EP3803920A1 - Composant formant au moins deux inductances - Google Patents

Composant formant au moins deux inductances

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Publication number
EP3803920A1
EP3803920A1 EP19726453.4A EP19726453A EP3803920A1 EP 3803920 A1 EP3803920 A1 EP 3803920A1 EP 19726453 A EP19726453 A EP 19726453A EP 3803920 A1 EP3803920 A1 EP 3803920A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
leg
component
base
cover
electrically conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19726453.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas ALLALI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes de Controle Moteur 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 EP3803920A1 publication Critical patent/EP3803920A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/06—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid

Definitions

  • the present invention relates to a component forming at least two inductors.
  • This component may notably, but not exclusively, belong to a static converter of electrical energy, such as a DC / DC voltage converter, the component then providing all or part of the inductances of this converter.
  • the DC / DC voltage converter is for example a 12V / 48V voltage converter.
  • the inductances thus obtained serve, for example, to produce an EMC filter.
  • GB 2 442 090 discloses a component comprising a structure made of a magnetically conductive material on which several electrical wires are wound so as to form one or more inductors.
  • the invention aims to meet this need and it achieves, in one of its aspects, using a component forming at least two inductance, this component comprising:
  • a structure made of a magnetically conductive material comprising: a base, a cover, at least a first leg extending continuously between the base and the cover, and at least two second legs, each second leg extending between the base and the cover so that a magnetic flux flowing between the base and the cover via this second leg passes through at least one gap, and
  • an electrically conductive element in particular a ribbon, defining an electrical input for the component and an electrical output for the component
  • each inductor having a magnetic flux flowing between the base and the cover:
  • the magnetic flux associated with each inductor flows in a first leg which extends continuously between the cover and the base, so that no air gap exists between the cover and the base for this circulation of the magnetic flux. via the first leg.
  • This first leg can be dedicated to a respective inductance or common to both inductances.
  • the circulation of this magnetic flux between the cover and the base via the second dedicated leg involves the crossing of at least one gap. The presence of the gap allows the storage of magnetic energy.
  • the second legs differing from one inductor to another and one air gap is thus dedicated to an inductor, it promotes the decoupling between these two inductances since these gaps serve to store the magnetic energy of the inductor.
  • the inductances can be defined successively in the component.
  • an air gap is not necessarily a vacuum filled with air.
  • An area wholly or partly occupied by a material whose magnetic permeability is lower than that of the structure of magnetically conductive material also defines a gap.
  • the value of the inductance can be arbitrary, being for example between 50 nH and 500 m / l.
  • the magnetic structure is for example made of ferrite, iron powder or nanocrystalline. This structure can be one-piece or consist of several separate parts, the latter then being rigidly fixed to each other, or not.
  • the electrically conductive element may have a flattened shape, being a then a ribbon also called "leadframe" in English.
  • This ribbon is for example made of copper.
  • the electrical input for the component is for example connected to a voltage source, for example a voltage source 48 V, and the electrical output for the component is for example connected to consumers of the voltage network or to the switching cells.
  • a static converter such as a DC / DC voltage converter.
  • the electrically conductive tape is for example different from a wound wire
  • the component is for example implanted on a printed circuit board.
  • the component extends for example on either side of this printed circuit board, the base of the component then being located on one side of this printed circuit board, while the component cover is located on the other side side of this circuit board.
  • the first leg can be made in one piece with at least one of the base and the lid.
  • the first leg may be devoid of internal cavity. No gap exists then within this first leg.
  • the electrical input for the component and the electrical output for the component may be formed by two respective portions of the electrically conductive element, including mban, which extend parallel to each other.
  • the base and the cover may belong to separate parts, not both belonging to the same one-piece part.
  • the electrically conductive element in particular the ribbon, extends rectilinearly and the structure comprises at least two first legs, the magnetic flux associated with each inductance circulating between the base and the lid:
  • each inductor thus has: a first dedicated leg and a second dedicated leg.
  • the inverted position of the first and second legs relative to the electrically conductive element between two consecutive inductors allows the cover to be mounted stably on these legs.
  • All the first legs can have the same shape and the same size according to this first mode, and all the second legs can also have the same shape and the same dimension according to this first mode. It is thus possible to obtain different inductances of the same value.
  • Three or four inductors are for example formed by the component.
  • the electrically conductive element in particular the mban, extends so as to provide at least one return, two consecutive portions of the return of the element. electrically conductive being separated by a first leg, this first leg being traversed by the magnetic flux associated with each of the two inductors.
  • two inductors, in particular consecutive, thus share the same first leg.
  • a round trip of the electrically conductive element can define two consecutive portions separated by a first j ambe and framed by two second legs, in which case this round-trip portion defines successively two inductors , the flux associated with the first inductance flowing between the base and the cover, in the first leg and in one of the two second legs dedicated to this first inductor, and the flux associated with the second inductor flowing between the base and the cover, in the first leg and in the other of the two second legs dedicated to this second inductor.
  • the electrically conductive element can provide several round trips, portions of this element back and forth can be separated by a first leg and portions of this element back and forth can be separated through a second leg.
  • the separation distance between two round-trip portions defined by the presence of a second leg may be greater, for example to be double, the separation distance between two round-trip portions defined by the presence of a first leg.
  • the second legs define a peripheral wall of the component, so that the base, the cover and this peripheral wall together define a housing of the component, the structure comprises a single first leg and, the magnetic flux associated with each inductor flows between the base and the cover:
  • the first leg is traversed by the flow associated with each inductor, this first leg being shared by the inductors. This first leg being devoid of air gap, thus ensures a decoupling of these different inductances.
  • the first leg may define a central beam around which is disposed the electrically conductive element, including the mban. The first leg is then exclusively inside the case.
  • the first leg may define an inner wall to the housing, delimiting for example two separate compartments in this housing.
  • the ends of this first leg may or may not flush in this variant the periphery of the housing.
  • the peripheral wall can be made in one piece with at least one of the base and the lid.
  • the attachment between the latter elements can be effected via glue.
  • each gap can be formed by a vacuum between the peripheral wall and the housing cover.
  • This vacuum may, in all or part, be occupied by the aforementioned adhesive which serves to fix the peripheral wall on one of the base and the cover.
  • the aforementioned vacuum can be obtained in two ways, for example:
  • the cover has, in a first manner, a face facing the plane peripheral wall, and the first leg extends in the direction of the lid on a dimension greater than that on which the peripheral wall extends in the direction of the lid, so as to spare the air gap by this difference in size,
  • the cover has, in a second manner, a face facing the peripheral wall with a flat peripheral zone and a central zone projecting towards the first leg, the wall; peripheral and the first leg extending in the same dimension towards the cover, so as to spare the air gap by the absence of projection at the peripheral zone of the face of the cover.
  • At least one cavity may be formed in the peripheral wall, so as to define two second legs together.
  • N cavities are for example formed in the peripheral wall, so as to define N + 1 second legs. All the second legs can have the same shape and dimensions.
  • Each inductor can then have the same value, according to this third example of implementation.
  • an outgrowth of the electrically conductive element, in particular mban may extend into this cavity, this protrusion being able to be connected to a capacitor to form an LC filter.
  • the connection of the protrusion to the capacitor is then performed outside the housing.
  • the capacitance of the capacitor is for example between lnF and lOOmF.
  • the inductances may be connected in series and each protrusion may correspond to a zone of the electrically conductive element, in particular mban, arranged between two inductors connected in series.
  • each When several cavities are present, each may be occupied by a protrusion of the electrically conductive element, in particular mban, and each of these excrescences is then connected to a capacitor to form an LC filter.
  • Another capacitor may be electrically connected to the electrical input for the component and / or another capacitor may be electrically connected to the electrical output for the component.
