WO2024120904A1 - Transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé - Google Patents

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WO2024120904A1
WO2024120904A1 PCT/EP2023/083431 EP2023083431W WO2024120904A1 WO 2024120904 A1 WO2024120904 A1 WO 2024120904A1 EP 2023083431 W EP2023083431 W EP 2023083431W WO 2024120904 A1 WO2024120904 A1 WO 2024120904A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic circuit
support
electrical
transformer
electrical conductors
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/083431
Other languages
English (en)
Inventor
Wendell Da-Cunha-Alves
Roger DENIOT
Massourang DIALLO
Julien Leveque
Baptiste PARIGOT
Amaury Rouet
Original Assignee
Valeo Eautomotive France Sas
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Eautomotive France Sas filed Critical Valeo Eautomotive France Sas
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H01F27/325—Coil bobbins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/12—Two-phase, three-phase or polyphase transformers

Definitions

  • the present invention relates to a three-phase transformer for an isolated voltage converter, such a voltage converter being for example integrated into a component for the electrical supply of a vehicle electrical energy storage unit, also called a "charger" of this electrical energy storage unit.
  • the electrical energy storage unit is for example a battery, which may have a nominal voltage greater than 60V, for example greater than or equal to 300V, 400V, 800V, or even 1000V.
  • the voltage converter receives, for example, an alternating voltage from an electrical network and supplies the battery with a direct voltage.
  • This converter can convey a power greater than 5kW, for example greater than 7k W, for example greater than 1lkW, in particular 22kW or more.
  • Such a converter includes a three-phase transformer. The use of such a transformer can make it possible to achieve galvanic isolation and carry out voltage adaptation.
  • Three-phase transformers are already known comprising three coils each formed of a winding around a ferrite column or core arranged in the same plane in an aluminum casing.
  • This type of transformer has several disadvantages limiting its performance. These disadvantages are high inductance drops when the transformer is arranged in the aluminum case, unbalanced currents, non-uniform resonant frequency, and high losses in the aluminum case.
  • the invention aims to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, using a three-phase transformer for an isolated voltage converter, comprising:
  • a magnetic circuit comprising a first part and a second part, each part comprising: a base with a substantially triangular contour, in particular with a contour defining an equilateral triangle, and three pads each extending towards the base of the other part of the magnetic circuit,
  • each support being mounted on two facing pads belonging respectively to one and the other part of the magnetic circuit, each support of electrical conductors carrying two electrical windings in inductive coupling with one another via the magnetic circuit, characterized in that each pad of a part of the magnetic circuit defines at least one air gap other than via its cooperation with the pad of the other part of the magnetic circuit which it faces.
  • the magnetic field allowing inductive coupling crosses at least three air gaps.
  • the magnetic circuit may include a central leg carried by one of the parts of the magnetic circuit. This central leg can reduce iron losses in the magnetic circuit.
  • the central leg can be made in one piece with the part of the magnetic circuit which carries it.
  • the central leg can extend between two ends each being in contact with one of the bases of the magnetic circuit. No air gap is then left in the central leg. Due to the absence of an air gap in the central leg and the presence of air gaps at the level of the magnetic circuit pads, the phases of the transformer are decoupled and the inductance leaks are balanced.
  • the central leg can have a heart and three outgrowths extending from this heart, each outgrowth extending between two neighboring pads carried by the same part of the magnetic circuit.
  • Each outgrowth of the central leg can have a wall facing a stud whose shape is the same as that of the stud. This similarity in shape can promote the integration of these growths in the space between two neighboring blocks.
  • Each pad can have its portion extending from the base of the part of the magnetic circuit which is made in one piece with this base of the part of the magnetic circuit.
  • the pads can extend towards the base of the other part of the magnetic circuit over the same height.
  • the height of the pads carried by a part of the magnetic circuit from its base can be equal to the height of the pads carried by the other part of the magnetic circuit from its base.
  • the magnetic field circulating between two electrical windings carried by the same support of electrical conductors can cross exactly three air gaps.
  • two pads belonging respectively to a part of the magnetic circuit and facing one on the other can define a peripheral leg and this peripheral leg can have exactly three air gaps.
  • Each electrical conductor support may include:
  • this wall defining in particular a hollow cylinder of circular cross section
  • the distance between two consecutive edges can be constant or vary.
  • the two electrical windings carried by a support of electrical conductors can follow one another along this support, without overlapping along planes perpendicular to the longitudinal axis of this support.
  • Each electrical conductor support can integrate at least one:
  • Such an electrical conductor support integrating all or part of the aforementioned systems can be made in a single piece, for example in plastic such as polybutylene terephthalate (PB T), or polyamide (PA).
  • plastic such as polybutylene terephthalate (PB T), or polyamide (PA).
  • the aforementioned guiding system may comprise at least one clamp cooperating with one of the electrical conductors beyond one end of the electrical winding that it defines.
  • This guide system may comprise two additional walls extending along the longitudinal axis of the support, these two additional walls being offset and defining between them a guide channel receiving at least one of the electrical conductors outside of the winding it defines.
  • the aforementioned system for maintaining the support on the magnetic circuit may include at least one pad projecting relative to the rest of the support.
  • the pad can define a surface coming into contact with a surface of a base of the magnetic circuit.
  • the aforementioned system for holding the support on the transformer housing may comprise at least one pin, in particular a single pin, projecting relative to the rest of the support.
  • the pin can have a section perpendicular to the longitudinal axis of the support which is cruciform.
  • the pin can be received by force in an opening provided in the housing, in particular in the body of the housing, so as to ensure that the support is maintained on the housing.
  • the aforementioned system for holding the housing cover on the support may include at least one pin projecting relative to the rest of the support.
  • the pin can have a section perpendicular to the longitudinal axis of the support which is cruciform.
  • the pin can be received by force in an opening made in the cover of the housing, so as to ensure that the cover is held on the support.
  • the system for holding the cover of the housing on the support and the additional walls of the guide system can project relative to the rest of the support on the same side of the support, along the longitudinal axis of this support.
  • the housing cover retention system on the bracket and the bracket retention system on the transformer housing may project relative to the rest of the bracket, from opposite sides of the bracket, along the longitudinal axis of the bracket.
  • the cover is held on the body of the housing can be done by means of screws received in holes made in the wall of the body of the housing, in particular in three made in a shoulder of the wall of the body of the housing. housing. This retention of the cover is then not done via the support of electrical conductors.
  • the use of a metal cover with this screw fixing ensures EMC shielding of the case.
  • the magnetic circuit and the electrical conductor supports are for example arranged in the housing, the latter being in particular filled with a resin which is then polymerized to immobilize the interior of the housing.
  • the three electrical conductor supports can define a triangular pattern, particularly an equilateral triangle.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to a component for the electrical supply of a vehicle electrical energy storage unit, comprising the transformer defined above.
  • the electrical energy storage unit is for example a battery which can have one of the above nominal voltages.
