EP4634949A1 - Composant électronique, notamment transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé - Google Patents

Composant électronique, notamment transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé

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Publication number
EP4634949A1
EP4634949A1 EP23825626.7A EP23825626A EP4634949A1 EP 4634949 A1 EP4634949 A1 EP 4634949A1 EP 23825626 A EP23825626 A EP 23825626A EP 4634949 A1 EP4634949 A1 EP 4634949A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnetic circuit
extension
cover
component according
electrical
Prior art date
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Pending
Application number
EP23825626.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Baptiste PARIGOT
Roger DENIOT
Amaury Rouet
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 Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Electrification SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Electrification SAS filed Critical Valeo Electrification SAS
Publication of EP4634949A1 publication Critical patent/EP4634949A1/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
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/025—Constructional details relating to cooling

Definitions

  • the present invention relates to an electronic component comprising a magnetic circuit, and at least two electrical conductors each having a portion arranged around the same part of the magnetic circuit, each of said portions forming a winding between a first and a second end, these two windings being in inductive coupling with each other through the magnetic circuit.
  • Such an electronic component defines for example a three-phase transformer for an isolated voltage converter, such a voltage converter being for example integrated into a component for the electrical supply of a vehicle electrical energy storage unit, also called " charger” of this electrical energy storage unit.
  • the electrical energy storage unit is for example a battery, which may have a nominal voltage greater than 60V, for example greater than or equal to 300V, 400V, 800V, or even 1000V.
  • the voltage converter receives, for example, an alternating voltage from an electrical network and supplies the battery with a direct voltage. This converter can convey a power greater than 5kW, for example greater than 7kW, for example greater than 1lkW, in particular 22kW or more.
  • An electronic component forming for example such a transformer comprises in known manner:
  • - a housing having a body
  • Such an assembly is complex and requires placing the electronic card above the body, which generates constraints for placing the electronic component in its environment. Furthermore, the presence of the electronic card above the body makes the presence of a cooling channel conveying liquid to cool the part of the electronic component adjacent to this electronic card more complex. This results in significant heating of this part of the component, the cooling of which by a cooling channel conveying liquid located at the other end of the component proves insufficient, hence a risk of degradation of this component.
  • the invention aims to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, using an electronic component, comprising:
  • - a housing having a body and a cover, the cover being able to come next to an electronic card
  • cooling circuit externally bathing at least the zone of the body of the housing axially furthest from the cover, characterized in that it comprises at least one extension connected to the cover and extending axially along all or part of the circuit magnetic towards said area of the body.
  • the extension acts as a radiator to dissipate the heat existing at the part of the electronic component, namely the magnetic circuit and the electrical conductors, adjacent to the cover, towards the cooling circuit arranged at the other end of the component. It is thus possible to maintain the arrangement of the electronic card above the component, while cooling the part of this component closest to this electronic card.
  • cover and the extension can be made in one piece, for example from metal such as aluminum.
  • the body comprises for example a bottom wall and a side wall extending from the bottom wall and interposed between the bottom wall and the cover.
  • the cover may have a plate shape.
  • the extension can extend axially all along the magnetic circuit.
  • “axially” and “longitudinal” mean “parallel to the longitudinal axis of the support”.
  • the extension does not extend all the way through the magnetic circuit, but it extends a sufficient length to dissipate heat to the cooling circuit.
  • the extension can be extended by a return allowing the cover to be attached to the magnetic circuit.
  • the extension and the return form, for example, an elbow.
  • the extension not only plays the role of radiator, but it also helps maintain the cover on the magnetic circuit.
  • extension and the return, as well as the cover if necessary, can be made in a single piece, for example in a metal such as aluminum.
  • the return can set an angle between 70° and 90° with the extension, when the cover is hung on the magnetic circuit.
  • the extension may have one or more cutouts configured to give flexibility to said extension. This or these cutouts are for example made in the longitudinal edges of the extension. These may be cutout(s) extending axially and/or cutout(s) extending transversely in relation to the axis.
  • the extension may comprise a proximal part adjacent to the cover and a distal part, these distal and proximal parts being offset from each other and connected by a connecting part extending transversely to the axis of the support.
  • the aforementioned cutouts can be placed at the junction zone between the connecting part and the proximal part.
  • the connecting part makes it possible, for example, to bring the extension of the magnetic circuit closer together.
  • the proximal part may have a transverse dimension greater than that of the distal part.
  • the return can be received in a space provided in the magnetic circuit.
  • the support can also integrate a holding system on the body of the case.
  • This holding system on the body of the housing comprises for example a pin, in particular a pin having a section perpendicular to the longitudinal axis of the support which is cruciform, extending axially away from the rest of the support.
  • This pin can force itself into an opening provided in the body of the housing.
