FR3081254A1 - Bobine planaire et procede de fabrication d’une bobine planaire - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une bobine planaire (1) comprenant : - la réalisation d'au moins deux tôles (11A, 11, 11B) en matériau conducteur électrique, par exemple en cuivre, présentant une forme de boucle plane et ouverte, - sur une première tôle (11 A), le dépôt d'une couche isolante électrique (12) recouvrant l'intégralité de ladite première tôle (11A) sauf une portion de ladite première tôle (11A, 11, 11B), ladite portion étant définie par un passage (121) aménagé dans la couche isolante électrique (12), - le dépôt, sur ladite couche isolante électrique (12), d'une tôle additionnelle (11), et ainsi de suite, jusqu'à former un empilement de spires (11A, 11, 11B) intercalées de couches isolantes électriques (12), - le dépôt de l'ensemble de spires (11 A, 11, 11B) ainsi obtenu sur un noyau (30) en matériau ferromagnétique, par exemple en ferrite. La présente invention vise aussi une bobine planaire (1) ainsi constituée.

Description

BOBINE PLANAIRE ET PROCEDE DE FABRICATION D’UNE BOBINE PLANAIRE

DOMAINE TECHNIQUE ET OBJET DE L’INVENTION [0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un bobinage planaire.

[0002] En particulier, la présente invention se rapport au domaine des véhicules automobiles notamment électriques ou hybride.

ETAT DE LA TECHNIQUE [0003] Comme cela est connu, un véhicule automobile électrique ou hybride comprend un système de motorisation électrique alimenté par une batterie d’alimentation haute tension via un réseau électrique embarqué haute tension et une pluralité d’équipements électriques auxiliaires alimentés par une batterie d’alimentation basse tension via un réseau électrique embarqué basse tension.

[0004] La batterie d’alimentation haute tension assure une fonction d’alimentation en énergie du système de motorisation électrique permettant la propulsion du véhicule. Plus précisément, afin de commander la machine électrique entraînant les roues du véhicule, il est connu d’utiliser un onduleur permettant de convertir le courant continu fourni par la batterie d’alimentation haute tension en un ou plusieurs courants de commande alternatifs, par exemple sinusoïdaux.

[0005] Ainsi, la batterie d’alimentation haute tension assure une fonction d’alimentation en énergie du système de motorisation électrique permettant la propulsion du véhicule. La batterie d’alimentation basse tension alimente des équipements électriques auxiliaires, tels que des calculateurs embarqués, des moteurs de lève-vitres, un système multimédia, etc. La batterie d’alimentation haute tension délivre typiquement une tension comprise entre 100 V et 900 V, de préférence entre 100 V et 500 V, tandis que la batterie d’alimentation basse tension délivre typiquement une tension de l’ordre de 12 V, 24 V ou 48 V. Ces deux batteries d’alimentation haute et basse tension doivent pouvoir être chargées.

[0006] La présente invention concerne, dans ce contexte, la fabrication d’une bobine, notamment pour réaliser la conversion de courant continu en courant alternatif.

[0007] Une problématique connue réside dans le besoin de produire de telles bobines qui soient compactes tout en tenant compte des contraintes d’échauffement et de refroidissement associées. De manière classique, de telles bobines sont en effet configurées pour transférer des puissances de l’ordre de 3,6 kW, soit des intensités de l’ordre de 300 A sous des tensions de l’ordre de 12 V.

[0008] La structure la plus classique d’une bobine connue consiste en un fil de cuivre enroulé autour d’un noyau en ferrite. Cependant, d’abord, il est connu que ce type de bobine présente un encombrement important. Pour réduire cet encombrement, une solution réside dans l’augmentation de la fréquence du courant électrique transféré par la bobine. On transfère ainsi des courants présentent des fréquences supérieures à 100 Hz, notamment jusqu’à 1 MHz.

[0009] En effet, les interrupteurs, de type MOSFET (pour « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor» signifiant transistor à effet de champ à grille isolée), mis en oeuvre aujourd’hui dans les convertisseurs électriques, sont de plus en plus aptes à commuter à des fréquences élevées sans augmenter de façon trop importante les pertes générées. L’augmentation de la fréquence de commutation des interrupteurs commandant une bobine permet une réduction de la taille de ladite bobine en permettant de transférer de l’énergie à haute fréquence.