  • Each capacitor is thus on the one hand connected to the electrically connector element, and on the other hand to ground.
  • Each cavity in the peripheral wall can communicate with:
  • a vacuum can be formed between each second leg and one of the cover and the base, this vacuum being possibly occupied in whole or in part by glue for fixing between these elements, and
  • the electrically conductive element in particular the ribbon, may comprise excrescences each capable of being connected to a capacitor to form an LC filter.
  • the base and the cover may have the same shape, in particular polygonal, and the ratio between the height of the component and the square root of the area of the base may be less than 1, especially less than 0, 5.
  • the second legs can all, or at least part of them, be positioned on the vertices of the polygons.
  • the electrical input for the component and the electrical output for the component can be arranged on the same side of this polygon and the first leg can include an extension, forming in particular a zone thinned of the said first leg.
  • This extension can extend continuously or not between the base and the cover, so as to form a magnetic screen between the electrical input and the electrical output for the component.
  • the electrically conductive element in particular the mban, can extend exclusively inside the component, that is to say according to the third example of implementation exclusively inside the housing , between the electrical input for the component and the electrical output for the component. For example, it is possible to generate magnetic fluxes of the same direction in the same first leg.
  • the electrically conductive element in particular the mban, may comprise at least two half-waves of portion extending inside the component, in particular the housing, and portion extending to the external component, including the housing. These alternations can allow magnetic fluxes of different directions to be generated in the same first leg.
  • the electrically conductive element especially the mban
  • the structure can cooperate to form exactly four inductors.
  • the component can make it possible to obtain a filter of order 8.
  • the invention is however not limited to a precise number of inductors formed by the component, any value between 2 and 10 being possible in particular.
  • the base and the cover of the structure can each have a rectangular, square or triangular section.
  • the inductances formed by the component may or may not be connected in series.
  • the invention further relates, in another of its aspects, a static converter of electrical energy, comprising the component as defined above.
  • the converter can be a voltage converter. This is for example a DC / DC voltage converter, allowing for example:
  • the switching frequency of this converter may be greater than 1 kHz, being for example between 1 and 100 kHz, being in particular of the order of 20 kHz.
  • this converter may be part of an electrical circuit having: a 48 V part for electrical exchange with a 48 V alternator-starter and a 12 V part for the supply of consumers of the on-board vehicle network.
  • this converter may be part of an electrical circuit for the exchange of electrical energy between an electrical energy storage unit and a hybrid vehicle electric motor or electric, or be part of an electrical circuit for the exchange of electrical energy between an electrical network external to the vehicle and an electrical energy storage unit on board the vehicle.
  • the static converter may be an inverter.
  • the invention further relates, in another of its aspects, to an electric circuit for a hybrid or electric vehicle, comprising:
  • an electronic card in particular a printed circuit board, defining a plane, the structure of the aforementioned component being disposed on either side of the plane of this card so that the base of this structure is on one side of this plane and that the cover of this structure is on the other side of this plane.
  • Housing exist for example in the card, in particular in the printed circuit board, to allow the passage of this card through the structure, for example by the peripheral wall of this structure according to the third implementation example mentioned above.
  • FIG. 1 schematically represents a component according to a first exemplary implementation of the invention
  • FIGS. 2 to 5 schematically represent different component variants according to a second example of implementation of the invention
  • FIGS. 6 to 11 diagrammatically represent different variants of components according to a third example of implementation of the invention.
  • FIGS. 12 and 14 to 16 show a concrete embodiment of the component according to FIG. 8
  • FIG. 13 represents another concrete embodiment of the component according to FIG. 8,
  • FIG. 17 is a model of the electric circuit equivalent to the component of FIGS. 12 to 16, and
  • Figure 18 shows an example of assembly of the component according to Figures 12 to 16 on a printed circuit board.
  • FIG. 1 shows a component 1 according to a first example of implementation of the invention.
  • This component 1 here forms a plurality of inductors intended to form part of an EMC filter for DC / DC voltage converter 12 V / 48 V.
  • This component 1 comprises:
  • an electrically conductive element 3 which is here an electrically conductive tape 3, and which defines an electrical input 4 and an electrical output 5 for the component 1.
  • an electrically conductive element are possible, for example a section conductor circular.
  • the electrical input 4 is for example intended to be electrically connected to an electrical energy storage source of nominal voltage 48 V and the electrical output 5 is intended to be electrically connected to the switching cells of the converter. DC / DC voltage 12V / 48V.
  • the electrically conductive strip 3 has a flattened shape, being different from a wound electrical wire.
  • This electrically conductive tape 3 is for example made of copper.
  • the structure 2 is for example made of ferrite.
  • the structure is formed by several separate pieces assembled together.
  • the structure 2 is thus formed by:
  • At least one first leg 9 extending continuously between the base 7 and the cover 8, so that a magnetic flux flowing between the base 7 and the cover 8 via this first leg 9 does not pass through any gap
  • Each second leg 10 extending between the base 7 and the cover 8 so that a magnetic flux flowing between the base 7 and the cover 8 via the second leg 10 passes through at least one gap.
  • Each second leg 10 is here dedicated to an inductor.
  • the base 7 and the cover 8 each have a planar surface defining an end surface for the component 1. These end surfaces may be parallel and have the same shape and size.
  • the ratio between the height of component 1, that is the distance between these two end surfaces, and the square root of the area of one of these end surfaces for the component 1 may be between 0.5 and 1.
  • the component 1 thus has a flattened shape.
  • the electrically conductive strip 3 extends rectilinearly within the structure 2 between its electrical inlet 4 and its electrical outlet 5.
  • the structure has three first legs 9 and three second legs 10 and that the cooperation between this ribbon 3 and this structure 2 here defines three successive inductances 12.
  • the flux associated with each inductor flows between the base 7 and the cover 8 on the one hand via a first leg 9 dedicated to this inductor, and on the other hand via a second leg 10 dedicated to this inductor.
  • No leg 9 or 10 is thus shared by several inductors according to this first example of implementation.
  • each first leg 9 is for example made integrally with the base 7 and each second leg 10 is for example made integrally with the base 7.
  • Each existing gap at a second level. leg 10 can come from the gap between the end of the second leg facing the cover 8 and the lid 8.
  • This vacuum is for example due to the fact that the distance on which extends a first leg 9 from the base 7 to the cover 8 is greater than the corresponding distance for the second legs 10.
  • this gap is due to the fact that the surface of the cover 8 has a face facing the base 7 with projections at the first legs 9 coming from in contact with these first legs 9, while these protrusions are absent at the level of the second legs 10.
  • this void may be occupied by material, for example glue per second. putting the attachment of the second leg 10 to the lid 8.
  • the first leg 9 is situated on the right side of the electrically conductive strip 3 when it is circulated along this strip towards the electrical outlet 5 and the second leg 10 is located on the left of the electrically conductive tape 3, while
  • the first leg 9 is located on the left of the electrically conductive mban 3 when it is circulated along this ribbon towards the electrical outlet 5 and the second leg 10 is located on the right electrically conductive tape 3.
  • the electrically conductive strip 3 no longer extends rectilinearly inside the component 1.
  • This ribbon 3 extends according to FIGS. 2 to 5 so as to provide several round trips, and the structure 2 comprises a plurality of first legs 9 and second legs 10.
  • the ribbon defines a round-trip, two consecutive portions 20 and 21 of a round-trip of the ribbon 3 being separated by a first leg 9.
  • Two successive inductances 12 are thus defined by the cooperation between the ribbon 3 and the structure 2, namely:
  • a second inductor 12 at the portion 21 of the ribbon and having an associated magnetic flux which circulates between the base 7 and the cover 8: in the first leg 9, and in the second leg 10 which encloses this portion 21 with the first leg 9.
