Sélection des aimants
Les aimants jouent un rôle essentiel dans les applications industrielles. Ils sont utilisés dans de nombreuses applications, allant des moteurs électriques aux capteurs et actionneurs. Cependant, choisir le bon aimant pour une application spécifique nécessite une compréhension approfondie des propriétés magnétiques, des matériaux et des caractéristiques de conception.
Conditions préalables au magnétisme
La condition préalable au magnétisme est la propriété physique particulière des électrons qui est de tourner autour de leur propre axe. Cependant, la direction est décisive pour ce que l’on appelle le spin. Le magnétisme n’est possible que si les électrons sont alignés dans la même direction. Pour cette raison, les métaux se prêtent particulièrement bien à la magnétisation, car leurs atomes sont disposés selon un motif en grille. Cela permet aux électrons de se déplacer librement et de s’adapter plus facilement à un sens de rotation. Les aimants ont toujours un pôle nord (N) et un pôle sud (S), qui se repoussent mutuellement. Contrairement aux charges plus et moins dans l’électricité, il n’est pas possible d’avoir un pôle positif ou négatif séparé. Lorsqu’un aimant est divisé, un nouvel aimant plus petit est toujours créé. La plus petite quantité indivisible est également appelée aimant élémentaire. Ils se trouvent dans le fer, par exemple, sous une forme non alignée.


Vue d’ensemble des aimants
On distingue les types d’aimants suivants selon qu’ils sont naturellement magnétiques ou qu’ils peuvent le devenir sous l’effet d’une source d’énergie externe :
- Aimants permanents : Dans les aimants permanents, les électrons se déplacent autour de leur propre axe déjà dans un motif aligné, générant ainsi un champ magnétique permanent. Le fer, le cobalt et le nickel, par exemple, sont magnétiques par nature. Les aimants permanents sont divisés en aimants durs et en aimants souples. Les aimants durs présentent une forte rémanence (résistance à la démagnétisation) et une coercitivité élevée (force du champ magnétique nécessaire pour démagnétiser complètement un aimant), tandis que les aimants souples peuvent être facilement magnétisés et démagnétisés.
- Électro-aimants : Dans les électro-aimants, le magnétisme est généré par l’alimentation en courant électrique. Dès que les électrons circulent à travers un conducteur électrique, le courant qui les entoure génère un champ magnétique. Il s’agit généralement d’un fil métallique avec des enroulements, où chaque boucle d’enroulement sert de conducteur circulaire. Cela génère au final un champ magnétique global très puissant, supérieur à celui des aimants permanents.


Propriétés magnétiques de base
Les propriétés de base des aimants comprennent :
- Densité de flux magnétique (Tesla) : La densité surfacique du flux magnétique traversant verticalement un élément de surface donné. Le terme induction magnétique est souvent utilisé de manière synonyme et décrit également le même phénomène physique, mais dans un contexte différent (électrodynamique et induction électromagnétique).
- La force du champ magnétique (ampères par mètre) : représente la force et la direction du champ magnétique généré par la tension magnétique en chaque point de l’espace.
- Perméabilité magnétique (également conductivité magnétique) : elle détermine la capacité des matériaux à passer des champs magnétiques ou à s’adapter à un champ magnétique.
Ces propriétés affectent les performances d’un aimant dans certaines applications.
Démagnétisation des aimants permanents
Il est possible de démagnétiser les aimants permanents. Cependant, il peut encore y avoir une faible magnétisation résiduelle. Pour la démagnétisation, l’alignement des spins atomiques doit être perturbé. Cela peut se produire, par exemple, par des influences externes telles que la chaleur, des impacts forts ou d’autres champs magnétiques. Par exemple, chaque matériau magnétique a une température d’application maximale, également appelée température de Curie. Au-dessus de cette température, les propriétés magnétiques changent. Cette température est d’environ 769 °C pour le fer, d’environ 1 127 °C pour le cobalt et d’environ 358 °C pour le nickel. Les électro-aimants peuvent être démagnétisés en coupant l’alimentation électrique.
Fabrication de l’aimant et matériaux utilisés
Il existe différents procédés de fabrication des aimants. Cependant, la métallurgie des poudres, dans laquelle les matériaux sont d’abord pulvérisés, puis mélangés et comprimés, est la plus fréquente. Le processus de compression se déroule sous la chaleur et est également appelé frittage en phase liquide. Enfin, le processus de magnétisation a lieu, au cours duquel les aimants élémentaires du blanc sont alignés dans une direction à l’aide d’un grand aimant ou d’électro-aimants. La force magnétique appliquée doit être environ trois fois supérieure à celle que doit posséder l’aimant final. Certains des matériaux courants sont le néodyme-fer-bore (NdFeB), le samarium-cobalt (SmCo), l’AlNiCo (aluminium-nickel-cobalt) et les ferrites.