[0010] Cependant, en raison de l’effet de peau, bien connu de l’homme de l’art, l’utilisation d’une bobine constituée d’un fil de cuivre enroulé sur un noyau en ferrite n’est pas possible, du moins pas efficace, dans le contexte et avec les ordres de grandeurs de puissance et surtout de fréquence décrits précédemment.

[0011] En effet, l’effet de peau est un phénomène électromagnétique qui implique que la densité d’électrons circulant dans un conducteur électrique diminue avec l’éloignement vis-à-vis de la périphérie dudit conducteur électrique. Ce phénomène provoque des échauffements et rend très difficile la mise en oeuvre d’une telle bobine à des fréquences élevées, typiquement comprises entre 100 Hz et 1 MHz.

[0012] Pour pallier en partie ces inconvénients, il est connu de recourir à des bobines dites planaires.

[0013] Selon l’état de la technique, il est ainsi connu de réaliser des bobines constituées de fines couches de matériau conducteur électriquement, notamment du cuivre, superposées, séparées par de fines couches isolantes électriquement. Ces couches peuvent être intégrées dans une carte de circuit imprimé. Autrement dit, lesdites couches de matériau électriquement conducteur sont en contact mécanique et électrique entre elles, notamment par soudure, pour former une spirale apte à assurer une fonction de bobine. Deux couches successives de matériau conducteur électriquement sont telles que, hors des zones de contact mécanique et électrique, les deux couches successives de matériau conducteur électriquement sont isolées par une couche isolante électrique. Les différentes couches de matériau électriquement conducteur présentent une épaisseur typique de quelques centaines de microns.

[0014] Selon cette technologie connue, des « vias >>, autrement dit des trous métallisés de faible section, permettent de connecter électriquement les couches de matériau électriquement conducteur entre elles afin de permettre le passage du courant électrique. On obtient alors des bobines présentant un faible encombrement spatial.

[0015] Cependant, dans ce type de bobines planaires, le problème de la dissipation de la chaleur induite par la circulation du courant électrique dans les enroulements planaires persiste. En effet, la chaleur ne peut être évacuée aisément, notamment dans le cas où lesdits enroulements sont encapsulés dans une carte de circuit imprimée.

[0016] De fait, dans ce type de bobine planaire intégrée dans une carte de circuit imprimé, on mesure des dérives de température atteignant 5 °C d’une spire à l’autre lorsque la puissance transférée est de l’ordre de 3,5 kW.

[0017] Il existe donc toujours un besoin pour une bobine planaire et un procédé de fabrication associé apte à fonctionner à haute fréquence, supérieure à 100 Hz notamment, pour transférer des courants générant des puissances de plusieurs kilowatts notamment, sans susciter d’échauffement important en surface des fines couches de matériau électriquement conducteur.

[0018] Dans ce but, la présente invention concerne une bobine formée d’un empilement de fines tôles rectangulaires ouvertes en matériau électriquement conducteur, en particulier en cuivre. Les tôles de matériau électriquement conducteur sont séparées par une couche en matériau isolant électriquement comprenant une fenêtre pour permettre notamment la soudure entre deux tôles de matériau électriquement conducteur successives.

[0019] La présente invention concerne en particulier un procédé de fabrication d’une telle bobine.

PRESENTATION GENERALE DE L’INVENTION [0020] Plus précisément, l’invention vise un procédé de fabrication d’une bobine planaire comprenant :

- la réalisation d’au moins deux tôles en matériau conducteur électrique, par exemple en cuivre, présentant respectivement une forme de boucle plane et ouverte,

- sur une première tôle, ladite première tôle formant une spire de base de la bobine planaire, le dépôt d’une couche isolante électrique recouvrant l’intégralité de ladite première tôle sauf une portion de ladite première tôle, ladite portion étant définie par un passage aménagé dans la couche isolante électrique,

- le dépôt, sur ladite couche isolante électrique, de la deuxième desdites tôles en matériau conducteur électrique, dite tôle additionnelle, ladite tôle additionnelle formant une spire additionnelle de la bobine planaire, de sorte que la spire de base et la spire additionnelle se trouvent destinées à être en contact électrique via le passage aménagé dans la couche isolante électrique,

- le dépôt de l’ensemble de spires ainsi obtenu sur un noyau en matériau ferromagnétique, par exemple en ferrite.

