FR3070097A1 - Dispositif de charge par induction a evacuation de chaleur interne - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de charge par induction comprenant une antenne émettrice (2) supportant au moins une bobine (3) émettrice, ladite au moins une bobine (3) étant en vis-à-vis d'un support (4) d'un appareil électronique dont la batterie est à recharger en étant intercalée entre l'antenne (2) et le support (4). L'antenne (2) est percée d'au moins un évidement (6), ledit au moins un évidement (6) étant entouré au moins partiellement sur son contour externe débouchant sur une face (2a) de l'antenne (2) orientée vers le support (4) par une piste ou une spire la plus interne de ladite au moins une bobine (3, 3a, 3b), un mur interne (7) formé par au moins une portion de l'antenne (2) recourbée en direction du support (4) s'intercalant au moins partiellement entre le contour externe dudit au moins un évidement (6) et la piste ou la spire la plus interne.
Description
L'invention se rapporte au domaine de la recharge en énergie par induction d'un appareil électronique portable d’un utilisateur dans un véhicule automobile et concerne plus spécifiquement un dispositif de charge par induction à évacuation de chaleur interne.
De nos jours, certains véhicules automobiles sont pourvus d'un dispositif permettant la recharge par induction d'une batterie d'un appareil électronique porté par un utilisateur tel que, par exemple, un téléphone portable. Par le terme « batterie >>, on entend dans la présente demande une unité de stockage d'énergie électrique permettant l'alimentation de l'appareil électronique de l'utilisateur.
Un tel dispositif de charge par induction comprend une antenne émettrice supportant au moins une bobine émettrice, ladite au moins une bobine émettrice étant en vis-à-vis d’un support d’un appareil électronique dont la batterie est à recharger. Ladite au moins une bobine émettrice est intercalée entre l’antenne émettrice et le support, l’antenne émettrice s’étendant dans un plan parallèle au et à distance du support.
L’antenne émettrice et ladite au moins une bobine émettrice sont couplées entre elles et génèrent un champ électromagnétique autour du support dans une zone dite « d'émission >>, en fonctionnant par exemple dans une bande de fréquences comprise entre 100 et 200 kHz.
Le dispositif de charge comprend aussi au moins une antenne de type bobine réceptrice à induction qui détecte un champ électromagnétique généré par le dispositif de recharge lorsqu'il est placé dans la zone d'émission dudit dispositif. De manière connue, le champ électromagnétique généré par ladite au moins une bobine émettrice induit un courant alternatif dans la bobine réceptrice qui permet de recharger la batterie de l'équipement d'utilisateur. Ainsi, lorsque l'utilisateur souhaite recharger électriquement la batterie de son appareil électronique, il le place sur le support du dispositif, ce qui fait varier la tension aux bornes de la bobine émettrice du dispositif.
Une telle charge produit un dégagement de chaleur entre l’antenne émettrice et le support, l’antenne émettrice et ladite au moins une bobine émettrice devant se trouver à proximité du support à un faible intervalle de celui-ci. II s’ensuit un dégagement de chaleur lors de la charge par induction et une montée de température dans cet intervalle.
Cette problématique de montée en température entre le support et l’antenne émettrice a été rendue plus cruciale par l’arrivée d’une nouvelle génération de dispositif de charge par induction utilisant une puissance de chargement par induction plus importante pour les équipements électroniques, par exemple d’une puissance de 15 Watts ou plus pour les téléphones portables.
L’augmentation de la puissance de charge par induction a plusieurs conséquences. La première conséquence est une génération d’un champ magnétique important dans l’intervalle entre antenne émettrice et support. La deuxième conséquence est une augmentation de la température dans cet intervalle, due à la conversion de l’énergie inductive avec un champ de 100 kHz en énergie chimique dans les accumulateurs au lithium. La troisième conséquence est un réchauffement de l’appareil électronique dû à la conduction thermique des éléments métalliques internes et à l’électronique.
Il existe donc un risque important de détérioration du dispositif de charge mais aussi de l’appareil électronique à charger, la montée en température pouvant atteindre la température maximale de fonctionnement de l’appareil électronique, par exemple 50 °C.
