FR3141307A1

FR3141307A1 - Assemblage d’une plaque de circuit imprimé et d’un noyau magnétique

Info

Publication number: FR3141307A1
Application number: FR2210983A
Authority: FR
Inventors: Hervé Sorel; Jean Sylvio NGOUA TEU MAGAMBO; Hadi Alawieh; Eric BARRESI
Original assignee: Safran SA; Safran Electrical and Power SAS
Current assignee: Safran SA; Safran Electrical and Power SAS
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2024-04-26

Abstract

Assemblage d’une plaque de circuit imprimé et d’un noyau magnétique Assemblage d’une plaque de circuit imprimé et d’un noyau magnétique, comprenant :- une plaque de circuit imprimé (10) munie d’au moins deux trous traversants (10A, 10B), et- un noyau magnétique formé de deux demi-noyaux (12A, 12B) et ayant au moins deux jambes s’étendant respectivement au travers des au moins deux trous traversants de la plaque de circuit imprimé, l’assemblage comportant en outre une bride (30A, 30B) pour maintenir ensemble par pincement les deux demi-noyaux entre eux sans entrefer parasite, la bride étant fixée à la plaque de circuit imprimé en laissant un jeu (15), selon une direction perpendiculaire à la plaque de circuit imprimé, entre la plaque de circuit imprimé et chaque demi-noyau. Figure pour l’abrégé : figure 6B.

Description

Assemblage d’une plaque de circuit imprimé et d’un noyau magnétique

La présente invention se rapporte au domaine de l’électronique de puissance et elle concerne plus particulièrement un assemblage formé de composants passifs magnétiques et de plaques de circuits imprimés, destiné notamment à un aéronef à propulsion électrique ou hybride.

Les objectifs en matière d’action pour le climat placent l’industrie aéronautique devant la nécessité de diminuer les émissions de CO2, la consommation de carburant mais aussi les coûts tout en maintenant la sécurité. Un moyen de réduire les émissions de CO2 consiste à hybrider puis à électrifier les fonctions propulsives.

Une machine électrique utilisée pour l’hybridation ou la propulsion doit être alimentée à tension et fréquence variable (variable speed drive). Cette fonction de conversion de l’énergie électrique est assurée par des onduleurs de tension dont le rôle est de convertir de l’énergie délivrée au travers d’une tension continue (bus DC) en un réseau de tension triphasé apte à piloter une machine électrique.

Or, la nécessité d’augmenter continument le rendement et la masse de la chaîne de conversion dans son ensemble (génération/ batteries, câble, onduleur, machines) entraine l’augmentation des tensions de bus DC utilisées pour le transport de l’énergie électrique dans l’avion. Ainsi, dans l’aéronautique, les réseaux électriques sont passés progressivement de 12V (avant-guerre) à 28V puis 270Vdc/115Vac pour finalement monter à 540Vdc/230Vac dans les avions conventionnels modernes. On note cependant l’apparition de 800Vdc pour les VTOL (Vertical Take-OFF and Landing).

Des tensions de réseau plus élevées se traduisent par des tensions plus élevées dans le système d’isolation (isolants câbles, semi-conducteurs au blocage, éléments d’isolations des fonctions de commande de l’électronique de puissance) qui diminuent la fiabilité des équipements et la sécurité des personnes (claquages des isolants). Du fait de la loi de Paschen, la tension d’amorçage des décharges partielles (en anglais « Partial Discharge Inception Voltage ») diminue avec la pression jusqu’à atteindre un minimum de l’ordre de 270V (tension en dessous de laquelle aucune décharge n’est observée, au niveau de la mer) puis remonte lorsque l’on s’approche du vide en montant en altitude.

Le fonctionnement à tension élevée et basse pression rencontré dans l’électrification de la propulsion électrique des aéronefs diminue donc la tension d’apparition des décharges partielles et limite donc la montée en puissance : c’est un problème particulièrement crucial pour l’aéronautique moderne.

Le transformateur utilisé pour alimenter et isoler la fonction de commande de grille des transistors de l’onduleur est un composant particulièrement exposé à l’augmentation des tensions du réseau car il doit supporter la tension du bus HVDC tout en ayant pour contrainte une faible taille, ce qui va à l’encontre de l’augmentation de la longueur des lignes de fuites requises par un fonctionnement en altitude et à tension élevée. Or, cette fonction doit assurer une isolation renforcée entre la haute tension et la masse numérique souvent reliée au châssis pour la sécurité des personnes.

