Brevet FR2511184A1 — publié le 19830211

- PROCEDE D'OBTENTION D'UNE BOBINE A CIRCUIT MAGNETIQUE FERME ET A AIMA Nr PERMANENT POUR L'ALLUMAGE DE MOTEURS A COMBUSTION INTERNE. L'invention concerne un procédé d'obtention d'une bobine à circuit magnétique fermé et à aimant permanent pour l'allumage de moteurs à combustion interne, notamment de véhi>cules automobiles, bobine comportant un enroulement primaire et un enroulement secondaire entourant au moins une des branches du circuit magnétique. Ce circuit magnétique est constitué de bandes, de tôle, de diffé- rentes longueurs, empilées les unes sur les autres et pliées de manière à former un circuit fermé, sans joint magnétique, circuit dans lequel est disposé un aimant permanent de surface plus impor- tante que la section dudit circuit qui comporte de plus des élé- ments de dérivation du flux crée par l'enrouelementprimaire On connait déjà, par le brevet français 1 482 818, une bobine d'al- lumage, sans aimant permanent, dans laquelle le-circuit magnétique du type fermé, est constitué de deux parties en U réalisées à par- tir de bandes, de tôle, empilées les unes sur les autres. Dans cette bobine et en raison du fait qu'il n'est pas prévu d'ai- mant permanent, une moitié seulement du cycle d'hystérésis est utilisée ce qui n'est pas avantageux en ce qui concerne le volume, donc le poids des matériaux à mettre en oeuvre pour obtenir les caractéristiques d'allumage des moteurs, à combustion interne. On connait également par la première addition N O 66 586 du brevet français 1 058 103, une bobine d'allumage à circuit magnétique fermé comportant un aimant permanent aimanté dans le sens de son épaisseur de façon que le flux magn 4 tique qu'il engendre soit op- posé au flux produit par l'enroulement primaire de ladite bobine. Cette bobine d'allumage apporte une amélioration importante, par rapport à une bobine sans aimant permanent, en raison du fait que l'utilisation d'une grande partie du cycle d'hystérésis, due à la présence de l'aimant permanent, permet de réduire les dimensions. Néanmois, l'un des inconvénients de ce circuit constitué de deux parties en forme de U disposées en regard, est que l'aimant étant disposé perpendiculairement au flux circulant dans le circuit, tout accroissement des dimensions de l'aimant, hormis son épais- seur, dans le but de disposer d'un champ magnétique plus important conduit à un accroissement de la section du circuit magnétique -2 constitué des parties en forme de U donc à un accroissement de volume. Un autre inconvénient de ce circuit est que les performances de la bobine sont conditionnées en partie, par la qualité du joint magné- tique situé au centre de la branche entourée des enroulements pri- maire et secondaire et au plan de joint aimant permanent circuit magnétique. Cette qualité qui intervient dans la réluctance du circuit magné- tique est dépendante des différences d'épaisseur de l'aimant per- manent disposé à l'opposé de la branche entourée par les enroule- ments, lesquelles différences d'épaisseur sont inhérentes à toute fabrication de grande série. Dans ce mode de réalisation et pour pallier cet inconvénient, des éléments ferro-magnétiques, chevauchant ledit joint, son appliqués contre les pièces en U, mais ceci conduit alors à un accroissement du poids de cuivre consú:tuant les enroulements, en raison du fait que l'on accroit ainsi la section de la-branche qui est entourée par les enroulements. Un circuit magnétique, connu en soi, remédie à ces inconvénients. Ce circuit constitué d'une part de portions de tôle, découpées en forme de L, de I et de U est assemblé de manière à former un circuit fermé comportant un aimant permanent dans la branche op- posée à la branche entourée par les enroulements. Cet aimant permanent, aimanté dans le sens de son épaisseur est disposé de la même façon que dans les brevets français 1 041 524 1 048 081 et allemand DE A 1 464 202, c'est à dire non perpen- diculairement à la section du circuit magnétique. Cette disposition permet d'accroître la surface de l'aimant et ainsi