Il a été proposé d’élargir l’intervalle entre le support de l’équipement et l’antenne émettrice munie de ladite au moins une bobine émettrice. Cela nuit cependant à l’efficacité de la charge par induction et n’est pas applicable.
Il a aussi été proposé de prévoir une ventilation latérale par le contour externe de l’intervalle entre support et antenne émettrice afin d’établir une circulation d’air dans l’intervalle et une dissipation de la chaleur. Comme l’espacement entre support et antenne émettrice est faible, la ventilation ainsi obtenu a peu d’effet d’autant plus que la portion de l’intervalle à refroidir prioritairement se situe dans sa portion médiane et est la moins accessible par cette ventilation.
Le problème à la base de la présente invention est, pour un dispositif de charge par induction d’un appareil électronique portable de permettre une évacuation de la chaleur générée dans le dispositif lors de l’induction.
A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de charge par induction comprenant une antenne émettrice supportant au moins une bobine émettrice, ladite au moins une bobine émettrice étant en vis-à-vis d’un support d’un appareil électronique dont la batterie est à recharger en étant intercalée entre l’antenne émettrice et le support, l’antenne émettrice s’étendant dans un plan parallèle au et à distance du support, remarquable en ce que l’antenne émettrice est percée d’au moins un évidement, ledit au moins un évidement étant entouré au moins partiellement sur son contour externe débouchant sur une face de l’antenne émettrice orientée vers le support par une piste ou une spire la plus interne de ladite au moins une bobine, un mur interne formé par au moins une portion de l’antenne émettrice recourbée en direction du support s’intercalant au moins partiellement entre le contour externe dudit au moins un évidement et la piste ou la spire la plus interne.
L’effet technique est d’obtenir une efficacité de refroidissement accrue ceci au niveau de l’évidement qui peut se trouver à n’importe quel endroit de l’antenne émettrice, de préférence dans une portion médiane de l’antenne émettrice. En effet, la zone à risque sujette au plus fort réchauffement est située au-dessus de la zone médiane de l’antenne émettrice, zone dans laquelle le champ magnétique est maximal.
La mise en œuvre de l’invention est sans impact sur l’efficacité de la charge par induction et sur le champ magnétique généré par l’antenne émettrice et ladite au moins une bobine. Au contraire, il a été constaté que la présence de la piste ou de la spire la plus interne de ladite au moins une bobine autour du mur interne entourant au moins partiellement l’évidement était favorable au rendement de la charge par induction.
Il était estimé par l’état de la technique qu’un évidement traversant l’antenne émettrice était défavorable à la performance du dispositif de charge par induction. La demanderesse a cependant constaté que la présence d’un mur interne entourant partiellement l’évidement et le prolongeant vers le support était favorable à la conservation du champ magnétique au niveau de l’évidement.
La présence d’un tel mur interne ajoute une épaisseur additionnelle autour de l’évidement ou de chaque évidement faisant office de canal de refroidissement et permet de réduire les fuites de champ magnétique, ce qui était le principal inconvénient provoqué par la présence d’un tel évidement et le principal obstacle à l’ajout d’un tel évidement.
Il peut y avoir plusieurs évidements traversant l’antenne émettrice disposés à divers endroits de l’antenne émettrice comme un seul évidement, avantageusement disposé dans la portion médiane de l’antenne émettrice. Dans le premier cas, chaque évidement est entouré par un mur interne respectif.
Avantageusement, l’évidement débouche sur une face de l’antenne émettrice opposée à la face orientée vers le support vers un moyen d’échange de chaleur, ledit moyen d’échange de chaleur étant un ventilateur, un aspirateur d’air confiné entre l’antenne émettrice et le support ou un caloduc couplé avec un dissipateur thermique.
Une telle circulation d’air ne pouvait être obtenue par pénétration d’air par le bord ouvert de l’intervalle sans moyen de création d’une circulation d’air comme le prévoyait l’état de la technique, le refroidissement ne concernant alors que les portions les plus externes de l’intervalle et non la portion centrale qui ajustement besoin d’être la plus refroidie.