Pour accompagner la montée en tension, les onduleurs modernes utilisent des transistors de type MOSFET SiC dans les applications de forte puissance en environnement sévère. Cette technologie de transistor présente de nombreux avantages, comparativement aux solutions classiques à IGBT. Cependant les vitesses de commutations (dV/dt) extrêmement rapides des MOSFET SiC imposent de réduire drastiquement la capacité parasite des alimentations des circuits de commande de grille pour limiter l’injection de courants de modes communs dans l’électronique de contrôle (EMI à haute fréquence).

Le transformateur associé à ces alimentations utilisé dans une application d’hybridation ou de propulsion électrique en environnement aéronautique doit donc supporter des contraintes de tenue en tension plus élevée dans un environnement plus défavorable (altitude, foudre) sans apparition de décharges partielles dans les matériaux isolants ni de claquages de surface. Il doit de plus posséder une capacité parasite très faible (< qq pF) à cause de l’utilisation de ces transistors MOSFET SiC à fort dV/dt (50-100V/ns)).

Contrairement aux applications du domaine de l’électronique embarquée telles que la traction électrique automobile, ferroviaire ou naval, le faible volume disponible pour cette fonction dans les applications aéronautiques rend la prise en compte des contraintes d’isolement particulièrement problématiques et délicates à respecter.

Le transformateur doit aussi assurer une isolation renforcée entre primaire et secondaire du transformateur (exigence de sécurité). L’état de l’art dans l’aéronautique consiste alors à respecter la longueur minimale de la ligne de fuite (en anglais « creepage distance ») entre conducteurs nus (ici les connexions des fils de bobinage avec les broches) prescrite par la norme IPC2221 (standard reconnu par les avionneurs et illustré par la table 1) :

Tension de travail (Valeur pic si tension sinusoïdale)	Isolement minimum Altitude > 3050m	Isolement minimum Altitude < 3050m
250 V	6,4 mm	1,25
540 V	13,5 mm	2,7
800 V	20 mm	4
850 V	21,25 mm	0

Pour résoudre ces difficultés, il est connu d’intégrer le transformateur sur la plaque de circuit imprimé (PCB) comportant commande des grilles des transistors MOSFET SiC de l’onduleur. Cette intégration est effectuée selon la technologie planaire dite « planar » par opposition à la technologie montée en surface dite « SMD » qui présente le défaut de ne pas être adaptée à la commande de modules de fortes puissances (qq 100kW) à fréquence de découpage élevée (qq 10kHz). En effet la puissance de l’alimentation de commande de grille ne permet pas de de fournir plus de 3W lorsque l’on utilise des noyaux magnétiques de petite taille tels que des noyaux EP7 pour le transformateur d’isolement de l’alimentation et de respecter la norme IPC2221 qu’en recourant à une surélévation des noyaux magnétiques incompatible avec une application aéronautique.

Toutefois, cette technologie planaire n’est pas sans inconvénients. En effet, lorsque le transformateur est collé sur le PCB, il est nécessaire de maintenir les deux parties du transformateur formant le noyau magnétique pendant le temps de la polymérisation avec les risques de dégazage qu’elle entraine. De plus, il y a un risque d’introduire de la colle entre ces deux noyaux et d’introduire un entrefer non souhaité qui va modifier les caractéristiques du composant par exemple en réduisant fortement l’inductance magnétisante du transformateur. La colle doit en outre être compatible avec un environnement aéronautique (vibration, humidité, chaleur) sans être trop dure car elle risquerait de fissurer la ferrite formant le noyau. Enfin, ce procédé collé n’est pas compatible avec une conception durable car on ne peut alors démonter la ferrite (réutilisation) sans la casser.

