Capteur de courant avec circuit magnétique à entrefer
La présente invention concerne un capteur de courant électrique comportant un circuit magnétique à entrefer et au moins une bobine électrique disposée autour d'une branche de ce circuit, cette branche ayant une forme de parallélépipède rectangle allongée. Plus particulièrement, l'invention s'applique à des capteurs du type susmentionné à boucle ouverte dans lesquels un générateur de Hall est disposé dans l'entrefer du circuit magnétique.
Les présents capteurs, dont le circuit magnétique présente un seul entrefer, nécessitent deux pièces séparées ou des empilages de deux groupes de pièces de tôle pour permettre le montage d'une bobine sur une branche du circuit magnétique. Une telle structure et le procédé de montage qui en découle, sont coûteux et rendent les installations de montage automatique relativement complexes, le problème majeur étant la réalisation d'un enchevêtrement des pièces de tôle lors de l'assemblage des circuits magnétiques lamellaires usuels.
L'invention vise à fournir un capteur de courant d'un prix de revient nettement inférieur à celui des capteurs actuels du même type, et à permettre notamment un montage beaucoup plus simple de la ou des bobines sur le circuit magnétique.
A cet effet, le capteur de courant selon l'invention est caractérisé en ce que le circuit magnétique est constitué par une seule pièce, ou par un empilage correspondant de tôles de même forme, et présente un entrefer s'étendant parallèlement à la branche sur laquelle est disposée ladite bobine, la hauteur de cet entrefer étant plus grande que l'épaisseur de la bobine mesurée transversalement à la direction longitudinale de ladite branche, d'un côté de celle-ci, de façon à permettre la mise en place de la bobine en la faisant passer par l'entrefer.
Le capteur selon l'invention peut notamment comporter un bobinage auto-portant ou un bobinage réalisé sur un support isolant ayant, au moins sur la longueur supportant le bobinage, une section transversale en forme de U, le côté ouvert du U étant orienté vers l'intérieur du circuit magnétique. Dans ce cas, le support comporte, de préférence, à au moins une de ses extrémités, un flasque dont une portion, située du côté ouvert du U de la partie du support portant le bobinage, possède une hauteur inférieure à celle de l'entrefer. Cette portion du flasque peut notamment posséder une hauteur plus faible du côté tourné vers l'extérieur du support que du côté tourné vers le bobinage.
Selon la présente invention, la bobine peut être placée sur un support isolant séparé, lui-même placé autour de ladite branche du circuit, ce support ayant au moins sur un côté de sa section transversale une épaisseur inférieure à la hauteur de l'entrefer, de façon à permettre sa mise en place à l'intérieur de la bobine en le faisant passer par l'entrefer.
Au moins une deuxième bobine peut être disposée à l'intérieur d'une première bobine, cette deuxième bobine ayant une épaisseur, mesurée transversalement à la direction longitudinale de ladite branche de circuit d'un côté de celle-ci, inférieure à la hauteur de l'entrefer, de façon à permettre la mise en place de cette deuxième bobine sur ladite branche de circuit en la faisant passer par l'entrefer après l'introduction de fa première bobine.
De préférence, l'entrefer est formé entre une partie latérale d'une extrémité libre de la branche du circuit magnétique portant la ou les bobines, et une partie frontale d'une extrémité libre d'une branche de circuit essentiellement perpendiculaire à la branche portant la ou les bobine(s). Dans ce cas, la branche perpendiculaire à celle portant la ou les bobine(s) peut comporter une extrémité de section transversale plus grande que les sections des autres parties du circuit.
Selon une forme d'exécution particulière, une pièce ou un empilage de tôles en un matériau magnétiquement perméable est disposée en contact avec des parties du circuit voisines de l'entrefer, de façon à constituer un pont magnétique sur l'entrefer.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante de différentes formes d'exécution, indiquées à titre d'exemple et illustrées dans le dessin annexé, dans lequel:
La Fig. 1 est une vue latérale d'un circuit magnétique à entrefer muni d'une bobine, pour un capteur selon l'invention;
La Fig. 2 est une vue de front du circuit de la Fig. 1 ;
La Fig. 3 est une coupe transversale d'un circuit magnétique similaire muni de deux bobines superposées;
La Fig. 4 est une vue partielle du circuit magnétique de la Fig. 3;
La Fig. 5 est une vue latérale, partiellement en coupe, d'un support de bobine utilisable dans l'agencement de la Fig. 3;
La Fig. 6 est une vue frontale, partiellement en coupe, selon la ligne VI-VI de la Fig. 5;
La Fig. 7 est un détail illustrant une variante du support de la Fig. 5;
la Fig. 8 est une vue partielle similaire à celle de la Fig. 6, pour la variante selon la Fig. 7;
La Fig. 9 est une vue latérale d'un circuit magnétique portant deux bobines sur des branches différentes; et
La Fig. 10 est une vue en coupe, selon la ligne X-X de la Fig. 9.
