Brevet FR2115417A1 — publié le 19720707

i 2115417 L'invention concerne une bobine d'anti-parasi-tage comportant un noyau constitué par des matériaux différents, qu^ atténue en particulier les tensions parasites impulsionnelles, comme celles qui sont provoquées par exemple par des commandes 5 par découpage de phase. On connaît déjà diverses uobines d'anti-parasitage possédant des noyaux composites qui utilisent des matériaux dont les pertes sont aussi faibles que possible et dont les comportements en fréquence sont complémentaires, de sorte que 10 ces bobines se comportent comme des transformateurs possédant une bande de fréquence aussi large que possible. A cet effet, des tôles métalliques minces, particulièrement bien isolées les unes des autres, de formes différentes et constituées par des matériaux différents, ou des noyaux constitués par une tôle métallique, ^ et des noyaux de ferrite sont superposées les uns sur les autres. Pour atténuer les tensions parasites impulsionnelles, on a déjà proposé, dans le modèle d'utilité allemand n° 6 802 306, des bobines comportant des noyaux annulaires formés par des feuillards et constitués par deux noyaux partiels enrou-20 lés l'un sur l'autre, qui contiennent des alliages coûteux de premiàe qualité, ces noyaux présentant cependant l'inconvénient que, malgré les alliages de première qualité, ils possèdent un facteur de distorsion relativement important qui diminue justement l'affaiblissement des perturbations impuisionnelles possédant un large 25 spectre de fréquences. Le problème que la présente invention se propose de résoudre consiste à réaliser, pour l'atténuation des perturbations impulsionnelles, telles que celles qui apparaissent par exemple lors de commandes par découpage de phase à l'aide de thyristors, un élément peu coûteux constitué par une bobine et 30 un condensateur en parallèle, dont les dimensions et le prix sont adaptés aux circuits à semiconducteurs utilisés dans l'électronique professionnelle et grand public dont la consommation peut aller jusqu'à 500 W, par exemple pour des ventilateurs, des régulateurs de vitesse et des régulateurs de luminosité, et dans 35 lesquels les tensions parasites correspondent à un cagré de perturbation inférieur au degré N suivant la norme VDE 0875 (Verband Deutscher Elektrotechniker), et celà sans avoir à modifier, de façon inadmissiDle, le domaine de réglage desdits circuits. 40 Ce problème est résolu suivant l'invention par 71 42398 2 2115417 le fait que l'on utilise une bobine d'ànti-parasitage comportant un noyau magnétique constitué par aux moins deux noyaux partiels annulaires disposés les uns au dessus des autres suivant la direction axiale, bobine caractérisée par le fait que pour amortir 5 les tensions parasites impulsionnelles et les phénomènes transitoires dans la gamme des basse fréquences, au moins un des noyaux partiels présente des pertes importantes dans la gamme de fréquence des phénomènes transitoires. Des matériaux magnétiques présentant des 10 pertes importantes dans la gamme des basses fréquences amortissent justement les phénomènes transitoires ici indésirables du circuit d'anti-parasitage qui sont provoqués par exemple par une commande par découpage de phase et qui réduisent la valeur instantanée du courant de charge jusqu'à une valeur inférieure à celle du cou-15 rant de maintien du thyristor et qui, par conséquent, peuvent provoquer une extinction indésirable du thyristor. Ils offrent en outre l'avantage de permettre une nette économie par rapport aux matériaux de première qualité utilisés jusqu'ici. La forme annulaire du noyau offre, par rapport à toutes les autres formes 20 de noyaux qui peuvent aussi être utilisées, comme par exemple les noyaux de forme elliptique, en forme de U ou de E possédant un entrefer aussi faible que possible, l'avantage de présenter un rapport pertes du noyau / volume du noyau particulièrement avantageux. 