Brevet FR2206568A1 — publié le 19740607

L'invention est relative à un procédé de fabrication de composants électriques comportant un fil conducteur bobiné et un circuit magnétique associé. Elle concerne également les composants électriques obtenus par la mise en oeuvre dudit procédé. Les composants électriques du genre en question sont noto"eent, mais non exclusivement, des transformateurs. Comme autres composants on peut citer des inductances et des ampli- ficateurs magnétiques. Pour la réalisation du circuit magnétique de ces co- posants électriques on utilise généralement un noyau composé d'un matériau a caractéristiques ferro-magnétiques se prsen- tant sous la forme d'un bloc ou d'un empilement de tôles métallaques, les bobinages de fils électriques conducteurs étant réalisés sur ce noyau. Les composants de ce genre présentent généralement un encombrement gênant ; de plus, leur poids est important et leur procédé de fabrication est relativement complexe.En outre, surtout si on utilise des tôles, il se produit des pertes d 'énergie par courants- de Foucault L'invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et, nota nt, de fournir des composants électriques du genre en question qui soient de réalisation aisée et dont le poids et l'encombrement soient réduits par rapport à ceux des composants électriques du méme genre connus jusqu'd ce jour Le procédé de fabrication de composants électriques comprend, conformément à 1'invention, les étapes suivantes - on réalise le bobinage du fil conducteur, de pré férence préalablent isolé, selon une forme désirée, - on plonge ce fil bobiné dans un bain liquide constitué par un liant durcissable dans lequel est réparti un matériau à caractéristiques ferro-magnétiques, avantageusement une ferrite, préalablement pulvérisé, ledit liant ayant, après durcissage, des propriétés isolantes, - on extrait le fil bobiné du liquide dudit bain, de manibre qu'une partie de ce liquide reste en contact avec le bobinage que constitue le fil bobiné, et - on fait durcir le liquide qui est resté en contact avec ledit bobinage. Dans un mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à ltinvention, le liant durcissable est une résine thermodurcissable et l'étape de durcissage dudit liquide resté en contact avec le bobinage est effectuée en soumettant ce liquide à un courant d'air chaud immédiatement apurés sa sortie du bain. Un objet de l'invention est également un composant électrique obtenu par la mise en oeuvre du procédé mentionné ci-dessus. Selon l'invention, le bobinage de ce composant se trouve, au moins en partie, à l'intérieur du matériau constituant son circuit magnétique. D'autres dispositions, caractéristiques et avantages conformes à l'invention apparaitront encore au cours de la description qui suit et dans laquelle il est fait référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente, conformément à l'invention, une bobine avant son étape de trempage dans le bain liquide, - la figure 2 illustre, conformément à l'invention, une bobine plongée dans un bain liquide, - la figure 3 représente, en partie arrachée, un coepo- sant réalisé selon le procédé conforme à l'invention, et - la figure 4 illustre un iode de réalisation d'un transformateur fabriqué selon le procédé conforme à l'invention. Les figures 1 à 3 illustrent les diverses étapes de la réalisation d'une inductance à noyau magnétique. On a représenté, en partie arrachée, sur la figure t, un fil conducteur enroulé en plusieurs couches de façon à réa- liser une bobine cylindrique 1 Ce fil est, de préférence avant la réalisation du bobinage 1, isolé sur toute sa longueur. Le bobinage 1 peut outre effectué en enroulant ledit fil sur un support 3, représenté en traits mixtes sur la figure 1 (et os sur les figures 2 et 3). Ce support 3 peut outre simplement destiné à maintenir la forme du bobinage 1 ; il peut outre également destiné --outre son rôle de support proprement dit-- à réaliser une partie du circuit magnétique du composant à fabriquer, dans ce cas, il sera ntageuseent constitué de ferrite.Dans le premier cas, c'est-i-dir dans celui du simple maintien de la forme du bobinage, ledit support peut être constitué en une ratière isolante quelconque. On remarquera cependant que le support 3 n'est pas indispensable. On a représenté sur la figure 2 la bobine 1 plongée dans un bain 4 contenu dans un récipient 5. Le bain 4 est, normalement, liquide et il est constitué par un liant durcissable dans lequel est réparti un matériau à caractéristiques terro-magnétiques tel qu'une ferrite. Ce matériau magnétique est, bien entendu, préalablement pulvérisé avant son introduction dans le liant durcissable. Les propriétés du liant sont telles que celui-ci, après durcissage, soit isolant. Les caractéristiques du liquide formant le bain, c'està-dire du mélange du liant durcissable et de la poudre du xaté- riau à caractéristiques ferro-xagnétiques, ainsi que la forme de la bobine sont telles que, lorsqu'on extrait la bobine 1 du bain, une certaine quantité de ce liquide reste en contact avec cette bobine. En particulier, la viscosité de ce liquide 4 soit être relativement importante et l'écartement entre les fils voisins du bobinage doit être faible. Le liant durcissable est avantageusement constitué par une résine thermodurcissable, c'est-à-dire par une résine qui durcit lorsqu'elle est chauffée à une température supérieure à la température ambiante Ces résines thermodurcissables peuvent également durcir à température ambiante mais, cependant, le temps nécessaire est alors sensiblement plus long. Afin qu'une quantité suffisante dudit liquide 4 reste imprégnée sur la bobine 1, immédiatement après que cette bobine ait été extraite du bain, on soumet celle-ci à un chauffage préliminaire. Ce chauffage préliminaire est réalisé à l'aide d'un courant d'air chaud fourni à l'extrémité d'une buse 6. Ainsi, la résine thermodurcissable commence immédiatement à durcir dès son extraction du bain liquide 4. La figure 53 représente, en partie arrachée, ladite