FR3103625A1 - Bobinage, procédé de réalisation correspondant et aéronef comportant un tel bobinage - Google Patents

Abstract

Le procédé de réalisation d’un bobinage pour composant électromagnétique, comprend : - la réalisation, dans un feuillard métallique, d’une bande conductrice comportant des motifs comportant un évidemment et alignés et reliés entre eux par des éléments de jonction, les motifs comprenant des découpes transversales respectives en quinconce configurées chacune pour empêcher localement la circulation d’un courant dans un motif et s’étendant entre la périphérie interne et la périphérie externe du motif ; et - un pliage de la bande conductrice de sorte que deux motifs adjacents soient en regard l’un de l’autre avec insertion d’un isolant électrique entre les deux motifs. Figure pour l’abrégé : Fig 3

Description

Bobinage, procédé de réalisation correspondant et aéronef comportant un tel bobinage

Domaine technique de l’invention

La présente invention concerne les circuits électroniques pour aéronef, en particulier les circuits électroniques comportant des composants électromagnétiques. Elle concerne plus particulièrement les bobinages de composants électromagnétiques pour aéronef.

L’invention concerne en outre un procédé de réalisation des bobinages.

Etat de la technique antérieur

Lorsqu’un courant de haute fréquence traverse un bobinage d’un composant électromagnétique, notamment une inductance ou un transformateur, qui comprend généralement un fil de section circulaire spiralé, le courant ne circule que sur la partie superficielle du fil, aucun courant ne circulant dans la section restante du fil. Ce phénomène est connu comme étant «l’effet de peau».

Par exemple, pour un transformateur, il est nécessaire d’augmenter la taille du corps magnétique relié aux bobinages primaire et secondaire pour compenser l’effet de peau afin d’obtenir les performances souhaitées, notamment la densité de courant souhaitée, augmentant d’autant l’encombrement du transformateur.

Cependant, le volume disponible dans un aéronef pour le transformateur est limité. Il est donc inenvisageable d’augmenter l’encombrement du transformateur pour atteindre les performances souhaitées.

De plus, le bobinage, qui est réalisé en enroulant un fil de section circulaire, comporte un faible rapport entre la section conductrice effective de courant, qui permet la circulation du courant, et l’encombrement du bobinage, de l’ordre de 50%.

Il est connu de l’état de la technique l’utilisation de fils de Litz pour minimiser l’effet de peau.

Cependant, l’utilisation de fils de Litz dégrade encore plus le rapport entre la section conductrice effective de courant et l’encombrement du bobinage.

Il est également connu de l’état de la technique d’utiliser un fil de section rectangulaire formant un méplat, ou «fil plat», pour réaliser le bobinage, ce qui permet d’augmenter la section effective du passage du courant et d’améliorer le rapport entre la section conductrice effective de courant et l’encombrement du bobinage.

Cependant, le fil plat est difficile à enrouler et nécessite, pour pouvoir être enroulé, d’avoir une épaisseur minimale qui n’est pas optimisée pour un faible courant.

L’utilisation d’un fil plat n’est pas adaptée pour toutes les fréquences d’un courant circulant dans le bobinage.

La réalisation d’un tel bobinage est généralement effectuée manuellement de sorte qu’il est difficile de réaliser des bobinages identiques.

De plus, le bobinage comporte des pattes de connexion pour relier par exemple le bobinage à un circuit électronique de l’aéronef. Les pattes de connexion sont réalisées en fil plat et nécessitent un espace important pour être reliées au circuit électronique, dégradant le rapport entre la section conductrice effective de courant et l’encombrement du bobinage.

Il est donc proposé de pallier tout ou partie des inconvénients des bobinages selon l’état de la technique.

Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un procédé de réalisation d’un bobinage pour composant électromagnétique, comprenant:

- la réalisation, dans un feuillard métallique, d’une bande conductrice comportant des motifs comportant un évidemment et alignés et reliés entre eux par des éléments de jonction, les motifs comprenant des découpes transversales respectives en quinconce configurées chacune pour empêcher localement la circulation d’un courant dans un motif et s’étendant entre la périphérie interne et la périphérie externe du motif ; et

- un pliage de la bande conductrice de sorte que deux motifs adjacents soient en regard l’un de l’autre avec insertion d’un isolant électrique entre les deux motifs.

Selon une caractéristique, le procédé comprend en outre la formation de pattes de connexion aux extrémités mutuellement opposées de la bande conductrice.

De préférence, le motif comprend un cylindre droit.

Avantageusement, le cylindre droit est un cylindre droit circulaire.