La présence d’un caloduc, avantageusement plat sous la forme d’une bande, est aussi très avantageuse pour l’évacuation de chaleur quand associé à un dissipateur thermique.
Avantageusement, ledit au moins un évidement est prolongé par une tuyère faisant au moins partiellement saillie sur la face de l’antenne émettrice opposée à la face orientée vers le support, la tuyère présentant une forme d’entonnoir avec un bec pénétrant dans ledit au moins un évidement, la tuyère s’élargissant en partant dudit au moins un évidement en éloignement du support, la tuyère logeant ou débouchant sur le ventilateur ou l’aspirateur d’air.
Le but de l’évidement est de permettre une évacuation de la chaleur à l’intérieur de l’intervalle entre support et antenne émettrice. Une tuyère en forme d’entonnoir permet d’accroître le flux d’air sortant ou entrant dans l’intervalle en le canalisant.
Si les dimensions de la tuyère le permettent et si le moyen d’échange de chaleur est de dimension réduite, il peut être avantageusement logé dans la tuyère. Il peut être effectué à travers l’évidement ou chaque évidement une aspiration ou une introduction d’air hors ou dans l’intervalle, de l’air étant aspiré de l’extérieur ou évacué vers l’extérieur à travers le bord de l’intervalle sur le contour externe du dispositif pour créer une circulation d’air dans l’intervalle.
Avantageusement, ladite au moins une bobine est sous la forme d’un enroulement de fils de métal conducteur de l’électricité ou est formée de pistes gravées sur une plaque de circuit imprimé. Ainsi selon l’invention, par bobine il est entendu une bobine faite de fils bon conducteur de l’électricité enroulés les uns autour des autres ou une bobine à pistes gravées sur une plaque de circuit imprimé, ce dernier type de bobine se généralisant de plus en plus.
Avantageusement, ledit au moins un évidement présente une forme ronde, carrée ou rectangulaire ou est sous forme d’un losange, ledit au moins un évidement faisant face à une portion médiane du support.
C’est la portion médiane de l’intervalle entre support et antenne émettrice qui a besoin d’être la plus refroidie du fait d’une concentration maximale du champ magnétique et c’est cette portion médiane qui était la moins bien refroidie selon l’état de la technique le plus proche. La présente invention, de par le perçage d’au moins un évidement dans la portion médiane de l’antenne émettrice effectue un refroidissement concernant prioritairement cette zone la plus chaude de l’intervalle.
Avantageusement, l’antenne émettrice présente un mur externe formé par une portion de contour externe de l’antenne émettrice recourbée en direction du support, une hauteur de la portion recourbée en direction du support d’un mur externe étant inférieure à une hauteur de la portion recourbée en direction du support du mur interne, au moins une portion d’une extrémité libre du mur interne s’étendant à proximité du support à moins de 2 millimètres du support, tandis qu’une extrémité libre de chaque mur externe laisse entre elle et le support un passage d’air extérieur entre le support et l’antenne émettrice d’au moins 4 millimètres. Quatre millimètres est la limite en dessous de laquelle il vaut mieux surélever l’élément électronique à charger en entier pour faire passer une lame d’air dessous. Au-delà de 4 millimètres, le couplage devient très difficile pour la charge inductive. Dans le cas d’une bobine émettrice à spires, la hauteur des murs interne et externe s’élève au moins jusqu’à l’épaisseur des fils métalliques, avantageusement en cuivre, qui constituent les spires.
La demanderesse a constaté que la présence de tels murs dits externes empêchait une déperdition du champ magnétique dans les portions de contour externe de l’intervalle. La présence de tels murs n’était pas possible selon l’état de la technique, étant donné qu’une ouverture suffisante aux extrémités longitudinales de l’intervalle devait être garantie pour assurer une aération dans l’intervalle dans le but d’une évacuation de la chaleur.
Dans le cadre de la présente invention, cette ouverture peut être réduite du fait de la présence de l’évidement ou des évidements traversant l’antenne émettrice. La présence d’un tel mur externe accroît le rendement de la charge par induction.
