EP3347633A1 - Actionneur de vanne et vanne de circulation de fluide le comprenant - Google Patents

Actionneur de vanne et vanne de circulation de fluide le comprenant

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EP3347633A1
EP3347633A1 EP16759741.8A EP16759741A EP3347633A1 EP 3347633 A1 EP3347633 A1 EP 3347633A1 EP 16759741 A EP16759741 A EP 16759741A EP 3347633 A1 EP3347633 A1 EP 3347633A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conductive
actuator
valve
printed circuit
circuit board
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16759741.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier Dixneuf
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Publication of EP3347633A1 publication Critical patent/EP3347633A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/041—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves
    • F16K31/042—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves with electric means, e.g. for controlling the motor or a clutch between the valve and the motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
    • F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
    • F16K1/22—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves
    • F16K1/221—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves specially adapted operating means therefor
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/02—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for suppression of electromagnetic interference
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    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits

Definitions

  • the invention relates to an actuator, in particular intended to be integrated in a valve for a motor vehicle engine and to a fluid circulation valve comprising such an actuator.
  • the field of the present invention is that of the equipment for supplying the motor, in particular the actuators or air metering valves which participate in the operation of motors.
  • fluid flow valves for example for air ducting, comprising a body having a fluid passage duct, a shutter, for example a flap, a shutter control shaft, free to rotate, and a rotational drive member of said control shaft.
  • the rotation of the flap for adjusting the flow rate of fluid flowing in the conduit, the shutter forms a fluidic control member.
  • the shutter is movably mounted between two extreme positions and is driven between the two extreme positions by a drive motor via the drive member.
  • the present invention aims to remedy this drawback by proposing a compact actuator comprising an electric motor, in particular intended to be integrated in a valve for a motor vehicle engine, reducing spurious electromagnetic emissions generated by the electric motor.
  • the subject of the invention is an actuator, in particular intended to be integrated in a valve for a motor vehicle engine comprising:
  • an electric motor adapted to drive an element in motion, in particular a fluidic valve regulator
  • a filtering component arranged to reduce the spurious electromagnetic emissions generated by the electric motor
  • the filtering component comprising an inductor adapted to reduce the spurious electromagnetic emissions generated by the electric motor.
  • such an actuator can reduce spurious electromagnetic emissions generated by the electric motor through the filter component while ensuring a reduction in manufacturing costs.
  • the integration of a filter component on a printed circuit board allows a material gain and a reduction in size of the filtering components.
  • the arrangement of the constituent elements of this actuator makes it compact and thus ensures a volume gain dedicated to the actuator in the valve.
  • the actuator according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, considered individually or according to all the possible combinations:
  • the inductor comprises a conductive track of the printed circuit board, the track including in particular a turn;
  • the conductive track of the inductor has a spiral shape
  • the conductive track has straight portions, and in particular the outer periphery of the conductive track has a substantially polygonal shape, including rectangular, hexagonal or octagonal;
  • the conductive track comprises curved portions, and in particular the outer periphery of the conductive track has a substantially circular shape;
  • the conductive track is a copper track
  • the conductive track comprises a spiral of at least two turns
  • the distance between two consecutive turns is greater than or equal to 50 microns
  • the width of the conductive track is between 0.2 millimeters and 3 millimeters;
  • the width of the conductive track is constant
  • the thickness of the conductive track is between 17 microns and 150 microns;
  • the filtering component comprises a magnetic core configured to be arranged on the axis of the inductor
  • the printed circuit board comprises first and second conductive outer layers and an insulating layer between the first and second conductive layers
  • the inductor comprises first and second conductive tracks respectively of the first and second conductive layers; the two conductive tracks having a spiral shape and being electrically interconnected to have an inductance adapted to reduce parasitic electromagnetic emissions;
  • the spirals formed by the first and second conductive tracks rotate in the same direction about a fixed axis
  • the printed circuit board comprises a plurality of conductive layers and a plurality of insulating layers, each arranged between two consecutive conductive layers, and the inductance comprises at least two conductive tracks of at least two distinct conductive layers, the at least two conductive tracks having a spiral shape and being interconnected electrically to have an inductor adapted to reduce parasitic electromagnetic emissions;
  • the center of the at least two spirals formed by the conductive tracks are aligned on an axis substantially perpendicular to the printed circuit board;
  • each spiral formed by a conductive track comprises an inner end and an outer end, and in that the inner or outer ends of two consecutive spirals are electrically interconnected; the actuator also comprises a sensor supported by the printed circuit board;
  • the senor is an inductive sensor and / or a Hall effect sensor and / or an electromagnetic sensor;
  • the filtering component further comprises a filter circuit comprising at least one ohmic conductor and a capacitor electrically connected.
  • the invention also relates to a fluid circulation valve comprising:
  • An actuator according to the invention arranged to actuate the fluidic control member.
  • the operation of the valve is improved while remaining compact, since it can be integrated into the body of the valve in a small space.
  • the fluid circulation valve according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, considered individually or according to all the possible combinations:
  • the regulating member is of the rotary type, in particular for a shutter valve
  • the regulating member is of linear type, in particular for a valve with a valve
  • valve is of the combustion air metering type or of the exhaust gas recirculation valve type;
  • the fluid circulation valve also comprises a position sensor for detecting the position of the fluidic control member
  • the position sensor is an angular position sensor, in particular for a shutter valve
  • the position sensor is a linear position sensor, in particular for a valve with a valve;
  • the fluid circulation valve comprises a body comprising an open cavity for receiving the electric motor of the actuator and a cover, and in which the printed circuit board of the actuator is fixed on the cover;
  • the filtering component comprises a coil and a magnetic core configured to be arranged on an axis of the coil, the magnetic core being directly attached to the cover.