25 Suivant une autre caractéristique de l'inven tion, on réalise pour amortir les phénomènes transitoires dans la gamme de fréquence allant de 5 à 15 kHz, un noyau de bobine comportant un noyau partiel constitué par des anneaux formés à partir d'une tôle en fer au silicium et, pour augmenter la 30 perméabilité, en particulier dans la gamme de fréquence allant jusqu'à 10 MHz, on prévoit au moins un autre noyau partiel, par exemple un noyau de ferrite, possédant une perméabilité d'au moins 200, ledit noyau de bobine présentant, grâce à l'action du ou des noyaux de ferrite, des pertes importantes dans la 35 gamme de fréquence comprise entre 10 et 300 MHz, la perméabilité décroissant lorsque la fréquence croît. Cette constitution du noyau suivant l'invention représente une combinaison de deux principes d'amortissement : d'une part la transformation de 1'énergie d'oscillation en chaleur grâce aux pertes importantes dans les 40 gammes de fréquence particulièrement critiques, d'autre part 71 42398 3 2115417 l'atténuation des perturbations HF grâce à une résistance induc-tive relativement élevée dans la gamme HF. On obtient ainsi un anti-parasitage uniforme dans toute la gamme souhaitée avec un minimum de mise en oeuvre de moyens et un minimum d'encombrement. 5 Un noyau de bobine de ce type se caractérise._par le fait qu'un noyau partiel est constitué par des anneaux de tôle en fer, laminée a froid, contenant de 2,9 à 3,1%, en particulier 3,0%, de Si, et qu'un second noyau partiel est constitué par une ferrite qui est composée de 47,55% en moles de Fe2 0^ , 31,6% en moles de 10 ZnO, 20,6% en moles de Ni0% et 0,25% en moles de CoO et est fabriqué suivant les méthodes classiques, et que le premier noyau partiel occupe 65 à 85%, de préférence 67%, de la section transversale efficace du noyau de bobine. Un autre noyau de ce type est caractérisé 15 par le fait qu'un noyau partiel est constitué par des anneaux formés avec une tôle en fer, laminée à chaud, contenant de 4,3 à 4,5% de Si, et un second noyau partiel est constitué par une ferrite comportant 47,55% en moles de Fe2 0^, 31,6% en moles de ZnO, 20,6% en moles de NiO et 0,25% de CoO, et que le premier 20 noyau partiel représente 65 à 85%, de préférence 67%, de la section transversale du noyau de bobine. Pour la puissance d'utilisation exigée d'environ 500 W, il est apparu avantageux de dimensionner le noyau de bobine de façon que le diamètre extérieur du noyau de 25 ferrite annulaire et des anneaux constitués par la tôle en fer au silicium soit égal à 34 mm, le diamètre intérieur du noyau de ferrite annulaire et des anneaux constitués par la tôle en fer au silicium soit égal à 20 mm,que la hauteur au noyau soit de 3 mm, et que l'épaisseur de la tôle des anneaux constitués par 30 une tôle «n fer au silicium soit égale à 0,35 mm. On obtient des dimensions particulièrement réduites pour le composant, en combinaison avec un condensateur de 0,1 jjF , grâce à une bobine d'anti-parasitage caractérisée par le fait qu'un enroulement comportant au plus deux couches est disposé 35 sur le boîtier contenant le noyau de bobine et que, au début de la seconde couche, la direction, mais non le sens, du bobinage est inversée. Ce type d'enroulement réduit de façon avantageuse l'influence de la capacité propre de la bobine, de sorte que les fréquences de résonance propres, qui apparaissent d'ordinaire 40 dans le cas des enroulements recouvrant de la manière habituelle 71 42393 4 2115417 le début des bobines, sont supprimées dans la gamme de fréquence à éliminer (gamme des ondes courtes). Les appareils à déparasiter sont installés entre autres dans des locaux d'habitation ou de bureaux, c'est 5 pourquoi il est nécessaire que