[0021] En particulier, les spires forment un enroulement de la bobine planaire.

[0022] Avantageusement, avant l’étape de dépôt de l’ensemble de spires sur un noyau en matériau ferromagnétique, le procédé comprend également au moins une itération des étapes suivantes :

- la réalisation d’une nouvelle tôle additionnelle en matériau conducteur électrique, par exemple en cuivre, présentant une forme de boucle plane et ouverte,

- sur la tôle additionnelle, le dépôt d’une couche isolante électrique recouvrant l’intégralité de ladite tôle additionnelle sauf un passage aménagé dans la couche isolante,

- le dépôt, sur ladite couche isolante, d’une nouvelle tôle additionnelle en matériau conducteur électrique, par exemple en cuivre, ladite nouvelle tôle additionnelle formant une nouvelle spire additionnelle de la bobine planaire, de sorte que la spire additionnelle et la nouvelle spire additionnelle se trouvent destinées à être en contact électrique via le passage aménagé dans la couche isolante.

[0023] Grâce à la présente invention, il est proposé un procédé pour fabriquer une bobine planaire ne provoquant pas d’échauffement et ne présentant pas d’écart de température important entre une spire et une autre, en particulier entre les spires extrémales de la bobine.

[0024] Il est précisé que l’on entend par bobine planaire, une bobine dans laquelle les enroulements sont réalisés par un empilement de plaques de matériau conducteur électriquement reliées entre elles.

[0025] Dans le cadre d’une mise en oeuvre dans un système de motorisation électrique de véhicule, la bobine planaire obtenue grâce à l’invention est par exemple apte à transférer des courants présentant une intensité de l’ordre de 300 A sous 12 V, correspondant à une puissance transférée de l’ordre de 3,6 kW.

[0026] Selon un mode de réalisation, on dépose la première tôle sur une couche isolante électrique de base et on dépose une couche isolante électrique, dite couche de fermeture, sur la dernière spire déposée, avant le dépôt de l’ensemble de spires sur le noyau en matériau ferromagnétique.

[0027] Selon un mode de réalisation, la couche isolante électrique est une feuille en matériau isolant électrique, par exemple en kapton®. Alternativement, une couche de verni isolant électrique est déposée sur les tôles en matériau conducteur électrique.

[0028] Avantageusement, dans le cas où au moins deux couches isolantes électriques présentant un passage sont présentes, d’une couche isolante électrique à l’autre, les passages sont décalés latéralement. Autrement dit, les dépôts de couches isolantes électriques sont tels que les passages dans les couches ne sont pas superposables suivant la direction selon laquelle les spires s’empilent. Notamment, ladite direction est perpendiculaire au plan des tôles formant les spires ou perpendiculaire à une surface du noyau sur laquelle la spire de base est supportée.

[0029] Selon un mode de réalisation, une réalisation de la connexion électrique entre deux tôles comprend :

- le dépôt d’un apprêt, en matériau conducteur électrique et apte à assumer une fonction adhésive, sur l’une des tôles, en vis-à-vis du passage aménagé dans la couche isolante séparant les deux tôles, et

- la réalisation d’un contact électrique entre les spires formées par les deux tôles via le passage aménagé dans la couche isolante, par brasure de l’apprêt.

[0030] Selon une variante, préalablement au dépôt de l’apprêt, on dépose du flux sur la zone destinée à recevoir l’apprêt afin de désoxyder la zone de tôle correspondante.

[0031] Selon un mode de réalisation, la brasure est réalisée par refusion de l’ensemble de spires dans un four provoquant la fusion de l’apprêt.

[0032] Selon un mode de réalisation, l’apprêt est un alliage de Sn, Ag et Cu. Ledit apprêt peut être tout autre type d’alliage de brasage adapté.

[0033] La présente invention vise également une bobine planaire comprenant,

- un noyau en matériau ferromagnétique, sur lequel est disposé un empilement de couches comprenant :

- une feuille isolante électrique de base,

- un empilement de spires constituées de tôles en matériau conducteur électrique, par exemple en cuivre, présentant une forme de boucle plane et ouverte, intercalées de couches isolantes électriques, par exemple de feuilles en matériau isolant électrique, lesdites couches isolantes électriques successives présentant chacune un passage et lesdites spires étant connectées électriquement entre elles au travers desdits passages,

- une couche isolante électrique, par exemple une feuille en matériau isolant électrique, disposée au sommet de l’empilement de spires.