  • the return can be arranged in the axial space existing between the magnetic circuit and the bottom wall of the housing, space in which the pin extends from the support towards this bottom wall of the housing.
  • the extension can be arranged inside the housing body. The extension is for example in contact with or in the immediate vicinity of the wall of the body of the housing. Such an arrangement of the extension can promote heat dissipation towards the cooling circuit partially bathing the body of the housing.
  • At least the bottom wall of the housing body which here defines the zone of the body axially furthest from the cover, and at least a fraction of the wall of the housing body extending along the magnetic circuit are for example bathed by the cooling circuit.
  • the latter is, for example, traversed by a liquid such as glycol water.
  • the component is for example contained in a box of the cooling circuit, this box having an inlet and an outlet for the cooling fluid.
  • this fluid is a liquid such as glycol water
  • this box is commonly called a “water box”.
  • the electronic component can define a transformer for an isolated voltage converter.
  • the transformer is for example a three-phase transformer for an isolated voltage converter, comprising three electrical winding supports, each support being arranged around a portion of the magnetic circuit and carrying two windings in inductive coupling with one another by the intermediary of the magnetic circuit, the supports defining in particular a geometric pattern being a triangle, in particular an equilateral triangle.
  • Each support thus carries two windings in inductive coupling with one another, together defining a phase of the three-phase transformer.
  • the arrangement of the three electrical winding supports in an equilateral triangle can ensure balancing between the electrical parameters such as the inductances of the electrical windings and reduce the magnetic volume.
  • the magnetic circuit can be made up of two parts, each part defining a base carrying pins, two by two superimposed when these two parts are assembled, and the superposition of two pads defines the portion of the magnetic circuit on which a support of two electrical windings has climbed.
  • the voltage converter comprises for example the aforementioned electronic card, and the electrical conductors can be electrically connected to electrical tracks of this card, where appropriate through the cover and/or through the electronic card.
  • extensions are for example possible, for example two or three extensions and not just one.
  • the extensions if necessary extended by returns, can be distributed uniformly when moving around the triangle defined by the transformer.
  • the transformer may be without a cooling circuit internal to the housing implementing a circulation of liquid, in particular oil. For example, no liquid circulates inside the electrical winding supports.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to a component for the electrical supply of a vehicle electrical energy storage unit, comprising the transformer defined above.
  • the electrical energy storage unit is for example a battery which can have one of the above nominal voltages.
  • FIG.l schematically represents part of the electrical circuit of a component for the electrical power supply of a vehicle electrical energy storage unit
  • FIG.2 represents a three-phase transformer not covered by the claims but useful for understanding the invention
  • FIG.3 represents, similarly to Figure 2, an example of a three-phase transformer in which the invention is implemented.
  • Figure 1 shows part of the electrical circuit 1 of a component for the electrical supply of a vehicle electrical energy storage unit.
  • This component is also called a “charger”.
  • the electrical energy storage unit is for example a battery, which can have a nominal voltage greater than 60V, for example greater than or equal to 300V, 400V, 800V, or even 1000V.
  • Circuit 1 receives as input an alternating voltage from a network not shown which is here three-phase.
  • a rectifier making it possible to convert this alternating voltage into a direct voltage, and also carrying out, if necessary, a power factor correction function (“Power factor correction” in English), is arranged upstream of a direct bus 11. Downstream on this direct bus, from the electrical network, is placed an isolated voltage converter 12, here being a DC/DC.
  • This converter 12 comprises in a known manner an inverter 14, a three-phase transformer 15, and a rectifier 16 supplying the vehicle with a direct voltage isolated from the electrical network.
  • the three-phase transformer 15 is connected to each of the rectifier 16 and the inverter 14 by a block of inductors 17 and a block of capacitors 18, so as to define a CLLLC structure.
  • Other structures are of course possible, such as an LLC, CLLC, LC or even CL structure.
  • each phase has a primary winding 20 and a secondary winding 21 in inductive coupling with each other, and the primary windings 20 are star-connected and the secondary windings 21 are also connected in star.
  • the three-phase transformer 15 comprises in the example considered a magnetic circuit 22, comprising a first part 23 and a second part 24.
  • Each part 23, 24 comprises: a base 26 of substantially triangular outline, and three pads 27 each extending in the direction of the base 26 of the other part of the magnetic circuit 22.
  • Each base 26 here has a contour defining an equilateral triangle.
  • the transformer 15 further comprises three supports 30 of electrical conductors 31, 32, each support 30 being here mounted on two facing pads 27 belonging respectively to one and the other of the parts 23, 24 of the magnetic circuit.
  • Two electrical conductors 31, 32 associated with the same support 30 respectively have a portion defining a primary winding 20 and a portion defining a secondary winding 21.
  • the support 30 of electrical conductors is also called an “electrical winding support”. These electrical conductors 31, 32 are for example Litz wire.