le fonctionnement du dispositif soit silencieux, ce qui est obtenu par le fait que, pour amortir le bruit, le noyau de bobine est enrobé, dans un boîtier isolant, par une résine coulée restant dans un état élastique, cette résine étant mélangée avec environ 40% de poudre de quartz afin 10 d'améliorer la conductibilité thermique. L'addition de poudre de quartz à la résine coulée présente en outre l'avantage de réduire le coût de façon sensible. Pour obtenir une répartition uniforme de la résine coulée dans le boîtier et pour favoriser sa pénétration entre les anneaux constitués par la tôle de transformateur 15 et les différents noyaux partiels, il est avantageux que la paroi intérieure du boîtier annulaire comporte de préférence des parties saillantes, par exemple en forme de lamelles, de sorte que le noyau de bobine ne s'appuie pas sur la paroi du boîtier en dehors de ces parties saillantes. Pour permettre la répartition 20 de la résine coulée sur le fond du boîtier, il est avantageux que des parties saillantes soient disposées sur le fond du boîtier, ces parties saillantes ménageant un passage libre de sorte que le noyau de bobine repose sur les parties saillantes et que la résine coulée peut se répartir, à travers ce passage, sur tout le 25 fond du boîtier. La présente invention va maintenant être décrite à l'aide d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple et représenté au dessin. La figure unique représente une vue en coupe 30 d'une bobine annulaire suivant l'invention, dans laquelle la masse de coulée n'est pas représentée dans la partie gauche. Le noyau de bobine 1 comporte un noyau partiel 2 constitué par 17 anneaux de tôle en fer, possédant une épaisseur de 0,35 mm, laminée à froid et comportant environ 3% de Si, et 35 un noyau partiel 3 constitué par une ferrite qui est composée de 47,55% en moles de Fe203, 31,6% en moles de ZnO, 20,6% en moles de NiO et 0,25% en moles de CoO et qui est fabriqué suivant des méthodes classiques. Le noyau partiel 3 possède une hauteur de 3 mm de sorte que sa section transversale effective représente 40 1/3 de la section transversale effective du noyau de bobine 1 71 42398 5 2115417 alors que la section transversale effective du noyau partiel 2 constitué par une tôle en fer -au'silicium . en représente 2/3. Le noyau de bobine 1 repose, à l'intérieur d'un boîtier 4 fermé par un couvercle 7, sur des parties saillantes 5 ménagées sur le 5 fond du boîtier et formées d'une seule pièce avec les lamelles 11 ménagées sur les parois du.boîtier 4. La résine coulée 6, à laquelle on a ajouté 40% de poudre de quartz pour améliorer la conductibilité thermique, et qui reste élastique après le durcissement, se répartit au fond du boîtier à travers le passage res-10 tant entre les parties saillantes 5. Elle remplit les espaces entre les lamelles 11 et pénètre entre les anneaux, constitués par de la tôle de transformateur, du noyau, partiel 2 et entre les noyaux partiels 2 et 3, ce qui permet d'obtenir un bon amortissement du bruit. Le boîtier 4 fermé par le couvercle 4 15 est entouré par un enroulement 8 à deux couches dont la direction de bobinage, mais non le sens de bobinage, est inversée après la première couche de sorte que le début 9 de l'enroulement n'est pas recouvert par la deuxième couche. 71 42398 6 2115417 REVEND: ICATIONS 1. Bobine d'anti-parasitage comportant un .noyau magnétique constitué par au moins deux noyaux partiels de forme annulaire disposés les uns au dessus des autres suivant 5 l'axe, qui sont logés dans un boîtier isolant fermé de toutes parts sur lequel est disposé au moins un enroulement, caractérisée par le fait que pour amortir les tensions parasites impulsionnel - les et les phénomènes transitoires dans la gamme des basses fréquences, au moins un des noyaux partiels (2, 3) présente j_0 des pertes importantes dans la gamme de fréquence des phénomènes transitoires. 