Brevet FR2088034A1 — publié le 19720107

L'invention concerne un dispositif à inductance. Habituellement, un dispositif à inductance est constitué par enroulement de fil ou solénoïde. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par ce fait qu'il comprend une multiplicité de conducteurs disposés suivant au moins deux grecques à branches entrecroisantes. Elle vise une forme de réalisation suivant laquelle un premier circuit en forme de grecque est obtenu par "impression" sur la face d'une carte et un second circuit en forme de grecque dont les longues branches s'entrecroisent avec les longues branches perpendiculaires du premier circuit est obtenu par "impression" sur l'autre face de la carte. Elle concerne aussi un dispositif constitué par l'empilage de plusieurs telles cartes avec une jonction électrique réalisée entre les circuits des cartes successives. L'invention a également pour objet un dispositif électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend un empilage de cartes à inductance traversé par des noyaux en matériau magnétique. Elle vise à cet égard un dispositif électro-magnétique à enroulements primaire et secondaire. On connatt des dispositifs électro-magnétiques qui comprennent un enroulement primaire bobiné autour d'une partie d'un circuit magnétique, ouvert ou fermé, sur une autre partie duquel est bobiné un enroulement secondaire, qui est parcouru par un courant lorsque le flux magnétique circulant dans le circuit magnétique varie du fait de la variation du courant circulant dans l'enroulement primaire. On connatt également des dispositifs électriques qui comprennent une multiplicité de plaquettes ou substrats superposés en matériau isolant et qui portent des circuits conducteurs, qui peuvent entre des circuits imprimés, la liaison électrique entre les circuits de divers substrats étant obtenue par des conducteurs traversant lesdits substrats. Le dispositif électro-magnétique à enroulements primaire et secondaire selon l'invention est caractérisé par ce fait qu'il comprend une multiplicité de noyaux en matériau magnétique traversant transversalement une multiplicité de cartes ou plaquettes, à circuits imprimés ou analogues, les circuits imprimés étant disposés sur les plaquettes de manière à constituer, en conjonction avec les noyaux, des circuits respectivement primaire et secondaire. Un tel dispositif peut tre utilisé cosse les dispositifs électro-magnétiques à enroulements primaire et secondaire connus comprenant un noyau magnétique unique coopérant avec des enroulements ou solénoSdes, c'est-à-dire par-exemple en tant que transformateur électrique, bobine d'induction, etc. Il tire avantage des propriétés des circuits imprimés, notamment au point de vue de leur facilité de fabrication. Il est d'un encombrement réduit et d'un faible prix de revient. La description qui suit, faite à titre d'exemple, se réfère au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique de face d'un dispositif selon l'invention - la figure 2 est une vue analogue, explicative - la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif électromagnétique selon l'invention - la figure 4 est une vue schématique, perpendiculaire à la précédente, d'un dispositif électro-magnétique selon l'invention - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne 5-5 de la figure 4 - la figure 6 est une vue, à plus petite échelle, d'une carte faisant partie du dispositif montré sur les figures 4 et 5 - la figure 7 est une vue analogue à la figure 6, mais pour une autre réalisation - la figure 8 est une vue analogue à la figure 6, mais pour encore une autre forme de réalisation. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2. Un dispositif à inductance selon l'invention comprend un premier circuit 1, en forme de grecque, c'est-à-dire présentant des branches parallèles 21, 22, etc,,, reliées par des raccords perpendiculaires 3, de longueur relativement faible, et un second circuit 4, représenté en trait pointillé, également en forme de grecque, à branches parallèles 51' 52 etc... perpendiculaires aux branches 2 et reliées par des raccords 6, les branches 2 et 5 s'entrecroisant, vues en plan, une liaison électrique 7 étant prévue entre les extrémités des circuits t et 4 et les autres extrémités 8 et 9 étant reliées aux bornes d'une source de courant. Les circuits 1 et 4 sont avantageusement établis sur l'une et l'autre face d'une carte réalisant un isolement entre les branches de l'un et de l'autre circuit. Chacune des vailles, de forme carrée, limitée par les branches et raccords des deux circuits, peut être considérée comme un élément d'inductance, assimilable à une spire d'une bobine ou sole nordé . Sur la figure 2 on a schématisé par les flèches le sens de circulation d'un courant électrique. Le flux magnétique produit dans les mailles fermées a été désigné par "A", lorsqu'il correspond, dans la maille, à un courant circulant, pour l'observateur, dans le sens des aiguille d'une montre, et par "B" dans le cas contraire. L'absence de flux a été indiqué par0. Sur la ligne diagonale x-x, les flux sont alternativement d'un sens et de l'autre. Pour les mailles alignées sur l'autre diagonale, y-y, les flux sont nuls. Dans le dispositif électro-magnétique montré sur la figure 3, une multiplicité de cartes 111 ... 