  • the three supports 30 of electrical conductors 31, 32 are positioned so as to define an equilateral triangle.
  • the transformer 15 also comprises a housing 50 not visible in Figure 3 but which may be similar to that shown in Figure 2, this housing comprising a body 51 closed by a cover 52 above which is placed an electronic card 53.
  • This electronic card 53 is located above the transformer 15, and it carries electrically conductive tracks allowing connection via the terminals 59 of the transformer 15 to the rest of the electrical circuit 1 shown in Figure 1.
  • the electrical connections of the electrical conductors 31, 32 to the electronic card 53 are made for example through cutouts made in the cover 52 and through openings made in the card 53.
  • the body 51 is for example made of metal, for example aluminum.
  • the supports 30 and the magnetic circuit 22 are arranged inside the housing 50.
  • the body 51 is filled with a resin capable of being polymerized to harden and immobilize the components arranged inside the body ("potting" in English ).
  • the housing 50 also has a triangular outline, being more precisely here an equilateral triangle.
  • the case is in the example considered exclusively formed by the body 51 and the cover 52, but the invention is not limited to a housing 50 consisting of two parts.
  • each pad 27 defines a clean air gap 28, for example via a zone of the pad 27 filled with non-magnetic material such as an epoxy resin composite reinforced with fiberglass (FR4) or ceramics.
  • This zone occupied by this non-magnetic material defines, for example, an entire section of the pad. Several sections are for example assembled with this zone of the pad 27 to constitute this pad 27.
  • each magnetic field allowing inductive coupling between a primary winding 20 and a secondary winding 21 crosses exactly three air gaps.
  • the magnetic circuit 22 of the example considered comprises a central leg 40 carried by one of the parts 23, 24 of the magnetic circuit 22.
  • This central leg 40 is here made in one piece with part 23 of magnetic circuit 22 which carries it.
  • the magnetic circuit 22 and, where appropriate, the electrical conductor supports 30 are for example produced in accordance with the teaching of the international application filed on November 28, 2023 under the number PCT/EP2023/083431.
  • FIG. 2 We see in Figure 2 that the transformer 15 is received inside a box 60 of a cooling circuit 61.
  • This cooling circuit 61 is for example traversed by liquid such as brine.
  • Box 60 also called “water box”, has an inlet 62 and an outlet 63 for the cooling fluid.
  • the cooling liquid bathes similar to what is shown in Figure 2, externally all or part of the body, at least the zone 55 of the body axially furthest from the cover, which can constitute a bottom wall of this body 51.
  • the liquid bathes the bottom wall 55 and the wall 56 of the body 51 of the housing 50 extending the along the magnetic circuit 22.
  • the transformer 15 comprises an extension 70 connected to the cover 52.
  • This extension 70 extends axially along all or part of the magnetic circuit 22 in the direction of the wall bottom 55 of the body 51.
  • This extension 70 acts as a radiator to dissipate the heat existing at the level of the magnetic circuit 22 and the electrical conductors 31, 32 facing the cover 52 towards the cooling circuit 61.
  • the cover 52 and the extension 70 are made in one piece, here in aluminum.
  • several extensions 70 can be provided, for example three extensions 70 distributed uniformly around the cover 52.
  • extension 70 can extend axially all along the magnetic circuit 22.
  • the extension 70 can be extended by a return 71 allowing the attachment of the cover 52 on the magnetic circuit 22.
  • the extension 70 and the return 71 here form an elbow, the angle provided between these two elements being for example between 70° and 90°.
  • the extension 70 and the return 71 are made in one piece, here in aluminum.
  • the extension 70 has several cutouts configured to give flexibility to said extension. Thanks to this flexibility, the extension 70 can occupy different successive positions when the return 71 is attached to the magnetic circuit 22, as visible in Figure 3.
  • Two cutouts 75 are for example made in the longitudinal edges of the extension 70, namely a cutout 75 on each edge extending towards the other edge, and the bottom of these cutouts accommodates for example a cutout 76 extending axially towards the cover 52.
  • extension 70 is not necessarily planar. It can thus include:
  • distal 78 and proximal 77 parts are offset from each other and connected by a connecting part 79 extending transversely to the axis of the support 30 of electrical conductors.
  • the proximal part 77 is further away from the magnetic circuit 22 than is the distal part 78, in order to allow the elbow existing between the cover 52 and the extension 70.
  • the cutouts 75 and 76 can be arranged at the junction zone between the connecting part 79 and the proximal part 77.
  • proximal part 77 can have a transverse dimension greater than that of the distal part 78.
  • the extension 70 and the return 71 are here arranged inside the body 51 of the housing 50.
  • the extension 70 is advantageously in contact with or in the immediate vicinity of the wall 56 of the body of the housing, to evacuate the heat towards the liquid present in box 61.