le flux émis, par cet aimant, sans augmentation de la sec- tion des tôles constituant le circuit magnétique, d'o un encom- brement et un poids réduit. Un circuit de dérivation du flux crée par l'enroulement primaire, circuit du genre décrit dans le brevet français 2 168 919, per- met l'emploi d'un aimant permanent de champ coercitif faible, peu coûteux et disponible en grandes quantités: Ce circuit de dérivation, dans cet exemple de réalisation est avantageusement constitué de plaquettes, en tôle d'acier doux, disposées, par l'intermédiaire d'une matière isolante, à une dis- tance prédéterminée, de part et d'autre des plans définissant 25111-84 l'épaisseur de la branche dans laquelle est disposé l'aimant. Toutefois, ce circuit magnétique présente l'inconvénient de com- porter un joint magnétique disposé, dans cet exemple, à une ex- trémité de la branche entourée par les enroulements primaire et secondaire. Ce joint magnétique indispensable pour pouvoir placer les enrou- lements pré-bobinés sur une des branches, lorsque ces circuits sont constitués de tôles découpées en forme de E, de L ou de U, accroit la réluctance du circuit, qu'il faut compenser par un accroissement de la surface de l'aimant permanent d'o un dimen- sionnement non optimum de la bobine d'allumage. L'invention permet de remédier à cet inconvénient et concerne à cet effet un procédé d'o kntion d'une bobine à circuit fermé et à aimant permanent, pour l'allumage de moteurs à combustion in- terne, bobine comportant un enroulement primaire et un enroule- ment secondaire entourant, au moins, une branche du circuit ma- gnétique constitué de bandes, de tôle, de différentes longueurs empileés les unes sur les autres et pliées de manière à former un circuit magnétique fermé dans lequel est disposé un aimant permanent dont les surfaces Si sont plus importantes que la sec- tion 52 dudit circuit, bobine d'allumage comportant des éléments dont une partie sert de dérivation du flux crée par l'enroulement primaire, caractérisé en ce que le circuit magnétique constitué d'un empilage unique de bandes de tôle, de différentes longueurs est conformé, par pliage, pour sa fermeture sur les surfaces Si de l'aimant permanent, après mise en place des enroulements sur la branche autour de laquelle ils sont disposés. Ce procédé a pour avantage que l'on peut ainsi réduire les di- mensions du circuit magnétique de la bobine d'allumage au maxi- mum compatible avec les caractéristiques d'allumage exigées, ce qui permet de diminuer le poids de ladite bobine et répond ainsi à la tendance actuelle de réduction de poids de véhicules automo- biles dans le but de réduire la consommation de carburant. La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue longitudinale en coupe partielle d'une bobine d'Vllumage, selon un premier mode de réalisation conforme au procédé de l'invention. 11184 -4 _ La figure 2 est une vue de coté, en coupe partielle, selon la ligne AA, de la bobine d'allumage de la figure 1. La figure 3 est une vue partielle, en coupe longitudinale, de la branche entourée des enroulements primaire et secondaire, qui dans ce deuxième mode de réalisation du procédé de l'invention, est fa- çonnée de manière à présenter une forme sensiblement circulaire dans la zone entourée par les enroulements. La figure 4 est une section agrandie, des tôles, selon la ligne AA de la figure 3. La figure 5 est une vue partielle longitudinale d'une bobine d'al- lumage selon un troisième mode de réalisation du procédé de l'in- vention. La figure 6 est une vue partielle longitudinale d'une bobine d'al- lumage selon un quatrième mode de réalisation du procédé de l'in- vention. La figure 7 est une vue partielle longitudinale d'une bobine d'al- lumage selon un cinquième mode de réalisation du procédé de l'in- vention. Conformément à la présente invention, la bobine d'allumage repré- sentée par les figures 1 et 2 comprend un enroulement primaire 1 et un enroulement secondaire 2 entourant une branche du circuit magnétique 3 constitué de bandes 4 en tôle d'acier doux Ces ban- des