Brevet FR2051787A1 — publié le 19710409

La présente invention concerne un composant électrique inductif et capacitif, destiné en particuliermais non oxclusive-mentj aux circuits d'allumage des moteurs à combustion interne. La présente invention permet dé réaliser un composant élec-5 trique pouvant fonctionner comme inductance et comme capacité, ou bien seulement comme capacité, .le rapport entre-les valeurs de son inductance et de sa capacité étant compris dans un large intervalle. , - Le composant inductif et capacitif selon la présente invention permet de réaliser une structure intégrée telle qu'un transfor-20 mateur. Le composant inductif et/ou capacitif selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux enroulements, bobinés cote à cote, et isolés électriquement l'un de l'autre, chaque enroulement étant bobiné en spirale, ainsi que des bornes 2*5 d'entrée et de sortie, placées sur lesdits enroulements à une distance l'une de l'autre, mesurée le long des spirales, qui dépend des propriétés, capacitive et/ou inductive, • exigées du composant, . la valeur de l'inductance étant déterminée par la partie des enroulements en spirale, qui est comprise entre lesdites bornes, tandis 20 que la valeur de la capacité est déterminée par le couplage entre les deux enroulements complets. La position des bornes est bien entendu choisie en fonction des exigences pratiques. Ainsi, une borne peut être placés dans une position intermédiaire sur l'un des enroulements en spirale, e,t 25 l'autre peut être placée à l'une des extrémités de l'autre enroulement en spirale, ou bien dans une autre position intermédiaire sur cet autre enroulement en spirale. Les bornes peuvent être aussi placées aux deux extrémités opposées des enroulements en spirale, ou bien à des extrémités voisines de ceux-ci. 20 Dans une forme de réalisation préférée, les bobines sont formées par des éléments de grande surface, bobinés en spirale. Lorsqu'il doit jouer le rôle d'une inductance et d'une capacité, le composant selon la présente invention peut être pourvu d'enroulements de matériau ferromagnétique. Dans ce cas, le composant est utilisé avantageusement dans un circuit électronique d'allumage, comportant une bobine à haute tension et un condensateur de décharge, pour moteurs à combustion interne; le composant selon la présente invention permet de réaliser le condensateur de décharge et la bobine à haute tension sous la forme d'un composant intégré unique. i^O A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré 35 ^BAD ORIGINE 1 70 26209 2 2051787 aux dessins annexés plusieurs formes de réalisation du composant selon la présente invention. La figure 1 est constituée par plusieurs diagrammes,, a) à e), illustrant'le principe du composant selon la présente 5 invention, La figure 2 représente schématiquement une forme de réalisation d'un composant inductif et capacitif selon la présente invention. y . . La figure 2a est -le circuit électrique équivalent du 10 composant de la figure 2. ^ La figure 3 réprésente schématiquement une autre forme- de réalisation, purement capacitive, du composant selon la présente invention. La figure j5a est le schéma électrique équivalent du eom-25 posant' de la figure 3. La figure 4 représente schématiquement une autre forme de réalisation d'un composant inductif et capacitif selon la présente invention. - La figure 5 est le schéma électrique équivalent du compo-20 sant de la figure 2, avec des enroulements additionnels. Sur toutes les figures des dessins annexés, on a utilisé les mêmes nombres de référence pour indiquer les mêmes éléments ou des éléments correspondants du composant. Dans la description suivante, on désignera par E et U 25 respectivement la borne d'entrée et la borne de sortie du composant, les flèches indiquant les directions du courant pendant le fonctionnement du composant. Les figures la, lb, le et ld représentent un composant, comportant deux enroulements a et b, qui sont représentés -30 développés. Dans la pratique, chacun des enroulements a et b est enroulé en spirale. Les enroulements a et b sont disposés cote à .côte et appliqués l'un sur l'autre, avec insertion d'un isolement électrique. L représente la longueur du développement linéaire de chaque ■55 enroulement en spirale, et