  • the return 71 is for example received in an empty axial space disposed between the bottom wall 55 of the body 51 and the lower face of the magnetic circuit 22. Pins ensuring that the magnetic circuit is maintained on the body 51 extending for example from the supports 30 towards the bottom wall 55 in this axial space.
  • a cutout can be made in the lower base 26 of the magnetic circuit 22 to receive the return 71.

Landscapes

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Abstract

Composant électronique (15), comprenant : - un boîtier (50) ayant un corps (51) et un couvercle (52), le couvercle étant apte à venir en regard d'une carte électronique (53), - un circuit magnétique (22), - deux conducteurs électriques (31, 32) ayant chacun une portion disposée autour d'une même partie (27) du circuit magnétique, chacune desdites portions formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l'un avec l'autre par l'intermédiaire du circuit magnétique, - un support (30) des deux enroulements électriques, disposé entre lesdits conducteurs électriques (31, 32) et ladite partie (27) partie du circuit magnétique, le support s'étendant selon un axe, et - un circuit de refroidissement (61) baignant extérieurement au moins la zone du corps (55) axialement la plus éloignée du couvercle (52), caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une extension (70) reliée au couvercle (52) et s'étendant axialement le long de tout ou partie du circuit magnétique (22) en direction de ladite zone (55) du corps.

Description

Description
Titre de l’invention : Composant électronique, notamment transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé
La présente invention concerne un composant électronique comprenant un circuit magnétique, et au moins deux conducteurs électriques ayant chacun une portion disposée autour d’une même partie du circuit magnétique, chacune desdites portions formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique.
Un tel composant électronique définit par exemple un transformateur triphasé pour un convertisseur de tension isolé, un tel convertisseur de tension étant par exemple intégré à un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, encore appelé « chargeur » de cette d’unité de stockage d’énergie électrique. L’unité de stockage d’énergie électrique est par exemple une batterie, pouvant présenter une tension nominale supérieure à 60V, par exemple supérieure ou égale à 300V, à 400V, à 800V, voire à 1000V. Le convertisseur de tension reçoit par exemple d’un réseau électrique une tension alternative et fournit à la batterie une tension continue. Ce convertisseur peut véhiculer une puissance supérieure à 5kW, par exemple supérieure à 7kW, par exemple supérieure à llkW, notamment de 22kW ou plus.
Un composant électronique formant par exemple un tel transformateur comprend de façon connue :
- un boîtier, ayant un corps,
- un circuit magnétique,
- deux conducteurs électriques ayant chacun une portion disposée autour d’une même partie du circuit magnétique, chacune desdites portions formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, et
- un support des deux enroulements électriques, disposé entre lesdits conducteurs électriques et ladite portion du circuit magnétique, le circuit magnétique et le support étant reçus dans le corps et ce corps étant fermé par une carte électronique à laquelle les conducteurs électriques sont connectés.
Un tel montage est complexe et nécessite de disposer la carte électronique au-dessus du corps, ce qui génère des contraintes pour disposer le composant électronique dans son environnement. Par ailleurs, la présence de la carte électronique au-dessus du corps rend plus complexe la présence d’un canal de refroidissement véhiculant du liquide pour refroidir la partie du composant électronique adjacente à cette carte électronique. Il s’en suit un échauffement important de cette partie du composant, dont le refroidissement par un canal de refroidissement véhiculant du liquide disposée à l’autre extrémité du composant s’avère insuffisant, d’où un risque de dégradation de ce composant.
Il existe un besoin pour remédier à tout ou partie des inconvénients précités. L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un composant électronique, comprenant :
- un boîtier ayant un corps et un couvercle, le couvercle étant apte à venir en regard d’une carte électronique,
- un circuit magnétique,
- deux conducteurs électriques ayant chacun une portion disposée autour d’une même portion du circuit magnétique, chacune desdites portions de conducteur électrique formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique,
- un support des deux enroulements électriques, disposé entre lesdits conducteurs électriques et ladite partie du circuit magnétique, le support s’étendant selon un axe, et
- un circuit de refroidissement baignant extérieurement au moins la zone du corps du boîtier axialement la plus éloignée du couvercle, caractérisé par le fait qu’il comprend au moins une extension reliée au couvercle et s’étendant axialement le long de tout ou partie du circuit magnétique en direction de ladite zone du corps.
Selon l’invention, l’extension agit comme un radiateur pour permettre de dissiper la chaleur existant au niveau de la partie du composant électronique, à savoir le circuit magnétique et les conducteurs électriques, adjacente au couvercle, vers le circuit de refroidissement disposé à l’autre extrémité du composant. On peut ainsi conserver la disposition de la carte électronique au-dessus du composant, tout en refroidissant la partie de ce composant la plus proche de cette carte électronique.