[0034] Selon un mode de réalisation, les spires extrémales de l’empilement de spires brasées présentent une borne de terminaison pour connecter la bobine à un circuit électrique.

[0035] Selon un mode de réalisation, les couches isolantes électriques et les spires sont collées et/ou pressées entre elles.

[0036] Selon un mode de réalisation, les passages aménagés dans les couches isolantes électriques sont décalés latéralement entre chaque couche successive. Autrement dit, selon un mode de réalisation, les passages de deux couches isolantes électriques successives ne sont pas superposables suivant la direction selon laquelle les spires s’empilent, ladite direction d’empilement étant notamment perpendiculaire au plan des tôles formant les spires ou perpendiculaire à une surface du noyau sur laquelle la spire de base est supportée.

[0037] Ainsi, il n’y a pas de risque de court-circuit lors de la réalisation des connexions électriques des spires à travers des passages respectifs, par exemple par brasure lors d’un passage dans un four, notamment un four à refusion. Par exemple, on limite le risque que la nouvelle spire additionnelle puisse avoir un contact électrique avec la spire de base, par l’intermédiaire de la brasure avec la spire additionnelle puis directement par l’intermédiaire de la brasure entre la spire additionnelle et la spire de base.

[0038] Selon un mode de réalisation, vue suivant la direction d’empilement des spires, les spires sont superposables et les passages aménagés dans les couches isolantes électriques sont décalés le long de la boucle, d’une couche isolante électrique à la couche isolante électrique successive. En particulier, les spires sont superposables, excepté au niveau des extrémités de leur forme de boucle plane et ouverte. Notamment, les spires comprennent des portions qui sont telles que, une fois les spires empilées, les portions coïncident point par point, lorsque la bobine est vue suivant la direction d’empilement, sauf au niveau des extrémités libres de la forme de boucle plane et ouverte.

[0039] En particulier, d’une couche isolante électrique à la suivante, les passages sont décalés le long des formes de boucle suivant un même sens. Ainsi, plus l’on s’éloigne de la spire de base suivant la direction d’empilement, plus les passages dans les couches d’isolant électrique se déplacent progressivement le long des formes de boucle suivant un même sens. Cette configuration facilite le procédé de fabrication. Notamment, lorsque les connexions électriques sont faites par brasure, un dépôt d’apprêt peut être fait par un bras automatisé se déplaçant progressivement le long d’un chemin correspondant à la boucle des spires.

[0040] Selon un mode de réalisation, deux spires successives sont connectées électriquement au niveau d’une extrémité libre de la forme de boucle plate et ouverte. Les tôles ont une meilleure déformation au niveau de leurs extrémités libres par rapport au reste de la tôle. Ainsi, les extrémités libres peuvent plus facilement traverser le passage de la couche isolante électrique pour être connectées ensemble.

[0041] Selon une variante, les extrémités libres de deux spires successives connectant les deux spires entre elles et la couche isolante électrique séparant les deux spires successives sont configurées de sorte que, pour chacune des spires, l’extrémité libre connectée électriquement est en vis-à-vis du passage de la couche isolante électrique et l’autre extrémité est séparée de l’autre spire par la couche isolante électrique, notamment suivant la direction d’empilement des spires. Ainsi, par exemple, dans la spire de base et la spire additionnelle, les extrémités libres connectées électriquement passent par le passage de la couche isolante électrique pour être reliées ensemble. Tandis que l’autre extrémité libre de la spire de base est séparée de la spire additionnelle par la couche isolante électrique. Ainsi, on évite un court-circuit entre la spire de base et la spire additionnelle au niveau de l’autre extrémité libre de la spire de base.

[0042] Selon une variante, les extrémités libres connectant électriquement les deux spires successives sont telles que, vues suivant la direction d’empilement, les deux extrémités libres viennent dans le passage de la couche isolante suivant deux côtés opposés dudit passage.

[0043] La présente invention vise également un système de bobines couplées, notamment un transformateur électrique, comprenant une pluralité de bobines telles que brièvement décrites ci-dessus, lesdites bobines étant fixées l’une à l’autre et intercalées d’une couche isolante électrique. Notamment, lesdites bobines étant notamment telles qu’elles ont un même noyau magnétique.