  • the ribbon 2 defines three round trips, so that the cooperation between the mban 3 and the structure 2 defines four inductances.
  • consecutive consecutive round-trip portions separated by a first leg 9, such consecutive round-trip portions corresponding to two inductors and
  • several second legs 10 are always provided, and these second legs define a peripheral wall.
  • the base 7, the cover 8 and this peripheral wall thus define a housing.
  • the first leg 9 is unique and is traversed by the magnetic flux associated with each inductor 12. This path of the first leg 9 by each magnetic flux thus constitutes a magnetic path without gap between the base 7 and the cover 8, which ensures a decoupling of the different inductances 12 between them.
  • the flux associated with an inductor circulates, according to this third example of implementation: through the first leg 9 which is shared with all the other inductors 12 defined by the component 1, and through the second leg 10 which is dedicated to this inductance.
  • the first leg 9 is a central beam which is substantially disposed at the center of the surfaces facing the base 7 and the cover 8.
  • the facing surfaces of the base 7 and the cover 8 can have a triangular shape and that all the second legs 10 of the structure 2 can be positioned respectively at an apex of this triangle.
  • Three inductances are defined in the cases of Figures 6 and 7.
  • the facing surfaces of the base 7 and the cover 8 may alternatively have a square shape. Again, all the second legs 10 of the structure 2 can be positioned respectively at an apex of this square. Four inductances are defined in the cases of Figures 8 and 9.
  • the shape of these surfaces facing the base 7 and the cover 8 is not limited to a triangle or a square, which may be other, for example rectangular as shown in Figures 10 and 11, or other, not necessarily polygonal .
  • first leg 9 of the component may be other than a central beam.
  • first leg defines an inner wall that may or may not extend all along the surfaces facing the base 7 and the cover 8, so as to define compartments in the housing.
  • Six inductances 12 are defined by the cooperation between the ribbon 3 and the structure 2 in the case of FIGS. 10 and 11.
  • the ribbon 3 does not necessarily extend exclusively inside the housing between the electrical input 4 of the component 1 and its electrical output 5.
  • this ribbon 3 extends exclusively inside the casing in the cases of FIGS. 6, 8 and 10, this ribbon 3 comprises portion alternations exclusively inside the casing and portion exclusively outside. of the case in the cases of FIGS. 7, 9 and 11.
  • FIGS. 12 to 18 of concrete examples of embodiment of a component 1 according to FIG.
  • This component 1 thus comprises a structure 2 defining a housing having:
  • a base 7 made of ferrite and having a square surface, whose side measures for example 24 mm,
  • the base 7 and each second leg 10 of the housing are made integrally, while the cover 8 is a separate piece, assembled on the peripheral wall.
  • the peripheral wall of the housing comprises four second legs 10 which are delimited between them by cavities 30 formed along the entire height of this peripheral wall in the example described.
  • each cavity 30 communicates with an associated cavity 31 formed in the base 7 and extending the cavity 30 at the base.
  • each cavity 30 also communicates with an associated cavity 32 formed in the cover 8 and extending the cavity 30 at the cover.
  • the central beam forming the first leg 9 may have, in a section parallel to the facing surfaces of the base 7 and the cover 8, substantially a square shape, with the exception of one extension 35 disposed between the portions of the mban 3 defining the electrical input 4 for the component 1 and the electrical output for this component 1.
  • This extension 35 can extend continuously from the base 7 to the cover 8 and then constitute a magnetic screen for the electrical input 4 vis-à-vis the magnetic output 5.
  • the electrically conductive strip 3 has inside the housing a succession of rectilinear portions extending around the first leg 9.
  • inductors 12 are formed by the component 1, thanks to the cooperation between the electrically conductive mban 3 and the structure in magnetically conductive material 2.
  • the flux associated with an inductor 12 flows between the base 7 and the cover 8:
  • This vacuum can be obtained in two ways, for example:
  • the cover 8 has a face facing the flat peripheral wall, and the first leg 9 extends towards the surface of the cover 8 on a dimension greater than that on which extends the peripheral wall in the direction of the cover, so as to spare the air gap by this difference in size, or
  • the cover 8 has a face facing the peripheral wall with a flat peripheral zone and a central zone projecting towards the first leg 9 with respect to the plane peripheral zone, the peripheral wall and the first leg 9 extending according to the same dimension in the direction of the cover, so as to spare the gap by the absence of projection at the peripheral zone of this face of the cover.
  • the ribbon 3 may, in addition to the portions extending around the first leg 9, comprise protrusions 40 extending outwardly of the housing, through the peripheral wall.
  • Each protrusion 40 for example passes through a cavity 30 beyond which it extends to be electrically connected to a capacitor 41.
  • capacitors 41 being shown very schematically in FIG. 16. It can be seen that two additional capacitors 41 are provided, one being connected to the electrical input 4 for the component and the other being connected to the electrical output 5 for the component.
  • FIG. 17 represents the equivalent electrical circuit of the component of FIG. 16, considering the electrical tape 3 between the electrical input 4 for the component 1 and the electrical output 5 for the component 1. It can be seen that this component can enable the obtaining an LC filter of order 8, the inductances 12 being provided by the cooperation between the ribbon 3 and the structure 2, and the capacitors 41 being connected between the mban 3 and the mass.
  • the component 1 which has just been described with reference to FIGS. 1 to 17 is for example assembled on a printed circuit board 50, the structure 2 of the component being disposed on either side of the plane defined by this printed circuit board. 50, as will now be described in the particular case of the housing of Figures 12 to 17.
  • Housing 45 is provided in this printed circuit board, so that each second leg 10 and the first leg 9 can pass through this printed circuit board 50. These second legs 10 and the first leg 9 are then introduced through these housings 45 so that the base 7 integral with these legs 9 and 10 is arranged on one side of this printed circuit board 50.
  • the ribbon 3 can be fixed, in particular by brazing, on the face of this printed circuit board 50 defining this side.
  • the cover 8 is then assembled on the first leg 9 and on the second legs 10 from the other side of the printed circuit board 50.
  • the assembly of the cover 8 on the peripheral wall is obtained for example by means of glue 52, for example an "eccobond D125F" type glue which is applied to the ends of these second legs 10 facing the cover 8.
  • glue 52 for example an "eccobond D125F" type glue which is applied to the ends of these second legs 10 facing the cover 8.
  • the vacuum mentioned above to define the air gaps is occupied in whole or in part by the glue.
  • one possible application of the invention is the use to provide an EMC filter for a DC / DC voltage converter 12 V / 48 V.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Composant (1) formant au moins deux inductances (12), le composant (1) comprenant : - une structure (2) en un matériau magnétiquement conducteur, comprenant : une base (7), un couvercle (8), au moins une première jambe (9) s'étendant continument entre la base (7) et le couvercle (8) et au moins deux deuxièmes jambes (10), chaque deuxième jambe (10) s'étendant entre la base (7) et le couvercle (8) de manière à ce qu'un flux magnétique circulant entre la base (7) et le couvercle (8) via cette deuxième jambe (10) traverse au moins un entrefer, et - un élément (3) électriquement conducteur, définissant une entrée électrique (4) pour le composant et une sortie électrique (5) pour le composant, l'élément (3) électriquement conducteur et la structure (2) coopérant de manière à définir au moins deux inductances (12), chaque inductance (12) présentant un flux magnétique circulant entre la base (7) et le couvercle (8) : - dans une première jambe (9), et - dans une deuxième jambe (10) dédiée à ladite inductance (12).

Description

Composant formant au moins deux inductances
La présente invention concerne un composant formant au moins deux inductances. Ce composant peut notamment, mais non exclusivement, appartenir à un convertisseur statique d’énergie électrique, tel qu’un convertisseur de tension continue / continue, le composant fournissant alors tout ou partie des inductances de ce convertisseur.