Type d’aimant | Propriétés |
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Aimant néodyme | Possède la force magnétique la plus forte parmi les matériaux actuellement disponibles et peut exercer une force magnétique élevée malgré sa petite taille. Sa grande sensibilité à la rouille constitue son inconvénient. |
Aimant au cobalt | Il s’agit du matériau doté de la deuxième plus importante force magnétique après les aimants néodyme. Avantages : il ne rouille pas aussi facilement et résiste aux températures élevées. Cependant, le matériau ayant une faible résistance mécanique et se cassant facilement, il est conseillé de faire preuve de prudence lors de la manipulation. |
Aimant en ferrite | Bien que la force magnétique soit faible, il est plutôt difficile à démagnétiser. Il présente également une faible résistance mécanique et se casse facilement, il est donc conseillé de faire preuve de prudence lors de la manipulation. |
Aimant AlNiCo | Possède d’excellentes propriétés thermiques et une excellente résistance mécanique. Son extrême facilité à se démagnétiser constitue un inconvénient. |
Le choix des matériaux dépend de facteurs tels que la température d’utilisation, les performances magnétiques et le coût. Il est désormais possible de fabriquer des aimants liés à du plastique, comme les aimants en caoutchouc.
Sélection des aimants
Pour sélectionner le bon aimant, il est essentiel de connaître les paramètres qui influencent ses performances :
- Rémanence : densité de flux conservée par un aimant dans une boucle fermée.
- Coercitivité : grandeur caractérisant la résistance à la démagnétisation.
- Produit énergie maximum : produit de la rémanence (Br) d’un aimant par sa coercitivité (Hc).
- Densité de flux en boucle ouverte : l’intensité du champ magnétique (mesurée en Tesla, anciennement Gauß). Décrit la densité du champ magnétique généré (densité de flux). Le champ magnétique est visualisé sous forme de lignes magnétiques le long de la direction de magnétisation. L’intensité du champ correspond à la densité de ces lignes sur une surface donnée, et leur nombre total définit la densité de flux magnétique.
- Force adhésive : Force d’attraction d’un aimant mesurée à Newton. La sélection du matériau, la texture de la surface et l’angle d’attraction magnétique ont une influence sur la force d’attraction.
Le tableau suivant présente des valeurs de référence pour le choix des aimants en fonction de la force d’adhérence et de la densité de flux.
Référence | L | Tirer N |
Densité du flux magnétique de la surface Gauss [G] |
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Version | D | HXNN | HXN HXNH |
HXMS | HXNN | HXN HXNH |
HXMS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HXNN (néodyme fort) HXN (néodyme) HXNH (néodyme résistant à la chaleur) HXMS (Samarium-cobalt) |
1 | 2 | 0.08 | 0.06 | 0.04 | 1 900 à 2 100 | 1 100 à 1 300 | 900 à 1 100 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | - | 0.07 | 0.05 | - | 1 200 à 1 400 | 1 000 à 1 200 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 0.1 | 0.08 | 0.06 | 2 100 à 2 300 | 1 300 à 1 500 | 1 100 à 1 300 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | 2 | 0.77 | 0.59 | 0.39 | 3 500 à 3 700 | 2 400 à 2 600 | 2 000 à 2 200 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 0.9 | 0.69 | 0.49 | 3 700 à 3 900 | 3 100 à 3 300 | 2 600 à 2 800 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 0.93 | 0.72 | - | 3 700 à 3 900 | 3 400 à 3 600 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 1.01 | 0.78 | 0.49 | 4 100 à 4 300 | 3 100 à 3 300 | 2 600 à 2 800 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 1 | 1.39 | 1.07 | - | 2 700 à 2 900 | 2 000 à 2 400 | '- | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | 2.04 | 1.57 | 1.08 | 3 700 à 4 000 | 3 100 à 3 300 | 2 600 à 2 800 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 2.55 | 1.96 | 1.37 | 4 200 à 4 500 | 3 300 à 3 500 | 2 800 à 3 000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 2.93 | 2.25 | 1.47 | 4 400 à 4 700 | 3 400 à 3 600 | 2 900 à 3 100 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 3.06 | 2.35 | 1.57 | 4 500 à 4 800 | 3 500 à 3 700 | 2 900 à 3 100 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 3.6 | 2.82 | '- | 4 600 à 4 800 | 4 100 à 4 300 | '- | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 1 | '- | 1.47 | - | - | 2 000 à 2 200 | - | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | 3.69 | 2.84 | 1.86 | 4 100 à 4 300 | 3 100 à 3 300 | 2 600 à 2 800 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 4.97 | 3.82 | 2.55 | 4 200 à 4 500 | 3 600 à 3 800 | 3 100 à 3 300 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 5.6 | 4.31 | 2.94 | 4 500 à 4 800 | 3 800 à 4 