Brevet FR2502835A1 — publié le 19821001

L'invention concerne un noyau toroidal à compensation de courant, en particulier pour des filtres anti-parasitage de blocs d'alimentation pour la commutation, du type à enroulement 1 et à enroulement 2 dont chacun est subdivisé en deux enroulements partiels identiques et montés en série, blocs qui sont destinés à être branchés sur le réseau. Dans le déparasitage de blocs d'alimentation pour la commutation,la question de la surcharge passagère en courant des filtres anti-parasitage et, par conséquent, essentiellement des bobines,gagne en importance. Le bloc d'alimentation pour la commutation tire du réseau d'alimentation un courant de valeur effective qui n'est que du genre idéal. En réalité, le courant est en fait constitué par des impulsions de courte durée, de longueurs de 2 ... 5 ms qui sont toutefois égales au triple ou au quintuple de la valeur efficace mesurée. Si l'enroulement 1 et l'enroulement 2 de la bobine à noyau toroidal à compensation de courant sont respectivement disposés sur la moitié de la périphérie du noyau toroïdal, la valeur de l'inductance chute considérablement pour une charge de pointe, en sorte que l'effet d'anti-parasitage se détériore. La présente invention a pour objet des bobines à noyaux toroïdaux à compensation de courant, du genre rappelé en tête du présent mémoire, qui se caractérisent par unç meilleure dépendance du courant de charge. Dans une bobine à noyau toroïdal à compensation de courant, plus particulièrement pour des filtres anti-parasitage pour des blocs d'alimentation pour la commutation, avec un enroulement 1 et un enroulement 2, dont chacun est subdivisé en deux enroulements partiels identiques et montés en série, l'invention prévoit, pour résoudre le problème posé, que sur le noyau toroIdal les enroulements partiels de l'enroulement 1 et les enroulements partiels de l'enroulement 2 se situent respectivement l'un en face de l'autre, les enroulements partiels étant avantageusement répartis uniformément sur le noyau toroidal réalisé, entre autres, avec un matériau de forte perméabilité. Le dimensionnement des bobines connues à compensa tion de courant, et à deux enroulements disposés l'un à c- té de l'autre, est calculé pour le courant de pointe, et exige de ce fait une quantité notable de matériau en ferrite pour le noyau (valeur AL élevée), comparativement au montage série d'enroulements situés l'un en face de l'autre, comme prévu dans l'invention. Dans ce "montage croisé", le dimensionnement de la bobine à noyau toroïdal peut être arrêté en fonction de la valeur efficace du courant de charge, ce qui conduit à une quantité plus faible de matériau en ferrite qui est nécessaire. Cela n'implique pas un accroissement du nombre de spires des enroulements des bobines à noyaux toroidaux, mais simplement à une subdivision selon laquelle les enroulements sont reliés de façon croisée. A titre d'exemple,on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé différentes formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 représente schématiquement et en vue en plan une bobine à noyau toroïdal connue. La figure 2 est une vue analogue de la figure 1 pour une bobine à noyau toroidal conforme à l'invention. Les figures 3 à 6 représentent respectivement des courbes montrant l'inductance en fonction du courant de charge pour des bobines à noyaux toroïdaux selon la figure 1 et la figure 2, plus particulièrement pour des matériaux de ferrite identiques, mais pour différents diamètres du noyau de ferrite (58 mm, 100 mm), et pour des valeurs différentes (plusieurs noyaux de ferrite superposés). La bobine à noyau toroïdal selon la figure 1 possède un noyau toroïdal 3, plus particulièrement un noyau toroidal en ferrite, avec l'enroulement 1 et l'enroulement 2 dont chacun est subdivisé en deux enroulements partiels I, II et III, IV identiques, c'est-à-dire comportant le même nombre de spires, et montés en série, lesdits enroulements partiels étant disposés les uns à côté des autres. Chaque