N le nombre de spires formées par cha-' cun; les extrémités opposées de l'enroulement a sont désignées par 1 et 2, tandis que les extrémités opposées de l'autre enroulement b sont désignées par 3 et 4. La figure la représente la disposition la plus générale 40 des bornes E et U. La borne d'entrée E de l'enroulement a et la —n ^BAD ORIGINAL 70 26209 3 2051787 borne de sortieU de l'enroulement b, sont placées chacune en un point intermédiaire de l'enroulement en spirale correspondant, ces deux points intermédiaires étant écartés l'un de l'autre d'une distance Lq, mesurée le long des spirales, le nombre despires comp-5 pris entre la borne d'entrée E et la borne de sortie U étant NQ. Les courants électriques qui traversent les enroulements a et b ont le même sens dans la zone intermédiaire comprise entre les bornes E et U, mais des sens opposés dans les zones extérieures, voisines de ladite zone intermédiaire (figure la). Par conséquent, IÔ c'est seulement dans la zone de longueur Lq que. le flux magnétique résultant produit par les enroulements a et b a une valeur non nulle. -- La capacité du composant est déterminée par le couplage électrostatique entre les deux enroulements complets a et b, tandis que son inductance est déterminée par le' nombre de spires NQ et par 15 la longuéur Lq de la zone intermédiaire, comprise entre les bornes E êt U. . Il est donc possible d'obtenir un composant ayant, pour une capacité donnée, une inductance que l'on peut faire varier, en faisant varier la longueur LQ de la zone intermédiaire. 20 Sur la figure lb, la borne d'entrée E est reliée à l'extré mité 1 de l'enroulement a, si bien que la zone intermédiaire a une •' longueur L^ supérieure à- LQ, et qu'il lui correspond un nombre de spires N^, supérieur à Nq. Par suite, l'inductance du composant de la figure lb est supérieure à celle du composant de la figure la. 25 Pour une même valeur, également, de la capacité du compo sant, son inductance a sa valeur maxima dans le cas de la disposition illustrée- sur la figure lç, où les bornes d'entrée et de sortie, E et U respectivement, sont reliées respectivement aux extrémités opposées, 1 et 4, des deux enroulements a et b; le flux magnétique 30 résultant est celui qui est produit par la totalité de la longueur de la spirale, c'est-à-dire par le nombre total"de spires, N. Dans le cas de la disposition illustrée sur la figure ld, le composant a une indudtance nulle; les deux bornes E et U sont reliées respectivement a des extrémités voisines, 1 et 3, des 35 enroulements a et b. La figure l£ représente un composant comportant quatre enroulements a, a^", b et b^, qui sont montés en parallèle entre les bornes E et U, dont les positions correspondent à celles visibles sur la figure lb. L'inductance correspond à celle desN/ 40 spires des enroulements parallèles, qui sont comprises dans la 70 26209 h 2051787 zone intermédiaire, de longueur L, . située entre les bornes E et U. i tandis que la capacité est celle qui résulte de celles de quatre enroulements, appliqués les uns sur les autres, et en parallèle. Des dispositions telles.que celle illustrée sur la figure 5 l£ sont visiblement avantageuses lorsque l'on a besoin d'un composant inductif et capacitif ayant vin facteur de qualité élevé. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 2, qui correspond à la disposition représentée schématiquement sur la figure ici, les enroulements a et b snnt formés par deux éléments jO de grande surface, notamment des feuilles A et B, qui sont disposés face à face, et enroulés en. spirale de manière à former deux bobines imbriquées, lesdites feuilles étant isolées électriquement entre elles. Compte tenu du type d'enroulement et du choix des positions 25 des bornes E et U, le composant de la figure 2 présente une-grande capacité et une faible inductance. La valeur de la capacité dépend, entre autres, de la configuration géométrique des enroulements et de la longueur de la spirale formée par chacun, selon des lois physiques bien connues. La valeur de l'inductance, fixée par les posi-20 'tions des bornes E et U, aux deux extrémités opposées 1 et 4, dépend du nombre total de spires qui contribuent à la réluetance du circuit magnétique, comme pour des conducteurs bobinés ordinaires. L'invention