[0044] Selon un mode de réalisation, le système comprend une première bobine et une deuxième bobine, et les bobines sont entrelacées de sorte que suivant une direction d’empilement commune, une spire de la première bobine alterne avec une spire de la deuxième bobine. En particulier, les formes de boucle plane et ouverte des spires des première et deuxième bobines sont superposables suivant ladite direction d’empilement, à l’exception de l’espace séparant leurs extrémités libres. Un tel système peut être notamment obtenu en positionnant côte à côte la première bobine d’une part et la deuxième bobine d’autre part, de sorte que les spires des deux bobines soient parallèles entre elles, puis en dépliant légèrement les spires et en effectuant un mouvement de translation amenant la deuxième bobine vers la première bobine. On obtient alors un entrelacement des spires des première et deuxième bobines.

[0045] Selon une variante, les bobines sont configurées de sorte que, vues suivant la direction d’empilement commune, deux connexions électriques successives le long de la direction d’empilement sont situées à distance l’une de l’autre, notamment sur des portions opposées des formes de boucle plane et ouverte. Ainsi, on limite l’occurrence d’un court-circuit entre la première et la deuxième bobine au niveau des passages de leurs couches électriques.

DESCRIPTION DES FIGURES [0046] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés qui représentent :

la figure 1, une vue éclatée d’un exemple de bobine planaire selon l’invention, la figure 2, une vue en perspective d’un exemple de bobine planaire selon l’invention, la figure 3, une vue en perspective éclatée d’un ensemble de spires superposées, en l’absence de couches isolantes électriques.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION [0047] Il est rappelé que la présente invention est décrite ci-après à l’aide de différents modes de réalisation non limitatifs et est susceptible d’être mise en œuvre dans des variantes à la portée de l’homme du métier, également visées par la présente invention.

[0048] En référence aux figures 1 et 3, la bobine planaire 1 selon l’invention se présente sous la forme d’un empilement de fines tôles 11 A, 11, 11 B, par exemple en cuivre, séparées par des couches isolantes électriques 12 et soudées entre elles, par exemple au moyen de brasures conductrices ou par collage au moyen d’une colle conductrice, ladite brasure ou ledit collage étant réalisés, entre deux tôles successives 11 A, 11, 11 B, au travers d’une fenêtre 121 spécialement aménagée dans la couche isolante électrique 12.

[0049] Les fines tôles 11 A, 11, 11B forment les spires de la bobine planaire 1. Autrement dit, les tôles 11 A, 11, 11B forment les spires d’un enroulement de la bobine planaire 1.

[0050] Notamment les tôles s’empilent suivant une direction Δ, dite direction d’empilement. En particulier, cette direction d’empilement est perpendiculaire au plan des tôles 11 A, 11, 11B ou perpendiculaire à une surface d’un noyau 30.

[0051] Chaque spire 11 A, 11, 11B présente la forme d’une boucle, par exemple rectangulaire, ouverte au niveau d’un gap 111 empêchant un courant électrique parcourant la spire de réaliser un tour complet. Autrement dit, la forme de boucle plane et ouverte comprend deux extrémités libres 109, 110 qui définissent le gap 111. Chaque spire 11 A, 11, 11B présente typiquement une largeur comprise entre 4 mm et 30 mm. Les gaps 111 présentent une largeur comprise entre 1 mm et 5 mm, en particulier dans le contexte d’une mise en œuvre dans une fonction de conversion de courant continu en courant alternatif pour un véhicule électrique ou hybride. Les indications numériques cidessus ne doivent toutefois pas être interprétées de façon limitative. L’homme du métier choisira des dimensions de spires 11 A, 11, 11B adaptées à l’application considérée.

[0052] Lesdites tôles 11 A, 11, 11B se présentent, comme représenté sur les figures 1 et 3, sous la forme de boucles rectangulaires 11 A, 11, 11B plates et ouvertes. Chaque tôle 11 A, 11, 11B présente une épaisseur par exemple comprise entre 100 pm et 400 pm et est constituée de cuivre ou d’un autre matériau conducteur, en particulier métallique. La piste conductrice faisant le tour de chaque boucle rectangulaire ouverte 11 A, 11, 11 B, jusqu’à l’ouverture formant un gap 111, présente par exemple une largeur de l’ordre de 4 mm. Une telle largeur de piste, importante, permet de transférer de forts courants, typiquement de l’ordre de 300 A, comme évoqué précédemment.