Le convertisseur de tension continue / continue est par exemple un convertisseur de tension 12V / 48 V. Dans de tels cas, les inductances ainsi obtenues servent par exemple à réaliser un filtre CEM.
On connaît de la demande GB 2 442 090 un composant comprenant une structure en un matériau magnétiquement conducteur sur laquelle sont bobinés plusieurs fils électriques, de manière à former une ou plusieurs inductances.
On connaît de la demande WO 2007/123564 une structure monobloc formant une inductance.
Il existe un besoin pour améliorer encore la réalisation d’inductances, notamment pour des convertisseurs de tension continue / continue.
L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un composant formant au moins deux inductance, ce composant comprenant :
- une structure en un matériau magnétiquement conducteur, comprenant : une base, un couvercle, au moins une première jambe s’étendant continûment entre la base et le couvercle, et au moins deux deuxièmes jambes, chaque deuxième jambe s’étendant entre la base et le couvercle de manière à ce qu’un flux magnétique circulant entre la base et le couvercle via cette deuxième jambe traverse au moins un entrefer, et
- un élément électriquement conducteur, notamment un ruban, définissant une entrée électrique pour le composant et une sortie électrique pour le composant,
l’élément électriquement conducteur et la structure coopérant de manière à définir au moins deux inductances, chaque inductance présentant un flux magnétique circulant entre la base et le couvercle :
- dans une première jambe, et
- dans une deuxième jambe dédiée à cette inductance.
Selon l’invention, le flux magnétique associé à chaque inductance circule dans une première jambe qui s’étend continûment entre le couvercle et la base, de sorte qu’aucun entrefer n’existe entre le couvercle et la base pour cette circulation du flux magnétique via la première jambe. Cette première jambe peut être dédiée à une inductance respective ou commune aux deux inductances. Par contre, la circulation de ce flux magnétique entre le couvercle et la base via la deuxième jambe dédiée implique la traversée d’au moins un entrefer. La présence de l’entrefer permet le stockage d’énergie magnétique. Les deuxièmes jambes différant d’une inductance à l’autre et un entrefer étant ainsi dédié à une inductance, on favorise le découplage entre ces deux inductances puisque ces entrefers servent à stocker l’énergie magnétique de l’inductance.
Les inductances peuvent être définies successivement dans le composant.
Au sens de la présente demande, un entrefer n’est pas nécessairement un vide rempli par de l’air. Une zone occupée en tout ou partie par un matériau dont la perméabilité magnétique est plus faible que celle de la structure en matériau magnétiquement conducteur définit également un entrefer.
Toujours au sens de l’invention, « consécutivement » s’apprécie le long de l’élément électriquement conducteur, depuis l’entrée électrique pour le composant vers la sortie électrique pour le composant.
La valeur de l’inductance peut être quelconque, étant par exemple comprise entre 50 nH et 500 m i l.
La structure magnétique est par exemple réalisée en ferrite, en poudre de fer ou encore en nanocristallin. Cette structure peut être monobloc ou être constituée par plusieurs pièces distinctes, ces dernières étant alors rigidement fixées les unes aux autres, ou non.
L’élément électriquement conducteur peut présenter une forme aplatie, étant un alors un ruban encore appelé « leadframe » en anglais. Ce ruban est par exemple réalisé en cuivre.
L’entrée électrique pour le composant est par exemple connectée à une source de tension, par exemple une source de tension 48 V, et la sortie électrique pour le composant est par exemple connectée à des consommateurs du réseau de tension ou aux cellules de commutation d’un convertisseur statique tel qu’un convertisseur de tension continue / continue.
Le ruban électriquement conducteur est par exemple différent d’un fil électrique bobiné
Le composant est par exemple implanté sur une carte de circuit imprimé. Le composant s’étend par exemple de part et d’autre de cette carte de circuit imprimé, la base du composant étant alors située d’un côté de cette carte de circuit imprimé, tandis que le couvercle du composant est situé de l’autre côté de cette carte de circuit imprimé.
La première jambe peut être réalisée d’une seule pièce avec l’un au moins de la base et du couvercle.
La première jambe peut être dépourvue de cavité interne. Aucun entrefer n’existe alors au sein de cette première jambe.
L’entrée électrique pour le composant et la sortie électrique pour le composant peuvent être formées par deux portions respectives de l’élément électriquement conducteur, notamment du mban, qui s’étendent parallèlement l’une par rapport à l’autre.
La base et le couvercle peuvent appartenir à des pièces distinctes, n’appartenant alors pas tous les deux à une même pièce monobloc. Selon un premier exemple de mise en œuvre de l’invention, l’élément électriquement conducteur, notamment le ruban, s’étend de façon rectiligne et la structure comprend au moins deux premières jambes, le flux magnétique associé à chaque inductance circulant entre la base et le couvercle:
- dans une première jambe dédiée à ladite inductance, et
- dans une deuxième jambe dédiée à ladite inductance,
les positions des premières et deuxièmes jambes par rapport à l’élément électriquement conducteur étant notamment inversées entre deux inductances consécutives.
Selon ce premier exemple de mise en œuvre, chaque inductance dispose ainsi : d’une première jambe dédiée et d’une deuxième jambe dédiée.
La position inversée des premières et deuxièmes jambes par rapport à l’élément électriquement conducteur entre deux inductances consécutives permet que le couvercle puisse être monté de façon stable sur ces jambes.
Toutes les premières jambes peuvent avoir la même forme et la même dimension selon ce premier mode, et toutes les deuxièmes jambes peuvent également avoir la même forme et la même dimension selon ce premier mode. On peut ainsi obtenir différentes inductances de même valeur. Trois ou quatre inductances sont par exemple formées par le composant.
Selon un deuxième exemple de mise en œuvre de l’invention, l’élément électriquement conducteur, notamment le mban, s’étend de manière à ménager au moins un aller-retour, deux portions consécutives de l’aller-retour de l’élément électriquement conducteur étant séparées par une première jambe, cette première jambe étant parcourue par le flux magnétique associé à chacune des deux inductances.
Selon ce deuxième exemple de mise en œuvre, deux inductances, notamment consécutives, partagent ainsi une même première jambe.
Toujours selon ce deuxième exemple de mise en œuvre, un aller-retour de l’élément électriquement conducteur peut définir deux portions consécutives séparées par une première j ambe et encadrées par deux deuxièmes jambes, auquel cas cette portion en aller-retour définit successivement deux inductances, le flux associé à la première inductance circulant entre la base et le couvercle, dans la première jambe et dans Tune des deux deuxièmes jambes dédiées à cette première inductance, et le flux associé à la deuxième inductance circulant entre la base et le couvercle, dans la première jambe et dans l’autre des deux deuxièmes jambes dédiées à cette deuxième inductance.
Selon ce deuxième exemple de mise en œuvre, l’élément électriquement conducteur peut ménager plusieurs aller-retours, des portions de cet élément en aller-retour peuvent être séparées par une première jambe et des portions de cet élément en aller-retour peuvent être séparées par une deuxième jambe. Dans un tel cas, la distance de séparation entre deux portions en aller-retour définie par la présence d’une deuxième jambe peut être supérieure, par exemple être le double, de la distance de séparation entre deux portions en aller-retour définie par la présence d’une première jambe.
Selon un troisième exemple de mise en œuvre, les deuxièmes jambes définissent une paroi périphérique du composant, de manière à ce que la base, le couvercle et cette paroi périphérique définissent ensemble un boîtier du composant, la structure comprend une unique première jambe et, le flux magnétique associé à chaque inductance circule entre la base et le couvercle :
- dans la première jambe, et
- dans une deuxième jambe dédiée à ladite inductance.