000 | 3 200 à 3 400 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 6.11 | 4.7 | 3.14 | 4 800 à 5 100 | 4 000 à 4 200 | 3 400 à 3 600 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 8.5 | 6.82 | - | 5 100 à 5 400 | 4 500 à 4 700 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | 9.04 | 6.96 | - | 5 200 à 5 500 | 4 500 à 4 700 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 1 | - | 1.45 | - | - | 1 800 à 2 000 | - | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | 5.1 | 3.92 | 2.65 | 3 500 à 3 700 | 3 000 à 3 200 | 2 500 à 2 700 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 7.51 | 5.78 | 3.82 | 4 200 à 4 500 | 3 800 à 4 000 | 3 200 à 3 400 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 8.92 | 6.86 | 4.61 | 4 600 à 4 900 | 4 000 à 4 200 | 3 400 à 3 600 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 9.93 | 7.64 | 5.1 | 4 900 à 5 100 | 4 300 à 4 500 | 3 600 à 3 800 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 10.57 | 8.13 | 5.39 | 5 100 à 5 400 | 4 300 à 4 500 | 3 600 à 3 800 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 11.64 | 8.96 | - | 5 200 à 5 500 | 4 700 à 4 900 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | 12.74 | 9.8 | - | 5 400 à 5 700 | 4 800 à 5 000 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 2 | 6.5 | 5 | 3.33 | 3 100 à 3 400 | 2 900 à 3 100 | 2 400 à 2 600 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 9.93 | 7.64 | 5.1 | 4 000 à 4 300 | 3 700 à 3 900 | 3 100 à 3 300 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | 12.48 | 9.6 | 6.47 | 4 600 à 4 900 | 3 900 à 4 100 | 3 300 à 3 500 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | - | 10.88 | 7.25 | - | 4 300 à 4 500 | 3 600 à 3 800 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 15.29 | 11.76 | 7.84 | 5 100 à 5 400 | 4 400 à 4 600 | 3 700 à 3 900 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 15.34 | 11.8 | - | 5 400 à 5 600 | 4 700 à 4 900 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | 15.39 | 11.84 | - | 5 500 à 5 800 | 4 800 à 5 000 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 2 | - | 6.66 | 4.41 | - | 2 400 à 2 600 | 2 000 à 2 200 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 14.01 | 10.78 | 7.45 | 3 500 à 3 800 | 3 200 à 3 400 | 2 700 à 2 900 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 23.31 | 17.93 | 11.96 | 4 700 à 5 000 | 4 200 à 4 400 | 3 500 à 3 700 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | 26.76 | 20.59 | - | 5 100 à 5 400 | 4 700 à 4 900 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | 29.94 | 23.03 | 15.39 | 5 400 à 5 700 | 4 600 à 4 800 | 3 900 à 4 100 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | 31.23 | 24.02 | - | 5 600 à 5 900 | 5 000 à 5 200 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | 2 | - | 7.84 | 5.29 | - | 2 000 à 2 200 | 1 700 à 1 900 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | 18.34 | 14.11 | 9.41 | 3 100 à 3 400 | 2 800 à 3 000 | 2 400 à 2 600 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | 32.23 | 24.79 | 16.56 | 4 300 to 4600 | 3 800 à 4 000 | 3 200 à 3 400 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | - | 34.3 | 23.03 | - | 4 700 à 4 900 | 4 000 à 4 200 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | 49.43 | 38.02 | 25.48 | 5 500 à 5 800 | 4 900 à 5 100 | 4 100 à 4 300 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
12 | 2 | - | 9.02 | 5.98 | - | 1 600 à 1 800 | 1 300 à 1 500 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | - | 16.46 | 11.07 | - | 2 500 à 2 700 | 2 100 à 2 300 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | - | 31.16 | 20.87 | - | 3 600 à 3 800 | 3 000 à 3 200 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | - | 46.55 | 31.07 | - | 4 500 à 4 700 | 3 800 à 4 000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | - | 52.72 | 35.28 | - | 4 800 à 5 000 | 4 000 à 4 200 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
15 | 2 | - | 10.58 | 7.06 | - | 1 400 à 1 600 | 1 100 à 1 300 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | - | 19.6 | 13.13 | - | 2 300 à 2 500 | 1 900 à 2 100 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | - | 39.59 | 26.46 | - | 3 100 à 3 300 | 2 600 à 2 800 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | - | 64.39 | 43.02 | - | 4 200 à 4 400 | 3 500 à 3 700 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | - | 75.85 | 50.67 | - | 4 600 à 4 800 | 3 800 à 4 000 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
20 | 3 | - | 34.32 | - | - | 1 700 à 1 900 | - | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
10 | - | 98.06 | - | - | 4 200 à 4 400 | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Pour plus d’informations, voir le catalogue de produits.