[0053] Sur le mode de réalisation de la figure 1, entre deux spires 11 A, 11, 11B successives, la couche isolante est constituée d’une feuille isolante 12, par exemple en kapton®, présentant en particulier une épaisseur d’environ 50 pm. Une feuille isolante est également prévue, selon un mode de réalisation, à la base 12A de l’empilement de spires 11 A, 11, 11B et à son sommet 12B.

[0054] La feuille isolante 12, 12A, 12B est choisie constituée d’un matériau isolant électrique et bon conducteur thermique, comme le kapton® par exemple. Ladite feuille isolante 12, 12A, 12B présente une fenêtre 121 permettant de réaliser la soudure entre lesdites deux spires successives 11 A, 11, 11 B, via cette fenêtre 121.

[0055] Alternativement aux feuilles isolantes 12, 12A, 12B en kapton®, la couche isolante peut être un vernis préalablement appliqué sur les tôles 11, 11 A, 11 B.

[0056] Les spires empilées 11 A, 11, 11B sont par conséquent soudées de proche en proche pour former une spirale.

[0057] En haut et en bas de l’empilement sont prévues deux bornes terminaisons respectives A, B, d’entrée et de sortie, pour connecter la bobine planaire 1 à un circuit électrique.

[0058] L’empilement de spires 11 A, 11, 11B est disposé sur un noyau en ferrite 30, comme représenté sur la figure 2.

[0059] En utilisation, le courant électrique arrive par exemple par la borne de terminaison A. Le courant électrique fait le tour de la première boucle rectangulaire ouverte 11A jusqu’au « gap >> 111. Juste avant le gap 111, la brasure conductrice 112 permet au courant de passer sur la spire 11 du dessus, et ainsi de suite jusqu’à la borne de terminaison de sortie B.

[0060] Le courant parcourt ainsi chaque spire 11 A, 11, 11 B, en suivant la boucle rectangulaire ouverte jusqu’au gap 111, et ainsi de suite jusqu’à la borne de terminaison de sortie B.

Procédé de fabrication [0061] Pour réaliser une bobine planaire 1 telle que représentée sur les figures 1 à 3, la présente invention propose un procédé de fabrication dédié.

[0062] Selon un mode de réalisation, les spires 11 A, 11, 11 B, qui se présentent sous la forme de boucles rectangulaires ouvertes, sont issues d’une tôle de cuivre découpée, d’épaisseur comprise entre 100 et 400 pm.

[0063] Entre deux spires 11 A, 11, 11B successives est prévue une couche isolante 12. Pour réaliser la couche isolante 12, les spires 11 A, 11, 11B sont par exemple vernies au moyen d’un verni isolant électrique ou sont intercalées avec des feuilles isolantes électriques 12, 12A, 12B, par exemple en kapton®. Le verni ou les feuilles isolantes électriques 12, 12A, 12B sont choisies, en plus de leur propriété d’isolant électrique, pour leur bonne conductivité thermique.

[0064] Les spires 11 A, 11, 11B sont disposées sur un noyau en matériau ferromagnétique 30, par exemple en ferrite. En référence à la figure 1, pour réaliser d'éventuelles brasures entre les spires 11 A, 11, 11 B, des passages 121 sont aménagés dans les couches isolantes 12, en amont du gap 111 réalisé dans les spires 11 A, 11, 11B concernées.

[0065] De préférence, entre deux couches isolantes 12 successives, les passages 121 sont décalés latéralement.

[0066] Ainsi, les spires 11 A, 11, 11B sont empilées et connectées électriquement entre elles, notamment par brasage. Par exemple, en faisant référence à la figure 3, l’extrémité libre 109 la première spire 11 A est connectée électriquement à l’extrémité libre 110 de la spire 11 successive. Vues suivant la direction d’empilement Δ, en référence à la figure 1, les deux extrémités libres 109, 110 viennent dans le passage 121 de la couche isolante 12 séparant les deux spires 11 A,11 suivant deux côtés opposés du passage 121. Mais la connexion électrique entre les deux spires 11 A, 11B successives pourrait être différente, par exemple, par une connexion entre les extrémités libres 109 des spires 11A, 11 qui notamment seraient alors superposées suivant la direction d’empilement Δ.