  • FIG. 1 is a view of a fluid circulation valve according to the invention
  • FIGS. 2, 3, 4 and 5 represent embodiments of the inductances of an actuator according to the invention.
  • FIG. 6 and 7 show an exploded view of two embodiments of a printed circuit board of an actuator according to the invention.
  • the invention relates to a fluid circulation valve, particularly air, for a motor vehicle.
  • Figure 1 illustrates such a valve, here a shutter valve 10 configured to adjust the flow of intake gas of a motor.
  • a valve 10 for fluid circulation comprises a body 12 having a conduit 14 for the passage of the fluid and a fluidic control member 16 mounted to move between two extreme positions and is driven between the two extreme positions by an actuator via a drive member 20
  • the actuator comprises in particular a drive motor 18 for actuating the fluidic control member 16.
  • One of the extreme positions corresponds to a position where the conduit 14 of the valve 10 is completely open and allows the air to pass through, and the other extreme position corresponds to a position where the conduit 14 of the valve 10 is completely closed thus blocking the passage of air.
  • the fluidic control member 16 is a rotary type shutter, for example a shutter.
  • the flap is fixedly mounted on a control shaft 22 free to rotate.
  • the control shaft is set rotation, driving the flap, by the drive motor 18 via a drive member 20, in this case a gear system.
  • the drive motor 18 is preferably a DC type electric motor.
  • the fluid circulation valve 10 further comprises a cover 24 configured to be integrally fixed to the body 12. As illustrated in FIG. 1, the cover 24 is intended to receive a portion of the drive member 20 and the control shaft 22 arranged between the motor 18 and the fluidic control member 16.
  • the fluid circulation valve 10 may also comprise a position sensor intended to detect the position of the fluidic control member 16.
  • the position sensor is an angular position sensor.
  • the actuator further comprises a filtering component and a printed circuit board 26 carrying the filtering component.
  • the printed circuit board 26 of the actuator is advantageously fixed on the cover 24 and preferably close to the motor 18.
  • the printed circuit board 26 is a support, usually a plate on which electronic components are intended to be placed for the purpose of producing a complex electronic circuit.
  • the printed circuit board 26 comprises a stack of conductive and insulating layers. The conductive and insulating layers are stacked alternately.
  • the two outer layers of the printed circuit board are preferably two conductive layers intended in particular to receive the electronic components.
  • the conductive layers are generally copper layers, but may be made of other conductive materials.
  • the insulating layers are generally made of epoxy resin, but may be made of other insulating materials.
  • a conductive layer generally has a thickness of between 17 and 150 microns and an insulating layer has a thickness of between 0.1 millimeters and 3 millimeters.
  • the filtering component comprises an inductor adapted to reduce spurious electromagnetic emissions generated by the electric motor 18.
  • inductance is meant any electronic component intended by its construction to have a certain value of inductance.
  • the inductance of the actuator according to the invention comprises a planar coil.
  • a coil is formed by a winding of a conductive wire about an axis, the axis of the coil.
  • plane coil or “flat coil” is meant a coil whose winding of the conductive wire is made in a plane.
  • the inductor comprises a conductive track formed on a conductive layer of the printed circuit board 26 and spirally wound around a point, which will be referred to hereinafter as "center of the spiral".
  • the inductor of the actuator according to the invention comprises at least one conductive track turn, that is to say that the conductive track forms at least one loop.
  • Spiral or “spiral shape” means any shape that approaches or moves away from a point, the center of the spiral, from turn to turn, that is to say, to each new turn of the spiral. winding the conductive track around the center of the spiral.
  • Figures 2 to 5 illustrate examples of spirals of a conductive track of a printed circuit board.
  • Figure 2 illustrates an inductor 30 of an actuator according to one embodiment, wherein the inductor is formed of a conductive track 32 of a printed circuit board spirally wound about a center 34.
  • the conductive track wraps around the central point 34 in a "classic" spiral, that is to say along a curve whose distance to the central point 34 increases as it rotates around.
  • the outer periphery 36 of the conductive track 32 has a substantially circular shape.
  • the outer circumference of the conductive track is called the "outer periphery" of the conductive track, that is to say the furthest from the center of the spiral.
  • spiral of the inductor of the actuator according to this embodiment will be called “circular spiral”.
  • FIGS 3 to 5 illustrate other embodiments of an inductor of an actuator according to the invention.
  • the conductive track has straight portions, and in particular the outer periphery of the conductive track has a substantially polygonal shape. Then, we will designate by:
  • the “inner diameter” D, N of the spiral is defined as being the smallest distance between two points of the interior periphery angularly spaced by 180 ° so that the "outside diameter" D 0 UT of the spiral is defined as being the most large distance between two points of the outer periphery angularly spaced apart by 1 80 °.
  • the width W of the conductive track is preferably constant per portion. More precisely, the width W can be constant on the curved or straight portions of the spirals.
  • the width W of the conductive track is between 0.2 millimeters and 3 millimeters. The width of the conductive track will be selected according to the maximum intensity of the current flowing therethrough.
  • the width W of the conductive track may also depend on the thickness of the latter in order to obtain the desired inductance.
  • the thickness of the conductive track is generally between 17 microns and 150 microns.
  • the thickness of the conductive track is preferably uniform.