11n' à circuit imprimé en forme de grecque sur une face et sur l'autre face, sont empilées les unes au-dessus des autres et sont traversées par des noyaux 12, en matériau magnétique, qui relient des pièces polaires 13 et 14. Les lignes 15 schématisent le flux magnétique circulant dans des noyaux 12 alignés suivant une diagonale, comme la diagonale x-x, ou parallèles à une diagonale. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5. Le dispositif comprend une multiplicité de noyaux en matériau magnétique, en fer doux ou en ferrite, disposés, dans l'exemple, suivant quatre rangées horizontales (sur la figure), chacune des rangées comprenant deux noyaux: 21 1 - 211 2 pour la première rangée, 212 t 2,1 212,2 pour la seconde rangée, 213,1 - 213,2 pour la troisième rangée, 21 - 214,2 pour la quatrième rangée. Les noyaux 21 sont cylindriques, identiques entre eux et disposés parallèlement. ils sont enfilés dans les trous d'une mnltiplicité de cartes identiques 231 ... 23nus disposées les unes audessus des autres, avec leurs trous 21 en alignement. Chaque carte 23 comprend un substrat 24 revêtu sur l'une et l'autre de ses faces par un circuit conducteur, respectivement 25 et 26, obtenu par exemple par la technique des circuits imprimés. La disposition des circuits sur la carte 231 est représentée sur la figure 4. Le circuit 25 sur le recto 27 de la carte 231 est représenté en trait plein et le circuit 26, sur le verso 28 de ladite carte, est représenté en trait pointillé. Le circuit 25 prend naissance au point 43, sur le bord 29 de la carte, présente d'abord une branche 30 parallèle au bord 31 perpendiculaire au bord 29, et se poursuit par une branche 32, perpendiculaire, parallèle au bord 29 et qui passe entre le trou 221 1 et le trou 222,1, et se poursuit de manière que la branche perpendiculaire 33 soit à proximité du trou 224,1, entre ce dernier et le bord 34 de la carte parallèle au bord 31.La branche 33 se poursuit par une branche 35, parallèle à la branche 32 et de mdme longueur que celle-ci, d'un côté de laquelle se trouvent les trous 222,1 et 224,1 et, de l'autre côté, les trous 223,2 et 221 ,2- La branche 35 se poursuit par une branche 36, parallèle au côté 31, qui se prolonge par une branche 37 passant entre les trous 221,2 et 223,2, d'une part, et les trous 222,2 et 224,2, d'autre part; la branche 38, perpendiculaire à la branche 37, se termine sur le bord 39, parallèle au bord 29, en un point 41 relié électriquement à un point 42 formant l'origine du circuit 26, sur le verso 28 de la carte 23.Le circuit 26 peut être considéré comme résultant du circuit 25 porté par le recto 27 par une rotation de 900 autour du centre de la carte. Le circuit 26 sur le verso 28 comprend ainsi une branche 45, parallèle aux bords 29 et 39, une branche 46 parallèle au bord 31, se poursuivant par une branche 47, puis par une branche 48, puis par une branche 49, puis par une branche 50, la branche terminale 51 aboutissant en un point 52 du bord 31. Chacun des trous 21 est ainsi entouré par un circuit électrique fermé, si on fait abstraction de la distinction entre recto et verso de la carte, qui n'est pas à considérer au point de vue électromagnétique, et le sens de circulation du courant est tel qu'autour des trous de la première ligne, horizontale, le courant circule dans le sens marqué par la flèche, c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre, tandis que, dans les circuits de la secondeligne, il circule en sens inverse, comme marqué par les flèches; dans la troisième ligne, il circule de la même façon que dans la première ligne et, dans la quatrième ligne, il circule dans le meme sens que dans la seconde ligne. Au-dessous de la carte 231, qu'on vient de définir, est placée une carte 232, de même disposition, l'extrémité 531 du circuit 26 sur le verso 28 de la carte 2312 étant reliée électriquement à l'origine 43 du circuit sur le recto de la carte 232. Entre la carte 231 et la carte 232, on interpose avantageusement une couche d'isolant 54. On superpose ainsi un certain nombre de cartes 23 et l'ensemble des cartes à circuits imprimés 231 ... 23n définit, par ses circuits imprimés, un enroulement qui peut être considéré comme un enroulement primaire, si ses extrémités sont reliées à une source de courant. Un enroulement secondaire est, de même, obtenu par une multiplicité de cartes à circuits imprimés 60 (figure 6), présentant des trous 61 de même disposition que les trous 22, dont les rectos 62 portent un circuit imprimé 63 de même disposition que le circuit 25 et le verso 64, un circuit imprimé 65 de même disposition que le circuit 26, les jonctions entre les circuits imprimés du recto et du verso d'une carte, ainsi que celles entre les circuits imprimés de deux cartes successives étant analogues à celles décrites ci-dessus pour les circuits imprimés constitutifs du primaire. Lorsqu'un courant circule dans les circuits imprimés que comportent les cartes 23, les barreaux 21 deviennent autant d'aimants, les barreaux de la première rangée horizontale présentant, par exemple, leur pole sud à leur face frontale supérieure, tandis que, simultanément, les barreaux de la seconde rangée horizontale présentent leur pble nord sur leur face frontale