Brevet FR2352381A1 — publié le 19771216

L1invention se rapporte à une bobine pour électro aimant comportant une carcasse munie de joues et un enroulement associé à un circuit magnétique destiné à l'aetionnement des contacts d'un contacteur. De telles bobines qui sont particulièrement adaptées pour la constitution des appareils où celles-ci sont placées à l'intérieur d'un boîtier, sont très avantageuses dans le cas où l'excitation de la bobine est contrôlée par voie électronique pour l'alimentation avec réduction de courant. On connaît déjà des bobines pour contacteur, éventuellement surmoulées, pour assurer simultanément une bonne fiabilité et un refroidissement convenable. Toutefois, le problème de ltévacuation de la chaleur des bobines qui est 1Eun des plus ardus à résoudre, compte tenu de la position très abritée de celle-ci, ntest pas amélioré autant qu'il est souhaitable, tandis que la fiabilité est souvent mise en défaut par le déplacement des extrémités des conducteurs aboutissant aux bornes au moment de ltenrobage de matière plastique sous pression. Lorsque de telles bobines sont constituées pour permet tre une reduction du courant, elles comportent soit un bobinage supplémentaire, soit un bobinage avec une prise intermédiaire. De plus, il a été proposé des circuits électroniques pour alimenter soit simultanément, soit séparément, ces différents bobinages, et ceci en fonction de la position de l'armature, cette position étant éventuellement mesurée par la course propre ou par 11 examen d'un phénomène électrique ou magnétique lié à la posiez tion de l'armature. Les bobines destinées à répondre à ces différentes fonctions comportent donc de nombreuses bornes de raccordement qui doivent etre reliées à un circuit de contrôle extérieur au contacteur, et présentent par suite une fiabilité faible, accompagnée d'ailleurs de difficultés de fabrication qui rendent coû- teuses de telles réalisations, tandis que le circuit électronique associé devient sensible aux parasites générés par les appareils voisins, en raison de la distance qui le sépare de la bobine. Ltinvention se propose par suite de porter remède aux inconvénients imputables à l'art antérieur et notamment d'amélio- rer la dissipation thermique tout en améliorant la fiabilité, les bénéfices des mesures prises devenant particulièrement importants lorsque les bobines sont associées à des circuits de réduction de tension. Selon l'invention, le résultat visé est atteint grâce au fait que, au moins une portion d'une joue est constituée par une carte à circuits imprimés qui comporte d'une part, au moins deux points de connexion reliés aux extrémités d'au moins un enroulement de bobine, dçautre part, au moins deux bornes de branchement pour le raccordement à une source, et que 1 de la carcasse, des enroulements et de la carte à circuits impri més est enrobé par moulage dans une matière isolante, bonne conductrice de la chaleur, à l'exception des régions de la carte destinées à être connectées de 12 extérieur. D'autres arrangements destinés à des applications particulières, ou découlant naturellement des possibilités offertes par la mise en oeuvre des mesures citées ci-dessus, seront mieux comprises à la lecture de la description ci-dessous. Au dessin annexé : Les figures 1 et 7 représentent en coupe un premier et un second modes de réalisation de l'invention, tandis que les figures 2 et 8 représentent les vues de dessus correspondantes la figure 5 illustre une vue en coupe d'une bobine surmoulée, associée à un circuit électronique d'excitation disposé sur une carte à circuit imprimé; la figure 4 représente une bobine dans le circuit dXex- citation de laquelle intervient un interrupteur commandé par l'ar- mature la figure 3 représente une vue en plan d'une carte à circuit imprimé dans laquelle le circuit électronique qu'elle porte fait appel à dés propriétés du circuit magnétique ; et la figure 6 illustre une vue en plan d'une carte que l'on a utilisée pour porter la spire de déphasage. Aux figures 1 et 2, 1 représente une carcasse dont le noyau 2 supporte deux joues parallèles 3 et 4 ; le bobinage 5 présente deux extrémités dont l'une, 7, est seulement visible. La joue supérieure 3 présente une surface extérieure dont la forme permet la mise en place d'une carte à circuits imprimés 6 dont l'unique couche conductrice 8 est placée à la partie supérieure et présente, voir figure 2, trois portions conductrices, 9, 10, 