2. Bobine d'anti-parasitage suivant la revendication 1,caractérisée par le fait que pour amortir les phénomènes transitoires dans la gamme de fréquence allant de 5 à 15 kHz, 15 on prévoit un noyau partiel (2) constitué par une tôle en fer au silicium et que, pour augmenter la perméabilité, en particulier dans la gamme de fréquence allant jusqu'à 10 MHz, on prévoit au moins un autre noyau partiel (3), par exemple un noyau de ferrite, possédant une perméabilité d'au moins 200, et que le noyau de 20 bobine (l) présente, grâce à l'action du ou des noyaux de ferrite, des pertes importantes dans la gamme de fréquence comprise entre 10 et 300 MHz, la perméabilité décroissant lorsque la fréquence croît. 3. Bobine d'anti-parasitage suivant la reven-25 dication 2, caractérisée par le fait qu'un noyau partiel (2) est constitué par des anneaux de tôle en fer, laminée à froid, contenant de 2,9 à 3,1%, en particulier 3,0%, de Si, et qu'un second noyau partiel est constitué par une ferrite qui est composée de 47,55% en moles de Fe^Og, 31,6% en moles de ZnO, 20,6% en moles 30 de NiO et 0,25% en moles de CoO et est fabriqué suivant les méthodes classiques, et que le premier noyau partiel (2), occupe 65 à 85%, de préférence 67%, de la section transversale efficace du noyau de bobine (1). 4. Bobine d'anti-parasitage suivant la reven-35 dication 2, caractérisée par le fait qu'un noyau partiel (2) est constitué par des anneaux formés avec une tôle en fer, laminée à chaud, contenant de 4,3 à 4,5% de Si, et un second noyau partiel (3) est constitué par une ferrite comportant 47,55% en moles de FegOg, 31,6% en moles de ZnO, 20,6% en moles de NiO et 0,25% 40 de CoO, et que le premier noyau partiel (2)' représente 65 à 85%, 71 42398 7 2115417 de préférence 61%, de la section transversale du noyau de bobine (1). 5. Bobine d'anti-parasitage suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisés par le fait que le dismè- 5 tre extérieur du noyau ae ferrite annulaire et des anneaux constitués par la tôle en fer au silicium est égal à 34 mm, le diamètre intérieur du noyau de ferrite annulaire et des anneaux constitués par la tôle en fer au silicium est égal à 20 mm, que la hauteur du noyau est de 3 mm, et que l'épaisseur de la tôle 10 des anneaux constitués par une tôle en fer au silicium est égale à 0,35 mm. 6. Bobine d'anti-parasitage suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4._qu 5, caractériséepar le fait qu'un enroulement (8) comportant au plus deux couches est disposé sur 15 le boîtier (4) contenant le noyau de bobine (1) et que, au début de la seconde couche, la direction, mais non le sens, du bobinage est inversée. 7. Bobine d'anti-parasitage suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractériséepar le fait, 20 que pour amortir le bruit, le noyau de bobine est enrobé, dans le boîtier isolant (4), par une résine coulée (6) restant dans un état élastique, cette résine étant mélangée avec environ 40% de poudre de quartz afin d'améliorer la conductibilité thermique. 8. Bobine d'anti-parasitage suivant la 25 revendication 7, caractérisée par le fait que la paroi intérieure du boîtier (4) annulaire comporte de préférence des parties saillantes (11), par exemple en forme de lamelles, de sorte que le noyau de bobine(l) ne s'appuie pas sur la paroi du boîtier en dehors de ces parties saillantes. 30 9. Bobine d'anti-parasitage suivant la reven dication 8, caractérisée par le fait que des parties saillantes (5 ) sont disposées sur le fond du boîtier, ces parties saillantes ménageant un passage libre de sorte que le noyau de bobine (1) repose sur les parties saillantes (5) et que la résine coulée (6) 35 peut se répartir, à travers ce passage, sur tout le fond du boîtier.