  • FIG.l schematically represents part of the electrical circuit of a component for the electrical supply of a vehicle electrical energy storage unit
  • FIG.2 represents in elevation an example of a three-phase transformer that can be used in the circuit of Figure 1
  • - [Fig.3] represents in isolation the magnetic circuit of the three-phase transformer of Figure 2
  • FIG.4 partially represents the three-phase transformer of Figures 2 and 3 when the housing cover is removed
  • FIG.5 represents a detail of an example of a system for holding the cover of the transformer housing on the support
  • FIG.6 represents the cover of the box in Figure 4,
  • FIG.7 represents in isolation the body of the terminal block visible in Figure 2,
  • FIG.8 represents the body of Figure 7 in which inserts are arranged
  • FIG.9 represents the terminal block of Figures 7 and 8 with electrically conductive bar and screw
  • FIG.10 represents the face of the transformer opposite to that shown in Figure 4,
  • FIG.11 is a view of the electrical conductor support of the transformer from the same side as Figure 10, and shows the system for holding the support on the magnetic circuit and the system for holding the support on the body of the housing of the transformer carried by this support
  • FIG.12 represents the body of the transformer housing on which the electrical conductor support of Figure 11 is held
  • FIG.13 is a view similar to Figure 11 and also shows ribs allowing this support to be moved away from the portion of the magnetic circuit on which it is mounted,
  • FIG.14 [Fig.15] and [Fig.16] are views similar to that of Figure 13, when the electrical conductor support is mounted on the portion of the magnetic circuit,
  • FIG.17 is a side sectional view of Figure 16,
  • FIG.18 represents three electrical conductor supports of the transformer and their electrical conductors, in the absence of the magnetic circuit
  • FIG.19 represents in isolation one of the three electrical conductor supports of Figure 18 with its electrical conductors
  • FIG.20 represents the electrical conductor support of Figure 19 without its electrical conductors
  • FIG.21 represents, similarly to Figure 2, another example of a three-phase transformer differing among other things by the way in which the cover is held.
  • FIG. 1 a part of the electrical circuit 1 of a component for the electrical supply of a vehicle electrical energy storage unit.
  • This corn- posing is also called “charger”.
  • the electrical energy storage unit is for example a battery, which can have a nominal voltage greater than 60V, for example greater than or equal to 300V, 400V, 800V, or even 1000V.
  • Circuit 10 receives as input an alternating voltage from a network not shown which is here three-phase.
  • a rectifier making it possible to convert this alternating voltage into a direct voltage, and also carrying out, if necessary, a power factor correction function (“Power factor correction” in English), is arranged upstream of a direct bus 11. Downstream on this direct bus, from the electrical network, is placed an isolated voltage converter 12, here being a DC/DC.
  • This converter 12 comprises in a known manner an inverter 14, a three-phase transformer 15, and a rectifier 16 supplying the vehicle with a direct voltage isolated from the electrical network.
  • the three-phase transformer 15 is connected to each of the rectifier 16 and the inverter 14 by a block of inductors 17 and a block of capacitors 18, so as to define a CLLLC structure .
  • Other structures are of course possible, such as an LLC, CLLC, LC or even CL structure.
  • each phase has a primary winding 20 and a secondary winding 21 in inductive coupling with each other, and the primary windings 20 are star-connected and the secondary windings 21 are also connected in star.
  • the three-phase transformer 15 comprises in the example considered a magnetic circuit 22, comprising a first part 23 and a second part 24.
  • Each part 23, 24 comprises: a base 26 of substantially triangular outline, and three pads 27 each extending in direction of the base 26 of the other part of the magnetic circuit 22.
  • Each base 26 here has a contour defining an equilateral triangle.
  • the transformer 15 further comprises three supports 30 of electrical conductors 31, 32, each support 30 being here mounted on two facing pads 27 belonging respectively to one and the other of the parts 23, 24 of the magnetic circuit.
  • Two electrical conductors 31, 32 associated with the same support 30 respectively have a portion defining a primary winding 20 and a portion defining a secondary winding 21.
  • These electrical conductors 31, 32 are for example Litz wire.
  • the transformer 15 further comprises a housing 50 comprising a body 51 closed by a cover 52, which are visible in Figures 4 and 6.
  • This body 51 and this cover 52 are for example made of metal, for example aluminum.
  • the supports 30 and the magnetic circuit 22 are arranged inside the housing 50.
  • the body 51 is filled with a resin capable of being polymerized to harden and immobilize the components arranged inside the body ("potting" in English ).
  • the housing 50 also has a triangular outline, being more precisely here an equilateral triangle.
  • the housing is in the example considered exclusively formed by the body 51 and the cover 52, but the invention is not limited to a housing 50 consisting of two parts.
  • each pad 27 defines a clean air gap 28, for example via a zone of the pad 27 filled with non-magnetic material such as an epoxy resin composite reinforced with fiberglass (FR4) or ceramics.
  • This zone occupied by this non-magnetic material defines, for example, an entire section of the pad.
  • Several sections are for example assembled with this area of the pad 27 to constitute this pad 27.
  • an additional air gap 29 is present between the opposite ends of two pads 27 belonging respectively to different parts 23 , 24 of the magnetic circuit 22.
  • each magnetic field allowing inductive coupling between a primary winding 20 and a secondary winding 21 crosses exactly three air gaps.
  • the magnetic circuit 22 of the example considered comprises a central leg 40 carried by one of the parts 23, 24 of the magnetic circuit 22.
  • This central leg 40 is here made in one piece with part 23 of magnetic circuit 22 which carries it.
  • the central leg 40 extends in this example continuously between two ends each being in contact with one of the bases 26 of the magnetic circuit 22, so that no air gap is provided in the leg central 40.
  • the central leg 40 has a core 41 and three protrusions 42 extending from this core 41, each protrusion 42 extending between two neighboring studs 27 carried by the same part of the magnetic circuit.
  • each stud 27 has a circular exterior contour
  • each protrusion 42 of the central leg 40 here has a wall facing the studs 27 of rounded shape.
  • the three-phase transformer 15 includes a connection terminal block 45.
  • This connection terminal block 45 is fixed to one side of the housing 50 of the three-phase transformer 15.
  • the terminal block 45 here defines six terminals 60 for the connection of the three-phase transformer 15 to the rest of the electrical circuit 10, these terminals 60 being represented schematically in Figure 1. These terminals 60 here come into contact with electrical tracks of an electronic card not shown.
  • connection terminal block 45 has, as can be seen in Figure 2, an elongated shape, and the six terminals 60 are here arranged in a row.
  • the terminal block 45 here comprises a body 61 and a plurality of electrically conductive bars 62, each terminal 60 being defined by a portion 63 of a bar. Each portion 63 is here flat, so as to come into contact with an electrical track of the electronic card mentioned above.
  • the body 61 can be made of plastic, for example PBT, PA, etc.
  • Each electrically conductive bar 62 has for example a portion 65, opposite the portion 63 defining the terminal, which is electrically connected to one of the electrical conductors 31, 32, here via a hollow sleeve 66 inside which the conductor 31, 32 is inserted, for example fixed by crimping or welding.
  • Each electrically conductive bar 62 locally comprises a hole 67 and the fixing of this electrically conductive bar 62 on the body 61 is carried out by means of a screw 68 received in this hole 67.
  • the body 61 here comprises six housings 69, and each of these housings receives an insert 70 providing a hole 71, the aforementioned screw 68 being received in an insert hole 71.
  • the fixing of the electrically conductive bar 62 on the body 61 is done via the screw 68 and the insert 70 received in housing 69.
  • Each insert 70 can be made of metal, in particular steel. Alternatively, each insert is made of composite material. Six inserts are for example provided, and all these inserts 70 have in the example considered the same shape and the same dimensions.
  • Each screw 68 can, in addition to ensuring the fixing of an electrically conductive bar 62 on the body 61, also ensure the fixing of the electrically conductive bar 62 on the electronic card not shown.
  • each insert 70 can define a positioning relief 73 of the portion 63 of the electrically conductive bar defining the hole 67.
  • This positioning relief 73 is for example a flat surface of circular shape.