11. Chacune des portions conductrices 9 et 11 est destinée à recevoir d'une part chacune des extrémités des conducteurs de bobine, qui sont fixés mécanlquement et reliés électriquement par soudure, 12, 13, et d'autre part des bornes de raccordement, 14, 15, vers la source non représentée. La carte peut être fixée sur la joue par collage, par rivetage, 18, ou a l'aide de griffes, 16, 17, ou meme par surmoulage local d'une de ses portions 19 vue en pointillé à la figure 2, dans la matière de la joue 3. L'ensemble ainsi constitué est introduit dans un moule et est -enrobé par surmoulage dans une matière isolante 20 qui est ausi bonne conductrice de la chaleur que possible, à ltex- ception de la région 50 destinée à etre accessible de ltextérieur. On remarquera que la portion conductrice 10 n'est pas reliée à un potentiel déterminé, car sa fonction est de conduire la chaleur générée par la bobine vers une région de grande surface, tandis que les couches conductrices 9, 11, remplissent une fonction de dissipation thermique analogue, encore améliorée par la conduction propre aux bornes, 14, 15, et à leurs conducteurs extérieurs de raccordement. La quantité de chaleur ainsi dissi pée, est très supérieure à celle qui peut ltetre lorsque les extrémités des fils de la bobine, généralement fins, sont reliés aux bornes de raccordement. La conduction thermique peut etre encore améliorée si la carte à circuit imprimé constitue l'une des joues ou si celle~ ci comporte des portions conductrices sur ses deux faces. Ces deux mesures se retrouvent rassemblées sur les figures 7 et 8, bien qutelles puissent être mises en oeuvre séparément. Dans la figure 7, on remarque que la couche conductrice supplémentaire 21 dirigée vers le bobinage 5 et en regard de celle-ci, a e été revetue d'une couche isolante 22. Une bride 23 peut etre fixée par exemple par collage sur un prolongement 24 du noyau 2 pour prévenir la déformation éventuelle de la carte au cours du processus de bobinage. Le surmoulage 20 est effectué en laissant une zone 28 de couverte par le raccordement extérieur. Ici encore des zones conductrices 9, 10, 11, relient les bornes et permettent la conduction de la chaleur. Deux exemples d'application particulièrement avantageux de l'invention sont montrés aux figures 4 et 5, dans lesquels l'excitation de la bobine est controlée par un circuit auxiliaire pour opérer la réduction du courant appel à sa valeur de cou rant de maintien, le circuit auxiliaire pouvant être représenté soit par un simple interrupteur qui applique la tension de la source sur une portion de bobinage en fil fin, (voir figure 4), soit encore par un circuit électronique faisant appel à des semi- conducteurs, des résistances et des capacités éventuellement associés à des interrupteurs auxiliaires pour provoquer llexcita tion successive de différents bobinages destinés à générer les ampèreetours d'appel et respectivement de maintien (voir fig. 5). Dans la figure 4, l'interrupteur auxiliaire 25 qui branche la tension de la source sur une portion de bobinage 27 pour le maintien, différente de la portion 26 pour appel, est directement associé à la carte à circuits imprimés 6 tandis que l'enrobage 20 comporte à ce niveau un logement 28 qui permet les déplacements d'un organe de manoeuvre 29 lié aux mouvements de l'armature, non représentée, du contacteur. Ltinterrupteur peut être constitué par un inverseur dont la lame mobile 30 portant des contacts, et solidaire deux plot 31 fixé sur la carte à cir- cuits imprimés, coopère avec deux contacts fixes, 32, 33, de la carte, un couvercle 34 fixe par tout moyen convenable venant pro- téger l'inverseur contre les corps étrangers en fermant le logement. A la figure 5 qui correspond au cas où la réduction du courant d'appel est effectuée par voie électronique, par exemple en faisant appel au circuit décrit dans la demande de brevet français No. 74.35952 déposée le 28 Octobre 1974 par la Demande resse, pour "Circuits d'alimentation d'électroaimants et électroaimants comprenant ces circuits", les composants électroniques qui doivent être associés au bobinage à l'aide de conducteurs aussi courts que possible, dissipent une énergie qui doit etre évacuée, si l'onze Veut pas augmenter la température de fonctionnement de la bobine. L'utilisation d'une carte à circuits imprimés trouve dans ce dernier cas une application tout à fait favorable à plan mélioration de la fiabilité, à la sécurité