Comme on le verra par la suite, le couvercle et l’extension peuvent être réalisés d’une seule pièce, par exemple en métal tel que de l’aluminium.
Le corps comprend par exemple une paroi de fond et une paroi latérale s’étendant depuis la paroi de fond et interposée entre la paroi de fond et le couvercle. Le couvercle peut avoir une forme de plaque.
L’extension peut s’étendre axialement tout le long du circuit magnétique. Au sens de la présente demande, « axialement » et « longitudinalement » signifient « parallèlement à l’axe longitudinal du support ».
En variante, l’extension ne s’étend pas tout le long du circuit magnétique, mais elle s’étend sur une longueur suffisante pour dissiper la chaleur vers le circuit de refroidissement.
L’extension peut être prolongée par un retour permettant l’accrochage du couvercle sur le circuit magnétique. L’extension et le retour forment par exemple un coude. Ainsi, l’extension joue non seulement le rôle de radiateur, mais elle participe également au maintien du couvercle sur le circuit magnétique.
L’extension et le retour, ainsi le cas échéant que le couvercle, peuvent être réalisés d’une seule pièce, par exemple en un métal tel que l’aluminium.
Le retour peut définir un angle compris entre 70° et 90° avec l’extension, lorsque le couvercle est accroché sur le circuit magnétique.
Dans tout ce qui précède, l’extension peut présenter une ou plusieurs découpes configurées pour conférer de la souplesse à ladite extension. Cette ou ces découpes sont par exemple ménagées dans les bords longitudinaux de l’extension. Il peut s’agir de découpe(s) s’étendant axialement et/ou de découpe(s) s’étendant transversalement par rapport à l’axe.
Dans tout ce qui précède, l’extension peut comprendre une partie proximale adjacente au couvercle et une partie distale, ces parties distale et proximale étant décalées entre elles et reliées par une partie de liaison s’étendant transversalement à l’axe du support. Les découpes précitées peuvent être disposées à la zone de jonction entre la partie de liaison et la partie proximale. La partie de liaison permet par exemple de rapprocher l’extension du circuit magnétique.
La partie proximale peut présenter une dimension transversale supérieure à celle de la partie distale.
Dans tout ce qui précède, le retour peut être reçu dans un espace ménagé dans le circuit magnétique.
Dans tout ce qui précède, le support peut intégrer également un système de maintien sur le corps du boîtier. Ce système de maintien sur le corps du boîtier comprend par exemple un pion, notamment un pion ayant une section perpendiculaire à l’axe longitudinal du support qui est cruciforme, s’étendant axialement en éloignement du reste du support. Ce pion peut venir en force dans une ouverture ménagée dans le corps du boîtier. Dans un tel cas, le retour peut être disposé dans l’espace axial existant entre le circuit magnétique et la paroi de fond du boîtier, espace dans lequel le pion s’étend depuis le support vers cette paroi de fond du boîtier. Dans tout ce qui précède, l’extension peut être disposée à l’intérieur du corps du boîtier. L’extension est par exemple au contact ou à proximité immédiate de la paroi du corps du boîtier. Une telle disposition de l’extension peut favoriser la dissipation de chaleur vers le circuit de refroidissement baignant en partie le corps du boîtier.
Au moins la paroi de fond du corps de boîtier, qui définit ici la zone du corps axialement la plus éloignée du couvercle, et au moins une fraction de la paroi du corps du boîtier s’étendant le long du circuit magnétique sont par exemple baignées par le circuit de refroidissement. Ce dernier est par exemple parcouru par un liquide tel que de l’eau glycolée.
Le composant est par exemple contenu dans une boîte du circuit de refroidissement, cette boîte possédant une entrée et une sortie pour le fluide de refroidissement. Dans le cas où ce fluide est un liquide tel que de l’eau glycolée, on appelle communément cette boîte « boîte à eau ».
Dans tout ce qui précède, le composant électronique peut définir un transformateur pour un convertisseur de tension isolé.
Le transformateur est par exemple un transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé, comprenant trois supports d’enroulements électriques, chaque support étant disposé autour d’une portion du circuit magnétique et portant deux enroulements en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, les supports définissant notamment un motif géométrique étant un triangle, notamment un triangle équilatéral.
Chaque support porte ainsi deux enroulements en couplage inductif l’un avec l’autre définissant ensemble une phase du transformateur triphasé.
La disposition des trois supports d’enroulements électriques selon un triangle équilatéral peut permettre de garantir un équilibrage entre les paramètres électriques tels que les inductances des enroulements électriques et réduire le volume magnétique.
Le circuit magnétique peut être constitué en deux parties, chaque partie définissant une base portant des pions, deux à deux superposés lorsque ces deux parties sont assemblées, et la superposition de deux plots définit la portion du circuit magnétique sur laquelle un support de deux enroulements électriques est monté.