  • the exterior wall of each housing 69 can provide a recess 75 capable of accommodating an end portion 64 of the electrically conductive bar 62, in order to ensure correct positioning of this bar on the body 61 and to avoid any relative rotation between this bar and this body.
  • the body 61 comprises a plurality of housings 69 which directly receive the screws 68, in the absence of insert 70.
  • the fixing of the bar electrically conductor 62 on the body 61 is done directly via the screw 68, without an intermediate part.
  • each support 30 of electrical conductors can integrate a system 80 for holding the cover 52 on this support 30.
  • Each support 30 comprises for example a single pin 81 projecting relative to the rest of the support 30 along the longitudinal axis of the latter.
  • only two of the three supports of the transformer 15 include a pin 81, the third support 30 being devoid of it.
  • Figure 5 represents in detail a pin 81, the latter being able to have a section perpendicular to the longitudinal axis of the support which is cruciform.
  • Each pin 81 of a support 30 of electrical conductors is in the example considered received by force in an opening provided in the cover 52, as can be seen in Figure 4.
  • the relative arrangement of the pins 81 of the supports 30 makes it possible to immobilize the cover 52.
  • the holding system 80 of the cover 52 on the support 30 can extend along the longitudinal axis of the support 30 on the same side of the support 30 as a guiding system 85 of electrical conductors which will be described with reference to Figures 18 to 20.
  • the holding system 80 is not shown, the guiding system 85 may be present without necessarily the holding system 80 being present, other ways of holding the cover 52 being possible, such as described in particular with reference to Figure 21.
  • each electrical conductor 31, 32 carried by a support 30 of the transformer 15 can be guided outside the winding 20, 21 which it defines.
  • each of these conductors 31, 32 is guided by the guide system 85 beyond each of the ends of the electrical winding 20, 21 which it defines.
  • the first ends of the electrical conductors can constitute an output to the electrical circuit 10 outside the transformer 15, and three of the second ends electrical conductors may lead to a common point via a star connection at the primary, and three more of these second ends of the electrical conductors may lead to a common point via another star connection at the secondary.
  • the support 30 of the two electrical windings 31, 32 includes:
  • this wall 90 defines in the example considered but in a non-limiting manner a hollow cylinder of circular cross section, and
  • edges 92, 93, 94 offset along the longitudinal axis of the support, so that one of the electrical windings 31 is arranged between the first 92 and the second edge 92 and the other of the electrical windings 32 is arranged between the second 93 and the third 94 rim, as is clearly visible in Figure 2 for example.
  • the distance between two consecutive edges 92, 93 and 93, 94 remains constant in the example considered.
  • the guiding system 85 acts on the electrical conductors on the one hand via clamps 97 and 98, and on the other hand via additional walls 105 and 106.
  • the guide system 85 comprises, for each electrical conductor 31, 32, on the one hand a first clamp 97 cooperating with this electrical conductor 31, 32 beyond the first end of the electrical winding 20, 21 which it defines.
  • a clamp 97 has for example two arms 99 curved so as to match a zone of the contour of this end of the electrical conductor, as shown in Figure 18 or 20. This is a circular contour.
  • Each clamp 97 is for example, but in a non-limiting manner, made in one piece with the rest of the support 30 of electrical conductors.
  • each first clamp 97 cooperates for example with a portion of electrical conductor 31,32 on the way to a connection terminal 60.
  • the guiding system 85 also comprises a second clamp 98 cooperating with the electrical conductor beyond the second end of the electrical winding which it defines, these first 97 and second 98 clamps succeeding one another along the one of the first 92, second 93 and third 94 ledges.
  • each second clamp 98 cooperates for example with a portion of electrical conductor 31,32 on the way to a common point of a star connection.
  • the first rim 92 comprises two first clamps 97 which each cooperate respectively with one of the electrical conductors 31, 32 beyond the first end of the electrical winding 20, 21 which it defines, and two second clamps 98 which each cooperate respectively with an electrical conductor beyond the second end of this electrical winding 20, 21, and - the second rim 93 comprises a first clamp 97, arranged under a first clamp
  • the clamps carried by the second rim 94 make it possible to guide the electrical conductor 32 outside the electrical winding disposed between the second rim 93 and the third rim 94.
  • These two additional walls 105 and 106 of the guide system 85 are here offset so as to define between them a guide channel 108 receiving the electrical conductors 31, 32 in a stacked manner. exterior of the windings 20, 21 which they define. Channel 108 here has a constant dimension.
  • These additional walls extend in the example considered on either side of an arcuate portion of the first rim 92, projecting axially beyond this first rim 92. In the area overlapping this first rim 92, the additional walls 105 and 106 each define an arcuate portion, the wall 106 having a radius greater than the wall 105, as is also visible in Figure 17.
  • the wall 106 comprises first openings 110 for the passage of the electrical conductors 31, 32 towards the electrical winding 20, 21 which it defines, and second openings 111 in which no electrical winding pass. It can be seen that the first openings 110 are arranged radially facing a clamp 97, 98.
  • each support 30 of electrical conductors 31, 32 also integrates a holding system 120 on the body 51 of the housing 50.
  • This holding system 120 here comprises a pin 121, having in this example a section perpendicular to the longitudinal axis of the support which is cruciform. This pin 121 extends axially away from the rest of the support 30 from the third rim 94. As can be seen in Figures 10 and 12, each pin 121 is received by force in an opening 122 provided in the body 51 of the housing 50.
  • This holding system can ensure immobilization of the magnetic circuit 22 on the body 51 of the housing before polymerization of the resin contained in this housing 50.
  • each holding system 120 can then extend axially on one side of the support 30 while the holding system 80 and the guiding system 85 extend axially on the opposite side of support 30.
  • a system 130 for holding support 30 of electrical conductors 31, 32 on the magnetic circuit 22 is thus provided.
  • This holding system 130 is in the form of two pads 132 projecting relative to the rest of the support 30.
  • these systems 130 and 120 can extend axially on the same side of the support , the pin 121 and a pad 132 being arranged in particular side by side as can be seen in the example of Figure 11.
  • Each pad 132 here defines a surface 135 coming into contact with a surface 136 of a base 26 of the magnetic circuit 22.
  • the surfaces 135 and 136 are planar here.
  • Each pad 132 is for example supported by a reinforcement 133, as visible in Figure 11.
  • the cooperation between the two pads 132 of a support 30 and the base 26 can ensure immobilization in rotation of the support 30 on the magnetic circuit 22.
  • the cylindrical wall 90 of the support 30 comprises ribs 142 extending away from the wall 90 towards the stud 27 on which this support is mounted.
  • ribs 142 are provided, but the invention is not limited to a precise number of ribs 142. These six ribs 142 thus constitute a spacing system 140 of the cylindrical wall 90, and therefore electrical windings 20, 21 which it carries, of pad 27.
  • each rib 142 can extend continuously along the axis of the support 30 from the first rim 92 to the third rim 94.
  • each rib 142 does not extend for example as far as the stud 27 on which the support 30 is mounted. An empty space ensuring easy assembly thus remains present between each end of a rib facing the stud 27 and this stud 27.
  • each support 30 of electrical conductors 31, 32 can be made in one piece.
  • the support 30 is thus in one piece and has all or part of the aforementioned functionalities.
  • the cover 52 is held directly on the body 51 of the housing 50 by means of screws 56 received in a shoulder 57 of the wall of the body 51.
  • the cover 52 which is shown in transparency in this figure 21, can close the body 51, thus ensuring EMC shielding of the housing 50.