Plusieurs arrangements d’une ou de bobines émettrices associées à l’antenne émettrice sont possibles.
Dans un premier mode de réalisation préférentielle, ladite au moins une bobine est sous la forme d’une bobine à spires ou pistes circulaires concentriques, ledit au moins un évidement débouchant au centre de la bobine à spires ou pistes circulaires. Ceci permet de refroidir la bobine de même que le mur interne permet une canalisation améliorée du champ magnétique émis par la bobine.
Dans un deuxième mode de réalisation préférentielle, ladite au moins une bobine est sous la forme de deux bobines à spires ou pistes elliptiques concentriques, ledit au moins un évidement étant entouré sur une portion de son contour externe par la spire ou la piste la plus interne d’une première bobine et sur une portion complémentaire par la spire ou la piste la plus interne d’une deuxième bobine.
Dans ce mode de réalisation, la spire ou la piste la plus interne d’une seule bobine n’entoure pas complètement l’évidement et son mur interne mais les spires ou les pistes les plus internes respectivement de deux bobines se complètent pour entourer l’évidement et son mur interne. La disposition des deux bobines est symétrique par rapport à l’évidement.
Dans un troisième mode de réalisation préférentielle, ladite au moins une bobine est sous la forme de trois bobines avec une première bobine à spires ou pistes circulaires et des deuxième et troisième bobines à spires ou pistes entourant un arc de cercle respectif en étant disposés symétriquement par rapport à la première bobine et en la recouvrant au moins partiellement, les arcs de cercle étant concentriques à la première bobine, ledit au moins un évidement étant entouré sur son contour externe par la spire la plus interne de la première bobine.
Dans ce mode de réalisation, il existe une disposition symétrique sur l’antenne émettrice, d’une part, de la première bobine par rapport à l’évidement et à son mur interne. Il existe aussi une disposition symétrique des deuxième et troisième bobines par rapport à l’évidement et à son mur interne. Ceci contribue à l’obtention d’un flux magnétique maximal en vis-à-vis du débouché de l’évidement dans l’intervalle entre support et antenne émettrice, donc à une localisation de l’évidement vis-à-vis de la portion la plus chaude de l’intervalle et donc la portion à refroidir en priorité.
Avantageusement, chaque mur externe s’étend sur l’arc de cercle de la deuxième ou de la troisième bobine respective en étant entouré respectivement par la deuxième ou la troisième bobine.
Une particularité de ce troisième mode de réalisation est que les deuxième et troisième bobines entourent respectivement un mur externe, le mur externe respectif canalisant le flux de la portion interne des deuxième et troisième bobines se trouvant dans l’intervalle à l’intérieur du mur externe. Il est possible de concevoir les deuxième et troisième bobines afin que le flux soit magnétique soit dirigé plus vers l’intérieur de l’intervalle entre support et antenne émettrice que vers l’extérieur de cet intervalle.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d’une vue en coupe d’un dispositif de charge par induction selon la présente invention, l’antenne émettrice du dispositif présentant un évidement médian pour l’aération de l’intervalle entre support et antenne émettrice,
- la figure 2 est une représentation schématique d’une vue de dessus d’une antenne émettrice portant une bobine circulaire selon un premier mode de réalisation préférentielle conforme à la présente invention,
- la figure 3 est une représentation schématique d’une vue de dessus d’une antenne émettrice portant deux bobines elliptiques selon un deuxième mode de réalisation préférentielle conforme à la présente invention,
- la figure 4 est une représentation schématique d’une vue de dessus d’une antenne émettrice portant trois bobines selon un troisième mode de réalisation préférentielle conforme à la présente invention.
En se référant à toutes les figures prises en combinaison, la présente invention concerne un dispositif 1 de charge par induction comprenant une antenne émettrice 2 supportant au moins une bobine 3, 3a à 3d émettrice. Par bobine 3, 3a à 3d, il est entendu tout élément créant un champ magnétique quand parcouru par un courant. Une bobine 3, 3a à 3d peut être par exemple, une bobine de fils conducteurs enroulés conducteurs de l’électricité, une micro-bobine sur circuit imprimé multicouches comportant des pistes par couche ou une bobine micro-moulée aux pistes fines avec un grand nombre de spires pour une couche unique.