Le convertisseur de tension comprend par exemple la carte électronique précitée, et les conducteurs électriques peuvent être électriquement connectés à des pistes électriques de cette carte, le cas échéant à travers le couvercle et/ou à travers la carte électronique.
Plusieurs extensions sont par exemple possibles, par exemple deux ou trois extensions et non pas une seule. Dans ce cas, les extensions, le cas échéant prolongées par des retours, peuvent être réparties uniformément lorsque l’on se déplace autour du triangle défini par le transformateur.
Le transformateur peut être dépourvu d’un circuit de refroidissement interne au boîtier mettant en œuvre une circulation de liquide, notamment d’huile. Par exemple, aucun liquide ne circule à l’intérieur des supports d’enroulements électriques.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, comprenant le transformateur défini ci-dessus. L’unité de stockage d’énergie électrique est par exemple une batterie pouvant présenter l’une des tensions nominales ci-dessus.
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 :
- [Fig.l] représente de façon schématique une partie du circuit électrique d’un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule,
- [Fig.2] représente un transformateur triphasé non couvert par les revendications mais utile à la compréhension de l’invention, et
- [Fig.3] représente similairement à la figure 2 un exemple de transformateur triphasé dans lequel est mise en œuvre l’invention.
On a représenté sur la figure 1 une partie du circuit électrique 1 d’un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule. Ce composant, est encore appelé « chargeur ». L’unité de stockage d’énergie électrique, non représentée sur cette figure 1 , est par exemple une batterie, pouvant présenter une tension nominale supérieure à 60V, par exemple supérieure ou égale à 300V, à 400V, à 800V, voire à 1000V.
Le circuit 1 reçoit en entrée une tension alternative d’un réseau non représenté qui est ici triphasé. Un redresseur permettant de convertir cette tension alternative en une tension continue, et réalisant également le cas échéant une fonction de correction de facteur de puissance (« Power factor correction » en anglais), est disposé en amont d’un bus continu 11. En aval de ce bus continu, depuis le réseau électrique, est disposé un convertisseur de tension isolé 12, étant ici un DC/DC. Ce convertisseur 12 comprend de façon connue un onduleur 14, un transformateur triphasé 15, et un redresseur 16 fournissant au véhicule une tension continue isolée du réseau électrique. Comme on peut le voir sur la figure 1 , le transformateur triphasé 15 est relié à chacun du redresseur 16 et de l’onduleur 14 par un bloc d’inductances 17 et un bloc de condensateurs 18, de manière à définir une structure CLLLC. D’autres structures sont bien entendu possibles, comme une structure LLC, CLLC, LC ou encore CL. Comme on peut le voir sur la figure 1 , chaque phase présente un enroulement primaire 20 et un enroulement secondaire 21 en couplage inductif l’un avec l’autre, et les enroulements primaires 20 sont reliés en étoile et les enroulements secondaires 21 sont également reliés en étoile.
Comme on le comprend de la figure 3, le transformateur triphasé 15 comprend dans l’exemple considéré un circuit magnétique 22, comprenant une première partie 23 et une deuxième partie 24. Chaque partie 23, 24 comprend : une base 26 de contour sensiblement triangulaire, et trois plots 27 s’étendant chacun en direction de la base 26 de l’autre partie du circuit magnétique 22. Chaque base 26 présente ici un contour définissant un triangle équilatéral.
Le transformateur 15 comprend encore trois supports 30 de conducteurs électriques 31, 32, chaque support 30 étant ici monté sur deux plots 27 en regard appartenant respectivement à l’une et à l’autre des parties 23, 24 du circuit magnétique. Deux conducteurs électriques 31, 32 associés à un même support 30 présentent respectivement une portion définissant un enroulement primaire 20 et une portion définissant un enroulement secondaire 21. Le support 30 de conducteurs électriques est aussi qualifié de « support d’enroulements électriques ». Ces conducteurs électriques 31, 32 sont par exemple du fil de Litz.
Comme on peut le voir sur la figure 3, les trois supports 30 de conducteurs électriques 31, 32 sont positionnés de manière à définir un triangle équilatéral.
Le transformateur 15 comprend encore un boîtier 50 non visible sur la figure 3 mais qui peut être similaire à celui représenté sur la figure 2, ce boîtier comprenant un corps 51 fermé par un couvercle 52 au-dessus duquel est disposée une carte électronique 53. Cette carte électronique 53 est située au-dessus du transformateur 15, et elle porte des pistes électriquement conductrices permettant la connexion via les bornes 59 du transformateur 15 au reste du circuit électrique 1 représenté sur la figure 1.
Comme on peut le voir sur la figure 3, les connexions électriques des conducteurs électriques 31, 32 à la carte électronique 53 se font par exemple à travers des découpes ménagées dans le couvercle 52 et à travers des ouvertures ménagées dans la carte 53.