  • the wall 105 of the guide system 85 can have additional projections 115, received in openings provided in the cover 52.
  • These additional projections! 15 define for example two slots per side of the transformer 15, and they can facilitate the introduction of the magnetic circuit 22 provided with the supports 30 inside the body 51 of the housing 50.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Composite Materials (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

Transformateur triphasé (15) pour convertisseur de tension isolé, comprenant: - un circuit magnétique (22), comprenant une première partie (23) et une deuxième partie (24), chaque partie (23, 24) comprenant : une base (26) de contour sensiblement triangulaire, et trois plots (27) s'étendant chacun en direction de la base (26) de l'autre partie du circuit magnétique (22), - trois supports (30) de conducteurs électriques (31, 32), chaque support (30) étant monté sur deux plots (27) en regard appartenant respectivement à l'une et à l'autre des parties (23, 24) du circuit magnétique (22), chaque support (30) de conducteurs électriques (31, 32) portant deux enroulements électriques (20, 21) en couplage inductif l'un avec l'autre par l'intermédiaire du circuit magnétique (22), caractérisé par le fait que le chaque plot (27) d'une partie (22) du circuit magnétique définit au moins un entrefer (28) autrement que via sa coopération avec le plot (27) de l'autre partie (23) du circuit magnétique dont il est en regard.

Description

Description
Titre de l’invention : Transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé
La présente invention concerne un transformateur triphasé pour un convertisseur de tension isolé, un tel convertisseur de tension étant par exemple intégré à un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, encore appelé « chargeur » de cette d’unité de stockage d’énergie électrique. L’unité de stockage d’ énergie électrique est par exemple une batterie, pouvant présenter une tension nominale supérieure à 60V, par exemple supérieure ou égale à 300V, à 400V, à 800V, voire à 1000V. Le convertisseur de tension reçoit par exemple d’un réseau électrique une tension alternative et fournit à la batterie une tension continue. Ce convertisseur peut véhiculer une puissance supérieure à 5kW, par exemple supérieure à 7k W, par exemple supérieure à llkW, notamment de 22kW ou plus. Un tel convertisseur comprend un transformateur triphasé. L’emploi d’un tel transformateur peut permettre de réaliser une isolation galvanique et réaliser une adaptation en tension.
Il est déjà connu des transformateurs triphasés comportant trois bobines formées chacune d’un enroulement autour d’une colonne ou noyau en ferrite disposés dans un même plan dans un boîtier en aluminium. Ce type de transformateur présente plusieurs inconvénients limitant ses performances. Ces inconvénients sont des chutes d’inductance élevées lorsque le transformateur est disposé dans le boîtier en aluminium, des courants déséquilibrés, une fréquence de résonance non uniforme, et des pertes élevées dans le boîtier en aluminium.
On connaît des documents FR 3 113 178, DE 102018 206 389 et JP 2019-079944 des transformateurs à plusieurs jambes avec un unique entrefer par jambe portant des enroulements électriques.
Il existe un besoin pour remédier aux inconvénients précités.
L’invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé, comprenant:
- un circuit magnétique, comprenant une première partie et une deuxième partie, chaque partie comprenant : une base de contour sensiblement triangulaire, notamment de contour définissant un triangle équilatéral, et trois plots s’étendant chacun en direction de la base de l’autre partie du circuit magnétique,
- trois supports de conducteurs électriques, chaque support étant monté sur deux plots en regard appartenant respectivement à l’une et à l’autre des parties du circuit magnétique, chaque support de conducteurs électriques portant deux enroulements électriques en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, caractérisé par le fait que chaque plot d’une partie du circuit magnétique définit au moins un entrefer autrement que via sa coopération avec le plot de l’autre partie du circuit magnétique dont il est en regard.
Ainsi, dans le transformateur selon l’invention, pour chaque phase, le champ magnétique permettant le couplage inductif traverse au moins trois entrefers. On évite d’avoir recours à des inductances résonantes additionnelles à des fins de découplage. Il en résulte un gain en encombrement pour le convertisseur intégrant le transformateur.
Le circuit magnétique peut comprendre une jambe centrale portée par l’une des parties du circuit magnétique. Cette jambe centrale peut permettre de réduire les pertes fer dans le circuit magnétique.
La jambe centrale peut être réalisée d’une seule pièce avec la partie du circuit magnétique qui la porte.
La jambe centrale peut s’étendre entre deux extrémités étant chacune en contact avec une des bases du circuit magnétique. Aucun entrefer n’est alors ménagé dans la jambe centrale. Du fait de l’absence d’entrefer dans la jambe centrale et de la présence des entrefers au niveau des plots du circuit magnétique, les phases du transformateur sont découplées et les fuites d’inductance sont équilibrées.
La jambe centrale peut présenter un cœur et trois excroissances s’étendant depuis ce cœur, chaque excroissance s’étendant entre deux plots voisins portés par une même partie du circuit magnétique.
Chaque excroissance de la jambe centrale peut avoir une paroi en regard d’un plot dont la forme est la même que celle du plot. Cette similarité de forme peut favoriser l’intégration de ces excroissances dans l’espace entre deux plots voisins.
Chaque plot peut présenter sa portion s’étendant depuis la base de la partie du circuit magnétique qui est réalisée d’une seule pièce avec cette base de la partie du circuit magnétique.
D’une partie du circuit magnétique à l’autre, les plots peuvent s’étendre en direction de la base de l’autre partie du circuit magnétique sur une même hauteur. Autrement dit, la hauteur des plots portés par une partie du circuit magnétique depuis sa base peut être égale à la hauteur des plots portés par l’autre partie du circuit magnétique depuis sa base.
Le champ magnétique circulant entre deux enroulements électriques portés par un même support de conducteurs électriques peut traverser exactement trois entrefers. Autrement dit, deux plots appartenant respectivement à une partie du circuit magnétique et en regard l’un de l’autre peuvent définir une jambe périphérique et cette jambe périphérique peut présenter exactement trois entrefers.
Chaque support de conducteurs électriques peut comprendre :
- une paroi autour de laquelle sont disposés les enroulements électriques, cette paroi définissant notamment un cylindre creux de section transversale circulaire, et
- trois rebords décalés le long de l’axe longitudinal du support, de sorte que l’un des enroulements électriques est disposé entre le premier et le deuxième rebord et que l’autre des enroulements électriques est disposé entre le deuxième et le troisième rebord.
L’écart entre deux rebords consécutifs peut être constant ou varier.
Autrement dit, les deux enroulements électriques portés par un support de conducteurs électriques peuvent se succéder le long de ce support, sans chevauchement selon des plans perpendiculaires à l’axe longitudinal de ce support.
Chaque support de conducteurs électriques peut intégrer l’un au moins :
- d’un système de guidage d’au moins un des deux conducteurs électriques à l’extérieur de l’enroulement électrique qu’il définit,
- d’un système de maintien de ce support sur le circuit magnétique,
- d’un système de maintien de ce support sur un boîtier du transformateur, notamment sur un corps de ce boîtier, et
- d’un système de maintien d’un couvercle de boîtier du transformateur sur ce support.
Un tel support de conducteurs électriques intégrant tout ou partie des systèmes précités peut être réalisé d’une seule pièce, par exemple en plastique tel du polybutylène terephthalate (PB T), ou du polyamide (PA).
Le système de guidage précité peut comprendre au moins une pince coopérant avec l’un des conducteurs électriques au-delà d’une extrémité de l’enroulement électrique qu’il définit.
