accessibles ou de formes particulières. Dans ce cas, il est possible de "prolonger" alternativement chaque pôle à l'aide d'un bâtonnet de ferrite : on place une extrémité du bâtonnet contre l'un des pôles et on place la boussole au voisinage de l'autre extrémité du bâtonnet. L'identification devient facile et parfaitement fiable. La ferrite est préférable à n'importe quel métal ferreux car elle ne possède pas de rémanence. J'utilise un bâtonnet de ferrite servant de cadre de réception PO/GO sur un ancien poste à transistors.


(2) La clé de la réussite est la bonne adaptation du bobinage à chaque cas rencontré : section du fil, nombre de tours, forme du bobinage et tension appliquée. L'idéal serait de recouvrir intégralement l'aimant d'une couche de fil bien dense et bien appliquée sur le métal de l'aimant dont le champ magnétique serait refermé par une pièce en fer reliant ses pôles. Utiliser du fil souple de la plus forte section de cuivre possible avec un isolant mince et, de préférence, résistant à la chaleur. Limiter la longueur des fils de raccordement.

Dans le cas de la remagnétisation d'aimants qui sont aussi des électro-aimants (écouteurs, par exemple), il est possible d'utiliser l'enroulement présent sur l'aimant pour le remagnétiser. Il faut alors utiliser une alimentation stabilisée de laboratoire disposant d'une limitation en courant réglable. Bien ajuster les réglages et agir avec prudence afin que les impulsions n'endommagent pas le bobinage ! Pour déterminer la polarité des impulsions à appliquer, on peut s'aider de la boussole : la bonne polarité est celle qui augmente la déviation de l'aiguille aimantée lorsqu'on applique des impulsions avec un très faible courant (elle renforce le champ magnétique généré par l'aimant).

Personnellement, j'évite d'utiliser la technique qui consiste à décharger brutalement dans la bobine une batterie de condensateurs de forte capacité chargés sous une tension relativement élevée. Outre les dangers que présente cette technique, la très forte impulsion de courant générée est aussi de très faible durée et l'impulsion magnétique correspondante risque de ne pas pénétrer au cœur de gros aimants, du fait des courants de Foucault (voir plus bas).

(3) Dans le cas d'une batterie de 12 V, afin d'éviter de l'endommager, vérifier que la résistance du bobinage ne soit pas inférieure à 10 à 20 m\(\Omega\) environ.

(4) Si possible, tapoter légèrement l'aimant avec un outil métallique durant l'application du courant. Ceci favorise la ré-orientation des dipôles magnétiques et l'acquisition d'une forte aimantation. Mais alors, gare à la surchauffe ! Il faut agir rapidement et faire preuve d'habileté !

Après remagnétisation, remonter rapidement l'aimant dans son dispositif d'accueil sans le choquer ni le contraindre mécaniquement.

(5) Chacune des extrémités des fils souples utilisés (bobine et fils de batterie) doivent être imprégnées de soudure à l'étain afin de maintenir ensemble les différents brins de cuivre et d'établir immédiatement un contact "franc".

L'usage d'une batterie de démarrage automobile (6V, 12V, 24V) est très bien adapté à cette technique car elle est conçue pour fournir, sans dommage, de très forts courants lors du démarrage (couramment 400 à 700 A).


En réponse aux questions reçues concernant cette technique...

Plusieurs visiteurs m'ont posé des questions relatives à la section du fil, au nombre de tours, au nombre d'impulsions à appliquer, à leur durée, à la manière de savoir si l'aimantation maximum possible était atteinte...

J'y réponds ici en rappelant qu'il s'agit d'une méthode empirique qui n'est basée que sur ma propre expérience.

J'utilise de préférence du fil souple car il est plus facile de l'enrouler serré sur l'aimant. La section n'est pas critique : 1,5 à 6 mm2 selon la taille de l'aimant. Le nombre de spires n'est pas critique non plus. Comme je l'ai indiqué plus haut, l'idéal est que l'aimant soit recouvert de fil, mais ce n'est pas une obligation. Je pense qu'on gagne en efficacité en refermant le champ magnétique créé par l'aimant, à l'aide d'un pièce en fer, lors de l'application des impulsions. La manipulation étant très simple, il est possible de faire plusieurs essais et de comparer les résultats obtenus.

La première impulsion appliquée donne déjà une bonne aimantation, les conditions initiales étant optimales : batterie bien chargée et non stressée donc donnant une tension maximale, fil froid donc de résistance minimale conduisant à un courant maximal. Les impulsions suivantes peuvent compléter cette aimantation tout en ayant une incidence de plus en plus faible sur l'aimantation finale. J'applique généralement entre 3 et 10 impulsions et c'est souvent l'échauffement du fil qui me conduit à arrêter l'expérience.

Lors de l'impulsion, j'adapte la durée d'application du courant à la section des aimants à remagnétiser. En effet, pendant la durée de l'impulsion, il faut que le champ magnétique appliqué ait le temps de pénétrer, avec une amplitude maximale, jusqu'au cœur de de l'aimant. Le métal constituant l'aimant étant conducteur de l'électricité, l'application d'une impulsion magnétique donne naissance, en son sein, à des courants de Foucault qui tendent à s'opposer à sa progression. Là encore, je n'ai pas de règle précise et l'échauffement du fil est un critère déterminant. Pour de gros aimants, j'essaie d'appliquer une première impulsion d'une demi seconde, par exemple.

Dans le cas où l'aimant constitue un élément d'un ensemble (ex. magnéto d'allumage), pour savoir si l'aimantation maximum est atteinte, je remets l'aimant en place, s'il a été déposé, et je teste le dispositif utilisant cet aimant. Il est possible de répéter la procédure et d'essayer d'apprécier s'il y a un gain ou non. Personnellement, je ne l'ai pas fait, les résultats obtenus étant satisfaisants du premier coup. Il est très important, après remagnétisation, de remonter rapidement l'aimant dans son dispositif d'accueil sans le choquer ni le contraindre mécaniquement et, si possible, en permettant au champ de l'aimant de se refermer durant toute la procédure. Le non respect de ces précautions fait perdre une grande partie de l'aimantation acquise.

Dans le cas d'aimants isolés, comme les anciens aimants en fer à cheval des couturières, il est souhaitable de placer une plaquette de fer doux entre les pôles, lorsque l'aimant n'est pas utilisé.