Selon ce troisième exemple de mise en œuvre, la première jambe est parcourue par le flux associé à chaque inductance, cette première jambe étant partagée par les inductances. Cette première jambe étant dépourvue d’entrefer, on assure ainsi un découplage de ces différentes inductances.
La première jambe peut définir une poutre centrale autour de laquelle est disposée l’élément électriquement conducteur, notamment le mban. La première jambe est alors exclusivement à l’intérieur du boîtier.
En variante, la première jambe peut définir une paroi interne au boîtier, délimitant par exemple deux compartiments distincts dans ce boîtier. Les extrémités de cette première jambe peuvent, ou non, affleurer selon cette variante la périphérie du boîtier.
Selon ce troisième exemple de mise en œuvre, la paroi périphérique peut être réalisée d’une seule pièce avec l’un au moins de la base et du couvercle. Lorsque la paroi périphérique n’est pas réalisée d’une seule pièce avec l’un de la base et du couvercle, la fixation entre ces derniers éléments peut s’effectuer via de la colle.
Selon ce troisième exemple de mise en œuvre, chaque entrefer peut être ménagé par un vide entre la paroi périphérique et le couvercle du boîtier. Ce vide peut, en tout ou partie, être occupé par la colle précitée qui sert à la fixation de la paroi périphérique sur l’un de la base et du couvercle.
Le vide précité peut être obtenu de deux façons, par exemple :
- le couvercle présente selon une première façon une face tournée vers la paroi périphérique plane, et la première jambe s’étend en direction du couvercle sur une dimension supérieure à celle sur laquelle s’étend la paroi périphérique en direction du couvercle, de manière à ménager l’entrefer par cette différence de dimension,
- le couvercle présente selon une deuxième façon une face tournée vers la paroi périphérique avec une zone périphérique plane et une zone centrale en saillie vers la première jambe, la paroi périphérique et la première jambe s’étendant selon une même dimension en direction du couvercle, de manière à ménager l’entrefer par l’absence de saillie au niveau de la zone périphérique de la face du couvercle.
Toujours selon ce troisième exemple de mise en œuvre, au moins une cavité peut être ménagée dans la paroi périphérique, de manière à délimiter deux deuxièmes jambes entre elles. N cavités sont par exemple ménagées dans la paroi périphérique, de manière à définir N+l deuxièmes jambes. Toutes les deuxièmes jambes peuvent avoir la même forme et les mêmes dimensions.
Chaque inductance peut alors présenter la même valeur, selon ce troisième exemple de mise en œuvre.
Lorsqu’une telle cavité est présente, une excroissance de l’élément électriquement conducteur, notamment du mban, peut s’étendre dans cette cavité, cette excroissance étant apte à être connectée à un condensateur pour former un filtre LC. La connexion de l’excroissance au condensateur est alors effectuée à l’extérieur du boîtier. La capacité du condensateur est par exemple comprise entre lnF et lOOmF. Les inductances peuvent être montées en série et chaque excroissance peut correspondre à une zone de l’élément électriquement conducteur, notamment du mban, disposé entre deux inductances montées en série.
Lorsque plusieurs cavités sont présentes, chacune peut être occupée par une excroissance de l’élément électriquement conducteur, notamment du mban, et chacune de ces excroissances est alors connectée à un condensateur pour former un filtre LC. Un autre condensateur peut être électriquement connecté à l’entrée électrique pour le composant et/ou un autre condensateur peut être électriquement connecté à la sortie électrique pour le composant. Chaque condensateur est ainsi d’une part connecté à l’élément électriquement connecteur, et d’autre part à la masse.
Chaque cavité ménagée dans la paroi périphérique peut communiquer avec :
- une cavité associée et ménagée dans la base, et/ou
- une cavité associée et ménagée dans le couvercle.
La présence de ces cavités associées dans la base et/ou la présence de ces cavités associées dans le couvercle peut permettre de réduire les inductances parasites causées par la connexion des condensateurs à l’élément électriquement conducteur.
Selon les premier et deuxième exemples de mise en œuvre :
- du vide peut être ménagé entre chaque deuxième jambe et l’un du couvercle et de la base, ce vide étant le cas échéant occupé en tout ou partie par de la colle permettant la fixation entre ces éléments, et
- l’élément électriquement conducteur, notamment le ruban, peut comprendre des excroissances aptes chacune à être connectée à un condensateur pour former un filtre LC. Dans tout ce qui précède, la base et le couvercle peuvent avoir une même forme, notamment polygonale, et le rapport entre la hauteur du composant et la racine carrée de l’aire de la base peut être inférieur à 1, notamment inférieur à 0,5.
Lorsque la base et le couvercle ont une même forme polygonale, les deuxièmes jambes peuvent toutes, ou au moins une partie d’entre elles, être positionnées sur les sommets des polygones.
Toujours lorsque la base et le couvercle ont une même forme polygonale, l’entrée électrique pour le composant et la sortie électrique pour le composant peuvent être disposées sur un même côté de ce polygone et la première jambe peut comprendre une extension, formant notamment une zone amincie de la dite première jambe. Cette extension peut s’étendre continûment ou non entre la base et le couvercle, de manière à former un écran magnétique entre cette entrée électrique et cette sortie électrique pour le composant.
Dans tout ce qui précède, l’élément électriquement conducteur, notamment le mban, peut s’étendre exclusivement à l’intérieur du composant, c’est-à-dire selon le troisième exemple de mise en œuvre exclusivement à l’intérieur du boîtier, entre l’entrée électrique pour le composant et la sortie électrique pour le composant. On peut par exemple générer ainsi des flux magnétiques de même sens dans une même première jambe.
En variante, dans tout ce qui précède, l’élément électriquement conducteur, notamment le mban, peut comprendre au moins deux alternances de portion s’étendant à l’intérieur du composant, notamment du boîtier, et de portion s’étendant à l’extérieur du composant, notamment du boîtier. Ces alternances peuvent permettre que des flux magnétiques de sens différents soient générés dans une même première jambe.
Dans tout ce qui précède, l’élément électriquement conducteur, notamment le mban, et la stmcture peuvent coopérer de manière à former exactement quatre inductances. Lorsque chaque inductance est associée à un condensateur, notamment via les excroissances précitées, le composant peut permettre l’obtention d’un filtre d’ordre 8.
L’invention n’est cependant pas limitée à un nombre précise d’inductances formées par le composant, toute valeur entre 2 et 10 étant notamment possible.
Dans tout ce qui précède, la base et le couvercle de la stmcture peuvent chacun avoir une section rectangulaire, carrée ou triangulaire.
Dans tout ce qui précède, les inductances formées par le composant peuvent ou non être montées en série.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un convertisseur statique d’énergie électrique, comprenant le composant tel que défini ci-dessus. Le convertisseur peut être un convertisseur de tension. Il s’agit par exemple d’un convertisseur de tension continu/continu, permettant par exemple :
- l’élévation d’une tension de 12 V à une tension de 48 V, ou
- l’élévation d’une tension de 300 V à une valeur de 800 V.
La fréquence de découpage de ce convertisseur peut être supérieure à 1 kHz, étant par exemple comprise entre 1 et 100 kHz, étant notamment de l’ordre de 20 kHz.
Lorsque le convertisseur de tension est un convertisseur 12 V / 48 V, ce convertisseur peut faire partie d’un circuit électrique ayant : une partie à 48 V pour l’échange électrique avec un alterno-démarreur 48 V et, une partie à 12 V pour l’alimentation de consommateurs du réseau de bord du véhicule.