Ce système de guidage peut comprendre deux parois additionnelles s’étendant le long de l’axe longitudinal du support, ces deux parois additionnelles étant décalées et définissant entre elles un canal de guidage recevant l’un au moins des conducteurs électriques à l’extérieur de l’enroulement qu’il définit.
Le système de maintien précité du support sur le circuit magnétique peut comprendre au moins un patin faisant saillie par rapport au reste du support. Le patin peut définir une surface venant au contact d’une surface d’une base du circuit magnétique.
Le système de maintien précité du support sur le boîtier du transformateur peut comprendre au moins un pion, notamment un unique pion, faisant saillie par rapport au reste du support. Le pion peut avoir une section perpendiculaire à l’axe longitudinal du support qui est cruciforme. Le pion peut être reçu à force dans une ouverture ménagée dans le boîtier, notamment dans le corps du boîtier, de manière à assurer ce maintien du support sur le boîtier.
Le système de maintien précité du couvercle du boîtier sur le support peut comprendre au moins un pion faisant saillie par rapport au reste du support. Le pion peut avoir une section perpendiculaire à l’axe longitudinal du support qui est cruciforme. Le pion peut être reçu à force dans une ouverture ménagée dans le couvercle du boîtier, de manière à assurer ce maintien du couvercle sur le support.
Le système de maintien du couvercle du boîtier sur le support et les parois additionnelles du système de guidage peuvent faire saillie par rapport au reste du support d’un même côté du support, le long de l’axe longitudinal de ce support.
Le système de maintien du couvercle du boîtier sur le support et le système de maintien du support sur le boîtier du transformateur peuvent faire saillie par rapport au reste du support, depuis des côtés opposés du support, le long de l’axe longitudinal du support.
Dans une autre variante, le maintien du couvercle sur le corps du boîtier peut se faire par l’intermédiaire de vis reçues dans des trous ménagés dans la paroi du corps du boîtier, notamment dans des trois ménagés dans un épaulement de la paroi du corps du boîtier. Ce maintien du couvercle ne se fait alors pas via le support de conducteurs électriques. L’emploi, avec cette fixation par vis, d’un couvercle métallique, permet d’assurer un blindage CEM du boîtier.
Le circuit magnétique et les supports de conducteurs électriques sont par exemple disposés dans le boîtier, ce dernier étant notamment rempli d’une résine qui est ensuite polyméri- sée pour immobiliser l’intérieur du boîtier.
Les trois supports de conducteurs électriques peuvent définir un motif triangulaire, notamment un triangle équilatéral.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, comprenant le transformateur défini ci-dessus. L’unité de stockage d’énergie électrique est par exemple une batterie pouvant présenter l’une des tensions nominales ci-dessus.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’ exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci :
- [Fig.l] représente de façon schématique une partie du circuit électrique d’un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule
- [Fig.2] représente en élévation un exemple de transformateur triphasé pouvant être utilisé dans le circuit de la figure 1 , - [Fig.3] représente de façon isolé le circuit magnétique du transformateur triphasé de la figure 2,
- [Fig.4] représente partiellement le transformateur triphasé des figures 2 et 3 lorsque le couvercle du boîtier est ôté
- [Fig.5] représente un détail d’un exemple de système de maintien du couvercle du boîtier du transformateur sur le support,
- [Fig.6] représente le couvercle du boîtier de la figure 4,
- [Fig.7] représente en isolé le corps du bornier visible sur la figure 2,
- [Fig.8] représente le corps de la figure 7 dans lequel des inserts sont disposés,
- [Fig.9] représente le bornier des figures 7 et 8 avec barreau électriquement conducteur et vis,
- [Fig.10] représente la face du transformateur opposée à celle représentée sur la figure 4,
- [Fig.11] est une vue du support de conducteurs électriques du transformateur depuis le même côté que la figure 10, et montre le système de maintien du support sur le circuit magnétique et le système de maintien du support sur le corps du boîtier du transformateur portés par ce support
- [Fig.12] représente le corps du boîtier du transformateur sur lequel est maintenu le support de conducteurs électriques de la figure 11 ,
- [Fig.13] est une vue similaire à la figure 11 et montre également des nervures permettant l’éloignement de ce support par rapport à la portion du circuit magnétique sur laquelle il est monté,
- [Fig.14], [Fig.15] et [Fig.16] sont des vues similaires à celle de la figure 13, lorsque le support de conducteurs électriques est monté sur la portion du circuit magnétique,
- [Fig.17] est une vue en coupe de côté de la figure 16,
- [Fig.18] représente trois supports de conducteurs électriques du transformateur et leurs conducteurs électriques, en l’absence du circuit magnétique,
- [Fig.19] représente de façon isolée un des trois supports de conducteurs électriques de la figure 18 avec ses conducteurs électriques,
- [Fig.20] représente le support de conducteurs électriques de la figure 19 sans ses conducteurs électriques, et
- [Fig.21] représente, de façon similaire à la figure 2, un autre exemple de transformateur triphasé différant entre autres par la façon dont le couvercle est maintenu.
On a représenté sur la figure 1 une partie du circuit électrique 1 d’un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule. Ce corn- posant, est encore appelé « chargeur ». L’unité de stockage d’énergie électrique, non représentée sur cette figure 1 , est par exemple une batterie, pouvant présenter une tension nominale supérieure à 60V, par exemple supérieure ou égale à 300V, à 400V, à 800V, voire à 1000V.
Le circuit 10 reçoit en entrée une tension alternative d’un réseau non représenté qui est ici triphasé. Un redresseur permettant de convertir cette tension alternative en une tension continue, et réalisant également le cas échéant une fonction de correction de facteur de puissance (« Power factor correction » en anglais), est disposé en amont d’un bus continu 11. En aval de ce bus continu, depuis le réseau électrique, est disposé un convertisseur de tension isolé 12, étant ici un DC/DC. Ce convertisseur 12 comprend de façon connue un onduleur 14, un transformateur triphasé 15, et un redresseur 16 fournissant au véhicule une tension continue isolée du réseau électrique. Comme on peut le voir sur la figure 1 , le transformateur triphasé 15 est relié à chacun du redresseur 16 et de l’onduleur 14 par un bloc d’indu- cances 17 et un bloc de condensateurs 18, de manière à définir une structure CLLLC. D’autres structures sont bien entendu possibles, comme une structure LLC, CLLC, LC ou encore CL.
Comme on peut le voir sur la figure 1 , chaque phase présente un enroulement primaire 20 et un enroulement secondaire 21 en couplage inductif l’un avec l’autre, et les enroulements primaires 20 sont reliés en étoile et les enroulements secondaires 21 sont également reliés en étoile.
Le transformateur triphasé 15 comprend dans l’exemple considéré un circuit magnétique 22, comprenant une première partie 23 et une deuxième partie 24. Chaque partie 23, 24 comprend : une base 26 de contour sensiblement triangulaire, et trois plots 27 s’étendant chacun en direction de la base 26 de l’autre partie du circuit magnétique 22. Chaque base 26 présente ici un contour définissant un triangle équilatéral.
Le transformateur 15 comprend encore trois supports 30 de conducteurs électriques 31, 32, chaque support 30 étant ici monté sur deux plots 27 en regard appartenant respectivement à l’une et à l’autre des parties 23, 24 du circuit magnétique. Deux conducteurs électriques 31, 32 associés à un même support 30 présentent respectivement une portion définissant un enroulement primaire 20 et une portion définissant un enroulement secondaire 21. Ces conducteurs électriques 31, 32 sont par exemple du fil de Litz.