  • the thickness of the conductive track may vary according to the printed circuit board, and more precisely according to the material of the printed circuit board.
  • the conductive track may also be characterized by the ratio between the width W of the conductive track and the distance S between two consecutive turns.
  • the distance S is preferably constant per portion. More precisely, the distance S can be constant over the curved or straight portions of the spirals as previously described.
  • the distance S between two consecutive turns is generally greater than or equal to 50 microns. This value makes it possible to avoid the risks of short circuit between consecutive turns.
  • planar coils are made by etching together with the printed circuit on the printed circuit board and thus make it possible to obtain excellent reproducibility while respecting a very precise design or pattern.
  • planar coils on a printed circuit board are totally insensitive to mechanical vibrations and allow a reduction in number of electronic components to be implanted on the printed circuit board, reducing the space dedicated thereto and consequently the manufacturing costs.
  • FIG. 6 illustrates another embodiment of an actuator according to the invention. Only the portion of the printed circuit board of the actuator carrying a filtering component is illustrated.
  • the printed circuit board 40 comprises a first conductive outer layer 42 and a second conductive outer layer 44 separated by an insulating layer not shown for the sake of clarity.
  • the inductor comprises first and second conductive tracks 46, 48 respectively of the first and second conductive layers 42, 44.
  • the two conductive tracks 46, 48 each have a "circular spiral shape" of respective centers A and B.
  • the two conductive tracks 46, 48 are electrically interconnected to have an inductance adapted to reduce parasitic electromagnetic emissions. More specifically, the electrical interconnection of the two conductive tracks 46, 48 can be achieved by a conductive element 50, shown in dotted lines, in the insulating layer separating the two conductive outer layers 42, 44 so that each end of the conductive element 50 is in electrical contact with one end of each conductive track 46, 48 so as to connect the two spirals formed by the conductive tracks in series.
  • the two conductive tracks 46, 48 comprise an inner end and an outer end, respectively the closest and the farthest from the center of the spiral.
  • the inner or outer ends of the two spirals may be electrically interconnected so as to obtain the desired inductance: the inner ends of each other, the outer ends of each other or an inner end of one with an outer end of the other .
  • the center spirals A, B are interconnected electrically by their inner ends to obtain a saving of space.
  • the spirals of centers A, B formed by the first and second conductive tracks 46, 48 rotate in the same direction around a fixed axis 52 passing through the centers A and B of the two spirals. More precisely, the spirals of centers A, B turn here in the clockwise direction. In other words, the polar radius of the center spiral A decreases by turning about the axis 52 in the clockwise direction while the radius of the center spiral B increases by turning about the axis 52 in the direction schedule.
  • Such a configuration has the effect of saving space and material gain, and therefore a reduction in production costs.
  • the fixed axis 52 passing through the centers A and B of the planar spiral coils respectively formed by the conductive tracks 46, 48 is substantially perpendicular to the outer layers 42, 44 of the printed circuit board 40, so as to further reduce the size of the inductor.
  • the inductance carried by the printed circuit board is formed of two spirals, each carried by an outer layer of the printed circuit board.
  • This example can be generalized to an inductance formed of X spirals, each supported by a conductive layer, external or not, among a plurality of conductive layers of the printed circuit board.
  • FIG. 7 Such an example is illustrated in FIG. 7, in which three conductive layers
  • 62-A, 62-B, 62-C of a printed circuit board 60 are illustrated separated by two insulating layers not shown for the sake of clarity.
  • At least one of the conductive layers 62-A, 62-C may be an outer layer of the printed circuit board or all of the conductive layers may be internal conductive layers of the printed circuit board.
  • the conductive layers 62-A, 62-B, 62-C may be consecutive, as shown in FIG. 7, or non-consecutive, that is to say that at least one other conductive layer may be arranged between two non-consecutive conducting layers.
  • each conductive layer 62 supports a spiral conductive track 64, here circular, with respective centers A, B, C.
  • the centers of the spirals are aligned on an axis 66, extending substantially perpendicularly to the layers of the printed circuit board 60.
  • the spiral conductive tracks 64 are coaxial so as to save space and material gain, thus reducing production costs.
  • the conductive layers 62 supporting a spiral conductive track 64 are interconnected electrically in pairs by conductive elements 68 as described above.
  • the conductive tracks 64-A, 64-B, 64-C are electrically interconnected to have an inductance adapted to reduce parasitic electromagnetic emissions.
  • the spiral conductive tracks are electrically connected in series so as to alternate a pair of conductive tracks interconnected by their inner ends, such as tracks 64-B and 64 -C, and a pair of conductive tracks interconnected by their outer ends, such as tracks 64-A and 64-B while retaining the direction in which they rotate.
  • the three spiral tracks turn in the clockwise.
  • a first end 70 of the electronic component having the desired inductance is the inner end of the spiral track 64-A
  • the other end 72 of the component is the outer end of the spiral track 64-C.
  • the electronic component is formed of:
  • the conducting track 64-A the radius of which increases by turning clockwise about the axis 66 to its outer end which is electrically connected to the outer end of the conducting track 64-B, then of
  • the conducting track 64-B the radius of which decreases by turning clockwise about the axis 66 to its inner end which is electrically connected to the inner end of the conducting track 64-C, then of
  • spiral conductive tracks can be interconnected in different ways to obtain the appropriate inductance to reduce parasitic electromagnetic emissions.
  • the filtering component of the actuator may further comprise a magnetic core configured to be arranged on an axis of the inductor thereby promoting magnetic induction to increase the value of the inductance.