Lorsque le transformateur n’est pas simplement collé mais « enterré » dans le PCB, la hauteur totale du noyau est limitée par l’épaisseur du PCB (classiquement 1,6mm pour des PCB de prix raisonnables), ce qui limite la puissance disponible et rend donc cette solution inadaptée aux modules de forte puissance nécessaires en propulsion électrique ou hybride. En outre, elle est très onéreuse en fabrication et la polymérisation de la résine époxy du PCB risque de fragiliser ou de casser la ferrite du fait des contraintes mécaniques peu maitrisées avec, en plus, toujours la possibilité que la résine flue entre les deux parties du noyau et génère ici encore un entrefer indésirable.

Aussi, la solution la plus utilisée car la plus fiable et la moins onéreuse, consiste à maintenir les deux noyaux entre eux et avec le PCB au moyen d’un clip métallique assurant ainsi un excellent serrage mécanique. Toutefois, le clip étant en métal, outre qu’il augmente la masse de l’ensemble, il engendre une forte réduction des lignes de fuite entrainant un risque d’arc électrique avec les champs présents à proximité, ce qui en fait une solution bien adaptée à la basse tension mais ici encore pas à la propulsion électrique ou hybride en altitude. Enfin, ce système de clip crée une contrainte mécanique hyperstatique car il faut que l’épaisseur du PCB s’ajuste parfaitement à l’épaisseur entre les deux noyaux. Si le PCB est trop épais, il y aura création d’un entrefer indésirable et s’il est trop fin, les deux noyaux pourront bouger par rapport au PCB lors de vibrations ou de chocs propres à l’utilisation en environnement aéronautique sévère et entrainer une casse de la ferrite voire des court-circuits entre perlites, voire encore une rupture des bobinages imprimés sur le PCB par frottement de la ferrite sur le PCB.

La présente invention a donc pour but principal de pallier les inconvénients précédents avec un système de maintien simple et innovant d’un noyau magnétique sur un PCB ne nécessitant ni clip métallique entourant l’ensemble du noyau magnétique, ni colle et ne dégradant pas les lignes de fuites dont la réduction est incompatible avec un fonctionnement en altitude et à tension élevée.

Ces buts sont atteints par un assemblage d’une plaque de circuit imprimé et d’un noyau magnétique, comprenant :
- une plaque de circuit imprimé munie d’au moins deux trous traversants, et
- un noyau magnétique formé de deux demi-noyaux et ayant au moins deux jambes s’étendant respectivement au travers des au moins deux trous traversants de la plaque de circuit imprimé, caractérisé en ce qu’il comporte outre une bride pour maintenir ensemble par pincement les deux demi-noyaux entre eux sans entrefer parasite, la bride étant fixée à la plaque de circuit imprimé en laissant un jeu, selon une direction perpendiculaire à la plaque de circuit imprimé, entre la plaque de circuit imprimé et chaque demi-noyau.

Selon le mode de réalisation envisagé, la bride peut comprendre deux demi-brides séparées spatialement et agissant en opposition, chaque demi-bride comprenant un montant vertical prolongé à ses deux extrémités par une double partie inclinée formant ressort, tout d’abord intérieurement et ensuite extérieurement, de sorte à définir une forme en V dont la pointe est destinée à coopérer avec une encoche pratiquée dans les demi-noyaux pour maintenir les deux demi-noyaux entre eux à la fois verticalement et horizontalement, la fixation de la bride avec la plaque de circuit imprimé étant assurée par des languettes s’étendant horizontalement depuis le montant vertical et entre lesquelles est pincée la plaque de circuit imprimé, ou encore la bride peut aussi comprendre deux demi-brides séparées spatialement et agissant en opposition, chaque demi-bride comprenant un montant vertical d’où émergent intérieurement deux ressorts pour maintenir les deux demi-noyaux entre eux à la fois verticalement et horizontalement, et un clip de fixation pour solidariser la bride avec la plaque de circuit imprimé.

Ainsi, la nature non conductrice de la bride ou l’utilisation de deux brides isolés entre elles et la présence de ressorts et de clip de fixation sur cette bride assurant une fixation non hyperstatique des deux noyaux sur le PCB, autorise une absence d’entrefer parasite sans dégradation des lignes de fuite. L’absence de colle interdit tout dégazage et autorise un démontage et un recyclage aisé des noyaux de ferrite. L’absence de métal liant les deux faces du transformateur maximise la longueur des lignes de fuite.