Selon une autre caractéristique, le feuillard est en cuivre.

Selon un autre aspect, il est proposé un circuit électronique comprenant un bobinage pour composant électromagnétique réalisé selon le procédé tel que défini précédemment.

De préférence, le circuit comprend une carte électronique, un premier bobinage étant inséré dans l’épaisseur de ladite carte.

Avantageusement, le circuit électronique comprend au moins un deuxième bobinage et un corps magnétique dans lequel sont placés les premier et deuxième bobinages en étant disposés en regard l’un de l’autre, ledit corps magnétique remplissant les évidements des premier et deuxième bobinages, les premier et deuxième bobinages disposés en regard l’un de l’autre étant électriquement isolés l’un de l’autre et du corps magnétique de manière à former un transformateur.

Selon encore un autre aspect, il est proposé un aéronef comprenant un circuit électronique tel que défini précédemment.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

illustre un circuit électronique comprenant des bobinages selon l’invention ;

illustrent un exemple de procédé de réalisation des bobinages selon l’invention; et

illustre un aéronef comprenant un circuit électronique selon l’invention;

Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation

On se réfère à la figure 1 qui illustre schématiquement une coupe longitudinale d’un exemple de mode de réalisation d’un circuit électronique 2 comprenant une carte électronique 3 et un composant électromagnétique 4 relié à la carte électronique 3.

Le composant électromagnétique 4 comprend un corps magnétique 5, par exemple cylindrique, et trois bobinages 6, 7 et 8 d’architecture identique, formant un transformateur TR, qui sont logés dans le corps en étant disposés en regard l’un de l’autre.

Les bobinages 6, 7 et 8 comportent chacun un évidement central 6a, 7a, 8a (figure 4) et des pattes de connexion 6b, 6c, 7b, 7c, 8b, 8c.

Un premier bobinage 6 est en outre inséré dans l’épaisseur de la carte électronique 3.

Le corps magnétique 5 remplit les évidements 6a, 7a et 8a des bobinages 6, 7 et 8 qui sont isolés l’un de l’autre et du corps magnétique 5 et disposés en regard l’un de l’autre.

Les deuxième et troisième bobinages 7, 8 ne sont pas insérés dans la carte électronique 3 et sont par exemple entourés d’un isolant électrique 9, la carte électronique 3 assurant l’isolement électrique du premier bobinage 6 inséré dans la carte 3.

En outre, les spires de chaque bobinage 6, 7 et 8 sont isolées électriquement entre elles, par exemple par un isolant électrique 10.

Les spires des bobinages sont par exemple réalisées en cuivre.

Le nombre de spires du premier bobinage 6 est choisi de sorte que la distance séparant les deux pattes de connexion 6b et 6c du premier bobinage 6 soit inférieure à l’épaisseur de la carte 3. Le premier bobinage 6 comporte un nombre de spires inférieur à celui des deuxième et troisième bobinages 7, 8, de sorte que le premier bobinage 6 est utilisé par exemple pour alimenter un circuit électrique auxiliaire de faible puissance.

Par exemple, les premier et deuxième bobinages 7, 8 forment respectivement les circuits primaire et secondaire du transformateur TR, le circuit primaire étant alimenté par exemple par un convertisseur de puissance et le circuit secondaire alimentant un composant de puissance.

On se réfère aux figures 2 à 7 qui illustrent un exemple de procédé de réalisation des premier, deuxième et troisième bobinages 6, 7 et 8.

Comme les premier, deuxième et troisième bobinages 6, 7 et 8 sont d’architecture identique, seul le procédé de réalisation du deuxième bobinage 7 est détaillé, les premier et troisième bobinages 6 et 8 étant réalisés de manière analogue.

Durant une étape 15, une bande conductrice 16 (figure 4) de longueur L est réalisée dans un feuillard 17 métallique par exemple en cuivre d’épaisseur E (figures 3 et 4), par exemple par emboutissage ou poinçonnage.

L’épaisseur E du feuillard 17 est déterminée selon la fréquence d’un courant destiné à traverser le deuxième bobinage 7 de manière à minimiser l’effet de peau.

Au cours de cette étape 15, la bande 16 est formée de manière à réaliser des motifs 18 (figure 4) comportant un évidement 7a, ces motifs étant alignés et reliés entre eux par des éléments 19 de jonction.

Les motifs 18 sont dimensionnés selon la densité de courant à transférer et de manière à respecter une contrainte d’encombrement imposée au transformateur TR.

Chaque motif 18 forme une spire d’épaisseur E du premier bobinage 7.