  • the magnetic core is preferably directly attached to the cover. Alternatively, the magnetic core can be attached directly to the printed circuit board.
  • the filtering component may comprise a filter circuit comprising at least one ohmic conductor and one capacitor electrically connected.
  • the actuator may comprise a sensor supported by the printed circuit board.
  • This sensor makes it possible to determine the position of the fluidic control member and thus to determine the flow rate of the fluid.
  • the sensor may be an inductive sensor and / or a Hall effect sensor and / or a magnetoresistive effect sensor.
  • the actuator according to the invention has been described in the context of a shutter valve for a motor vehicle engine.
  • the invention is not limited to the embodiments described and illustrated, which have been given only by way of examples.
  • other applications of the actuator according to the invention are also possible without departing from the scope of the invention.
  • the actuator could be integrated in a valve valve having a linear type fluid control device and optionally a linear position sensor.
  • the actuator could be integrated in an exhaust gas recirculation valve.

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Abstract

L'invention concerne un actionneur, notamment destiné à être intégré dans une vanne (10) pour un moteur de véhicule automobile comprenant : - un moteur électrique (18) adapté pour entrainer en mouvement un élément, notamment un organe de régulation fluidique (16) de vanne, - un composant de filtrage agencé pour réduire les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique, et - une carte de circuit imprimé (26) portant le composant de filtrage, le composant de filtrage comprenant une inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique.

Description

ACTIONNEUR DE VANNE ET VANNE DE CIRCULATION DE FLUIDE LE COMPRENANT
L'invention concerne un actionneur, notamment destiné à être intégré dans une vanne pour un moteur de véhicule automobile et à une vanne de circulation de fluide comportant un tel actionneur.
En particulier, le domaine de la présente invention est celui des équipements pour l'alimentation du moteur, notamment les actionneurs ou vannes doseuses d'air qui participent au fonctionnement de moteurs.
Il est connu des vannes de circulation de fluide, par exemple pour canalisation d'air, comportant un corps présentant un conduit de passage du fluide, un obturateur, par exemple un volet, un arbre de commande de l'obturateur, libre en rotation, et un organe d'entraînement en rotation dudit arbre de commande. La rotation du volet permettant de régler le débit de fluide circulant dans le conduit, l'obturateur forme un organe de régulation fluidique. L'obturateur est monté mobile entre deux positions extrêmes et est entraîné entre les deux positions extrêmes par un moteur d'entraînement via l'organe d'entraînement.
Néanmoins, un tel moteur électrique génère des émissions électromagnétiques parasites dans certaines bandes de fréquence, émissions qui peuvent être transmises à l'unité de commande de la vanne et en perturber le fonctionnement.
La présente invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un actionneur compact comprenant un moteur électrique, notamment destiné à être intégré dans une vanne pour un moteur de véhicule automobile, réduisant les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique.
A cet effet, l'invention a pour objet un actionneur, notamment destiné à être intégré dans une vanne pour un moteur de véhicule automobile comprenant :
- un moteur électrique adapté pour entraîner en mouvement un élément, notamment un organe de régulation fluidique de vanne,
- un composant de filtrage agencé pour réduire les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique, et
- une carte de circuit imprimé portant le composant de filtrage, le composant de filtrage comprenant une inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique.
Avantageusement, un tel actionneur permet de réduire les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique grâce au composant de filtrage tout en garantissant une réduction des coûts de fabrication. En effet, l'intégration d'un composant de filtrage sur une carte de circuit imprimé permet un gain de matériau et une réduction de taille des composants de filtrage. En outre, l'agencement des éléments constitutifs de cet actionneur le rend compact et assure ainsi un gain de volume dédié à l'actionneur dans la vanne.
L'actionneur selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles :
- l'inductance comprend une piste conductrice de la carte de circuit imprimé, la piste comprenant notamment une spire ;
- la piste conductrice de l'inductance présente une forme spiralée ;
- la piste conductrice comporte des portions droites, et notamment le pourtour extérieur de la piste conductrice présente une forme sensiblement polygonale, notamment rectangulaire, hexagonale ou octogonale ;
- la piste conductrice comporte des portions courbes, et notamment le pourtour extérieur de la piste conductrice présente une forme sensiblement circulaire ;
- la piste conductrice est une piste de cuivre ;
- la piste conductrice comprend une spirale d'au moins deux spires ;
- la distance entre deux spires consécutives est supérieure ou égale à 50 microns ;
- la largeur de la piste conductrice est comprise entre 0,2 millimètre et 3 millimètres ;
- la largeur de la piste conductrice est constante ;
- l'épaisseur de la piste conductrice est comprise entre 17 microns et 150 microns ;
- le composant de filtrage comprend un noyau magnétique configuré pour être agencé sur l'axe de l'inductance
- la carte de circuit imprimé comprend une première et une seconde couches externes conductrices et une couche isolante entre la première et la seconde couches conductrices, et l'inductance comprend une première et une seconde pistes conductrices respectivement de la première et de la seconde couches conductrices, les deux pistes conductrices présentant une forme spiralée et étant interconnectés électriquement pour avoir une inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites ;
- les spirales formées par la première et seconde pistes conductrices tournent dans le même sens autour d'un axe fixe ;
- la carte de circuit imprimé comprend une pluralité de couches conductrices et une pluralité de couches isolantes, chacune agencée entre deux couches conductrices consécutives, et l'inductance comprend au moins deux pistes conductrices d'au moins deux couches conductrices distinctes, les au moins deux pistes conductrices présentant une forme spiralée et étant interconnectées électriquement pour avoir une inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites ;
- les spirales formées par les au moins deux pistes conductrices tournent dans le même sens autour d'un axe fixe ;
- le centre des au moins deux spirales formées par les pistes conductrices sont alignés sur un axe sensiblement perpendiculaire à la carte de circuit imprimé ;
- chaque spirale formée par une piste conductrice comprend une extrémité intérieure et une extrémité extérieure, et en ce que les extrémités intérieures ou extérieures de deux spirales consécutives sont interconnectées électriquement ; - l'actionneur comprend également un capteur supporté par la carte de circuit imprimé ;
- le capteur est un capteur inductif et/ou un capteur à effet Hall et/ou un capteur électromagnétique ;
- le composant de filtrage comprend en outre un circuit de filtrage comprenant au moins un conducteur ohmique et un condensateur connectés électriquement.