de différentes longueurs sont empilées les unes sur les autres avec un décalage longitudinal prédéterminé et pliées de manière à former un circuit magnétique fermé dans lequel est disposé un ai- mant permanent 5 dont les surfaces Si sont plus importantes que la section 52 dudit circuit. La bobine d'allumage comporte des éléments de dérivation du flux crée par l'enroulement primaire 1, lors de sa mise sous tension. Ces éléments de dérivation sont constitués dans ce mode de réali- sation, d'une bride 6, en tôle d'acier doux, laquelle bride en forme de U, comporte des prolongements 6 a, 6 b, qui permettent la fixation de la bobine sur le véhicule automobile Une vis 7 maintient pressées l'une contre l'autre des demi-coquil- les 8 dans lesquelles le circuit magnétique 3 est enfermé Ces demi coquilles 8, en matière isolante moulée, maintiennent à une distance prédéterminée d, la bride métallique 6, de part et d'au- tre des plans définissant l'épaisseur E (voir figure 2) du circuit magnétique 3, dans la zone o est disposé l'aimant permanent 5. Les enroulements 1 et 2 préalablement bobinés autour de supports isolants 9 et 10 (voir fig 1) sont placés dans un boitier 11, en matière plastique. Après quoi et avant l'opération d'enrobage des enroulements 1 et 2 dans une matière isolante remplissant le boitier 11, les jonctions électriques sont effectuées. A cet effet, l'enroulement primaire 1 et secondaire 2 sont reliés par une de leurs extrémités à une borne 12, d'alimentation à par- tir de la batterie de bord du véhicule (non représentée). L'enroulement 1 est relié par son autre extrémité à une borne 13 assurant la liaison avec un rupteur mécanique, ou électronique (non représenté) l'enrou lment 2 étant relié à une borne 14 de sortie de la tension secondaire. Conformément au procédé de l'invention, les bandes 4 sont pliées dans un premier temps, à angle droit, à l'aide d'outils appropriés de part et d'autre du boitier il de manière à former un Ut après quoi la portion 4 a et ensuite la portion 4 b sont également pliées à angle droit pour venir s'appliquer sur les surfaces Si de l'ai- mant permanent 5, qui à ce stade de la fabrication est matérialisé par un outil amovible Après cette opération de pliage, l'aimant permanent 5 est positionné en lieu et place de l'outil amovible. Une première demi-coquille 8 vient enfermer le circuit magnétique 3 sur la moitié de son épaisseur E, maintenant ainsi les portions 4 a, 4 b au contact des surfaces Si de l'aimant permanent, après quoi, on positionne la deuxième demi-coquille 8, puis la bride 6 la vis 7 maintenant pressées, l'une contre l'autre, lesdites co- quilles. Dans un deuxième mode de réalisation (voir figures 3 et 4) la bran- che 4 b, autour de laquelle sont disposés les enroulements 1 et 2 est façonnée de manière à présenter une forme sensiblement circu- laire (voir fig 4) de manière à disposer d'une zone cylindrique sur laquelle est bobiné l'enroulement primaire 1, après interpo- sition d'un revêtement isolant entre cette zone cylindrique ét l'enroulement. Le revêtement isolant, dans cet exemple de réalisation est réali- sé selon une technique bien connue qui consiste à projeter une matière isolante, telle qu'une résine époxy, sous forme de poudre -6- sur la zone cylindrique préalablement chauffée La poudre ainsi appliquée fond et forme ainsi une couche continue d'environ 0,2-a 0,3 millimètre d'épaisseur. Ce deuxième mode de réalisation permet, pour certaines applica- tions d'améliorer les échanges thermiques entre le circuit magné- tique 3 et l'enroulement primaire 1, le circuit magnétique ser- vant-d'évacuateur de la chaleur produite par l'enroulement lors du fonctionnement de la bobine d'allumage. La forme sensiblement circulaire (voir fig 4) est obtenue après empilage total des bandes 4 et introduction de cet empilage de bandes, dans un dispositif approprié (non représenté) comprenant une matrice,concave, en deux parties et d'un poinçon de frappe égaleâent en deux parties. Selon un troisième mode de réalisation représenté par la figure 5 les bandes 4 sont