La ou chaque bobine 3, 3a à 3d émettrice est en vis-à-vis d’un support 4 d’un appareil électronique dont la batterie est à recharger. La ou chaque bobine 3, 3a à 3d émettrice est intercalée entre l’antenne émettrice 2 et le support 4, un intervalle 5 subsistant entre, d’une part l’antenne émettrice 2 avec la ou chaque bobine 3, 3a à 3d et, d’autre part, une face du support 4 en vis-à-vis. L’antenne émettrice 2 s’étend dans un plan parallèle au et à distance du support 4.
Selon l’invention, l’antenne émettrice 2 est percée d’au moins un évidement 6, ledit au moins un évidement 6 étant entouré au moins partiellement sur son contour externe débouchant sur une face 2a de l’antenne émettrice 2 orientée vers le support 4 par une piste ou une spire la plus interne d’au moins une bobine 3, 3a à 3d. Un mur interne 7 formé par au moins une portion de l’antenne émettrice 2 recourbée en direction du support 4 s’intercale au moins partiellement entre le contour externe de l’évidement 6 ou de chaque évidement et la piste ou la spire la plus interne d’au moins une bobine 3, 3a, 3b. Le mur interne 7 pointe vers le support 4 en s’étendant en hauteur dans l’intervalle 5 entre antenne émettrice 2 et support 4.
Le mur interne 7 permet d’augmenter l’épaisseur de l’antenne émettrice 2, c'est-à-dire de la ferrite sur la largeur du mur interne 7, ce qui augmente localement l’efficacité de chargement et réduit les fuites de champ magnétique causées par l’évidement 6 dans l’antenne émettrice 2.
Le mur interne 7 compense ainsi la baisse de flux magnétique et donc d’efficacité de chargement engendrée par l’évidemment 6 dans l’antenne émettrice 2.
L’antenne émettrice 2 est avantageusement en ferrite et l’évidement 6 ou chaque évidement est de dimensions réduites en étant par exemple de 15 mm de diamètre avec une plage de 20 % autour de cette valeur. Le mur interne 7 peut être discontinu comme continu autour de l’évidement 6. Le mur interne 7 peut présenter une extrémité libre pointant vers le support 4 se trouvant à une distance variable du support 4. Ceci dépend de la canalisation du flux magnétique souhaitée.
L’antenne émettrice 2 peut être percée de plusieurs évidements 6 répartis uniformément sur l’antenne émettrice 2. Un unique évidement 6 central à l’antenne émettrice 2, en portion médiane de l’antenne émettrice 2 peut cependant suffire.
L’évidement 6 peut déboucher sur un moyen d’échange de chaleur 9 sur une face 2b de l’antenne émettrice 2 opposée à la face orientée 2a vers le support 4. Comme exemples non limitatifs de moyens d’échange de chaleur, il peut être cité un ventilateur envoyant de l’air froid dans l’intervalle 5 entre support 4 et antenne émettrice 2, un aspirateur d’air aspirant l’air qui est confiné entre l’antenne émettrice 2 et le support 4 ou un caloduc couplé avec un dissipateur thermique. Les flèches à la figure 1 montrent des courants d’aspiration ou de ventilation dans l’intervalle 5.
L’appellation caloduc regroupe les éléments conducteurs de chaleur qui transportent la chaleur grâce au principe du transfert thermique par transition de phase d’un fluide, passant d’un état vaporisé à un étant condensé et inversement. Le caloduc restitue la chaleur évacuée à un dissipateur thermique, par exemple un radiateur de dimension réduite, disposé de préférence à l’extérieur du dispositif 1 de charge.
L’évidement 6 ou chaque évidement peut être prolongé par une tuyère 8 faisant au moins partiellement saillie sur une face 2b de l’antenne émettrice 2 opposée à la face orientée 2a vers le support 4, la tuyère 8 présentant une forme d’entonnoir avec un bec 8a pénétrant dans l’évidement 6. La tuyère 8 peut s’élargir en partant dudit au moins un évidement 6 en éloignement du support 4. La tuyère 8 peut loger ou déboucher sur le ventilateur 9 ou l’aspirateur d’air.