L’environnement dans lequel l’aimant fonctionnera affecte également les performances et la durabilité. En plus de la température déjà mentionnée, l’humidité (formation de rouille), la contrainte mécanique ou la corrosion influencent les propriétés magnétiques. Il convient donc de prendre en compte l’ensemble des conditions, et d’utiliser, si nécessaire, des aimants aux propriétés spécifiques, telles qu’une forte résistance à l’humidité.
Chez MISUMI, nous proposons des aimants pour chaque utilisation. La gamme comprend des aimants en néodyme résistants à la chaleur ainsi que des aimants en caoutchouc souples ou des crochets magnétiques préfabriqués. Par exemple : aimants ronds, aimants avec supports, aimants en caoutchouc, aimants (vissables), aimants (rectangulaires) ou portes-aimant (commutables).
La qualité de l’aimant comme unité de mesure essentielle
La qualité des aimants est une unité de mesure importante pour les aimants. Il se compose d’une lettre suivie d’un chiffre, par ex. UH45 :
- Lettre : La lettre indique la température d’utilisation maximale. Les aimants ont généralement une température d’utilisation maximale de 80 °C, marquée de la lettre N. De plus amples informations peuvent être : M jusqu’à 100 °C, H jusqu’à 120 °C, SH jusqu’à 150 °C, UH jusqu’à 180 °C et EH jusqu’à 200 °C.
- Numéro : Le numéro indique l’énergie magnétique stockée par volume. Il est le produit de la force du champ magnétique H et de la densité de flux magnétique B.
Utilisation industrielle des aimants
Les aimants sont indispensables dans l’industrie. Par exemple, les électro-aimants sont utilisés dans l’industrie automobile partout où les moteurs électriques sont en activité. La rotation du moteur est assurée par les forces d’attraction et de répulsion de l’aimant. Les aimants sont également utilisés pour les relais. Un interrupteur électromagnétique est ici intégré au circuit, et un champ magnétique est généré par une alimentation de faible puissance. L’interrupteur se ferme lorsque le courant est appliqué et s’ouvre dès qu’il est interrompu, ce qui dissipe le champ magnétique. Dans certains trains à grande vitesse et trains à lévitation magnétique, des aimants puissants sont utilisés pour soulever les véhicules du sol et leur permettre de glisser facilement et rapidement. Les aimants et leurs propriétés sont également largement utilisés dans les systèmes de convoyage à bande. Le matériau transporté peut donc être facilement séparé ou trié, ce qui est particulièrement important dans les industries de recyclage et de traitement des déchets.
Les aimants permanents sont par exemple utilisés dans les applications suivantes :
- Convoyeurs : Les aimants permanents sont utilisés pour séparer les matériaux ferromagnétiques des matériaux non ferromagnétiques, par exemple dans l’industrie du recyclage. Les matériaux magnétiques sont collectés et retirés par l’aimant permanent.
- Dispositifs de sécurité : En ingénierie mécanique et en construction de machines sur mesure, les aimants permanents sont utilisés dans les arrêts de porte ou les armoires de protection. Par exemple, ils gardent les portes ou les clapets fermés qui permettent d’accéder aux composants dangereux de la machine.
- Systèmes de contrôle d’accès : Les aimants permanents sont utilisés ici conjointement avec les électro-aimants. L’aimant permanent est monté de manière permanente tandis que l’électro-aimant régule le mécanisme de verrouillage en surmontant la force de l’aimant permanent lorsqu’il est activé (par ex. au moyen d’une carte d’accès), déverrouillant ainsi la porte.
Les options d’application sont très polyvalentes et se reflètent dans un vaste portefeuille de produits chez MISUMI.