De préférence, le clip de fixation comprend deux griffes s’étendant extérieurement depuis le montant vertical de la demi-bride et destinées à venir pincer la plaque de circuit imprimé ou un double harpon dont les ailettes respectives sont destinées à venir pincer la plaque de circuit imprimé.

Avantageusement, la bride présente une forme en pont avec une poutre horizontale aux deux extrémités de laquelle se déploient deux montants verticaux de chacun desquels s’étend extérieurement un bras horizontal portant un clip de fixation pour solidariser les deux demi-noyaux avec la plaque de circuit imprimé, la poutre horizontale et chacun des deux montants verticaux qui entoure ainsi en majeure partie les deux demi-noyaux portant en outre intérieurement des ressorts pour maintenir ensemble verticalement et horizontalement les deux demi-noyaux.

De préférence, le bridage horizontal des deux demi-noyaux est obtenu entre au moins deux ressorts agissant en opposition et portés chacun par un des deux montants verticaux et le bridage vertical des deux demi-noyaux est obtenu entre au moins quatre ressorts agissant deux à deux en opposition et portés les uns par la poutre horizontale et les autres par une extrémité terminale libre des montants verticaux.

Avantageusement, les quatre ressorts assurant le bridage vertical coopèrent avec des gorges pratiquées en vis à vis dans les deux demi-noyaux.

De préférence, le clip de fixation est logé dans un trou traversant de la plaque de circuit imprimé.

Avantageusement, le noyau magnétique est un noyau en ferrite de type C, E, ER ou PQ.

De préférence, la bride est en matériau plastique isolant obtenu par usinage, moulage ou fabrication additive et choisi parmi les matériaux suivants : Nylon, ABS, PLA, PPS chargé en fibres de verre.

L’invention se rapporte aussi à un assemblage comprenant un bobinage primaire et un bobinage secondaire, et dans lequel la bride est configurée pour que la longueur d’une ligne de fuite de l’assemblage soit au moins supérieure aux 2/3 d’une dimension transverse du noyau magnétique.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur les lesquels :

la illustre un premier exemple de réalisation d’un assemblage d’une plaque de circuit imprimé et d’un noyau de ferrite conforme à l’invention,

la est une vue en perspective d’une bride formant partie de l’assemblage de la ,

la illustre un deuxième exemple de réalisation d’un assemblage conforme à l’invention,

la illustre un troisième exemple de réalisation d’un assemblage conforme à l’invention,

la illustre un quatrième exemple de réalisation d’un assemblage conforme à l’invention, et

les figures 6A et 6B illustrent un cinquième exemple de réalisation d’un assemblage conforme à l’invention.

Le principe de l’invention repose sur l’assemblage des deux parties d’un noyau magnétique (typiquement un noyau en ferrite de type « planar » (c’est à dire avec deux faces planes opposées et parallèles au plan du PCB)) évitant les hyperstatismes à l’aide d’une ou deux pièces plastiques réalisées par usinage, moulage ou fabrication additive ou encore de deux pièces métalliques séparées spatialement réalisées par usinage, moulage ou pliage (éventuellement avec un soudage et/ou rivetage), permettant de tenir les contraintes mécanique et thermique de fonctionnement tout en assurant un isolement électrique entre les deux faces du transformateur.

L’invention trouve application à tous types de noyaux magnétiques en ferrite de type planar, qu’ils s’agissent par exemple de noyaux de type E, C (E sans jambe centrale) ou U entre eux ou avec une plaque PLT (élément de type I) ou encore de noyaux de type ER ou PQ.

Les figures 1 et 2 respectivement en coupe et en perspective partielle illustrent un assemblage 1 d’une plaque de circuit imprimé (PCB) et d’un noyau magnétique planaire (de type planar). La plaque de circuit imprimé 10 est une plaque classique double face et multicouches destinée à recevoir à sa surface les différentes pistes de cuivre transportant les signaux faibles, de puissance et de masse, et à l’intérieur entre ces différentes couches les canaux conducteurs formant les bobinages primaires et secondaires associés au noyau magnétique d’un transformateur. Le PCB comporte au moins deux trous traversant la plaque de part en part et destiné à recevoir les jambes du noyau de ferrite. Le PCB peut aussi comporter une fente séparant les deux bobinages pour augmenter les lignes de fuite le long de la surface du PCB.