L'invention concerne également une vanne de circulation de fluide comprenant :
- un organe de régulation fluidique, et
- un actionneur selon l'invention, agencé pour actionner l'organe de régulation fluidique.
Avantageusement, grâce à un tel actionneur, le fonctionnement de la vanne est amélioré tout en restant compacte, puisqu'il peut être intégré dans le corps de la vanne dans un espace restreint.
La vanne de circulation de fluide selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles :
- l'organe de régulation est de type rotatif, notamment pour une vanne à volet ;
- l'organe de régulation est de type linéaire, notamment pour une vanne à soupape ;
- la vanne est du type doseur d'air comburant ou du type vanne de recirculation des gaz d'échappement ;
- la vanne de circulation de fluide comprend également un capteur de position destiné à détecter la position de l'organe de régulation fluidique ;
- le capteur de position est un capteur de position angulaire, notamment pour une vanne à volet ;
- le capteur de position est un capteur de position linéaire, notamment pour une vanne à soupape ; - la vanne de circulation de fluide comprend un corps comprenant une cavité ouverte de réception du moteur électrique de l'actionneur et un couvercle, et dans laquelle la carte de circuit imprimé de l'actionneur est fixée sur le couvercle ;
- le composant de filtrage comprend une bobine et un noyau magnétique configuré pour être agencé sur un axe de la bobine, le noyau magnétique étant directement fixé sur le couvercle.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés, accompagnée des figures suivantes :
la figure 1 est une vue d'une vanne de circulation de fluide selon l'invention,
- les figures 2, 3, 4 et 5 représentent des modes de réalisation des inductances d'un actionneur selon l'invention, et
- les figures 6 et 7 représentent une vue éclatée de deux modes de réalisation d'une carte de circuit imprimé d'un actionneur selon l'invention.
Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que d'illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l'invention.
Sur les différentes figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques. En outre, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter la compréhension de l'invention.
L'invention concerne une vanne de circulation de fluide, notamment d'air, pour un véhicule automobile. La figure 1 illustre une telle vanne, ici une vanne à volet 10 configurée pour régler le débit de gaz d'admission d'un moteur.
Une vanne 10 de circulation de fluide comporte un corps 12 présentant un conduit 14 de passage du fluide et un organe de régulation fluidique 16 monté mobile entre deux positions extrêmes et est entraîné entre les deux positions extrêmes par un actionneur via un organe d'entraînement 20. L'actionneur comporte notamment un moteur d'entraînement 18 pour actionner l'organe de régulation fluidique 16. Une des positions extrêmes correspond à une position où le conduit 14 de la vanne 10 est totalement ouvert et permet de laisser passer l'air, et l'autre position extrême correspond à une position où le conduit 14 de la vanne 10 est totalement fermé bloquant ainsi le passage de l'air.
Dans le cas d'une vanne à volet telle qu'illustrée en figure 1 , l'organe de régulation fluidique 16 est un obturateur de type rotatif, par exemple un volet. Le volet est monté fixement sur un arbre de commande 22 libre en rotation. L'arbre de commande est mis en rotation, entraînant le volet, par le moteur d'entraînement 18 via un organe d'entraînement 20, en l'espèce un système d'engrenage.
Le moteur d'entraînement 18 est de préférence un moteur électrique de type à courant continu.
La vanne 10 de circulation de fluide comporte en outre un couvercle 24 configuré pour être fixé solidairement au corps 12. Comme illustré sur la figure 1 , le couvercle 24 est destiné à recevoir une partie de l'organe d'entraînement 20 et de l'arbre de commande 22 agencés entre le moteur 18 et l'organe de régulation fluidique 16.
Avantageusement, la vanne 10 de circulation de fluide peut également comprendre un capteur de position destiné à détecter la position de l'organe de régulation fluidique 16. Par exemple, dans le cas d'une vanne à volet telle qu'illustrée sur la figure 1 , le capteur de position est un capteur de position angulaire.
Afin de réduire les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique 18, l'actionneur comprend en outre un composant de filtrage et une carte de circuit imprimé 26 portant le composant de filtrage.
La carte de circuit imprimé 26 de l'actionneur est avantageusement fixée sur le couvercle 24 et de préférence à proximité du moteur 18.
De façon connue, la carte de circuit imprimé 26 est un support, généralement une plaque sur lequel des composants électroniques sont destinés à être placés dans le but de réaliser un circuit électronique complexe. La carte de circuit imprimé 26 comporte un empilement de couches conductrices et isolantes. Les couches conductrices et isolantes sont empilées alternativement. Les deux couches externes de la carte de circuit imprimé sont de préférence deux couches conductrices destinées notamment à recevoir les composants électroniques.