Comme on peut le voir sur la figure 2, les trois supports 30 de conducteurs électriques 31, 32 sont positionnés de manière à définir un triangle équilatéral. Le transformateur 15 comprend encore un boîtier 50 comprenant un corps 51 fermé par un couvercle 52, qui sont visibles sur les figures 4 et 6. Ce corps 51 et ce couvercle 52 sont par exemple réalisés en métal, par exemple en aluminium. Les supports 30 et le circuit magnétique 22 sont disposés à l’intérieur du boîtier 50. Le corps 51 est rempli d’une résine apte à être polymérisée pour durcir et immobiliser les composants disposés à l’intérieur du corps (« potting » en anglais).
Comme on peut le voir sur les figures 4 et 6, le boîtier 50 présente également un contour triangulaire, étant plus précisément ici un triangle équilatéral. Le boîtier est dans l’exemple considéré exclusivement formé par le corps 51 et le couvercle 52, mais l’invention n’est pas limitée à un boîtier 50 constitué de deux parties.
Comme on peut le voir sur la figure 3, chaque plot 27 définit un entrefer propre 28, par exemple via une zone du plot 27 remplie de matériau non magnétique tel qu’un composite de résine époxyde renforcé en fibre de verre (FR4) ou de la céramique. Cette zone occupée par ce matériau non magnétique définit par exemple toute une tranche du plot. Plusieurs tronçons sont par exemple assemblés avec cette zone du plot 27 pour constituer ce plot 27. Comme on peut le voir sur la figure 3, un entrefer additionnel 29 est présent entre les extrémités en regard de deux plots 27 appartenant respectivement à des parties différentes 23, 24 du circuit magnétique 22. Ainsi, dans l’exemple de circuit magnétique 22 considéré, chaque champ magnétique permettant le couplage inductif entre un enroulement primaire 20 et un enroulement secondaire 21 traverse exactement trois entrefers.
Toujours sur la figure 3, on constate que le circuit magnétique 22 de l’exemple considéré comprend une jambe centrale 40 portée par l’une des parties 23, 24 du circuit magnétique 22. Cette jambe centrale 40 est ici réalisée d’une seule pièce avec la partie 23 du circuit magnétique 22 qui la porte.
On constate sur la figure 3 que la jambe centrale 40 s’étend dans cet exemple de façon continue entre deux extrémités étant chacune en contact avec une des bases 26 du circuit magnétique 22, de sorte qu’aucun entrefer n’est ménagé dans la jambe centrale 40.
On constate également sur la figure 3 ou sur la figure 16 que la jambe centrale 40 présente un cœur 41 et trois excroissances 42 s’étendant depuis ce cœur 41, chaque excroissance 42 s’étendant entre deux plots voisins 27 portés par une même partie du circuit magnétique.
Comme cela est visible sur la figure 3, dans l’exemple considéré, chaque plot 27 présente un contour extérieur circulaire, et chaque excroissance 42 de la jambe centrale 40 présente ici une paroi en regard des plots 27 de forme arrondie. Comme on peut le voir sur la figure 2, le transformateur triphasé 15 comprend un bornier de connexion 45. Ce bornier de connexion 45 est fixé à un côté du boîtier 50 du transformateur triphasé 15. Comme on peut le voir sur la figure 2, le bornier 45 définit ici six bornes 60 pour la connexion du transformateur triphasé 15 au reste du circuit électrique 10, ces bornes 60 étant représentées de façon schématique sur la figure 1. Ces bornes 60 viennent ici en contact avec des pistes électriques d’une carte électronique non représentée.
Le bornier de connexion 45 présente, comme cela est visible sur la figure 2, une forme allongée, et les six bornes 60 sont ici disposées selon une rangée.
Les différents éléments du bornier 45 selon l’exemple de réalisation représenté vont maintenant être décrits en référence aux figures 7 à 9
Le bornier 45 comprend ici un corps 61 et une pluralité de barreaux électriquement conducteurs 62, chaque borne 60 étant définie par une portion 63 d’un barreau. Chaque portion 63 est ici plane, de manière à venir en contact avec une piste électrique de la carte électronique mentionnée ci-dessus. Le corps 61 peut être réalisé en plastique, par exemple en PBT, PA...
Chaque barreau électriquement conducteur 62 présente par exemple une portion 65, opposée à la portion 63 définissant la borne, qui est électriquement connectée à un des conducteurs électriques 31, 32, ici via un manchon creux 66 à l’intérieur duquel le conducteur 31, 32 est inséré, par exemple fixé par sertissage ou soudure.
Chaque barreau électriquement conducteur 62 comprend localement un trou 67 et la fixation de ce barreau électriquement conducteur 62 sur le corps 61 s’effectue au moyen d’une vis 68 reçue dans ce trou 67. Le corps 61 comprend ici six logements 69, et chacun de ces logements reçoit un insert 70 ménageant un trou 71, la vis 68 précitée étant reçue dans un trou d’ insert 71. Ainsi, la fixation du barreau électriquement conducteur 62 sur le corps 61 se fait via la vis 68 et l’insert 70 reçu dans le logement 69. Chaque insert 70 peut être réalisé en métal, notamment en acier. En variante, chaque insert est réalisé en matériau composite. Six inserts sont par exemple prévus, et tous ces inserts 70 présentent dans l’exemple considéré la même forme et les mêmes dimensions. Chaque vis 68 peut, en plus d’assurer la fixation d’un barreau électriquement conducteur 62 sur le corps 61, également assurer la fixation du barreau électriquement conducteur 62 sur la carte électronique non représentée.
Comme on peut le voir sur la figure 8, chaque insert 70 peut définir un relief de positionnement 73 de la portion 63 du barreau électriquement conducteur définissant le trou 67. Ce relief de positionnement 73 est par exemple un méplat de forme circulaire. Comme on peut le voir sur les figures 2, 7 et 8, la paroi extérieure de chaque logement 69 peut ménager un décrochement 75 apte à accueillir une portion d’extrémité 64 du barreau électriquement conducteur 62, afin d’assurer un positionnement correct de ce barreau sur le corps 61 et d’éviter toute rotation relative entre ce barreau et ce corps.
Dans un autre exemple de mise en œuvre non représenté, le corps 61 comprend une pluralité de logements 69 qui reçoivent directement les vis 68, en l’absence d’insert 70. Dans cet autre exemple de mise en œuvre, la fixation du barreau électriquement conducteur 62 sur le corps 61 se fait directement via la vis 68, sans pièce intermédiaire.
Comme on peut le voir sur les figures 4 et 5, chaque support 30 de conducteurs électriques peut intégrer un système de maintien 80 du couvercle 52 sur ce support 30.
Chaque support 30 comprend par exemple un unique pion 81 faisant saillie par rapport au reste du support 30 selon l’axe longitudinal de ce dernier. En variante, seuls deux des trois supports du transformateur 15 comprennent un pion 81, le troisième support 30 en étant dépourvu.
La figure 5 représente en détail un pion 81 , ce dernier pouvant présenter une section perpendiculaire à l’axe longitudinal du support qui est cruciforme. Chaque pion 81 d’un support 30 de conducteurs électriques est dans l’exemple considéré reçu à force dans une ouverture ménagée dans le couvercle 52, comme on peut le voir sur la figure 4. La disposition relative des pions 81 des supports 30 permet d’immobiliser le couvercle 52.
Comme on peut le voir sur la figure 5, le système de maintien 80 du couvercle 52 sur le support 30 peut s’étendre le long de l’axe longitudinal du support 30 d’un même côté du support 30 qu’un système de guidage 85 de conducteurs électriques qui va être décrit en référence aux figures 18 à 20.