Plus précisément, la bride est configurée pour que la longueur d’une ligne de fuite (ligne le long de laquelle peut se produire un claquage) de l’assemblage soit au moins supérieure aux 2/3 d’une dimension transverse (sa largeur ou son diamètre dans un plan parallèle au PCB) du noyau magnétique en ferrite. En effet, dans le cas d’une bride isolante, la ligne de fuite aura généralement une longueur égale directement à la dimension transverse du noyau magnétique, alors que dans le cas de deux demi-brides métalliques, les différentes parties de ces deux demi-brides restent suffisamment distantes les unes des autres pour que ce critère soit rempli. Autrement dit, chaque demi-bride ne vient recouvrir le demi-noyau que sur une petite partie de sa face horizontale, sur une distance inférieure à 1/6 de la dimension transverse (largeur ou diamètre) du demi-noyau.

Dans l’exemple illustré, le noyau magnétique est un noyau de ferrite constitué de deux demi-noyaux 12A, 12B de type E dont les trois jambes traversent les trois trous 10A, 10B, 10C du PCB et se rejoignent exactement en leur milieu.

Conformément à l’invention, les deux demi-noyaux sont maintenus en position dans le PCB par une bride en matériau isolant 14 comprenant d’une part des ressorts 16A, 16B pour maintenir les deux demi-noyaux entre eux à la fois verticalement et horizontalement (et donc sans création d’un entrefer parasite), et d’autre part des clips de fixation 18 pour solidariser la bride et le noyau avec la plaque de circuit imprimé 10 en laissant un jeu 15, selon une direction perpendiculaire à la plaque de circuit imprimé, entre la plaque de circuit imprimé et chaque demi-noyau.

Selon, par exemple, le besoin de force de serrage, la température, le degré d’humidité, le niveau de vibrations dans lequel il doit opérer, le matériau isolant de la bride est choisi de préférence parmi les matériaux suivants : Nylon par exemple le PA66™, ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) ou PLA (PolyLactic Acid) (utilisable en impression 3D), mais aussi PPS (PolyPhenylene Sulfide) chargé en fibres de verre (avantageusement entre 20% et 30%).

La bride présente sensiblement une forme en pont avec une poutre horizontale 14A aux deux extrémités de laquelle se déploient deux montants verticaux 14B de chacun desquels s’étend extérieurement, sensiblement à mi-hauteur, un bras horizontal 14C portant un clip de fixation 18, la poutre horizontale et chacun des deux montants verticaux portant intérieurement les ressorts 16A, 16B pour brider verticalement et horizontalement les deux demi-noyaux. Le clip de fixation est avantageusement logé dans le trou traversant 10A, 10B de la plaque de circuit imprimé 10 recevant déjà chacune des deux jambes externes du noyau de ferrite. On évite ainsi le perçage de trous supplémentaire au prix seulement d’un léger agrandissement des trous de passage des jambes dans le PCB. Les termes « intérieurement » et « extérieurement » sont ici utilisés en référence à la position intérieure du noyau de ferrite par rapport à la bride et les termes « horizontal » et « vertical » en référence au plan horizontal défini par les deux faces du PCB.

Le bridage horizontal des deux demi-noyaux est obtenu entre deux ressorts 16B agissant en opposition et portés chacun par un des deux montants verticaux 14B et le bridage vertical de ces deux demi-noyaux est obtenu entre quatre ressorts 16A agissant également deux à deux en opposition et portés les uns par la poutre horizontale 14A et les autres par l’extrémité terminale libre des deux montants verticaux 14B. Pour assurer ce bridage vertical, les quatre ressorts coopèrent avec des gorges 120 pratiquées en vis-à-vis dans les deux demi-noyaux 12A, 12B.

Les ressorts dont la forme en demi-cercle ou de griffe illustrée est donnée simplement à titre indicatif, tout autre forme (voir la forme de lames de la ) réalisant cette fonction pouvant lui être substituée, permettent d’assurer une souplesse tant verticale pour serrer les deux demi-noyaux l’un sur l’autre (en l’espèce sans entrefer) que horizontale pour éviter qu’ils ne glissent l’un par rapport à l’autre. De même, le nombre de ressorts ne saurait être limitatif, un nombre supérieur étant en effet possible pour un meilleur maintien.