en contact avec les sur-faces SI, de l'aimant permanent 5, par l'intermédiaire d'une cambrure transversale 16 réalisée à chacune des extrémités des bandes 4. Ce mode de réalisation permet, si les caractéristiques exigées l'autorise, de se dispenser de l'opération de fraisage ou de bro- chage, qu'impose le premier mode de réalisation, mode de réalisa- tion dans lequel toutes les surfaces biaises, obtenues par frai- sage ou brochage sont en contact avec les surfaces SI de l'aimant permanent, ce qui élimine les entrefers parasites. Selon un quatrième mode de réalisation, représenté par la fig 6 la bande intérieure 4 d et la bande extérieure 4 e ont une longueur telle que, après pliage, elles couvrent respectivement une des surfaces Si de l'aimant permanent 5 et qu'elles soient au contact des autres bandes par l'arête transversale 17 desdites bandes. Selon un cinquième mode de réalisation, représenté par la fig 7 les bandes 4 ont une longueur telle que, après pliage, la bande intérieure 4 d et la bande extérieure 4 e couvrent respectivement une des surfaces Si de l'aimant permanent 5, les autres bandes 4 ne couvrant, par rapport aux bandes intérieure 4 d et extérieure 4 e, qu'une fraction des bandes précédentes. Avantageusement, mais non nécessairement, l'aimant permanent 5 peut être positionné, dans son sens longitudinal, par l'intermé- diaire des bandes intérieure 4 d et extérieure 4 e dont l'extrémité 18 est cambrée à angle droit comme représenté par les fig 5,6,7. 7 - REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S fermé 1. Procédé d'obtention d'une bobine, à circuit magnétique et a ai- mont permanent, pour l'allumage de moteurs à combustion interne, bobine comportant un enroulement primaire ( 1) et un enroulement secondaire ( 2) entourant une branche ( 4 b) du circuit magnétique( 3) constitué de bandes ( 4), en tle, de différentes longueurs, empi- lées les unes sur les autres et pliées de manière à former un cir- cuit magnétique dans lequel est disposé un aimant permanent ( 5) dont les surfaces 51 sont plus importantes que la section 52 dudit circuit comportant des éléments ( 6 et 8) dont une partie sert de circuit de dérivation du flux: crée par l'enroulement primaire ( 1) caractérisé en ce que le circuit magnétique, constitué d'un empi- lage unique de bandes ( 4) est conformé, par pliage, pour sa ferme- ture sur les surfaces 51 de l'aimant permanent ( 5) après mise en place des enroulements ( 1 et 2) sur la branche ( 4 b) autour de la- quelle ils sont disposés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la branche ( 4 b) autour de laquelle sont disposés les enroulements - ( 1 et 2) est façonnée de manière à présenter une forme ( 15) sensi- blement circulaire. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la forme ( 15) sensiblement circulaire est façonnée après empilàgg total des bandes ( 4). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes ( 4) sont en contact avec les surfaces 51 de l'aimant perma- nent ( 5) par l'intermédiaire d'une cambrure transversale ( 16) réa- lisée à chacune des extrémités des bandes ( 4). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ban- de intérieure ( 4 d) et la bande extérieure ( 4 e) ont une longueur telle que, après pliage, elles couvrent respectivement une des sur- faces 51 de l'aimant permanent ( 5) et qu'elles soient au contact des autres bandes ( 4) par l'arête transversale ( 17) desdites bandes. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes ont une longueur telle que, après pliage, la bande intérieu- re ( 4 d) et la bande extérieure ( 4 e) couvrent respectivement une des surfaces 51 de l'aimant permanent ( 5) les autres bandes ne couvrant par rapport aux bandes intérieure et extérieure ( 4 d 4 e) qu'une frac- tion des bandes précédentes. 8 - 7. Procédé selon l'une des revendications 4,5,6 caractérisé en ce que l'aimant permanent ( 5) est positionné, dans son sens lon- gitudinal, par l'intermédiaire des bandes intérieure ( 4 d) et exté- rieure ( 4 e) dont l'extrémité ( 18) est cambrée sensiblement à angle droit.