La Fig. 1 montre un circuit magnétique 1 présentant un entrefer 2, formé entre la partie latérale de l'extrémité d'une branche 3 du circuit et la partie frontale d'une extrémité libre d'une branche 4 perpendiculaire à la branche 3. La hauteur H de l'entrefer 2 est légèrement supérieure à l'épaisseur E d'une bobine 5 et à l'épaisseur D d'un support isolant tubulaire 6. Le circuit magnétique peut être réalisé en une pièce de ferrite ou, comme l'illustre la Fig. 2, par un empilage de pièces de tôle, de même forme, assemblé pour former un tel circuit.
La hauteur de l'entrefer H permet d'introduire la bobine 5 à travers cet entrefer, puis, dans une deuxième étape, d'introduire le support 6 à l'intérieur de cette bobine en l'enfilant sur la branche 3.
La Fig. 3 illustre le cas où deux enroulements sont superposés sur la branche 3 d'un circuit magnétique similaire à celui de la Fig. 1 et représenté partiellement à la Fig. 4. Un premier enroulement 7 est constitué, par exemple, par une spire plate unique 7, à laquelle sont soudés des fils de connexion 8. La spire 7 possède une épaisseur E1 inférieure à la hauteur H de l'entrefer 2 du circuit 3, et sera introduite en premier à travers cet entrefer. Puis, un tube isolant 8*, dont les dimensions extérieures sont légèrement inférieures aux dimensions intérieures de la spire 7, est introduit de façon similaire et disposé à l'intérieur de la spire 7.
Un enroulement 9 réalisé sur un support isolant 10 est ensuite également introduit à travers l'entrefer 2 et placé à l'intérieur du tube isolant 8. Le corps du support 10, qui porte l'enroulement 9, présente une section transversale en forme de U dont la partie ouverte est orientée vers l'intérieur du circuit 1. Ceci permet de donner à l'enroulement 9 une épaisseur maximale correspondant à la hauteur H de l'entrefer, puisque le support ne contribue pas à la hauteur totale de la bobine 9, 10 sur la partie devant passer à travers l'entrefer 2. Enfin, une cale 11' est introduite, entre la branche 3 du circuit et l'enroulement 9 à l'endroit de l'ouverture du
U du support 10, pour isoler l'enroulement de la branche 3. Cette cale 11' est également introduite par l'entrefer.
La Fig. 4 montre en outre schématiquement une pièce 1 ' magnétiquement perméable qui peut être disposée en contact avec les parties du circuit 1 voisines de l'entrefer 2, afin de former un pont ou shunt magnétique sur l'entrefer pour améliorer les performances dynamiques du capteur, plus particulièrement dans le cas d'un capteur du type à compensation. Une autre forme d'exécution du circuit prévoit à cet effet de conférer au moins à l'extrémité de la branche en regard de la branche 3 une section transversale plus grande que celle du reste du circuit.
Les Fig. 5 et 6 montrent la bobine 9,10 de la Fig. 3, l'enroulement 9 n'étant indiqué que partiellement et le support 10 étant représenté partiellement en coupe. Les deux extrémités du support 10 sont constituées par des flasques 11 , 12 qui présentent à l'endroit d'une portion respective 13, 14 une section réduite dont la hauteur correspond à l'épaisseur E2 du bobinage 9. Les portions 13, 14 correspondent à la largeur intérieure du corps en forme de U du support 10 et sont destinées à passer par l'entrefer 2 au moment de la mise en place de la bobine. Pour faciliter l'insertion de l'ensemble par l'entrefer, la section des portions 13, 14 peut être trapézoïdale comme l'illustrent les Fig. 5 et 6.
Les Fig. 7 et 8 illustrent une variante d'exécution du support 10 selon laquelle une paroi d'isolation 15 fait partie du corps d'un support 16, cette paroi ayant une épaisseur faible de manière à ne réduire que de peu l'épaisseur maximale E2 du bobinage. Dans ce cas, une cale telle que 11' n'est généralement plus nécessaire.
Les Fig. 9 et 10 illustrent une forme d'exécution dans laquelle un circuit magnétique 17 est formé par un empilage de tôles en forme de C. Deux bobines sont disposées respectivement sur des branches parallèles 18 et 19 de ce circuit, leur mise en place s'effectuant d'une façon similaire aux exemples précédents en passant par l'entrefer 20 de ce circuit. Telle que montrée à titre d'exemple,
une bobine 21 à fil épais est disposée sur un support isolant 22 qui en Poccurence présente une section transversale en forme de U et peut être insérée entre la bobine et la branche 19 de l'extérieur du circuit. Une bobine 23 comporte un bobinage 24 réalisé sur support 25 dont le corps portant le bobinage présente également une forme de U ouvert vers l'intérieur du circuit. Des fiasques 26, 27 sont découpées de manière à permettre le passage de la bobine par l'entrefer 20 avec une épaisseur du bobinage légèrement inférieure à la hauteur de l'entrefer. Une pièce intermédiaire isolante 28 peut être disposée au préalable sur la branche 18 de façon que le bobinage 24 ne vienne pas en contact avec cette branche lorsque la bobine a été mise en place. En outre, une cale 29 est introduite entre la branche 18 et le support 25 de l'extérieur du circuit.
Les exemples susmentionnés sont bien entendu nullement limitatifs et de nombreuses autres formes et variantes d'exécution sont du domaine de l'homme de métier.