Ce montage en pont permet une fixation robuste des demi-noyaux au PCB, ce qui est essentiel dans le domaine aéronautique où les cartes électroniques sont soumises à d’importantes vibrations et de sollicitations mécaniques. Cette fixation robuste associée aux deux jeux 15 existant entre ces deux demi-noyaux et les deux faces du PCB permet de créer un montage non-hyperstatique dans lequel l’entrefer entre les jambes des deux demi-noyaux) est inexistant.

La illustre une variante de réalisation dont lequel le noyau magnétique est constitué de deux demi-noyaux identiques de ferrite de type C ou U (Toutefois l’association d’un demi noyau de type E ou U avec une plaque de type I est aussi possible comme le montre les figures suivantes) dont les deux jambes traversent deux trous 10A, 10B du PCB et se rejoignent exactement en leur milieu dans l’exemple illustré (sans bien entendu que cette configuration ne soit limitative). Comme précédemment, les deux demi-noyaux sont maintenus en position dans le PCB par la bride en matériau isolant 14 comprenant les ressorts 16 pour maintenir les deux demi-noyaux entre eux à la fois verticalement et horizontalement (et donc sans création d’un entrefer), et les clips de fixation 18 pour solidariser la bride et le noyau avec la plaque de circuit imprimé 10.

La bride présente également une forme en pont avec la poutre horizontale 14A aux deux extrémités de laquelle se déploient les deux montants verticaux 14B de chacun desquels s’étend extérieurement, dans le prolongement de la poutre horizontale, le bras horizontal 14C portant le clip de fixation 18, la poutre horizontale et chacun des deux montants verticaux portant aussi intérieurement les ressorts 16A, 16B pour brider verticalement et horizontalement les deux demi-noyaux. Mais, au contraire de précédemment, le clip de fixation est maintenant logé dans un trou traversant 10D de la plaque de circuit imprimé, distinct des deux trous 10A, 10B recevant les jambes du noyau de ferrite, et séparé du montant vertical 14B d’une distance appropriée. Le clip de fixation présente ici la forme d’un double harpon 20A, 20B assurant un pincement du PCB, les deux ailettes de chacun de ces harpons étant toutes deux en prises avec l’une ou l’autre des deux faces du PCB.

Le bridage horizontal des deux demi-noyaux est obtenu entre quatre ressorts 16B en forme de lames agissant deux à deux en opposition et portés chacun par un des deux montants verticaux 14B et le bridage vertical de ces deux demi-noyaux est obtenu entre quatre ressorts 16A agissant également deux à deux en opposition et portés les uns, également en forme de lames, par la poutre horizontale 14A et les autres, en forme de griffe ou de lame, par l’extrémité terminale libre des deux montants verticaux 14B. Pour assurer ce bridage vertical, les quatre ressorts 16A coopèrent comme précédemment avec des gorges 120 pratiquées en vis-à-vis dans les deux demi-noyaux 12A, 12B.

La montre une autre variante de réalisation dans laquelle le noyau magnétique est constitué d’un demi-noyau de ferrite de type E dont les trois jambes traversent trois trous de la plaque de circuit imprimé et se rejoignent à la surface de l’autre demi-noyau cette fois de type I, les quatre ressorts 16B assurant deux à deux en opposition le bridage horizontal étant complétés pour le bridage vertical par les deux ressorts 16A portés intérieurement par la poutre horizontale 14A et agissant en opposition d’une seule lame 20 coopérant avec une encoche 122 pratiquée pour la recevoir dans toute la longueur d’un des deux demi-noyaux et solidarisée aux deux extrémités terminales libres des deux montants verticaux 14B. Dans cette configuration, la bride ainsi constituée entoure entièrement les deux demi-noyaux.