bobine 1 après son extraction du bain 4 et durcissage de la partie de ce bain qui est restée autour de ladite bobine. On voit sur cette figure que, tout autour de la surface de la couronne cylindrique formée par la bobine, on a réalisé une enveloppe 7. Cette enveloppe 7 constitue le noyau magnétique de l'inductance. On notera que cette enveloppe a des propriétés électriques isolantes et conserve en grande partie les propriétés magnétiques de la poudre (avantageusement de la ferrite) répar- tire dans le liant. On évite ainsi les pertes par courants de Foucault qui se produisent lorsque le circuit magnétique est constitué par des tôles. On remarquera en outre que le bobinage 1 se trouve à l'intérieur de son noyau magnétique 7. Ce noyau qui, dans ce cas, forme une enveloppe, constitue une protection pour le fil du bobinage. De plus, le circuit magnétique formé par l'enveloppe 7 est fermé. Dans le cas où le support 3 a été maintenu à l'inté- rieur de la bobine 1 et où ce support 3 a des faces d'extrémité, ces faces d'extrémité sont recouvertes également du matériau magnétique formant l'enveloppe 7. Ainsi, le circuit magnétique de l'inductance peut être fermé sans que ledit mélange de liant et de poudre à caractéristiques magnétiques ne remplisse la partie centrale 2 (figure 1) de la couronne cylindrique formée par le bobinage 1 Au cours d'une expérience effectuée dans le cadre de l'invention on a utilisé, pour constituer le liquide destiné à imprégner la bobine, la solution suivante. Le liant durcissable est constitué par neuf parties en poids d'une résine et une partie en poids de durcisseur. Le liquide comprend 40X en poids de matériau magnétique, ce maté- riau magnétique étant une ferrite dont la perméabilité magnétique relative est de l'ordre de 3000. Au cours d'une autre expérience, on a utilisé une solution comprenant une partie en poids de matériau ferro-magnétique et une partie en poids de résine pour réaliser une inductance avec un noyau constitué par un barreau cylindrique de ferrite. On a constaté que, préalablement au traitement, l'inductance avait pour valeur 100 micro-henry et que cette inductance prenait une valeur de 500 micro-henry aprés que celle-ci ait été recouverte d'une enveloppe dudit mélange de liant et de poudre magnétique. On va maintenant décrire en relation avec la figure 4 un transformateur réalisé selon le procédé de l'invention On voit sur cette figure que ce transformateur comporte un secondaire 8 constitué par une bobinetorique de section carrée bobinée sur tout le boume du tore de façon à réaliser un nombre élevé de spires. Avantageusement, le bobinage de ce secondaire 8.est du type "nid d'abeille" afin de réduire au maximum les capacités parasites entre spires, un bobinage du type nid d'abeille étant tel que les fils d'une même couche sont parallèles et que les fils de deux couches superposés ne sont pas parallèles. En outre, un tel,bobinage en nid d'abeille supporte, sans claquage, des tensions élevées.Pour réaliser ce bobinage, on utilise, de préférence, un fil préalablement imprégné de colle. Aprés la réalisation de ce bobinage de secondaire 8, on enroulequelques spires d'un fil conducteur 10 autour dudit secondaire 8 ; lesdites spires sont disposées dans un plan sensiblesent perpendiculaire à l'axe du tore et constituent l'enroulement primaire du transformateur. L'ensemble ainsi formé par les bobinages 8 et 10 est ensuite plongé dans un bain 4 de façon qu'après durcissage, un enrobage magnétique 9 entoure ledit ensemble Le transformateur représenté sur la figure 4 est un transformateur élévateur permettant de transformer une tension de valeur faible en une tension de valeur sensiblement plus élevée. Bien entendu, dans un tel transformateur, les pertes par courants de Foucault sont pratiquement nulles et l'encom- brument de ce transformateur est nettement réduit par rapport à un transformateur du même genre comportant un circuit nagn4- tique classique. Conne il va de soi et cote il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ses modes d'application et de réalisation ayant été plus spécialc- ment envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de composants électriques com- portant un fil conducteur bobine et un circuit magnétique associé, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes - on réalise le bobinage du fil conducteur selon une forme désirée, - on plonge ce fil bobiné dans un bain liquide constitué par un liant durcis sable dans lequel est réparti un maté- riau à caractéristiques ferro-magnétiques préalablement pulvéri sé, ledit liant ayant des propriétés isolantes lorsqu'il est durci, - extrait le fil bobiné du liquide dudit bain, de manière qu'une partie de ce liquide reste en contact avec le bobinage que constitue le fil bobiné, et - on fait durcir le liquide qui est resté en contact avec ledit bobinage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le liant liquide est un élément, de préférence une résine, thermodurcissable. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le bobinage imprégné dudit liquide constitué par le liant dans lequel a été réparti un matériau magnétique sous forme pulvérisée est présenté dans un courant d'air chaud immé- diatement après qu ton l'ait extrait du bain liquide. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications pré- cémentes, caractérisé par le fait que le fil conducteur propre à tre bobiné est recouvert, préalablement à l'étape de bobinage, d'une pellicule d'un matériau isolant. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit bobinage est réalisé sous forme sensiblement torique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le matériau à carac téristiques magnétiques est une ferrite. 7. Composant électrique comportant un bobinage en fil conducteur et un circuit magnétique associé, caractérisé par le fait qu'il est réalisé selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 6 et que le bobinage se trouve, au zains en partie, à 1' intérieur du matériau constituant ledit circuit magnétique.