La ou les bobines 3, 3a à 3d peuvent être sous la forme d’un enroulement de fils de métal conducteur de l’électricité, avantageusement de cuivre, ou peuvent être formées de pistes gravées sur une plaque de circuit imprimé.
L’évidement 6 ou chaque évidement peut présenter une forme ronde, carrée ou rectangulaire ou être sous forme d’un losange. De préférence, au moins un évidement 6 peut faire face à une portion médiane du support 4. C’est cette portion médiane qui est soumise au flux magnétique le plus puissant, qui reçoit la plus forte chaleur et donc qui a besoin d’être la plus fortement refroidie alors qu’elle était la moins refroidie selon l’état de la technique le plus proche.
L’antenne émettrice 2 peut présenter un mur externe 10 formé par une portion de contour externe de l’antenne émettrice 2 recourbée en direction du support 4. Une hauteur de la portion recourbée en direction du support 4 d’un mur externe 10 peut être inférieure à une hauteur de la portion recourbée en direction du support 4 du mur interne 7.
La présence du mur externe 10 a pour but d’augmenter l’efficacité de chargement et de limiter les pertes de flux magnétiques dans le support 4.
La demanderesse a constaté que la présence du mur interne 7 autour de l’évidement 6 et du mur externe 10 autour de la bobine 3 permettait non seulement de compenser la baisse d’efficacité de chargement du à l’évidement 6 dans l’antenne émettrice 2, mais finalement d’augmenter l ’efficacité de chargement du dispositif 1 de charge par rapport à l’art antérieur, c'est-à-dire par rapport à un dispositif 1 sans évidement 6 dans l’antenne émettrice 2.
Ainsi, l’invention, par la présence de l’évidement 6 débouchant sur un moyen d’échange de chaleur 9, du mur interne 7 et du mur externe 10 permet non seulement d’assurer un refroidissement efficace entre le dispositif 1 de charge et le support 4, mais permet également et de manière simultanée d’améliorer l’efficacité de charge, ce qui n’était pas possible avec les solutions d’art antérieur, qui elles détérioraient l’efficacité de charge.
Par exemple, sans que cela soit limitatif, au moins une portion d’une extrémité libre du mur interne 7 peut s’étendre à proximité du support 4 à moins de 2 millimètres du support 4, tandis qu’une extrémité libre de chaque mur externe 10 peut laisser entre cette extrémité libre et le support 4 un passage d’air extérieur entre le support 4 et l’antenne émettrice 2 d’au moins 4 millimètres.
La hauteur des murs interne 7 et externe est de préférence supérieure à l’épaisseur des spires d’une bobine. En se référant notamment aux figures 1 et 2, selon un premier mode de réalisation préférentielle de la présente invention, le dispositif 1 de charge par induction peut présenter une bobine 3 à spires ou pistes circulaires concentriques avec un évidement 6 débouchant au centre de la bobine 3 à spires ou pistes circulaires.
A la figure 2, il est montré une bobine 3 à spires concentriques, un évidement 6 circulaire entouré par un mur interne 7 circulaire faisant tout le tour de l’évidement 6. L’antenne émettrice 2 est de forme circulaire, ce qui n’est pas limitatif. Un mur externe 10 circulaire entoure la bobine 3 en présentant une échancrure 11 pour le passage des fils d’alimentation électrique de la bobine 3, 3a à 3d.
En se référant notamment à la figure 3, selon un deuxième mode de réalisation préférentielle de la présente invention, le dispositif d’induction peut présenter deux bobines 3a, 3b à spires ou pistes elliptiques concentriques. Un évidement 6 peut être entouré sur une portion de son contour externe par la spire ou la piste la plus interne d’une première bobine 3a et sur une portion complémentaire de son contour externe par la spire ou la piste la plus interne d’une deuxième bobine 3b.