permet de réaliser en pratique un composant qui" rassemble, en un élément unique, deux composants d'un circuit 25 oscillant, c'est-à-dire une capacité et une inductance, le rapport des valeurs de"la capaeité et de l'inductance pouvant être modifié en fonction des positions des bornes E et U le long des enroulements en spirale. ■ . Dans la forme de réalisation de la figure 3, les bornes 20 E et U sont placées à des extrémités voisines, 2 et 4, des enroulements en spirale, ce qui correspond à la disposition représentée schématiquement sur la.fl.gur e ld. Dans ce cas, le composant-ne présente pratiquement que des propriétés capacitives, puisque le flux magnétique résultant,qui en dérive, est en fait nul. Un tel-,composant 25 peut être utilisé dans tous les circuits comprenant un. condensateur et une bobine, voisins- l'un de l'autre, l'inductance de la bobine • ne devant pas être affectée par la présence du condensateur. Dans le cas en particulier d'un circuit classique d'allumage pour moteur à combustion interne, il est avantageux que le 40 condensateur, qui est connecté en parallèle sur les contacts-rupteurs 70 26209 5 2051787 soit monté sur la bobine à haute tension de manière à former une structure unique. En constituant le condensateur selon la figure 3, on exclut pratiquement toute possibilité de couplage inductif entre les bobines formant le condensateur et l'inductance de la 5 bobine à haute tension. Dans la forme de réalisation de la figure 4, les deux enroulements en spirale du composant selon la présente invention sont formés.par une paire de fils conducteurs, A' et B', constituée par deux conducteurs électriques disposés côte à côte et isolés -j-Q électriquement l'un de l'autre, ces fils conducteurs étant bobinés comme représenté, par exemple suivant une hélice cylindrique. Les bornes E et U sont reliées aux extrémités opposées, 1 et 4, des fils A' et B' respectivement, selon la disposition schématique1 de la figure lc_. Comme, dans ce cas, les enroulements 25 sont formés par de simples conducteurs bobinés, on comprend que le composant peut présenter une inductance relativement élevée comparativement aux formes de réalisation précédemment décrites. Les fils conducteurs A' et B' sont bobinés sur un support C en matériau ferromagnétique, de manière à accroître l'inductance du composant. 20 Bien entendu, des supports, ferromagnétiques ou non magné tiques, peuvent être également utilisés pour supporter les bobines A et B dans les formes de réalisation des figures 2 et 3. La figure 5 représente le circuit électrique équivalent du composant de la figure 2, comportant des enroulements bobinés 25 sur un support ferromagnétique C', qui formé également un noyau pour des enroulements additionnels AS. Cette disposition constitue, selon une caractéristique importante de l'invention, une structure intégrée, notamment un transformateur, comportant des enroulements secondaires, à savoir les enroulements AS. 20 Dans le cas de la structure intégrée de la figure 5,' comportant ou non un noyau ferromagnétique, selon le couplage magnétique qui est souhaité, les avantages obtenus par l'invention sont évidents. Dans lercas par exemple des circuits électroniques d'allumage,-qui fonctionnent par décharge d'un condensateur, tels 25 que ceux envisagés habituellement pour les véhicules automobiles, il est possible de réaliser le condensateur de décharge et la bobine à haute tension sous la forme d'une unité physique,, et électrique, ce qui est avantageux du fait des réductions d'encombrement et de coût qui en résultent. Ces réductions sont dues essen-i^O tiellement : 70 26209 6 2051787 1) Au fait que le condensateur et la bobine sont contenus tous deux dans un réceptacle unique, ce qui entraîne des avantages notables du fait que le condensateur et la bobine peuvent partager la même huile isolante, et 5 2) A l'élimination de l'enroulement primaire et de ses connexions correspondantes» De plus, il est possible de bobiner le condensateur de manière qu'il présente un grand diamètre, ce qui présente l'avantage d'en simplifier la fabrication et d'en accroître la qualité. 10 On a décrit précédemment, seulement à titre d'exemples, quelques formes de réalisation du composant selon la présente invention; bien entendu, d'autres formes de réalisation de ce composant sont également possibles, conformément aux exigences pratiques, particulières, sans sortir du cadre de l'invention. 