Brevet FR2247795A1 — publié le 19750509

Le tracé du flux magnétique d'une bobine est naturellement déterminé par la réluctance des trajets dont ce flux dispose. Si, en dehors d'un trajet prédéterminé se présentant par exemple sous la forme d'un noyau en matériau magnétique, il existe encore d'autres voies de réluctance finie, il passe par ces voies et, en dehors du trajet gréddierminé, un flux partiel, dit flux de dispersion, qui ne sera donc pas utilisable, à l'inverse du flux partiel, dit flux utile, passant par la voie normale.Dans une bobine comportant un enroulement autour de la culasse d'un noyau en forme de cadre en U par exemple, une partie considérable, dans certains cas plus de la moitié du flux magnétique total produit par le courant s'écoulant dans l'enroulement, se perd dit sous forme de flux de dispersion au voisinage de 1 t enroulement. Avec une telle bobine, le rapport flux utile/flux de dispersion peut, certes, être amélioré en divisant 11 enroulement en deux moitiés et-en les disposant à proximité des surfaces polaires du noyau en forme de cadre (dénommée bobine à branches ) ou, encore mieux, en répartissant l'enroulement (avec écart aussi faible que possible entre ses spires) sur la totalite du noyau en forme de cadre.Ces mesures habituellement prises pour diminuer le flux de dispersion ne sont généralement pas faciles à exécuter lors de la reslisation de l'enroulement sur le noyau en forme de cadre. Par ailleurs, ces mesures perdent de leur efficacité lorsqu'il vagit de répartir sur un assez gros noyau, par exemple en forme de cadre en U, un enroulement comportant un assez faible nombre de spires par conséquent obligatoirement relativement larges, notamment un enroulement constitué de quatre spires plates en forme de bandes, car, en pareil cas, on est obligé, pour des raisons de fabrication, de munir, chaque branche du noyau en forme de cadre, d'une spire, et sa culasse,-de deux spires. tans une bobine de ce type, on doit stattendre à un flux de dispersion considérable, meme si les différentes spires sont séparées par de faibles intervalles. En effet, un courant passant dans l'enroulement ne se répartit alors plus régulièrement dans les différentes spires plates, et il se produit, par conséquent, un flux de dispersion b travers les spires. Partant de cet état de la technique, l'objet de l'invention est d'obtenir pour une bobine parcourue par un courant alternatif, un rapport flux utile/flux de dispersion bien supérieur qu'avec les mesures décrites et de permettre de réaliser, pour 11 enroulement de la bobine et avec une bobine à noyau, une cons truction beaucoup plus simple que celle réalisée jusqu'ioi, Ce résultat est atteint selon l'invention grâce à un écran réalisé en un matériau essentiellement électriquement conduc- teur, de préférence bon conducteur, et se présentant sous la forme d'une enveloppe entourant étroitement la périphérie externe de la bobine et libérant les surfaces frontales de cette dernière, enveloppe qui comporte sur toute sa longueur une interruption électrique s' étendant dans le sens du flux magnétique-intervenant dans l'espace entouré par l'enveloppe et l'enroulement de la bobine. I1 convient de signaler ici que les spires conductrices de l'en- roulement de la bobine seront isolées de la façon habituelle et, par conséquent, non seulement les unes par rapport aux autres, mais également par rapport à l'enveloppe. Pour diminuer le flux de dispersion magnétique dans une bobine d'induction à noyau, il est certes connu de réaliser ce dernier sous la forme d'un noyau à coupelle entourant de tous côtés l'enroulement de la bobine d'induction (brevet R.F.A. 1 256 798). Cette mesure perd toutefois une grande partie de son efficacité Si, pour des raisons d'utilisation, on est obligé de donner un grand entrefer au noyau en forme de coupelle attendu qu'alqrs, comme dans le cas de la bobine précitée avec noyau en forme d'U, une partie considérable du flux magnétique se perd sous forme de flux de lis- persion au voisinage de l'enroulement. Par contre, la présente n- vention préconise, pour la réduction du flux de dispersion, un écran efficace susceptible d'être utilisé aussi bien avec les bobines sans noyau qu'avec noyau, cet écran n'étant assujetti à aucune forme spéciale de l'enroulement de la bobine ni du noyau éventuel.Avec les bobines du type précité, on peut mtme supprimer, en tout ou partie, l'emploi d'un noyau pour le guidage d'un champ magnétique. I1 s'ensuit comme autre avantage qu'en cas de l'existence d'un noyau, on peut lui donner une section transversale quelconque. Un autre