Sur ces figures 18 à 20, le système de maintien 80 n’est pas représenté, le système de guidage 85 pouvant être présent sans nécessairement que le système de maintien 80 le soit, d’autres façons de maintenir le couvercle 52 étant possibles, comme décrit notamment en référence à la figure 21.
Comme on peut le voir sur la figure 18, chaque conducteur électrique 31, 32 porté par un support 30 du transformateur 15 peut être guidé à l’extérieur de l’enroulement 20, 21 qu’il définit.
Dans l’exemple considéré, chacun de ces conducteurs 31, 32 est guidé par le système de guidage 85 au-delà de chacune des extrémités de l’enroulement électrique 20, 21 qu’il définit. Comme déjà mentionné précédemment et comme cela est visible sur les figures 2 et 21, les premières extrémités des conducteurs électriques peuvent constituer une sortie vers le circuit électrique 10 à l’extérieur du transformateur 15, et trois des deuxièmes extrémités des conducteurs électriques peuvent mener vers un point commun via une connexion en étoile au primaire, et trois autres de ces deuxièmes extrémités des conducteurs électriques peuvent mener vers un point commun via une autre connexion en étoile au secondaire.
Le support 30 des deux enroulements électriques 31 , 32 comprend :
- une paroi 90 autour de laquelle sont disposés les enroulements électriques 20, 21, et cette paroi 90 définit dans l’exemple considéré mais de façon non-limitative un cylindre creux de section transversale circulaire, et
- trois rebords 92, 93, 94 décalés le long de l’axe longitudinal du support, de sorte que l’un des enroulements électriques 31 est disposé entre le premier 92 et le deuxième rebord 92 et que l’autre des enroulements électriques 32 est disposé entre le deuxième 93 et le troisième 94 rebord, comme cela est clairement visible sur la figure 2 par exemple. L’écart entre deux rebords consécutifs 92, 93 et 93, 94 reste constant dans l’exemple considéré.
Le système de guidage 85 agit sur les conducteurs électriques d’une part via des pinces 97 et 98, et d’autre part via des parois additionnelles 105 et 106.
Dans l’exemple des figures 18 à 20, le système de guidage 85 comprend, pour chaque conducteur électrique 31, 32, d’une part une première pince 97 coopérant avec ce conducteur électrique 31, 32 au-delà de la première extrémité de l’enroulement électrique 20, 21 qu’il définit. Une telle pince 97 présente par exemple deux bras 99 incurvés de manière à épouser une zone du contour de cette extrémité du conducteur électrique, comme représenté sur la figure 18 ou 20. Il s’agit ici d’un contour circulaire. Chaque pince 97 est par exemple, mais de façon non-limitative, réalisée d’une seule pièce avec le reste du support 30 de conducteurs électriques. Comme déjà expliqué, chaque première pince 97 coopère par exemple avec une portion de conducteur électrique 31,32 en chemin vers une borne de connexion 60.
Le système de guidage 85 comprend d’autre part une deuxième pince 98 coopérant avec le conducteur électrique au-delà de la deuxième extrémité de l’enroulement électrique qu’il définit, ces premières 97 et deuxièmes 98 pinces se succédant le long de l’un des premier 92, deuxième 93 et troisième 94 rebords. Comme déjà expliqué, chaque deuxième pince 98 coopère par exemple avec une portion de conducteur électrique 31,32 en chemin vers un point commun d’une connexion en étoile.
Plus précisément, dans l’exemple considéré :
- le premier rebord 92 comprend deux premières pinces 97 qui coopèrent chacune respectivement avec un des conducteurs électriques 31, 32 au-delà de la première extrémité de l’enroulement électrique 20, 21 qu’il définit, et deux deuxièmes pinces 98 qui coopèrent chacune respectivement avec un conducteur électrique au-delà de la deuxième extrémité de cet enroulement électrique 20, 21, et - le deuxième rebord 93 comprend une première pince 97, disposée sous une première pince
97 du premier rebord 92, et une deuxième pince 98, disposée sous une deuxième pince 98 du premier rebord. Les pinces portées par le deuxième rebord 94 permettent de guider le conducteur électrique 32 à l’extérieur de l’enroulement électrique disposé entre le deuxième rebord 93 et le troisième rebord 94.
On constate sur les figures 18 à 20 que, le long du rebord 92, on trouve deux paires de pinces formées chacune d’une première pince 97 et d’une deuxième pince 98, et que l’écart entre deux paires de pinces est supérieur à la distance entre deux pinces d’une même paire.
On constate également sur ces figures 19 et 20 que les pinces 97, 98 portées par le deuxième rebord 93 sont alignées le long de l’axe de la paroi cylindrique 90 avec des pinces 97,
98 portées par le premier rebord 92.
On va maintenant décrire les deux parois additionnelles 105 et 106 du système de guidage 85. Ces deux parois additionnelles 105 et 106 sont ici décalées de manière à définir entre elles un canal de guidage 108 recevant de façon empilée les conducteurs électriques 31, 32 à l’extérieur des enroulements 20, 21 qu’ils définissent. Le canal 108 présente ici une dimension constante. Ces parois additionnelles s’étendent dans l’exemple considéré de part et d’autre d’une portion en arc de cercle du premier rebord 92, faisant saillie axialement au- delà de ce premier rebord 92. Dans la zone en recouvrement de ce premier rebord 92, les parois additionnelles 105 et 106 définissent chacune une portion en arc de cercle, la paroi 106 présentant un rayon supérieur à la paroi 105, comme cela est également visible sur la figure 17.
On constate sur les figures 18 à 20 que la paroi 106 comprend des premières ouvertures 110 pour le passage des conducteurs électriques 31, 32 vers l’enroulement électrique 20, 21 qu’il définit, et des deuxièmes ouvertures 111 dans lesquelles aucun enroulement électrique ne passe. On constate que les premières ouvertures 110 sont disposées radialement en regard d’une pince 97, 98.
Dans l’exemple des figures 10 à 12, chaque support 30 de conducteurs électriques 31, 32 intègre également un système de maintien 120 sur le corps 51 du boîtier 50. Ce système de maintien 120 comprend ici un pion 121, ayant dans cet exemple une section perpendiculaire à l’axe longitudinal du support qui est cruciforme. Ce pion 121 s’étendant axialement en éloignement du reste du support 30 depuis le troisième rebord 94. Comme on peut le voir sur les figures 10 et 12, chaque pion 121 est reçu en force dans une ouverture 122 ménagée dans le corps 51 du boîtier 50. Ce système de maintien peut assurer une immobilisation du circuit magnétique 22 sur le corps 51 du boîtier avant polymérisation de la résine contenue dans ce boîtier 50. Lorsque de tels systèmes de maintien 120 existent, ils peuvent ou non être combinés avec les systèmes de maintien 80 et les systèmes de guidage 85 précités. Comme on peut le voir sur les figures 10 à 12, chaque système de maintien 120 peut alors s’étendre axialement d’un côté du support 30 tandis que le système de maintien 80 et le système de guidage 85 s’étendent axialement du côté opposé du support 30.
On va maintenant décrire en référence aux figures 13 à 15, une fonctionnalité qui peut être intégrée à tout ou partie des supports 30 de conducteurs électriques 31, 32. Un système de maintien 130 de support 30 de conducteurs électriques 31, 32 sur le circuit magnétique 22 est ainsi prévu. Ce système de maintien 130 se présente sous la forme de deux patins 132 faisant saillie par rapport au reste du support 30. Lorsque le système de maintien 120 est prévu, ces systèmes 130 et 120 peuvent s’étendre axialement d’un même côté du support, le pion 121 et un patin 132 étant notamment disposés côte à côte comme on peut le voir dans l’exemple de la figure 11.