La illustre encore une autre variante dans laquelle la bride est constituée de deux demi-brides séparées spatialement et agissant en opposition à deux extrémités du noyau magnétique, chaque demi-bride comprenant un montant vertical 14B d’où émerge intérieurement trois ressorts 16A, 16B pour maintenir les deux demi-noyaux entre eux à la fois verticalement et horizontalement, et le clip de fixation 18 pour solidariser la bride et le noyau avec la plaque de circuit imprimé. Le clip de fixation est ici constitué de deux griffes s’étendant extérieurement depuis le montant vertical de la demi-bride et destinées à venir pincer la plaque de circuit imprimé 10. Mais, bien entendu, un clip de fixation tel que décrit précédemment aux figures 1 à 4 est tout aussi envisageable, sous réserve alors de le faire porter par un bras horizontal 14C s’étendant du montant vertical 14B. Dans l’exemple illustré, les deux demi-brides sont en matériau isolant mais, comme il n’y a pas de liaison physique entre les deux demi-brides et qu’il existe donc une isolation électrique entre les deux faces du transformateur, elles pourraient aussi être en un matériau non isolant.

La figure 6B montre une telle réalisation avec deux demi- brides métalliques réalisées par pliage d’une tôle métallique, par exemple en alliage d’aluminium, autorisant un système de pincement du PCB ouvert à la mise en place des demi-brides et fermé après mise en place des noyaux et dont la mise en place manuelle peut se faire sans risque d’erreur, du fait de la symétrie de chaque demi-bride.

Plus précisément, chaque demi-bride 30A, 30B se présente sous la forme d’une tôle rectangulaire pliée comme le montre la figure 6A avec une partie centrale 32A, 32B formant montant vertical de la demi-bride, prolongée à ses deux extrémités par une double partie inclinée formant ressort, tout d’abord intérieurement 34A, 34B et ensuite extérieurement 36A, 36B, de sorte à définir une forme en V dont la pointe est destinée à coopérer avec une encoche 120 pratiquée dans les demi-noyaux 12A, 12B pour assurer le bridage à la fois horizontal et vertical de ces deux demi-noyaux. La fixation avec le PCB est assurée par des languettes 38A s’étendant horizontalement depuis le montant vertical et entre lesquelles est pincé le PCB. La symétrie de la demi-bride évite les erreurs de montage qui est en outre facilité par une distance entre les deux languettes est légèrement supérieure à l’épaisseur nominale du PCB (par exemple une distance de 1,9 mm pour un PCB de 1,6 mm d’épaisseur nominale). La présence des deux ressorts (un dessus et un dessous) permet un serrage ferme des deux demi-noyaux l’un sur l’autre.

Cette configuration permet un montage simplifié sans risque d’endommagement du PCB lors de l’insertion et un démontage aisé sans risque de casse de la ferrite. En effet, lorsqu’on clipse les deux demi-noyaux sur une des deux demi-brides, cela a pour effet de la pousser latéralement vers le PCB (calage latéral). En outre, la contrainte qui s’exerce verticalement sur chaque forme en V, de part et d’autre de la demi-bride considérée 30A ou 30B, fait légèrement fléchir le montant vertical 32A ou 32B de cette demi-bride, montant qui devient alors légèrement incurvé (sa partie médiane se rapprochant légèrement des demi-noyaux magnétique ; autrement formulé, la légère concavité du montant est tournée vers le PCB). Du fait de cette légère flexion du montant vertical, les deux languettes s’inclinent légèrement l’une vers l’autre et viennent ainsi serrer le PCB dessus et dessous.

On notera que dans toutes ces réalisations, les règles de conception durable (dite aussi d’écoconception) sont respectées car, en ouvrant les ressorts de la bride, on peut récupérer les ressorts et la ferrite sans la casser.

Ainsi, avec l’invention, outre un faible coût de fabrication et de montage, en maintenant fixement le noyau sur le PCB, on évite le risque d’hyperstatisme ou d’introduction d’un entrefer non désiré du fait de la tolérance inévitable de l’épaisseur du PCB (ce que ne pouvaient éviter les fixations à clips métalliques de l’art antérieur enserrant entièrement et uniquement les deux demi-noyaux, sans fixation au PCB). De même, le risque d’arc électrique en altitude résultant de ces mêmes clips métalliques enserrant la totalité des deux demi-noyaux d’une face à l’autre du transformateur est évité. Enfin, la possibilité de solidariser deux demi-noyaux de type E l’un avec l’autre comme illustré à la permet de doubler la fenêtre cuivre disponible d’un transformateur planaire par rapport à la solution E+I ou C+I permise par ces clips métalliques, sans compter des fuites magnétiques plus faibles.