avantage réside dans le fait que, au moyen de l'enveloppe, il est possible, par exemple en faisant varier la grandeur de ses ouvertures de sortie pour le flux magnétique, d'obtenir un équilibrage d'induc- tivité et/ou un équilibrage du flux utile magnétique. Un guidage du champ magnétique alternatif de la bobine en dehors de l'-espace entouré par l'enroulement de la bobine, peut être obtenu de façon simple en faisant en sorte que l'eaveloppe déborde en dehors des surfaces frontales de-la bobine ou due son enroulement. I1 est, par conséquent, possible de réaliser n'importe quel système de guidage dans le cadre de toutes les formes possibles de la cavité entourée par l'enveloppe. Une caractéristique essentielle distinguant l'écran selon 1 t invention des écrans connus réside dans l'interruption électrique qui-empêche un court-circuit inductif de l'enroulement de la bobine. Cette interruption électrique est avantageusement obtenue par un joint à recouvrement de l'enveloppe avec un matériau électrique- ment non conducteur entre les surfaces de raccordement jointives intéressées. Cet agencement empoche toute sortie du flux de dispersion magnétique au niveau de l'interruption. Comme dans les écrans usuels pour les champs électromagnétiques haute fréquence, il se produit dans l'écran de la bobine, selon l'invention, des courants de Foucault qui, par le champ magnétique qu'ils engendrent, stopposent au champ magnétique actif du courant s'écoulant dans l'enroulement de la bobine à un point tel que pratiquement aucun flux magnétique ne peut traverser b travers l'enveloppe (en cas dXépaisseur suffisante). Pour renforcer l'effet des courants de Foucault, on peut réaliser l'enveloppe en un matériau présentant des propriétés ferromagnétiques supplémentaires, par exemple en fer. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limita- tif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue en perspective, partiellement arrachée, d'une bobine comportant un écran; la figure 2 est également une vue en perspective d'une bobine qui, à l'inverse de celle selon la figure I, ne comporte aucun noyau; la figure 3 est une vue latérale dtune bobine réalisée de façon classique; la figure 4 est également une vue latérale et partiellement arrachée d'un mode de réalisation simplifié de la bobine selon la figure 3. Une bobine, servant par exemple d'élément de couplage entre, d'une part, un dispositif émetteur monté sur un véhicule ferroviaire et produisant un signal sous la forme d'un courant alternatif haute fréquence et, d'autre part, une ligne s'étendant le long de la voie, est constituée, selon la figure 1, par un noyau 1 en forme de cadre en U, de préférence en matériau ferromagnétique (par exemple en ferrite) et dans lequel uniquement la culasse 2 est munie d'un enroulement 3 formé de spires plates isolées en forme de bande, par exemple en bande de cuivre recouverte d'une laque. L'ensemble est entouré d'une enveloppe-écran 4 étroitement appliquée qui libère les surfaces polaires 5 du noyau en forme de cadre. Cette enveloppe-écran 4 est en un matériau électriquement bon conducteur, comme le cuivre ou analogue. Pour empêcher que l'enveloppe-écran 4 n'agisse comme une spire court-circuitant inductivement l'enroulement 3, elle est munie d'une interruption électrique sous la forme d'un joint à recouvrement 6 avec un matériau 7 électriquement non conducteur (par exemple une matière adhésive) entre les surfaces de raccordement jointives intéressées.Le joint k recouvrement 6 s'étend sur la périphérie interne du noyau, 1 en forme de cadre sur toute la longueur de l'enveloppe-écran 4, son tracé correspondant k celui du flux magnétique présent dans l'espace qu'elle entoure lorsque ltenroulement 3 est parcouru par un courant alternatif; au lieu de s'étendre sur la périphérie interne, le joint à recouvrement peut, bien entendu, se trouver sur la périphérie externe du noyau en forme de cadre selon le mode de réalisation de l'enveloppe-écran. A la place du joint à recouvrement 6, on peut également envisager que l'enveloppe-écran 4 soit fendue le long du sens du flux. Une fente en tant qu'interruption électrique comporte, toutefois, l'inconvénient de constituer une sortie éventuelle pour le flux de dispersion magnétique, ce qui est exclu dans le mode de réalisation, décrit et représenté, de l'enveloppe-éeran 4. L'enveloppe-écran 4 permet d'obtenir que, dans la bobine (traversée par un courant alternatif), un flux magnétique ne sorte qu'au niveau des surfaces polaires libres 5 du noyau 1 en forme de cadre, ctest-B-dire qu'aux endroits où un flux magnétique (utile) est souhaité. Ce résultat peut également titre obtenu avec la bobine selon la figure 2 sans noyau, dans laquelle un enroulement 8 avec spires isolées en forme de bandes, n'est placé que sur un mandrin de bobine 9, éventuellement en matière plastique. Ep pareil cas, une enveloppe-écran 10, entourant étroitement lten- roulement 8, déborde des surfaces frontales 11 de l'enroulement. L'enveloppe-écran 10 également munie d'une interruption électrique du type précité (joint de recouvrement 6) comporte, sur ses extrémités, des ouvertures de sortie 12 pour le flux magnétique,, et a également pour fonction de faire en sorte que le champ magnétique alternatif produit par un courant alternatif s'écoulant dans l'enroulement 8, ne puisse sortir dans l'espace libre que par des endroits définis, notamment par les ouvertures de sortie 12; ce champ magnétique alternatif non représenté étant guidé dans la cavité entourée par l'enveloppe-écran. Ainsi, cette bobine suivant la figure 2, peut remplir la même fonction que celle de la figure 1 et présente toutefois un poids beaucoup plus faible. Pour finir, les figures 3 et 4 permettent de voir dans quelle mesure une bobine selon l'invention est, eu égard à l'agencement et à la forme de son enroulement ainsi qu'k la configura tion d'un noyau, simplifiée par rapport à une bobine classique. Ces deux bobines représentées sont, par exemple, également utilisées comme éléments de couplage entre un dispositif émetteur et une ligne. La bobine suivant la figure 3 est construite de façon habituelle, à savoir avec un noyau 14 en forme de cadre en U sur lequel est réparti un enroulement 15 formé de quatre spires isolées en forme de bande, deux spires étant prévues autour de la culasse 16 et une autour de chaque branche 17 de longueur correspondante. Cet enroulement 15 n'est pas facile à réaliser, en particulier à cause des spires placées autour des branches 17. Malgré la répartition de l'enroulement 15 sur la totalité du noyau 14, on peut craindre un flux de dispersion magnétique, surtout entre et à travers les spires. Par contre, dans la bobine suivant la figure 4 comportant une enveloppe-écran 18 du type précité et un enroulement l9 formé de quatre spires isolées en forme de bande, 1'enroulement n1 est réparti que sur la zone médiane d'un noyau 20, donc dans la zone comprise entre ses deux branches courtes 21, de sorte que, comme dans l'agencement suivant la figure 1, seules les surfaces polaires 22 sont libérées par l'enveloppe-écran. Dans cet agencement, on peut mtme supprimer les courtes branches 21 du noyau 20 et, par conséquent, simplifier encore ltenveloppe-écran 18. Eh tout cas, cet agencement permet, par rapport à celui selon la figure 3,une économie considérable en matériau pour le noyau, ce qui est particulièrement important pour les noyaux magnétiques de grande dimension et contribue à réduire considérablement les frais. La construction également simplifiée, par suite de l'utilisation de l'enveloppe-écran 18, de l'enroulement 19, est particulièrement rentable dans le cas de la fabrication d'enroulement ayant un grand nombre de spires. REVENDICATIONS 1. Bobine parcourue par un courant alternatif, caractérisée par un écran en un matériau essentiellement électriquement conducteur, de préférence électriquement bon conducteur, et se présentant sous la forme d'une enveloppe entourant étroitement la périphérie externe de la bobine dont elle laisse dégagées les surfaces frontales, enveloppe qui comporte sur toute sa longueur, une interruption électrique s'étendant dans le sens du flux magnétique intervenant dans l'espace entouré par l'enveloppe et ltenroulement de la bobine. 2. Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ltenveloppe s'étend en dehors des surfaces frontales de la bobine ou de son enroulement. 3. Bobine selon la revendication 1, avec un enroulement autour d'un noyau, de préférence en matériau magnétique, caractérisée par le fait que l'enveloppe entourant l'enroulement et le noyau ne laissF libres que les surfaces polaires de ce dernier et que les spires de ltenroulement ne sont disposées autour du noyau que dans sa zone médiane entre deux surfaces polaires. 4. Bobine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'interruption électrique est constituée par un joint à recouvrement de l'enveloppe avec un matériau électriquement non conducteur entre les surfaces de liaison jointives intéressées. 5. Bobine selon l'une quelconque des revendications 1 k caractérisée par le fait que l'enveloppe est en un matériau pré sentant des caractéristiques ferromagnétiques supplémentaires.