supérieure, etc. La continuité des circuits magnétiques est assurée par les pièces polai res 55 et 56, entre lesquelles sont interposés les barreaux 21. Lorsque le courant circulant dans le primaire est variable, une tension électrique provenant des variations de flux magnétique dans les noyaux 21 est recueillie entre les extrémités du secondaire. On se réfère maintenant à la figure 7. Dans cette forme de réalisation, une carte à circuit imprimé 70 porte, sur son recto 71, un circuit imprimé 66 qui, originaire du point 72 d'un bord 73, est ensuite disposé suivant un arc circulaire 75 -qui embrasse un peu plus d'une demi-circonférence concentrique à un trou 741' et se poursuit par un arc 76 concentrique à un trou 742 et régnant sur un peu plus de 900; le circuit se poursuit par un arc 77 concentrique au trou 743, puis par un arc 78 régnant sur la quasi-totalité d'une circonférence concentrique au trou 744, pour revenir par une branche ascendante 79, symétrique de la branche descendante 67 par rapport à la droite joignant les centres des trous 742 et 744 ; la branche ascendante 79 se prolonge par une branche descendante 80, semblable à la première branche descendante 67 et le circuit sur le recto 71 de la carte se termine au point 81, sensiblement placé sur la diagonale du rectangle limitant la carte 70.Le circuit du recto 71 de la carte se prolonge sur le verso 82 de cette dernière par un circuit 83, comme montré par le trait pointillé, et qui est à disposition symétrique par rapport à la diagonale passant par le point 81 du circuit conducteur formé sur le recto 71. Cette disposition permet, pour le transformateur, ou la bobine d'induction, formé par une multiplicité de cartes à circuits imprimés, un meilleur rendement électrique que celui de la forme de réalisation précédente, chacune des parties électriques développant des effets magnétiques dans les noyaux qu'elles entourent. La forme de réalisation montrée sur la figure 8 est analogue à celle qu'on vient de décrire, mais vise une carte comprenant 32 spires, tandis que celle de la figure 7 ne comprend que 8 spires. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé en tant que transformateur, bobine d'induction, etc. Le dispositif est très peu encombrant et d'une légèreté exceptionnelle. Par sa constitution même, il réduit les courants de Foucault. On se réfère maintenant à la figure 9. Dans cette forme de réalisation, les noyaux 90 sont solidaires d'une des pièces polaires 91 et traversent l'autre pièce polaire 92 par des trous 93 que présente cette dernière. Lorsqu'un courant circule dans le circuit 94, constitué par l'ensemble des circuits portés sur l'une et l'autre face des cartes 95, les forces électro-magnétiques tendent au rapprochement entre elles des pièces polaires 91 et 92. Le courant circulant dans le circuit 94 peut titre continu, alternatif ou impulsionnel. REVENDICATIONS 1. Dispositif à inductance, caractérisé en ce qu'il comprend des circuits entrecroisés en forme de grecque disposés sur l'une et l'autre des faces d'une carte. 2. Dispositif à inductance selon la revendication t, caractérisé en ce qu'il comprend une multiplicité de cartes à circuits en forme de grecque reliés entre eux. 3. Dispositif à inductance selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un noyau en matériau magnétique traverse les cartes à l'intérieur des mailles définies par les circuits superposés. 4. Dispositif à inductance selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs noyaux magnétiques interposés entre des pièces polaires. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les noyaux sont solidaires d'une des pièces polaires et sont montés à coulissement par rapport à l'autre pièce polaire. 6. Dispositif électro-magnétique à enroulement primaire et enroulement secondaire, caractérisé en ce que les enroulements primaire et secondaire sont constitués par des circuits tracés sur des cartes superposées traversées par une multiplicité de noyaux magnétiques. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les trous de traversée des cartes par les noyaux sont alignés. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les alignements forment des rangées perpendiculaires. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que, sur une carte, un circuit imprimé est à configuration rectangulaire. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les circuits sont disposés suivant des arcs circulaires concentriques aux noyaux. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les circuits forment des branches sinueuses placées parallèlement. 12. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, autour d'un noyau, une spire est formée par la conjonction d'une partie de circuit formée sur le recto de la carte et d'une partie de circuit formée sur le verso de la carte. 13. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la multiplicité de noyaux parallèles coopère avec une ou des pièces en matériau magnétique pour compléter le circuit magnétique. 14. Carte à circuit imprimé faisant partie d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, comprenant des trous pour sa traversée par des noyaux en matériau magnétique. 15. Installation électrique comprenant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 13.