Les couches conductrices sont en général des couches de cuivre, mais peuvent être réalisées dans d'autres matériaux conducteurs. Les couches isolantes sont généralement réalisées en résine époxy, mais peuvent être réalisées dans d'autres matériaux isolants.
Une couche conductrice a généralement une épaisseur comprise entre 17 et 150 microns et une couche isolante a une épaisseur comprise entre 0,1 millimètres et 3 millimètres .
Selon un mode de réalisation privilégié, le composant de filtrage comprend une inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique 18. Par inductance, on entend tout composant électronique destiné par sa construction à avoir une certaine valeur d'inductance. Avantageusement, l'inductance de l'actionneur selon l'invention comprend une bobine plane. Une bobine est formée par un enroulement d'un fil conducteur autour d'un axe, l'axe de la bobine. Par « bobine plane » ou « bobine plate », on entend une bobine dont l'enroulement du fil conducteur est réalisé dans un plan.
Plus précisément, l'inductance comprend une piste conductrice formée sur une couche conductrice de la carte de circuit imprimé 26 et enroulée en forme de spirale autour d'un point, que l'on désignera par la suite par « centre de la spirale ».
L'inductance de l'actionneur selon l'invention comprend au moins une spire de piste conductrice, c'est-à-dire que la piste conductrice forme au moins une boucle.
Par « spirale » ou « forme spiralée », on entend toute forme qui se rapproche ou s'éloigne d'un point, le centre de la spirale, de spire en spire, c'est-à-dire à chaque nouveau tour de l'enroulement de la piste conductrice autour du centre de la spirale.
Les figures 2 à 5 illustrent des exemples de spirales d'une piste conductrice d'une carte de circuit imprimé.
La figure 2 illustre une inductance 30 d'un actionneur selon un mode de réalisation, dans lequel l'inductance est formée d'une piste conductrice 32 d'une carte de circuit imprimé enroulée en spirale autour d'un centre 34. La piste conductrice s'enroule autour du point central 34 selon une spirale « classique », c'est-à-dire selon une courbe dont la distance au point central 34 augmente en même temps qu'elle tourne autour. Le pourtour extérieur 36 de la piste conductrice 32 présente une forme sensiblement circulaire.
On appelle « pourtour extérieur » de la piste conductrice, le contour extérieur de la piste conductrice, c'est-à-dire le plus éloigné du centre de la spirale.
Par la suite, on appellera « spirale circulaire », la spirale de l'inductance de l'actionneur selon ce mode de réalisation.
Les figures 3 à 5 illustrent d'autres modes de réalisation d'une inductance d'un actionneur selon l'invention.
Dans ces exemples, la piste conductrice comporte des portions droites, et notamment le pourtour extérieur de la piste conductrice présente une forme sensiblement polygonale. Par la suite, on désignera par :
« spirale carrée », la spirale dont la forme est sensiblement carrée ou rectangulaire comme illustrée sur la figure 3
« spirale hexagonale », la spirale dont la forme est sensiblement hexagonale comme illustrée sur la figure 4.
« spirale octogonale », la spirale dont la forme est sensiblement octogonale comme illustrée sur la figure 5. Pour chaque bobine plane spiralée, l'inductance dépend :
- du nombre N de tours de piste conductrice autour du centre de la spirale, c'est-à- dire du nombre de spires,
- de la largeur W de la piste conductrice,
- de la distance S entre deux spires consécutives,
- du « diamètre intérieur » D,N de la spirale, et/ou
- du « diamètre extérieur » DOUT de la spirale.
On définit le « diamètre intérieur » D,N de la spirale comme étant la plus petite distance entre deux points du pourtour intérieur espacés angulairement de 1 80° de même le « diamètre extérieur » D0UT de la spirale est défini comme étant la plus grande distance entre deux points du pourtour extérieur espacés angulairement de 1 80°.
Ces différentes caractéristiques sont notamment illustrées sur les figures 2 à 5. La largeur W de la piste conductrice est de préférence constante par portion. Plus précisément, la largeur W peut être constante sur les portions courbes ou droites des spirales. La largeur W de la piste conductrice est comprise entre 0,2 millimètre et 3 millimètres. La largeur de la piste conductrice sera sélectionnée en fonction de l'intensité maximale du courant y circulant.
La largeur W de la piste conductrice peut également dépendre de l'épaisseur de cette dernière afin d'obtenir l'inductance souhaitée. L'épaisseur de la piste conductrice est en général comprise entre 1 7 microns et 1 50 microns. L'épaisseur de la piste conductrice est de préférence uniforme. L'épaisseur de la piste conductrice peut varier selon la carte de circuit imprimé, et plus précisément selon le matériau de la carte de circuit imprimé.
La piste conductrice peut également être caractérisée par le rapport entre la largeur W de la piste conductrice et la distance S entre deux spires consécutives.
La distance S est de préférence constante par portion. Plus précisément, la distance S peut être constante sur les portions courbes ou droites des spirales telles que décrites précédemment. La distance S entre deux spires consécutives est en général supérieure ou égale à 50 microns. Cette valeur permet d'éviter les risques de court-circuit entre spires consécutives.
De telles bobines planes sont réalisées par gravure en même temps que le circuit imprimé sur la carte de circuit imprimé et permettent ainsi d'obtenir une excellente reproductibilité tout en respectant un dessin ou un motif très précis.