Le motif 18 peut comprendre un cylindre droit comportant par exemple un cylindre droit circulaire, tel que représenté.

Comme visible sur la figure 4, la bande conductrice 16 comprend en outre des pattes de connexion 7b et 7c situées à deux extrémités respectives de la bande 16.

Selon un autre mode de réalisation, les pattes de connexion ne sont pas formées lors de la réalisation de la bande 16. Elles sont réalisées par ailleurs et ajoutées de manière à être reliées respectivement à deux motifs d’extrémité différents.

Lors de l’étape 20 suivante, une découpe transversale 21 est réalisée sur chaque motif 18 (figure 5).

La découpe 21 est configurée pour empêcher localement la circulation d’un courant dans le motif 18. Elle s’étend entre la périphérie interne P1 et la périphérie externe P2 du motif 18.

La découpe 21 est orientée sensiblement perpendiculairement à l’axe longitudinal de la bande conductrice 16.

Les découpes 21 sont disposées en quinconce sur chaque motif 18. En d’autres termes, elles sont alternativement disposées de part et d’autre de l’axe de la bande 16.

Lors d’une étape 22, (figure 6) la bande conductrice 16 est pliée de sorte que deux motifs 18 adjacents soient rabattus en regard l’un de l’autre avec insertion d’un isolant 23 électrique entre les deux motifs.

La figure 7 représente le deuxième bobinage 7 avant son insertion dans le corps magnétique 5.

La section utile du deuxième bobinage 7 permettant la circulation d’un courant est égale à la demi-section du motif 18 augmentant le rapport entre la section effective conductrice de courant et l’encombrement du deuxième bobinage 7, par rapport à un bobinage utilisant des fils de Litz.

En outre, le deuxième bobinage 7 peut être réalisé à partir de procédés automatisés, diminuant la durée de fabrication dudit bobinage et assurant une qualité constante et une reproductibilité de réalisation du bobinage.

De plus, le bobinage peut être optimisé selon la fréquence du courant destiné le traversant, en ajustant l’épaisseur E du feuillard 17.

Comme les pattes de connexion sont directement reliées au bobinage, l’espace occupé par les pattes de connexion est diminué augmentant d’autant plus le rapport de la section effective conductrice de courant sur l’encombrement du deuxième bobinage 7.

Selon un autre mode de réalisation, chaque bobinage peut former une inductance.

Enfin, comme visible sur la figure 8, l’invention trouve application à la réalisation de circuits électroniques, tels que 2, de systèmes embarqués à bord d’un aéronef 1.

Claims (9)

1. Procédé de réalisation d’un bobinage (6, 7, 8) pour composant électromagnétique, caractérisé en ce que le procédé comprend:

   • la réalisation, dans un feuillard (17) métallique, d’une bande conductrice (16) comportant des motifs (18) comportant un évidemment (6a, 7a, 8a) et alignés et reliés entre eux par des éléments de jonction (19), les motifs comprenant des découpes (21) transversales respectives en quinconce configurées chacune pour empêcher localement la circulation d’un courant dans un motif et s’étendant entre la périphérie interne (P2) et la périphérie externe (P1) du motif ; et
   • un pliage de la bande conductrice de sorte que deux motifs adjacents soient en regard l’un de l’autre avec insertion d’un isolant (23) électrique entre les deux motifs.
2. Procédé selon la revendication 1 comprenant en outre la formation de pattes de connexion (6a, 6b, 6c, 6d) aux extrémités mutuellement opposées de la bande conductrice (16).
3. Procédé selon l’une des revendications 1 et 2 dans lequel le motif (18) comprend un cylindre droit.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le cylindre droit est un cylindre droit circulaire.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le feuillard (17) est en cuivre.
6. Circuit électronique (2) comprenant un bobinage (6, 7, 8) pour composant électromagnétique (TR) réalisé selon le procédé selon l’une des revendications 1 à 5.
7. Circuit électronique selon la revendication 6, comprenant une carte électronique (3), un premier bobinage (6) étant inséré dans l’épaisseur (E) de ladite carte.
8. Circuit électronique selon la revendication 7, comprenant au moins un deuxième bobinage (7, 8) et un corps magnétique (5) dans lequel sont placés les premier et deuxième bobinages en étant disposés en regard l’un de l’autre, ledit corps magnétique remplissant les évidements (7a, 8a) des premier et deuxième bobinages, les premier et deuxième bobinages étant électriquement isolés l’un de l’autre et du corps magnétique de manière à former un transformateur.
9. Aéronef (1) comprenant un circuit électronique selon l’une des revendications 6 à 8.