15 Par exemple, au lieu de comporter seulement deux bornes E et U, le composant selon la présente invention peut avoir un nombre de bornes quelconque, c'est ainsi que, en prévoyant une seconde borne d'entrée E', à l'extrémité 2 de l'enroulement a représenté sur la figure le (flèche en traits interrompus), on peut uti-20 liser le point de jonction de la capacité efcde'l®inductance, montées en série, si bien que, lorsque l'on emploie les bornes E et E', le composant est purement inductif, lorsque l'on emploie ses bornes E' et U, il est purement capacitif, alors que,, ainsi qu'on l'a décrit précédemment, le composant comporte une.capacité et une induc-25 tance en série lorsque l'on utilise ses bornes E et U. De même, les applications du composant selon la présente invention ne sont bien entendu pas limitées au domaine de l'industrie automobile, mais elles s'étendent à différents domaines d'appli cation de l'électrotechnique et de l'électronique. 70 26209 7 ■ 2051787 REVENDICATIONS 1° Composant électrique, présentant des propriétés inductive et/ou capacitive, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux enroulements, bobinés côte à c6te,et isolés électriquement l'un de l'autre, chaque enroulement étant bobiné en spirale, ainsi 5 que des bornes d'entrée et de sortie, placées sur lesdits enroulements à une distance l'une de l'autre, mesurée le long-des spirales, qui dépend, des propriétés, capacitive et/ou inductive, ^exigées du composant, la valeur de l'inductance étant déterminée par la partie des enroulements en spirale, qui est comprise entre lesdites 20 bornes, tandis que la valeur de la-capacité est déterminée par le couplage entre les deux enroulements complets. 2° Composant électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ses bornes sont écartées l'une de l'autre le long des enroulements en spirale, et que l'une au moins d'entre elles 25 est placée en un point intermédiaire desdits enroulements. i j5° Composant électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les bornes sont placées à deux extrémités opposées des enroulements en spirale. 4° Composant électrique suivant la revendication 1, carac-20 térisé en ,cè que les bornes sont placées à des extrémités voisines des enroulements en spirale. > 5° Composant électrique suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les enroulements sont formés respectivement par des éléments de grande-.surface, tels que des feuilles. 25 6° Composant électrique suivant l'une des revendications 1 à k, caractérisé en ce que les enroulements sont formés par une paire de fils conducteurs. 7° Composant électrique suivant l'une des revendications précédentes; caractérisé en ce que les enroulements sont bobinés 20 sur un support d'un matériau ferromagnétique. 8° Composant électrique suivant la revendication 7, caractérisé en eè que le support magnétique constitue également un noyau pour des enroulements additionnels, de manière à former une structure intégrée, telle qu'un transformateur, dont les enroulements secondaires sont constitués par lesdits enroulements additionnels. 9° Composant électrique suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un premier groupe d'enroulements en parallèle, connecté à une borne d'entrée, et un second grou- I BAD original 35 70 26209 8 2051787 pe d'enroulements, connecté en parallèle à une borne de sortie, et couplé audit premier groupe. 10° Circuit d'allumage pour moteurs à combustion interne, en particulier de véhicules automobiles, comportant une bobine à haut 5 tension, des contacts-rupteurs, qui y sont connectés, et un condensateur, connecté en parallèle sur lesdits contacts, caractérisé en ce que le condensateur est formé par un composant suivant l'une des revendications 4 et 5, et qu'il est réuni à la bobine à haute tension de manière à former avec elle une structure ionique. 10 ' 11° Circuit électronique d'allumage pour moteurs à combustion interne, en particulier de véhicules automobiles, comportant, un condensateur et Une bobine, caractérisé en ce que le condensateur et la bobine sont constitués par un composant suivant la revendication 8.