enroulement partiel, c'est-a-dire également les enroulements partiels de l'exemple d'exécution selon l'invention (voir figure 2), possède 12 spires. Par les références 1, 1' et 2, 2' on a finalement désigné les extrémités de raccordement des enroulements partiels qui sont montés en série. Dans la figure 3, on a représenté la dépendance de l'inductance en fonction du courant de charge pour un noyau toroïdal selon la figure 1, pourvu d'un noyau toroïdal en ferrite de 58 mm. Comme matériau pour le noyau toroïdal on utilise, dans le cas présent, une ferrite connue sous la dénomination N30, fabriquée par la Société Siemens AG. Les courbes 4, 5, 6 caractérisent respectivement des bobines à noyau toroïdal à compensation de courant, comportant respectivement un noyau toroldal ou deux ou trois noyaux torol- daux empilés et pourvus en commun de leurs enroulements. La subdivision des courbes 4, 5, 6 en respectivement deux courbes 7, 8, la courbe 7 étant tracée en traits interrompus, concernent des boîtiers faits avec des matériaux différents et dans lesquelles sont insérées les bobines à noyaux toroïdaux.Les courbes tracées en traits pleins reproduisent respectivement l'inductance, en fonction du courant de charge, dans le cas de l'utilisation de boîtiers en aluminium, et les courbes tracées en traits interrompus représentent l'allure correspondante dans le cas de la mise en oeuvre de boîtiers en fer. La courbe 5 selon la figure 3 montre que la bobine à noyau toroïdal connue, selon la figure 1, et disposée dans un boîtier en aluminium, possède une dépendance non satisfaisante de l'inductance en fonction du courant de charge. Ainsi, l'inductance diminue pour une pleine charge de 60 A à environ 40 % de sa valeur initiale. Par contre, la figure 4 qui représente la dépendance, en fonction du courant de charge, d'une bobine à noyau toroidal selon la figure 2, montre une dépendance de l'inductance en fonction de la charge, notablement améliorée. Pour un même diamètre du noyau toroïdal et pour un même matériau utilisé pour ce noyau et pour son boîtier, on obtient, grâce aux enroulements partiels I, II et III, IV de l'enrou- lement 1 et de l'enroulement 2, et qui sont disposés les uns en face des autres, une stabilité qui n'admet (voir figure 4, courbe 10) qu'une chute de l'inductance de 5 %, a pleine charge de 60 A. Les figures 5 et 6 donnent, pour les memes conditions, mais pour un diamètre du noyau toroïdal de 100 mm, la dépendance de l'inductance, en fonction du courant de charge, pour des bobines à noyaux toroïdaux selon les figures 1 et 2, dont les noyaux toroidaux sont également constitués par une ferrite connue sous la dénomination N30 et fabriquée par la Société Siemens AG. Alors que selon la figure 5, la courbe 12 montre, pour la mise en oeuvre de deux noyaux toroïdaux et pour une pleine charge de 150 A, une diminution d'environ 94 %, cette valeur décroit à environ 50 % lors de la mise en oeuvre d'une bobine à noyau toroïdal selon la figure 2. REVENDICATIONS 1. Bobine à noyau toroïdal à compensation de courant, en particulier pour des filtres anti-parasitage de blocs d'alimentation pour la commutation, du type à enroulement 1 et à enroulement 2 dont chacun est subdivisé en deux enroulements partiels identiques et montés en série, caractérisée par le fait que sur le noyau toroïdal (3), les enroulements partiels (I, II) de l'enroulement 1 et les enroulements partiels (III, IV) de l'enroulement 2 se situent respectivement les uns en face des autres. 2. Bobine à noyau toroïdal selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les enroulements partiels (I, II, III, IV) sont répartis uniformément sur le noyau toroïdal (3). 3. Bobine à noyau toroidal selon les revendications 1 et 2 prises dans leur combinaison, caractérisée par le fait que le noyau toroïdal (3) est fait avec un matériau de haute perméabilité. 4. Bobine a noyau toroïdal selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait que plusieurs noyaux toroidaux sont empilés et garnis en commun avec les enroulements.