A la figure 3, il est montré deux bobines 3a, 3b à spires elliptiques et un mur externe 10 elliptique entoure les deux bobines 3a, 3b à spires elliptiques. Les portions du contour externe de l’évidement 6 entourées respectivement par les première et deuxième bobines 3a, 3b sont égales. Les première et deuxième bobines 3a, 3b s’étendent symétriquement par rapport à l’évidement 6. Le mur interne 7 circulaire fait tout le tour de l’évidement 6.
En se référant notamment à la figure 4, selon un troisième mode de réalisation préférentielle de la présente invention, le dispositif d’induction peut présenter trois bobines 3, 3c, 3d avec une première bobine 3 à spires ou pistes circulaires et des deuxième et troisième bobines 3c, 3d à spires ou pistes. Les deuxième et troisième bobines 3c, 3d peuvent entourer un arc de cercle 10 respectif en étant disposés symétriquement par rapport à la première bobine 3 et en la recouvrant au moins partiellement.
Les arcs de cercle 10 logés dans les deuxième et troisième bobines 3c, 3d peuvent être concentriques à la première bobine 3. L’évidement 6 peut être entouré sur son contour externe par la spire la plus interne de la première bobine 3.
A la figure 4, il est montré des bobines 3, 3c, 3d à spires. La première bobine 3 est sensiblement circulaire, l’évidement 6 est circulaire en étant entouré par la spire la plus interne de la première bobine 3, le mur interne 7 étant aussi circulaire et entourant l’évidement 6.
Les portions de deuxième et troisième bobines 3c, 3d se trouvant plus proches de l’évidement 6 que leur arc de cercle 10 respectivement associé recouvrent partiellement la première bobine 3 en s’étendant partiellement jusqu’au mur interne 7 sur leurs parties en vis-à-vis d’une portion médiane de l’arc de cercle 10. Les deuxième et troisième bobines 3c, 3d sont aplaties contre l’arc de cercle 10 que les deuxième et troisième bobines 3c, 3d enserrent respectivement.
Chaque mur externe 10 peut s’étendre sur l’arc de cercle de la deuxième ou de la troisième bobine 3c, 3d respective en étant entouré respectivement par la deuxième ou la troisième bobine 3c, 3d. Ces deuxième et troisième bobines 3c, 3d peuvent être des bobines 3c, 3d dites de Halbach avec une orientation forcée du flux magnétique vers l’intérieur de l’intervalle précédemment référencé 5 à la figure 1, étant donné que des portions des deuxième et troisième bobines 3c, 3d sont orientées vers l’extérieur de l’intervalle 5 entre support de l’appareil électronique et antenne émettrice 2 et que sans disposition spécifique, leur flux magnétique ne servirait pas à la charge par induction.
L’invention permet donc de manière ingénieuse non seulement de refroidir l’intervalle 5 situé entre le dispositif 1 de charge et le support 4 d’un appareil portable dont la batterie est à charger, mais aussi d’améliorer l’efficacité de chargement de l’appareil portable, en proposant de manière judicieuse :
• un mur interne 7 entourant l’évidement 6, • et un mur externe 10 entourant la bobine 3.
D’autres formes de réalisation préférentielle non montrées aux figures sont aussi possibles. Par exemple deux bobines peuvent être superposées dans un même plan et avec un décalage radial par rapport à une première bobine traversée en son milieu par l’évidement et son mur interne associé.
Claims (10)
1. Dispositif (1) de charge par induction comprenant une antenne émettrice (2) supportant au moins une bobine (3, 3a à 3d) émettrice, ladite au moins une bobine (3, 3a à 3d) émettrice étant en vis-à-vis d’un support (4) d’un appareil électronique dont la batterie est à recharger en étant intercalée entre l’antenne émettrice (2) et le support (4), l’antenne émettrice (2) s’étendant dans un plan parallèle au et à distance du support (4), caractérisé en ce que l’antenne émettrice (2) est percée d’au moins un évidement (6), ledit au moins un évidement (6) étant entouré au moins partiellement sur son contour externe débouchant sur une face (2a) de l’antenne émettrice (2) orientée vers le support (4) par une piste ou une spire la plus interne de ladite au moins une bobine (3, 3a, 3b), un mur interne (7) formé par au moins une portion de l’antenne émettrice (2) recourbée en direction du support (4) s’intercalant au moins partiellement entre le contour externe dudit au moins un évidement (6) et la piste ou la spire la plus interne.