Lorsque le convertisseur de tension est un convertisseur 300 V / 800 V, ce convertisseur peut faire partie d’un circuit électrique servant à l’échange d’énergie électrique entre une unité de stockage d’énergie électrique et un moteur électrique de véhicule hybride ou électrique, ou faire partie d’un circuit électrique servant à l’échange d’énergie électrique entre un réseau électrique externe au véhicule et une unité de stockage d’énergie électrique embarquée sur le véhicule.
En variante encore, le convertisseur statique peut être un onduleur.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un circuit électrique pour véhicule hybride ou électrique, comprenant :
- le convertisseur ci-dessus, et
- une carte électronique, notamment une carte de circuit imprimé, définissant un plan, la structure du composant précitée étant disposée de part et d’autre du plan de cette carte de sorte que la base de cette structure soit d’un côté de ce plan et que le couvercle de cette structure soit de l’autre côté de ce plan.
Des logements existent par exemple dans la carte, notamment dans la carte de circuit imprimé, pour permettre la traversée de cette carte par la structure, par exemple par la paroi périphérique de cette structure selon le troisième exemple de mise en œuvre précité.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 représente de façon schématique un composant selon un premier exemple de mise en œuvre de l’invention,
- les figures 2 à 5 représentent de façon schématique différentes variantes de composants selon un deuxième exemple de mise en œuvre de l’invention,
- les figures 6 à 11 représentent de façon schématique différentes variantes de composants selon un troisième exemple de mise en œuvre de l’invention,
- les figures 12 et 14 à 16 représentent une réalisation concrète du composant selon la figure 8, - la figure 13 représente une autre réalisation concrète du composant selon la figure 8,
- la figure 17 est un modèle du circuit électrique équivalent au composant des figures 12 à 16, et
- la figure 18 représente un exemple d’assemblage du composant selon les figures 12 à 16 sur une carte de circuit imprimé.
On a représenté sur la figure 1 un composant 1 selon un premier exemple de mise en œuvre de l’invention. Ce composant 1 forme ici plusieurs inductances destinées à faire partie d’un filtre CEM de convertisseur de tension continue/continue 12 V / 48 V.
Ce composant 1 comprend :
- une structure 2 en un matériau magnétiquement conducteur, et
- un élément électriquement conducteur 3 qui est ici un ruban électriquement conducteur 3, et qui définit une entrée électrique 4 et une sortie électrique 5 pour le composant 1. D’autres exemples d’élément électriquement conducteur sont possibles, par exemple un conducteur de section circulaire.
Dans l’exemple considéré, l’entrée électrique 4 est par exemple destinée à être reliée électriquement à une source de stockage d’énergie électrique de tension nominale 48 V et la sortie électrique 5 est destinée à être reliée électriquement aux cellules de commutation du convertisseur de tension continue / continue 12V / 48V.
Le ruban électriquement conducteur 3 présente dans tous les exemples ci-après une forme aplatie, étant différent d’un fil électrique bobiné. Ce ruban électriquement conducteur 3 est par exemple réalisé en cuivre.
La structure 2 est par exemple réalisée en ferrite. Dans les exemples ci-après, la structure est formée par plusieurs pièces distinctes assemblées entre elles. La structure 2 est ainsi formée par :
- une base 7,
- un couvercle 8,
- au moins une première jambe 9 s’étendant continûment entre la base 7 et le couvercle 8, de manière à ce qu’un flux magnétique circulant entre la base 7 et le couvercle 8 via cette première jambe 9 ne traverse aucun entrefer, et
- plusieurs deuxièmes jambes 10 s’étendant entre la base 7 et le couvercle 8 de manière à ce qu’un flux magnétique circulant entre la base 7 et le couvercle 8 via cette deuxième jambe 10 traverse au moins un entrefer. Chaque deuxième jambe 10 est ici dédiée à une inductance.
Dans les exemples décrits, la base 7 et le couvercle 8 présentent chacun une surface plane définissant une surface d’extrémité pour le composant 1. Ces surfaces d’extrémité peuvent être parallèles et présenter la même forme et la même dimension. Le rapport entre la hauteur du composant 1, c’est-à-dire la distance entre ces deux surfaces d’extrémité, et la racine carrée de l’aire d’une de ces surfaces d’extrémité pour le composant 1 peut être compris entre 0,5 et 1. Le composant 1 présente ainsi une forme aplatie.
Dans l’exemple de la figure 1, on constate que le ruban électriquement conducteur 3 s’étend de façon rectiligne au sein de la structure 2 entre son entrée électrique 4 et sa sortie électrique 5.
On constate encore dans cet exemple que la structure présente trois premières jambes 9 et trois deuxièmes jambes 10 et que la coopération entre ce ruban 3 et cette structure 2 définit ici trois inductances successives 12.
Le flux associé à chaque inductance circule entre la base 7 et le couvercle 8 d’une part via une première jambe 9 dédiée à cette inductance, et d’autre part via une deuxième jambe 10 dédiée à cette inductance. Aucune jambe 9 ou 10 n’est ainsi partagée par plusieurs inductances selon ce premier exemple de mise en œuvre.
Dans ce premier exemple de mise en œuvre, chaque première jambe 9 est par exemple réalisée de façon monobloc avec la base 7 et chaque deuxième jambe 10 est par exemple réalisée de façon monobloc avec la base 7. Chaque entrefer existant au niveau d’une deuxième jambe 10 peut provenir du vide existant entre l’extrémité de cette deuxième jambe en regard du couvercle 8 et ce couvercle 8. Ce vide est par exemple dû au fait que la distance sur laquelle s’étend une première jambe 9 depuis la base 7 vers le couvercle 8 est supérieure à la distance correspondante pour les deuxième jambes 10. Dans une variante, ce vide est dû au fait que la surface du couvercle 8 présente une face en regard de la base 7 avec des saillies au niveau des premières jambes 9 venant en contact de ces premières jambes 9, alors que ces saillies sont absentes au niveau des deuxièmes jambes 10. Dans une autre variante, ce vide peut être occupé par de la matière, par exemple de la colle permettant la fixation de la deuxième jambe 10 au couvercle 8.
On constate encore, selon ce premier exemple, que d’une inductance 12 successive à l’autre, les positions respectives des premières jambes 9 et des deuxièmes jambes 10 alternent. Ainsi :
- pour l’inductance 12 la plus proche de l’entrée électrique 4, la première jambe 9 est située sur la droite du ruban électriquement conducteur 3 lorsque l’on circule le long de ce ruban en direction de la sortie électrique 5 et la deuxième jambe 10 est située sur la gauche du ruban électriquement conducteur 3, tandis que
- pour l’inductance 12 immédiatement suivante, la première jambe 9 est située sur la gauche du mban électriquement conducteur 3 lorsque l’on circule le long de ce ruban en direction de la sortie électrique 5 et la deuxième jambe 10 est située sur la droite du ruban électriquement conducteur 3.
On va maintenant décrire en référence aux figures 2 à 5 divers composants 1 selon un deuxième exemple de mise en œuvre de l’invention.
Selon ce deuxième exemple de mise en œuvre, le ruban électriquement conducteur 3 ne s’étend plus de manière rectiligne à l’intérieur du composant 1. Ce ruban 3 s’étend selon les figures 2 à 5 de manière à ménager plusieurs aller-retours, et la structure 2 comprend une pluralité de premières jambes 9 et de deuxièmes jambes 10.
On constate par exemple sur la figure 2 que le ruban définit un aller-retour, deux portions consécutives 20 et 21 d’un aller-retour du ruban 3 étant séparées par une première jambe 9. Deux inductances successives 12 sont ainsi définies par la coopération entre le ruban 3 et la structure 2, à savoir :
- une première inductance 12 au niveau de la portion 20 du ruban et ayant un flux magnétique associé qui circule entre la base 7 et le couvercle 8 : dans la première jambe 9, et dans la deuxième jambe 10 qui encadre cette portion 20 avec la première jambe 9, et
- une deuxième inductance 12 au niveau de la portion 21 du ruban et ayant un flux magnétique associé qui circule entre la base 7 et le couvercle 8 : dans la première jambe 9, et dans la deuxième jambe 10 qui encadre cette portion 21 avec la première jambe 9.