D'autre part, de telles bobines planes sur une carte de circuit imprimé sont totalement insensibles aux vibrations mécaniques et permettent une diminution du nombre de composants électroniques à implanter sur la carte de circuit imprimé, réduisant l'espace dédié à ceux-ci et par conséquent les coûts de fabrication.
La figure 6 illustre un autre mode de réalisation d'un actionneur selon l'invention. Seule la portion de carte de circuit imprimé de l'actionneur portant un composant de filtrage est illustrée. La carte de circuit imprimé 40 comprend une première couche externe conductrice 42 et une seconde couche externe conductrice 44 séparées par une couche isolante non illustrée pour des raisons de clarté.
L'inductance comprend une première et une seconde pistes conductrices 46, 48 respectivement de la première et de la seconde couches conductrices 42, 44.
Selon ce mode de réalisation, les deux pistes conductrices 46, 48 présente chacune une « forme spiralée circulaire » de centre respectif A et B.
En outre, les deux pistes conductrices 46, 48 sont interconnectées électriquement pour avoir une inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites. Plus précisément, l'interconnexion électrique des deux pistes conductrices 46, 48 peut être réalisée par un élément conducteur 50, représenté en pointillés, dans la couche isolante séparant les deux couches externes conductrices 42, 44 de sorte que chaque extrémité de l'élément conducteur 50 soit en contact électrique avec une extrémité de chaque piste conductrice 46, 48 de sorte à connecter les deux spirales formées par les pistes conductrices en série.
Plus précisément, les deux pistes conductrices 46, 48 comprennent une extrémité intérieure et une extrémité extérieure, respectivement la plus proche et la plus éloignée du centre de la spirale. Les extrémités intérieures ou extérieures des deux spirales peuvent être interconnectées électriquement de façon à obtenir l'inductance souhaitée : les extrémités intérieures entre-elles, les extrémités extérieures entre-elles ou une extrémité intérieure de l'une avec une extrémité extérieure de l'autre.
Par exemple, comme illustré sur la figure 6, les spirales de centres A, B sont interconnectées électriquement par leurs extrémités intérieures permettant d'obtenir un gain de place.
Avantageusement, les spirales de centres A, B formées par la première et seconde pistes conductrices 46, 48 tournent dans le même sens autour d'un axe fixe 52 passant par les centres A et B des deux spirales. Plus précisément, les spirales de centres A, B tournent ici dans le sens horaire. En d'autres termes, le rayon polaire de la spirale de centre A diminue en tournant autour de l'axe 52 dans le sens horaire tandis que le rayon de la spirale de centre B augmente en tournant autour de l'axe 52 dans le sens horaire. Une telle configuration a pour effet un gain de place et un gain de matériel, et par conséquent une réduction des coûts de production. De préférence, l'axe fixe 52 passant par les centres A et B des bobines spiralées planes respectivement formées par les pistes conductrices 46, 48 est sensiblement perpendiculaire aux couches externes 42, 44 de la carte de circuit imprimé 40, de façon à réduire davantage la taille de l'inductance.
Dans cet exemple, l'inductance portée par la carte de circuit imprimé est formée de deux spirales, chacune portée par une couche externe de la carte de circuit imprimé. Cet exemple peut être généralisé à une inductance formée de X spirales, chacune supportée par une couche conductrice, externe ou non, parmi une pluralité de couches conductrices de la carte de circuit imprimé.
Un tel exemple est illustré sur la figure 7, dans lequel trois couches conductrices
62-A, 62-B, 62-C d'une carte de circuit imprimé 60 sont illustrées séparées par deux couches isolantes non illustrées par souci de clarté.
Au moins une des couches conductrices 62-A, 62-C peut être une couche externe de la carte de circuit imprimé ou bien toutes les couches conductrices peuvent être des couches conductrices internes de la carte de circuit imprimé.
De plus, les couches conductrices 62-A, 62-B, 62-C peuvent être consécutives, comme illustré sur la figure 7, ou non consécutives, c'est-à-dire qu'au moins une autre couche conductrice peut être agencée entre deux couches conductrices non consécutives.
Comme dans le mode de réalisation illustré en figure 6, chaque couche conductrice 62 supporte une piste conductrice 64 spiralée, ici circulaire, de centre respectif A, B, C. De préférence, les centres des spirales sont alignés sur un axe 66, s'étendant sensiblement perpendiculairement aux couches de la carte de circuit imprimé 60. Autrement dit, les pistes conductrices spiralées 64 sont coaxiales de façon à permettre un gain de place et un gain de matériel, par conséquent une réduction des coûts de production.
Les couches conductrices 62 supportant une piste conductrice 64 spiralée sont interconnectées électriquement deux à deux par des éléments conducteurs 68 tels que décrits précédemment.