[0067] La première spire 11A et la dernière spire 11B de l’empilement de spires comprennent chacune une terminaison A, B pour connecter la bobine 1 obtenue à un circuit électrique.

[0068] Dans le détail, l’empilage des tôles, par exemple en cuivre, découpées et formant les spires 11 A, 11, 11 B, intercalées des couches isolantes 12, 12A, 12B, peut être réalisé par l’intermédiaire de moyens automatiques, consistant par exemple en une machine de report.

[0069] Notamment, un apprêt 112 constitué d’un alliage, sous la forme de pâte à braser ou de préforme avec du flux désoxydant, est intercalé entre les spires 11 A, 11, 11B pour réaliser la brasure entre les spires successives. En particulier, ledit apprêt peut être constitué d’un mélange de Sn, Ag et Cu.

[0070] Optionnellement, un dépôt de colle, notamment de colle conductrice, peut être réalisé pour faire adhérer les couches isolantes électriques 12, 12A, 12B et les spires 11 A, 11, 11 B.

[0071] La brasure peut être obtenue par passage dans un four de refusion, par exemple à 218°C dans le cas d’un alliage de Sn, Ag et Cu, comme évoqué ci-dessus, pour provoquer la fusion de l’apprêt 112 et réaliser la connexion électrique entre spires 11 A, 11, 11B successives.

[0072] Après refroidissement, l’ensemble ainsi obtenu est monté sur un noyau en matériau ferromagnétique 30, par exemple en ferrite.

[0073] Il est à noter que la bobine planaire 1 selon l’invention peut être combinée à une ou plusieurs autres bobines planaires du même type pour former une bobine équivalente apte à transférer des puissances plus élevées. Dans l’empilement de bobines planaires 1, composé par exemple de deux ou trois bobines, les bobines planaires sont séparées entre elles par des couches isolantes.

[0074] L’invention concerne aussi un système de bobines couplées, en particulier un transformateur, comprenant une ou plusieurs bobines selon l’invention.

[0075] Le système de bobines couplées peut être obtenu en réalisant séparément deux enroulements similaires à celui illustré en figure 1. Puis, on imbrique les enroulements l’un dans l’autre. Chaque enroulement appartenant à une bobine, les spires des bobines sont entrelacées. En particulier, l’entrelacement est fait de sorte que suivant la direction d’empilement Δ, une spire de la première bobine alterne avec une spire de la deuxième bobine.

[0076] De préférence, les spires 11 A, 11, 11B sont couvertes de couche d’isolant électriques sur leurs deux faces à l’exception des portions qui sont destinées à être connectées aux spires adjacentes.

[0077] Avantageusement, les deux bobines sont telles qu’une fois entrelacées, deux brasures successives le long de la direction d’empilement Δ sont situées à l’opposé l’une de l’autre par rapport aux formes de boucle des spires 11A, 11, 11B. Par exemple, ceci peut être obtenu en positionnant, à côté de l’enroulement illustré en figure 1, un deuxième enroulement identique, de sorte que les spires des deux enroulements soient parallèles entre elles, les tranches des spires de la première bobine et de la deuxième bobine étant 10 en vis-à-vis; et le deuxième enroulement étant superposable à l’enroulement de la bobine par une rotation de 180° dans le plan des spires. Ensuite, les enroulements sont amenés l’un vers l’autre par un mouvement de translation pour être entrelacés.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1. Procédé de fabrication d’une bobine planaire (1 ) comprenant :

   - la réalisation d’au moins deux tôles (11 A, 11, 11 B) en matériau conducteur électrique, par exemple en cuivre, présentant respectivement une forme de boucle plane et ouverte,

   - sur une première tôle (11A), ladite première tôle (11 A) formant une spire de base de la bobine planaire, le dépôt d’une couche isolante électrique (12) recouvrant l’intégralité de ladite première tôle (11 A) sauf une portion de ladite première tôle (11 A, 11, 11 B), ladite portion étant définie par un passage (121) aménagé dans la couche isolante électrique (12),

   - le dépôt, sur ladite couche isolante électrique (12), de la deuxième (11) desdites tôles en matériau conducteur électrique, dite tôle additionnelle (11), ladite tôle additionnelle (11) formant une spire additionnelle de la bobine planaire (1), de sorte que la spire de base (11 A) et la spire additionnelle (11 ) se trouvent destinées à être en contact électrique via le passage aménagé dans la couche isolante électrique (12),