Claims

Assemblage (1) d’une plaque de circuit imprimé et d’un noyau magnétique, comprenant :
- une plaque de circuit imprimé (10) munie d’au moins deux trous traversants (10A, 10B), et
- un noyau magnétique formé de deux demi-noyaux (12A, 12B) et ayant au moins deux jambes s’étendant respectivement au travers des au moins deux trous traversants de la plaque de circuit imprimé, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une bride (14 ; 30A, 30B) pour maintenir ensemble par pincement les deux demi-noyaux entre eux sans entrefer parasite, la bride étant fixée à la plaque de circuit imprimé en laissant un jeu (15), selon une direction perpendiculaire à la plaque de circuit imprimé, entre la plaque de circuit imprimé et chaque demi-noyau.
Assemblage selon la revendication 1, dans lequel la bride comprend deux demi-brides (30A, 30B) séparées spatialement et agissant en opposition, chaque demi-bride comprenant un montant vertical (32A, 32B) prolongé à ses deux extrémités par une double partie inclinée, tout d’abord intérieurement (34A, 34B) et ensuite extérieurement (36A, 36B), de sorte à définir une forme en V dont la pointe est destinée à coopérer avec une encoche (120) pratiquée dans les demi-noyaux (12A, 12B) pour maintenir les deux demi-noyaux entre eux à la fois verticalement et horizontalement, la fixation de la bride avec la plaque de circuit imprimé étant assurée par des languettes (38A) s’étendant horizontalement depuis le montant vertical et entre lesquelles est pincée la plaque de circuit imprimé.
Assemblage selon la revendication 1, dans lequel la bride comprend deux demi-brides séparées spatialement et agissant en opposition, chaque demi-bride comprenant un montant vertical (14B) d’où émergent intérieurement deux ressorts (16A, 16B) pour maintenir les deux demi-noyaux entre eux à la fois verticalement et horizontalement, et un clip de fixation (18) pour solidariser la bride avec la plaque de circuit imprimé.
Assemblage selon la revendication 3, dans lequel le clip de fixation comprend deux griffes s’étendant extérieurement depuis le montant vertical de la demi-bride et destinées à venir pincer la plaque de circuit imprimé ou un double harpon (20A, 20B) dont les ailettes respectives sont destinées à venir pincer la plaque de circuit imprimé.
Assemblage selon la revendication 1, dans lequel la bride présente une forme en pont avec une poutre horizontale (14A) aux deux extrémités de laquelle se déploient deux montants verticaux (14B) de chacun desquels s’étend extérieurement un bras horizontal (14C) portant un clip de fixation (18) pour solidariser la bride avec la plaque de circuit imprimé, la poutre horizontale et chacun des deux montants verticaux qui entourent ainsi en majeure partie les deux demi-noyaux portant en outre intérieurement des ressorts (16A, 16B) pour maintenir ensemble verticalement et horizontalement les deux demi-noyaux.
Assemblage selon la revendication 5, dans lequel le bridage horizontal des deux demi-noyaux est obtenu entre au moins deux ressorts (16B) agissant en opposition et portés chacun par un des deux montants verticaux et le bridage vertical des deux demi-noyaux est obtenu entre au moins quatre ressorts (16A) agissant deux à deux en opposition et portés les uns par la poutre horizontale et les autres par une extrémité terminale libre des montants verticaux.
Assemblage selon la revendication 6, dans lequel les quatre ressorts assurant le bridage vertical coopèrent avec des gorges (120, 122) pratiquées en vis à vis dans les deux demi-noyaux.
Assemblage selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel le clip de fixation (18) est logé dans un trou traversant (10A, 10B, 10C) de la plaque de circuit imprimé.
Assemblage selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le noyau magnétique est un noyau en ferrite de type C, E, ER ou PQ.
Assemblage selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la bride est en matériau plastique isolant obtenu par usinage, moulage ou fabrication additive et choisi parmi les matériaux suivants : Nylon, ABS, PLA, PPS chargé en fibres de verre.
Assemblage selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant un bobinage primaire et un bobinage secondaire, et dans lequel la bride (14) est configurée pour que la longueur d’une ligne de fuite de l’assemblage soit au moins supérieure aux 2/3 d’une dimension transverse du noyau magnétique.