Chaque patin 132 définit ici une surface 135 venant au contact d’une surface 136 d’une base 26 du circuit magnétique 22. Les surfaces 135 et 136 sont ici planes. Chaque patin 132 est par exemple soutenu par un renfort 133, comme visible sur la figure 11.
Comme on le déduit de la figure 15, la coopération entre les deux patins 132 d’un support 30 et la base 26 peut assurer une immobilisation en rotation du support 30 sur le circuit magnétique 22.
On va maintenant décrire en référence aux figures 13 à 16 une autre fonctionnalité pouvant être intégrée à tout ou partie des supports 30 de conducteurs électriques 31, 32. On constate sur ces figures que la paroi cylindrique 90 du support 30 comprend des nervures 142 s’étendant en éloignement de la paroi 90 en direction du plot 27 sur lequel ce support est monté.
Dans l’exemple considéré, six nervures 142 sont prévues, mais l’invention n’est pas limitée à un nombre précis de nervures 142. Ces six nervures 142 constituent ainsi un système d’écartement 140 de la paroi cylindrique 90, et donc des enroulements électriques 20, 21 qu’elle porte, du plot 27.
On constate sur les figures 13 à 16 que toutes les nervures 142 peuvent présenter la même forme et être réparties uniformément autour du plot 27.
On constate également sur ces figures que chaque nervure 142 peut s’étendre de façon continue le long de l’axe du support 30 depuis le premier rebord 92 jusqu’au troisième rebord 94.
Dans une variante non représentée, tout ou partie des nervures s’étend de façon discontinue le long de l’axe du support 30. Comme on peut le voir sur la figure 16, chaque nervure 142 ne s’étend par exemple pas jusqu’au plot 27 sur lequel le support 30 est monté. Un espace vide assurant un montage aisé reste ainsi présent entre chaque extrémité d’une nervure en regard du plot 27 et ce plot 27.
Comme déjà mentionné, chaque support 30 de conducteurs électriques 31, 32 peut être réalisé d’une seule pièce.
Lorsque ce support 30 intègre :
-les nervures 142, et/ou
- le système de maintien 80 du couvercle 52 sur le support, et/ou
- le système de guidage 85 de conducteurs électriques, et/ou
- le système de maintien 120 du support sur le corps 51 du boîtier, et/ou
- le système de maintien 130 du support sur le circuit magnétique 22, tous ces systèmes peuvent être réalisés d’une seule pièce ou non avec le reste du support 30 . Dans un exemple particulier, le support 30 est ainsi monobloc et possède tout ou partie des fonctionnalités précitées.
L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits.
Dans l’exemple de la figure 21, le maintien du couvercle 52 se fait directement sur le corps 51 du boîtier 50 par l’intermédiaire de vis 56 reçues dans un épaulement 57 de la paroi du corps 51. Le couvercle 52, qui est représenté en transparence sur cette figure 21, peut obturer le corps 51, assurant ainsi un blindage CEM du boîtier 50.
On constate sur cette figure 21 que la paroi 105 du système de guidage 85 peut présenter des saillies additionnelles 115, reçues dans des ouvertures ménagées dans le couvercle 52. Ces saillies additionnelles! 15 définissent par exemple deux créneaux par côté du transformateur 15, et elles peuvent faciliter l’introduction du circuit magnétique 22 muni des supports 30 à l’intérieur du corps 51 du boîtier 50.

Claims

Revendications
1. Transformateur triphasé (15) pour convertisseur de tension isolé (12), comprenant:
- un circuit magnétique (22), comprenant une première partie (23) et une deuxième partie (24), chaque partie (23, 24) comprenant : une base (26) de contour sensiblement triangulaire, ce contour définissant notamment un triangle équilatéral, et trois plots (27) s’étendant chacun en direction de la base (26) de l’autre partie du circuit magnétique (22),
- trois supports (30) de conducteurs électriques (31, 32), chaque support (30) étant monté sur deux plots (27) en regard appartenant respectivement à l’une et à l’autre des parties (23, 24) du circuit magnétique (22), chaque support (30) de conducteurs électriques (31, 32) portant deux enroulements électriques (20, 21) en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique (22), les trois supports (30) définissant notamment un motif triangulaire, notamment un triangle équilatéral, caractérisé par le fait que chaque plot (27) d’une partie (22) du circuit magnétique définit au moins un entrefer (28) autrement que via sa coopération avec le plot (27) de l’autre partie (23) du circuit magnétique dont il est en regard.
2. Transformateur selon la revendication 1 , le circuit magnétique (22) comprenant une jambe centrale (40) portée par l’une des parties (23, 24) du circuit magnétique (22).
3. Transformateur selon la revendication 2, la jambe centrale (40) étant réalisée d’une seule pièce avec la partie (23, 24) du circuit magnétique qui la porte.
4. Transformateur selon la revendication 2 ou 3, la jambe centrale (40) s’étendant entre deux extrémités étant chacune en contact avec une des bases (26) du circuit magnétique, la jambe centrale (40) étant notamment dépourvue d’entrefer.
5. Transformateur selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, la jambe centrale (40) présentant un cœur (41) et trois excroissances (42) s’étendant depuis ce cœur (41), chaque excroissance (42) s’étendant entre deux plots (27) voisins portés par une même partie (23, 24) du circuit magnétique (22).
6. Transformateur selon la revendication 5, chaque excroissance (42) ayant une paroi en regard d’un plot (27) dont la forme est la même que celle du plot (27).
7. Transformateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, le champ magnétique circulant entre deux enroulements électriques (20, 21) portés par un même support (30) de conducteurs électriques (31, 32) traversant exactement trois entrefers (28, 29).
8. Transformateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque support (30) de conducteurs électriques intégrant l’un au moins :
- d’un système de guidage (85) d’au moins un des deux conducteurs électriques (31, 32) à l’extérieur de l’enroulement électrique (20, 21) qu’il définit,
- d’un système de maintien (130) sur le circuit magnétique (22),
- d’un système de maintien (120) sur un boîtier (50) du transformateur, et
- d’un système de maintien (80) d’un couvercle (52) de boîtier du transformateur.
9. Transformateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque support (30) de conducteurs électriques (31, 32) étant réalisé d’une seule pièce.
10. Transformateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque plot (27) présentant sa portion s’étendant depuis la base (26) de la partie (23, 24) du circuit magnétique qui est réalisée d’une seule pièce avec cette base (26) de la partie du circuit magnétique.
11. Transformateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, d’une partie (23, 24) du circuit magnétique (22) à l’autre, les plots (27) s’étendant en direction de la base (26) de l’autre partie (23, 24) du circuit magnétique (22) sur une même hauteur.
12. Transformateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, les deux enroulements électriques (20, 21) portés par le support (30) de conducteurs électriques (31, 32) se succédant le long de ce support, sans chevauchement selon des plans perpendiculaires à l’axe longitudinal de ce support (30).
13. Transformateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un boîtier (50) comprenant un corps (51) et un couvercle (52), le circuit magnétique (22) et les supports (30) de conducteurs électriques étant disposés dans ce boîtier (50), le couvercle (52) étant maintenu sur le corps (51) par l’intermédiaire de vis (56) reçues dans des trous (57) ménagés dans la paroi du corps (51).
14. Composant (10) pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, comprenant le transformateur (15) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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