Les pistes conductrices 64-A, 64-B, 64-C sont interconnectées électriquement pour avoir une inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites. Afin d'avoir une inductance plus importante tout en minimisant la surface qu'elle occupe, les pistes conductrices spiralées sont connectées électriquement en série de manière à alterner une paire de pistes conductrices interconnectées par leurs extrémités intérieures, comme les pistes 64-B et 64-C, et une paire de pistes conductrices interconnectées par leurs extrémités extérieures, comme les pistes 64-A et 64-B tout en conservant le sens dans lequel elles tournent. Ici les trois pistes spiralées tournent dans le sens horaire. Ainsi, une première extrémité 70 du composant électronique ayant l'inductance voulue est l'extrémité intérieure de la piste spiralée 64-A, l'autre extrémité 72 du composant est l'extrémité extérieure de la piste spiralée 64-C. Entre ces deux extrémités, le composant électronique est formé de :
- la piste conductrice 64-A dont le rayon augmente en tournant dans le sens horaire autour de l'axe 66 jusqu'à son extrémité extérieure qui est reliée électriquement à l'extrémité extérieure de la piste conductrice 64-B, puis de
- la piste conductrice 64-B dont le rayon diminue en tournant dans le sens horaire autour de l'axe 66 jusqu'à son extrémité intérieure qui est reliée électriquement à l'extrémité intérieure de la piste conductrice 64-C, puis de
- la piste conductrice 64-C dont le rayon augmente en tournant dans le sens horaire autour de l'axe 66 jusqu'à son extrémité extérieure.
Une telle configuration permet de réduire les dimensions de l'inductance. Bien entendu, les pistes conductrices spiralées peuvent être interconnectées de différentes manières afin d'obtenir l'inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites.
Selon un autre mode de réalisation compatible avec les modes de réalisation précédents, le composant de filtrage de l'actionneur peut comprendre en outre un noyau magnétique configuré pour être agencé sur un axe de l'inductance favorisant ainsi l'induction magnétique afin d'augmenter la valeur de l'inductance. Le noyau magnétique est de préférence directement fixé sur le couvercle. Alternativement, le noyau magnétique peut être fixé directement sur la carte de circuit imprimé.
En outre, le composant de filtrage peut comprendre un circuit de filtrage comprenant au moins un conducteur ohmique et un condensateur connectés électriquement.
En outre, l'actionneur peut comprendre un capteur supporté par la carte de circuit imprimé. Ce capteur permet de déterminer la position de l'organe de régulation fluidique et ainsi de déterminer le débit de fluide. Le capteur peut être un capteur inductif et/ou un capteur à effet Hall et/ou un capteur à effet magnétorésistif.
L'actionneur selon l'invention a été décrit dans le cadre d'une vanne à volet pour un moteur de véhicule automobile. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés, qui n'ont été donnés qu'à titres d'exemples. Au contraire, d'autres applications de l'actionneur conforme à l'invention sont également possibles sans sortir du cadre de l'invention. En effet, l'actionneur pourrait être intégré dans une vanne à soupape comportant un organe de régulation fluidique de type linéaire et, optionnellement un capteur de position linéaire.
De plus, l'actionneur pourrait être intégré dans une vanne de recirculation des gaz d'échappement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Actionneur, notamment destiné à être intégré dans une vanne (10) pour un moteur de véhicule automobile comprenant :
- un moteur électrique (18) adapté pour entraîner en mouvement un élément, notamment un organe de régulation fluidique (16) de vanne,
- un composant de filtrage agencé pour réduire les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique, et
- une carte de circuit imprimé (26) portant le composant de filtrage, le composant de filtrage comprenant une inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites générées par le moteur électrique.
2. Actionneur selon la revendication 1 , dans lequel l'inductance comprend une piste conductrice (32 ; 46, 48 ; 64) de la carte de circuit imprimé, la piste comprenant notamment une spire.
3. Actionneur selon la revendication 2, dans lequel la piste conductrice comporte des portions droites, et notamment le pourtour extérieur de la piste conductrice présente une forme sensiblement polygonale, notamment rectangulaire, hexagonale ou octogonale.
4. Actionneur selon la revendication 2, dans lequel la piste conductrice (32) comporte des portions courbes, et notamment le pourtour extérieur (36) de la piste conductrice présente une forme sensiblement circulaire.
5. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le composant de filtrage comprend un noyau magnétique configuré pour être agencé sur l'axe de l'inductance.
6. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- la carte de circuit imprimé comprend une pluralité de couches conductrices et une pluralité de couches isolantes, chacune agencée entre deux couches conductrices consécutives,
- l'inductance comprend au moins deux pistes conductrices d'au moins deux couches conductrices distinctes, les au moins deux pistes conductrices présentant une forme spiralée et étant interconnectées électriquement pour avoir une inductance adaptée pour réduire les émissions électromagnétiques parasites.
7. Actionneur selon la revendication précédente, dans lequel les spirales formées par les au moins deux pistes conductrices tournent dans le même sens autour d'un axe fixe.
8. Actionneur selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel chaque spirale formée par une piste conductrice comprend une extrémité intérieure et une extrémité extérieure, et en ce que les extrémités intérieures ou extérieures de deux spirales consécutives sont interconnectées électriquement.
9. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant également un capteur supporté par la carte de circuit imprimé.
10. Vanne (10) de circulation de fluide comprenant :
- un organe de régulation fluidique (16), et
- un actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, agencé pour actionner l'organe de régulation fluidique.
11 . Vanne de circulation de fluide selon la revendication précédente, dans laquelle la vanne est du type doseur d'air comburant ou du type vanne de recirculation des gaz d'échappement.
12. Vanne de circulation de fluide selon la revendication 10 ou 1 1 , comprenant un corps comprenant une cavité ouverte de réception du moteur électrique de l'actionneur et un couvercle, et dans laquelle la carte de circuit imprimé de l'actionneur est fixée sur le couvercle.
13. Vanne de circulation de fluide selon la revendication précédente, dans laquelle le composant de filtrage comprend un noyau magnétique configuré pour être agencé sur un axe de l'inductance de l'actionneur, le noyau magnétique étant directement fixé sur le couvercle.
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