Le corps 51 est par exemple réalisé en métal, par exemple en aluminium. Les supports 30 et le circuit magnétique 22 sont disposés à l’intérieur du boîtier 50. Le corps 51 est rempli d’une résine apte à être polymérisée pour durcir et immobiliser les composants disposés à l’intérieur du corps (« potting » en anglais).
Comme on peut le deviner de la figure 3, le boîtier 50 présente également un contour triangulaire, étant plus précisément ici un triangle équilatéral. Le boîtier est dans l’exemple considéré exclusivement formé par le corps 51 et le couvercle 52, mais l’invention n’est pas limitée à un boîtier 50 constitué de deux parties.
Comme on peut le voir sur la figure 3, chaque plot 27 définit un entrefer propre 28, par exemple via une zone du plot 27 remplie de matériau non magnétique tel qu’un composite de résine époxyde renforcé en fibre de verre (FR4) ou de la céramique. Cette zone occupée par ce matériau non magnétique définit par exemple toute une tranche du plot. Plusieurs tronçons sont par exemple assemblés avec cette zone du plot 27 pour constituer ce plot 27.
Comme on peut le voir sur la figure 3, un entrefer additionnel 29 est présent entre les extrémités en regard de deux plots 27 appartenant respectivement à des parties différentes 23, 24 du circuit magnétique 22. Ainsi, dans l’exemple de circuit magnétique 22 considéré, chaque champ magnétique permettant le couplage inductif entre un enroulement primaire 20 et un enroulement secondaire 21 traverse exactement trois entrefers.
Toujours sur la figure 3, on constate que le circuit magnétique 22 de l’exemple considéré comprend une jambe centrale 40 portée par l’une des parties 23, 24 du circuit magnétique 22. Cette jambe centrale 40 est ici réalisée d’une seule pièce avec la partie 23 du circuit magnétique 22 qui la porte.
Le circuit magnétique 22 et, le cas échéant, les supports 30 de conducteurs électriques sont par exemple réalisés conformément à l’enseignement de la demande internationale déposée le 28 novembre 2023 sous le numéro PCT/EP2023/083431.
On constate sur la figure 2 que le transformateur 15 est reçu à l’intérieur d’une boîte 60 d’un circuit de refroidissement 61. Ce circuit de refroidissement 61 est par exemple parcouru par du liquide tel que de l’eau glycolée. La boîte 60, encore appelée « boîte à eau », présente une entrée 62 et une sortie 63 pour le fluide de refroidissement.
Le liquide de refroidissement baigne, similairement à ce qui est représenté sur la figure 2, extérieurement tout ou partie du corps, au moins la zone 55 du corps axialement la plus éloignée du couvercle, qui peut constituer une paroi de fond de ce corps 51.
Dans l’exemple de la figure 2, et également dans l’exemple de la figure 3 bien que non représenté sur cette figure 3, le liquide baigne la paroi de fond 55 et la paroi 56 du corps 51 du boîtier 50 s’étendant le long du circuit magnétique 22.
Comme on peut le voir sur la figure 3, et selon l’invention, le transformateur 15 comprend une extension 70 reliée au couvercle 52. Cette extension 70 s’étend axialement le long de tout ou partie du circuit magnétique 22 en direction de la paroi de fond 55 du corps 51. Cette extension 70 agit comme un radiateur pour dissiper la chaleur existant au niveau du circuit magnétique 22 et des conducteurs électriques 31, 32 en regard du couvercle 52 vers le circuit de refroidissement 61. Dans l’exemple représenté, le couvercle 52 et l’extension 70 sont réalisées d’une seule pièce, ici en aluminium. Bien que non visible sur la figure 3, plusieurs extensions 70 peuvent être prévues, par exemple trois extensions 70 réparties uniformément autour du couvercle 52.
On constate également sur la figure 3 que l’extension 70 peut s’étendre axialement tout le long du circuit magnétique 22. Comme représenté sur la figure 3, l’extension 70 peut être prolongée par un retour 71 permettant l’accrochage du couvercle 52 sur le circuit magnétique 22. L’extension 70 et le retour 71 forment ici un coude, l’angle ménagé entre ces deux éléments étant par exemple compris entre 70° et 90°.
Toujours dans le mode de réalisation décrit, mais de façon non-limitative, l’extension 70 et le retour 71 sont réalisées d’une seule pièce, ici en aluminium. Comme on peut le voir sur la figure 3, l’extension 70 présente plusieurs découpes configurées pour conférer de la souplesse à ladite extension. Grâce à cette souplesse, l’extension 70 peut occuper différentes positions successives lors de l’accrochage du retour 71 sur le circuit magnétique 22, comme visible sur la figure 3. Deux découpes 75 sont par exemple ménagées dans les bords longitudinaux de l’extension 70, à savoir une découpe 75 sur chaque bord s’étendant en direction de l’autre bord, et le fond de ces découpes accueille par exemple une découpe 76 s’étendant axialement en direction du couvercle 52.