Dans l’exemple de la figure 4, le ruban 2 définit trois aller-retours, de sorte que la coopération entre le mban 3 et la stmcture 2 définit quatre inductances.
On observe sur la figure 4 que le ruban 3 présente des :
- des portions consécutives en aller-retour séparées par une première jambe 9, de telles portions consécutives en aller-retour correspondant à deux inductances et,
- des portions consécutives en aller-retour séparées par une deuxième jambe 10, de telles portions consécutives correspondant à une même inductance.
On constate encore que deux inductances consécutives ainsi définies partagent une première jambe 9.
On va maintenant décrire en référence aux figures 6 à 18 divers composants 1 selon un troisième exemple de mise en œuvre de l’invention.
Selon ce troisième exemple de mise en œuvre, plusieurs deuxièmes jambes 10 sont toujours prévues, et ces deuxièmes jambes définissent une paroi périphérique. La base 7, le couvercle 8 et cette paroi périphérique définissent ainsi un boîtier.
Toujours selon ce troisième exemple de mise en œuvre, la première jambe 9 est unique et elle est parcourue par le flux magnétique associé à chaque inductance 12. Ce parcours de la première jambe 9 par chaque flux magnétique constitue ainsi un chemin magnétique dépourvu d’entrefer entre la base 7 et le couvercle 8, ce qui assure un découplage entre elles des différentes inductances 12.
Ainsi, le flux associé à une inductance circule, selon ce troisième exemple de mise en œuvre : à travers la première jambe 9 qui est partagée avec toutes les autres inductances 12 définies par le composant 1, et à travers la deuxième jambe 10 qui est dédiée à cette inductance. Dans les figures 6 à 9, la première jambe 9 est une poutre centrale qui est sensiblement disposée au centre des surfaces en regard de la base 7 et du couvercle 8.
On constate par exemple sur les figures 6 et 7 que les surfaces en regard de la base 7 et du couvercle 8 peuvent avoir une forme triangulaire et que toutes les deuxièmes jambes 10 de la structure 2 peuvent être positionnées respectivement à un sommet de ce triangle. Trois inductances sont définies dans les cas des figures 6 et 7.
On constate par ailleurs sur les figures 8 et 9 que les surfaces en regard de la base 7 et du couvercle 8 peuvent en variante avoir une forme carrée. Là encore, toutes les deuxièmes jambes 10 de la structure 2 peuvent être positionnées respectivement à un sommet de ce carré. Quatre inductances sont définies dans les cas des figures 8 et 9.
La forme de ces surfaces en regard de la base 7 et du couvercle 8 n’est pas limitée à un triangle ou un carré, pouvant encore être autre, par exemple rectangulaire comme représenté sur les figures 10 et 11, ou autre, non nécessairement polygonale.
Sur les figures 10 et 11, on constate encore que la première jambe 9 du composant peut être autre qu’une poutre centrale. Sur ces figures 10 et 11, la première jambe définit une paroi interne qui peut s’étendre ou non tout le long des surfaces en regard de la base 7 et du couvercle 8, de manière à délimiter des compartiments dans le boîtier. Six inductances 12 sont définies par la coopération entre le ruban 3 et la structure 2 dans le cas des figures 10 et 11.
On constate encore, similairement à ce qui a été décrit précédemment, que le ruban 3 ne s’étend pas nécessairement exclusivement à l’intérieur du boîtier entre l’entrée électrique 4 du composant 1 et sa sortie électrique 5.
Ainsi, si le ruban 3 s’étend exclusivement à l’intérieur du boîtier dans les cas des figures 6, 8 et 10, ce ruban 3 comprend des alternances de portion exclusivement à l’intérieur du boîtier et de portion exclusivement à l’extérieur du boîtier dans les cas des figures 7, 9 et 11.
On va maintenant décrire en référence aux figures 12 à 18 des exemples concrets de réalisation d’un composant 1 selon la figure 8.
Ce composant 1 comprend ainsi une structure 2 définissant un boîtier ayant :
- une base 7 réalisée en ferrite et présentant une surface carrée, dont le côté mesure par exemple 24 mm,
- un couvercle 8 réalisé en ferrite et présentant une surface carrée de même dimension
- une paroi périphérique formée par la réunion des deuxièmes jambes 10, ces dernières étant ici au nombre de quatre, et
- une première jambe unique 9, formant une poutre centrale pour le boîtier. On constate que l’entrée électrique 4 pour le composant et la sortie électrique 5 pour ce composant se trouvent sur une même face du boîtier, deux extrémités rectilignes et parallèles de ce ruban 3 formant alors respectivement cette entrée électrique 4 et cette sortie électrique 5.
Dans l’exemple des figures 12 à 18, la base 7 et chaque deuxième jambe 10 du boîtier sont réalisées de façon monobloc, tandis que le couvercle 8 est une pièce distincte, assemblée sur la paroi périphérique.
La paroi périphérique du boîtier comprend quatre deuxièmes jambes 10 qui sont délimitées entre elles par des cavités 30 ménagées sur toute la hauteur de cette paroi périphérique dans l’exemple décrit.
Dans l’exemple des figures 12 et 13, chaque cavité 30 communique avec une cavité associée 31 formée dans la base 7 et prolongeant cette cavité 30 au niveau de la base.
Dans l’exemple de la figure 12, mais non dans celui de la figure 13, chaque cavité 30 communique également avec une cavité associée 32 formée dans le couvercle 8 et prolongeant cette cavité 30 au niveau du couvercle.
On constate notamment sur les figures 14 et 15 que la poutre centrale formant la première jambe 9 peut avoir, dans une section parallèle aux surfaces en regard de la base 7 et du couvercle 8, sensiblement une forme carrée, à l’exception d’un prolongement 35 disposé entre les portions du mban 3 définissant l’entrée électrique 4 pour le composant 1 et la sortie électrique pour ce composant 1. Ce prolongement 35 peut s’étendre de façon continue de la base 7 jusqu’au couvercle 8 et constituer alors un écran magnétique pour l’entrée électrique 4 vis-à-vis de la sortie magnétique 5.
Toujours sur les figures 14 et 15, on constate que le ruban électriquement conducteur 3 présente à l’intérieur du boîtier une succession de portions rectilignes s’étendant autour de la première jambe 9.
Quatre inductances 12 sont formées par le composant 1, grâce à la coopération entre le mban électriquement conducteur 3 et la stmcture en matériau magnétiquement conducteur 2.
Le flux associé à une inductance 12 circule entre la base 7 et le couvercle 8 :
- via la première jambe 9, sans traverser d’entrefer, et
- via une deuxième jambe de la paroi périphérique, dédiée à cette inductance.
La présence d’un entrefer pour chaque inductance 12 est obtenue grâce à du vide existant entre le couvercle 8 et la deuxième jambe 10 dédiée à cette inductance 12.
Ce vide peut être obtenu de deux façons, par exemple :
- le couvercle 8 présente une face tournée vers la paroi périphérique plane, et la première jambe 9 s’étend en direction de cette surface du couvercle 8 sur une dimension supérieure à celle sur laquelle s’étend la paroi périphérique en direction du couvercle, de manière à ménager l’entrefer par cette différence de dimension, ou
- le couvercle 8 présente une face tournée vers la paroi périphérique avec une zone périphérique plane et une zone centrale en saillie vers la première jambe 9 par rapport à la zone périphérique plane, la paroi périphérique et la première jambe 9 s’étendant selon une même dimension en direction du couvercle, de manière à ménager l’entrefer par l’absence de saillie au niveau de la zone périphérique de cette face du couvercle.