2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’évidement (6) débouche sur une face (2b) de l’antenne émettrice (2) opposée à la face orientée (2a) vers le support (4) vers un moyen d’échange de chaleur (9), ledit moyen d’échange de chaleur (9) étant un ventilateur, un aspirateur d’air confiné entre l’antenne émettrice (2) et le support (4) ou un caloduc couplé avec un dissipateur thermique.
3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit au moins un évidement (6) est prolongé par une tuyère (8) faisant au moins partiellement saillie sur la face (2b) de l’antenne émettrice (2) opposée à la face orientée (2a) vers le support (4), la tuyère (8) présentant une forme d’entonnoir avec un bec (8a) pénétrant dans ledit au moins un évidement (6), la tuyère (8) s’élargissant en partant dudit au moins un évidement (6) en éloignement du support (4), la tuyère (8) logeant ou débouchant sur le ventilateur ou l’aspirateur d’air.
4. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une bobine (3, 3a à 3d) est sous la forme d’un enroulement de fils de métal conducteur de l’électricité ou est formée de pistes gravées sur une plaque de circuit imprimé.
5. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un évidement (6) présente une forme ronde, carrée ou rectangulaire ou est sous forme d’un losange, ledit au moins un évidement (6) faisant face à une portion médiane du support (4).
6. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’antenne émettrice (2) présente un mur externe (10) formé par une portion de contour externe de l’antenne émettrice (2) recourbée en direction du support (4), une hauteur de la portion recourbée en direction du support (4) d’un mur externe (10) étant inférieure à une hauteur de la portion recourbée en direction du support (4) du mur interne (7), au moins une portion d’une extrémité libre du mur interne (7) s’étendant à proximité du support (4) à moins de 2 millimètres du support (4), tandis qu’une extrémité libre de chaque mur externe (10) laisse entre elle et le support (4) un passage d’air extérieur entre le support (4) et l’antenne émettrice (2) d’au moins 4 millimètres.
7. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite au moins une bobine (3, 3a à 3d) est sous la forme d’une bobine (3) à spires ou pistes circulaires concentriques, ledit au moins un évidement (6) débouchant au centre de la bobine (3) à spires ou pistes circulaires.
8. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite au moins une bobine (3, 3a à 3d) est sous la forme de deux bobines (3a, 3b) à spires ou pistes elliptiques concentriques, ledit au moins un évidement (6) étant entouré sur une portion de son contour externe par la spire ou la piste la plus interne d’une première bobine (3a) et sur une portion complémentaire par la spire ou la piste la plus interne d’une deuxième bobine (3b).
9. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite au moins une bobine (3, 3a à 3d) est sous la forme de trois bobines (3, 3c, 3d) avec une première bobine (3) à spires ou pistes circulaires et des deuxième et troisième bobines (3c, 3d) à spires ou pistes entourant un arc de cercle (10) respectif en étant disposés symétriquement par rapport à la première bobine (3) et en la recouvrant au moins partiellement, les arcs de cercle (10) étant concentriques à la première bobine (3), ledit au moins un évidement (6) étant entouré sur son contour externe par la spire la plus interne de la première bobine (3).
10. Dispositif (1) selon les revendications 6 et 9, caractérisé en ce que chaque mur externe (10) s’étend sur l’arc de cercle de la deuxième ou de la troisième bobine (3c, 3d) respective en étant entouré respectivement par la deuxième ou la troisième bobine (3c, 3d).
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11981222B2 (en) | 2021-04-09 | 2024-05-14 | Mahle International Gmbh | System with stationary inductive charging device |
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| EP2965941A1 (fr) * | 2014-07-09 | 2016-01-13 | Brusa Elektronik AG | Partie primaire d'un appareil de chargement inductif |
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-
2017
- 2017-08-09 FR FR1757614A patent/FR3070097B1/fr active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3070097B1 (fr) | 2021-05-07 |
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