de montage et à la dissipation thermique. Le circuit peut par exemple comprendre deux bobinages distincts, 26, 27, raccordés par des soudures 12 à la face conductrice 52 de la carte 6, tandis que les composants électrons~ ques actifs et passifs, 36, 37, sont disposés de préférence sur la face opposée 51 de la carte qui permettra dPexcuter leurs soudures 35 du même côté que les précédentes. Une seule borne de raccordement 14 a été représentée, et un interrupteur tel que celui qui est décrit à la figure 4 peut également être associé à la carte. Lorsque l'on souhaite faire intervenir dans le fonctionnement d'un circuit électronique un phénomène d'induction magnétique, on peut utiliser une disposition telle que celle qui est représentée à la figure 3, où la carte 6 s'étend dans une direction telle que la portion 41 du circuit magnétique 38 traverse la carte au niveau d'une ouverture 40 de cette dernière. Une portion conductrice 58 de la carte qui peut être refermée sur un composant électronique 42 ou être laissée ouverte pour recueillir une tension, respectivement un courant entre les bornes 47, 48, peut également être prévue, sans apporter de complication grace à la présence de la carte. A la figure 6, la portion polaire 41 du circuit magnétique comporte une rainure 45 qui délimite une région 49 entourée par un conducteur 43 de la carte 6 qui est refermé sur li- même à l'aide d'une barette conductrice 68 fixée par des soudures 46 pour constituer une spire de déphasage. La carte à circuit imprimés joue ici également un rôle favorable pour dissiper l'énergie consommée par la bague. REVENDICATIONS 1. Bobine pour électro-aimant comportant une carcasse munie de joues et un enroulement, associés à un circuit magnétique destiné à l'actionnement d1un contacteur, caractérisée en ce qu'au moins une portion d'une joue (3) est constituée par une carte à circuits imprimés (6) qui comporte d'une part au moins deux points de connexion (12, 13) reliés aux extrémités d'au moins un enroulement (5) de la bobine, d9autre part au moins deux bornes de branchement (14, 15) pour le raccordement à une source, et que l'ensemble de la carcasse (i) des enroulements et de la carte est enrobé par moulage dans une matière isolante (20) bonne conductrice de la chaleur à 1iexception des régions (50, respectivement 28) destinées à etre accessibles de l'extérieur. 2. Bobine selon la revendication l, caractérisée en ce que la carte à circuits imprimés (6) est placée au niveau d7une joue (3) de la carcasse (1), ni est solidaire de celle-ci, comporte au moins deux points de connexion (12, 13) reliés aux conducteurs (7) du ou des bobinages (26, 27) et deux bornes de branchement (14, 15) pour raccordement à une source et supporte au moins une fraction des composants (36, 37) actifs et passifs d'un circuit électronique destiné à opérer la réduction de courant. 3. Carcasse selon la revendication l, caractérisée en ce que la carte de circuits imprimés (6) constitue l'une des joues de la carcasse (1) et présente des conducteurs (9, 11) sur au moins une face. 4. Carcasse selon la revendication l, caractérisée en ce que la carte de circuits imprimés (6) est accrochée sur la surface extérieure de l'une des joues (3) et comporte des conducteurs sur ses deux faces (8, 21). 5. Carcasse selon la revendication 2, caractérisée en ce que les composants (36, 37) du circuit électronique sont disposés sur une première face (51) de la carte à circuits imprimés (6) qui est dirigée vers le bobinage (27, 26), tandis que les points de connexion par soudure (12, 35) sont placés sur la face seconde (52) opposée à la première. 6. Carcasse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la carte à circuits imprimés (6) présente au moins une ouverture (40) au travers de laquelle passe une portion (41) du circuit magnétique (38) destinée à induire une tension, respectiv ment un courant, dans un conducteur (38, 43) porté par la carte. 7. Carcasse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la carcasse (1), la bobine (26, 27) et la carte de circuits im- primés (6) sont surmoulées à Itaide d'une masse isolante (20) bonne conductrice de la chaleur. 8. Carcasse selon la revendication l ou 2, caractérisée en ce que la carte à circuits imprimés (6) présente sur au moins une face (8) le contact fixe (32) d'un interrupteur (25) destiné a fermer un circuit de la carte pour une position déterminée de l'armature du circuit magnétique.