On constate sur la figure 15 que le ruban 3 peut, en plus des portions s’étendant autour de la première jambe 9, comprendre des excroissances 40 s’étendant vers l’extérieur du boîtier, à travers la paroi périphérique. Chaque excroissance 40 traverse par exemple une cavité 30 au-delà de laquelle elle s’étend pour être électriquement connectée à un condensateur 41, ces
condensateurs 41 étant représentés de façon très schématique sur la figure 16. On constate que deux condensateurs additionnels 41 sont prévus, l’un étant connecté à l’entrée électrique 4 pour le composant et l’autre étant connecté à la sortie électrique 5 pour le composant.
La figure 17 représente le circuit électrique équivalent du composant de la figure 16, en considérant le ruban électrique 3 entre l’entrée électrique 4 pour le composant 1 et la sortie électrique 5 pour le composant 1. On constate que ce composant peut permettre l’obtention d’un filtre LC d’ordre 8, les inductances 12 étant fournies par la coopération entre le ruban 3 et la stmcture 2, et les condensateurs 41 étant connectés entre le mban 3 et la masse.
Le composant 1 qui vient d’être décrit en référence aux figures 1 à 17 est par exemple assemblé sur une carte de circuit imprimé 50, la structure 2 du composant étant disposée de part et d’autre du plan défini par cette carte de circuit imprimé 50, comme cela va maintenant être décrit dans le cas particulier du boîtier des figures 12 à 17.
Des logements 45 sont ménagés dans cette carte de circuit imprimé, de manière à ce que chaque deuxième jambe 10 et la première jambe 9 puisse traverser cette carte de circuit imprimé 50. Ces deuxièmes jambes 10 et cette première jambe 9 sont alors introduites à travers ces logements 45 afin que la base 7 solidaire de ces jambes 9 et 10 soit disposée d’un côté de cette carte de circuit imprimé 50. Le ruban 3 peut être fixé, notamment par brasure, sur la face de cette carte de circuit imprimé 50 définissant ce côté. Le couvercle 8 est ensuite assemblé sur la première jambe 9 et sur les deuxièmes jambes 10 depuis l’autre côté de la carte de circuit imprimé 50.
L’assemblage du couvercle 8 sur la paroi périphérique s’obtient par exemple à l’aide de colle 52, par exemple une colle de type « eccobond D125F » qui est appliquée sur les extrémités de ces deuxièmes jambes 10 en regard du couvercle 8. Ainsi, le vide mentionné précédemment pour définir les entrefers est occupé en tout ou partie par la colle. Comme déjà mentionné, une application possible de l’invention est l’utilisation pour réaliser un filtre CEM pour un convertisseur de tension continue / continue 12 V / 48 V.

Claims

Revendications
1. Composant (1) formant au moins deux inductances (12), le composant (1) comprenant :
- une structure (2) en un matériau magnétiquement conducteur, comprenant : une base (7), un couvercle (8), au moins une première jambe (9) s’étendant continûment entre la base (7) et le couvercle (8) et au moins deux deuxièmes jambes (10), chaque deuxième jambe (10) s’étendant entre la base (7) et le couvercle (8) de manière à ce qu’un flux magnétique circulant entre la base (7) et le couvercle (8) via cette deuxième jambe (10) traverse au moins un entrefer, et
- un élément (3) électriquement conducteur, définissant une entrée électrique (4) pour le composant et une sortie électrique (5) pour le composant,
l’élément (3) électriquement conducteur et la structure (2) coopérant de manière à définir au moins deux inductances (12), chaque inductance (12) présentant un flux magnétique circulant entre la base (7) et le couvercle (8) :
- dans une première jambe (9), et
- dans une deuxième jambe (10) dédiée à ladite inductance (12).
la base (7) et le couvercle (8) n’appartenant pas à une même pièce monobloc.
2. Composant selon la revendication 1, la première jambe (9) étant réalisée d’une seule pièce avec l’un au moins de la base (7) et du couvercle (8).
3. Composant selon la revendication 1 ou 2, la première jambe (9) étant dépourvue de cavité interne.
4. Composant, selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, l’élément (3) électriquement conducteur s’étendant de façon rectiligne et la structure (2) comprenant au moins deux premières jambes (9), le flux magnétique associé à chaque inductance circulant entre la base (7) et le couvercle (8) :
- dans une première jambe (9) dédiée à ladite inductance (12), et
- dans une deuxième jambe (10) dédiée à ladite inductance (12)
5. Composant selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, l’élément (3) électriquement conducteur s’étendant de manière à ménager au moins un aller-retour, deux portions consécutives (20, 21) d’un aller-retour de l’élément (3) étant séparées par une première jambe (9), cette première jambe (9) étant parcourue par le flux magnétique associé à chacune des deux inductances (12)
6. Composant selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, les deuxièmes jambes (10) définissant une paroi périphérique du composant, de manière à ce que la base (7), le couvercle (8) et cette paroi périphérique définissent ensemble un boîtier du composant (1), la structure (2) comprenant une unique première jambe (9), le flux magnétique associé à chaque inductance (12) circulant entre la base et le couvercle : - dans la première jambe (9), et
- dans une deuxième jambe (10) dédiée à ladite inductance.
7. Composant selon la revendication 6, la paroi périphérique étant réalisée d’une seule pièce avec l’un au moins de la base (7) et du couvercle (8).
8. Composant selon l’une des revendications 6 et 7, chaque entrefer étant ménagé par un vide entre la paroi périphérique et le couvercle (8) du boîtier.
9. Composant selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, au moins une cavité (30) étant ménagée dans la paroi périphérique, de manière à délimiter deux deuxièmes jambes (10) entre elles.
10. Composant selon la revendication 9, l’élément (3) électriquement conducteur comprenant au moins une excroissance (40) s’étendant dans la cavité (30), cette excroissance (40) étant apte à être connectée à un condensateur (41) pour former un filtre LC.
11. Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, la base (7) et le couvercle (8) ayant une même forme, notamment polygonale, et le rapport entre la hauteur du composant et la racine carrée de l’aire de la base étant inférieur à 1.
12. Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’élément (3)
électriquement conducteur s’étendant exclusivement à l’intérieur du composant (1), notamment du boîtier, entre l’entrée électrique (4) pour le composant et la sortie électrique (5) pour le composant.
13. Composant selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, l’élément (3) électriquement conducteur comprenant au moins deux alternances de portion s’étendant à l’intérieur du composant, notamment du boîtier, et de portion s’étendant à l’extérieur du composant, notamment du boîtier.
14. Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’élément (3)
électriquement conducteur et la stmcture (2) coopérant de manière à définir exactement quatre inductances.
15. Convertisseur de tension, notamment de tension continue / continue, notamment convertisseur de tension continue / continue 12 V / 48 V, comprenant un composant selon l’une quelconque des revendications précédentes.
16. Circuit électrique pour véhicule hybride ou électrique, comprenant :
- le convertisseur selon la revendication 15, et
- une carte électronique (50), notamment une carte de circuit imprimé, définissant un plan, la stmcture (2) du composant (1) étant disposée de part et d’autre du plan de cette carte de sorte que la base (7) de cette stmcture soit d’un côté de ce plan et que le couvercle (8) de cette stmcture soit de l’autre côté de ce plan.
17. Circuit électrique selon la revendication 16, des logements (45) existant dans la carte (50) pour permettre la traversée de cette carte par la structure (2), notamment par la paroi périphérique de cette structure.
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