On constate également sur la figure 3 que l’extension 70 n’est pas nécessairement plane. Elle peut ainsi comprendre :
-une partie proximale 77 adjacente au couvercle 52, et
- une partie distale 78 adjacente au retour 71.
On constate sur la figure 3 que ces parties distale 78 et proximale 77 sont décalées entre elles et reliées par une partie de liaison 79 s’étendant transversalement à l’axe du support 30 de conducteurs électriques. La partie proximale 77 est plus éloignée du circuit magnétique 22 que ne l’est la partie distale 78, afin de permettre le coude existant entre le couvercle 52 et l’extension 70.Toujours sur la figure 3, on constate que les découpes 75 et 76 peuvent être disposées à la zone de jonction entre la partie de liaison 79 et la partie proximale 77.
On constate également sur la figure 3 que la partie proximale 77 peut présenter une dimension transversale supérieure à celle de la partie distale 78.
Bien que non représenté, l’extension 70 et le retour 71 sont ici disposés à l’intérieur du corps 51 du boîtier 50. L’extension 70 est avantageusement au contact ou à proximité immédiate de la paroi 56 du corps du boîtier, pour évacuer la chaleur vers le liquide présent dans la boîte 61. Le retour 71 est par exemple reçu dans un espace axial vide disposé entre la paroi de fond 55 du corps 51 et la face inférieure du circuit magnétique 22. Des pions assurant un maintien du circuit magnétique sur le corps 51 s’étendant par exemple depuis les supports 30 vers la paroi de fond 55 dans cet espace axial. En variante, une découpe peut être ménagée dans la base 26 inférieure du circuit magnétique 22 pour recevoir le retour 71.
Dans tout ce qui précède, le maintien du couvercle 52 sur le corps 51 peut se faire via le circuit magnétique 22, à savoir par la combinaison :
- d’un accrochage du couvercle 52 sur le circuit magnétique 22 via l’extension 70 et le retour 71, et
- d’un maintien du circuit magnétique 22 sur le corps 51 via les pions précités, ou toute autre fixation du circuit magnétique sur le corps 51.
En variante, une autre fixation du couvercle 52 sur le corps 51 est possible, par exemple une fixation directe par des vis. L’invention n’est pas limitée à ce qui vient d’être décrit.

Claims

Revendications Composant électronique (15), comprenant :
- un boîtier (50) ayant un corps (51) et un couvercle (52), le couvercle étant apte à venir en regard d’une carte électronique (53), - un circuit magnétique (22),
- deux conducteurs électriques (31, 32) ayant chacun une portion disposée autour d’une même partie (27) du circuit magnétique, chacune desdites portions formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, - un support (30) des deux enroulements électriques, disposé entre lesdits conducteurs électriques (31, 32) et ladite partie (27) du circuit magnétique, le support s’étendant selon un axe, et
- un circuit de refroidissement (61) baignant extérieurement au moins la zone du corps (55) axialement la plus éloignée du couvercle (52), caractérisé par le fait qu’il comprend au moins une extension (70) reliée au couvercle (52) et s’étendant axialement le long de tout ou partie du circuit magnétique (22) en direction de ladite zone (55) du corps. Composant selon la revendication 1, l’extension (70) s’étendant axialement tout le long du circuit magnétique (22). Composant selon la revendication 2, l’extension (70) étant prolongée par un retour (71) permettant l’accrochage du couvercle (52) sur le circuit magnétique (22). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, le couvercle (52), l’extension (70) et le retour (71) étant réalisés d’une seule pièce. Composant selon la revendication 3 ou 4, le retour (71) définissant un angle compris entre 70° et 90° avec l’extension (70), lorsque le couvercle (52) est accroché sur le circuit magnétique (22). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’extension (70) présentant une ou plusieurs découpes (75, 76) configurées pour conférer de la souplesse à ladite extension (70). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’extension (70) comprenant une partie proximale (77) adjacente au couvercle (52) et une partie distale (78), ces parties distale (78) et proximale (77) étant décalées entre elles et reliées par une partie de liaison (79) s’étendant transversalement à l’axe du support. Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’extension (70) étant disposée à l’intérieur du corps (51) du boîtier (50). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, définissant un transformateur (15) pour un convertisseur de tension isolé. Composant selon la revendication précédente, définissant un transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé, comprenant trois supports (30) de conducteurs électriques, chaque support étant disposé autour d’une partie du circuit magnétique et portant deux enroulements en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, les supports définissant notamment un motif géométrique étant un triangle, notamment un triangle équilatéral. Composant (12) pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, comprenant le composant selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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