   - le dépôt de l’ensemble de spires ainsi obtenu sur un noyau (30) en matériau ferromagnétique, par exemple en ferrite.
2. 2. Procédé selon la revendication précédente, comprenant, avant l’étape de dépôt de l’ensemble de spires sur un noyau (30) en matériau ferromagnétique, au moins une itération des étapes suivantes :

   - la réalisation d’une nouvelle tôle additionnelle (11) en matériau conducteur électrique, par exemple en cuivre, présentant une forme de boucle plane et ouverte,

   - sur la tôle additionnelle (11), le dépôt d’une couche isolante électrique (12) recouvrant l’intégralité de ladite tôle additionnelle (11) sauf un passage aménagé dans la couche isolante électrique (12),

   - le dépôt, sur ladite couche isolante électrique (12), de la nouvelle tôle additionnelle (11) en matériau conducteur électrique, ladite nouvelle tôle additionnelle formant une nouvelle spire additionnelle de la bobine planaire (1), de sorte que la spire additionnelle (11) et la nouvelle spire additionnelle (11) se trouvent destinées à être en contact électrique via le passage (121) aménagé dans la couche isolante électrique (12).
3. 3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins deux couches isolantes électriques (12) présentant un passage, dans lequel, d’une couche isolante électrique (12) à l’autre, les passages (121) sont décalés latéralement.
4. 4. Bobine planaire (1) comprenant,

   - un noyau (30) en matériau ferromagnétique, sur lequel est disposé un empilement de couches comprenant :

   - une feuille isolante électrique de base (12A),

   - un empilement de spires (11 A, 11, 11 B) constituées de tôles en matériau conducteur électrique, par exemple en cuivre, présentant une forme de boucle plane et ouverte, intercalées de couches isolantes électriques (12), par exemple de feuilles en matériau isolant électrique, lesdites couches isolantes électriques (12) successives présentant chacune un passage (121 ) et lesdites spires (11 A, 11, 11 B) étant connectées électriquement entre elles au travers desdits passages (121),

   - une couche isolante électrique (12B), par exemple une feuille en matériau isolant électrique, disposée au sommet de l’empilement de spires (11 A, 11, 11 B).
5. 5. Bobine (1) selon la revendication 4, dans laquelle les passages (121) aménagés dans les couches isolantes électriques (12) sont décalés latéralement entre chaque couche successive.
6. 6. Bobine (1 ) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle deux spires (11 A, 11, 11 B) successives sont connectées électriquement au niveau d’une extrémité libre de leur forme de boucle plate et ouverte.
7. 7. Bobine (1) selon la revendication précédente, dans laquelle les extrémités libres de deux spires (11 A, 11, 11 B) successives connectant les deux spires (11 A, 11, 11 B) entre elles et la couche isolante électrique (12) séparant les deux spires (11 A, 11, 11 B) successives sont configurées de sorte que, pour chacune des spires (11 A, 11, 11 B), l’extrémité libre connectée électriquement est en vis-à-vis du passage de la couche isolante électrique (12) et l’autre extrémité libre est séparée de l’autre spire par la couche isolante électrique (12).
8. 8 Bobine (1) selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle les extrémités libres connectant électriquement les deux spires (11 A, 11, 11 B) successives sont telles que, vues suivant la direction d’empilement, les deux extrémités libres viennent dans le passage de la couche isolante suivant deux côtés opposés dudit passage.
9. 9. Système de bobines couplées, notamment un transformateur électrique, 5 comprenant une pluralité de bobines (1) selon l’une des revendications 4 à 8, lesdites bobines (1) étant fixées l’une à l’autre et intercalées d’une couche isolante électrique (12).
10. 10. Système de bobines couplées suivant la revendication précédente, comprenant une première bobine et une deuxième bobine, dans lequel les bobines sont entrelacées

    10 de sorte que suivant une direction d’empilement commune, une spire de la première bobine alterne avec une spire de la deuxième bobine.
11. 11. Système de bobines couplées suivant la revendication 10, dans lequel les bobines sont configurées de sorte que, vues suivant la direction d’empilement commune, deux
12. 15 connexions électriques successives le long de la direction d’empilement sont situées à distance l’une de l’autre, notamment sur des portions opposées des formes de boucle plane et ouverte.