Brevet FR2693274A1 — publié le 19940107

Capteur de courant à noyau magnétique torique L'invention est relative à un capteur de courant, du type comportant un bobinage de fil conducteur autour d'un noyau magnétique torique à entrefer total ou pariel. On connaît des capteurs de courant de ce type solidaires d'une carte électronique rectangulaire extérieure au capteur. La carte électronique sur laquelle est fixé le capteur comporte avantageusement un trou, de manière que le conducteur primaire dans lequel passe le courant à mesurer traverse simultanément le trou de passage du capteur et le trou de la carte électronique. Ces deux trous sont avantageusement sensiblement cylindriques circulaires et sensiblement coaxiaux. Par exemple, pour des dimensions de capteur s'inscrivant dans un cylindre de diamètre 50mm et de hauteur 30mm, la carte électronique sur laquelle est fixé le cylindre correspondant présente une hauteur inférieure à celle du cylindre et une base rectangulaire de longueur 100mm et de largeur 50mm. Pour des applications industrielles, en particulier pour des mesures de courants d'intensités comprises entre 10 et 2000A, ce capteur connu qui donne satisfaction s'avère toutefois encombrant, car il n'est pas possible de le fixer directement sur un circuit électronique ou un tableau électrique. L invention a pour but de remédier à cet inconvénient, en créant un nouveau capteur de faible encombrement, apte à être fixé directement sur un circuit électronique, un tableau électrique ou analogue. L'invention a pour objet un capteur de courant, du type comportant un bobinage de fil conducteur autour d'un noyau magnétique torique à entrefer total ou partiel, apte à être disposé autour d'un conducteur primaire dans lequel circule le courant à mesurer ou à capter, ainsi qu'une carte électronique comportant un trou pour le passage dudit conducteur primaire, caractérisé en ce que le carte électronique, le bobinage et le noyau torique sont disposés à l'intérieur d'un volume rempli de résine polyuréthane ou matériau analogue isolant électrique et conducteur thermique. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la carte électronique comporte un circuit imprimé sensiblement en forme de couronne circulaire - un dissipateur relié thermiquement à un transistor ou composant analogue est noyé dans la résine du volume ; - le dissipateur est en forme de secteur cylindrique; - le dissipateur est sensiblement plat et disposé sensiblement parallèlement à un plan de fixation - le volume est limité par un cylindre intérieur et un cylindre extérieur, le cylindre intérieur et le cylindre extérieur formant avec deux plans de fixation perpendiculaires l'un à l'autre le boîtier extérieur du capteur ; - les plans de fixation comportent des trous de passage pour des vis de fixation ;; - les trous de passage sont ménagés dans des bossages d'appui localisé - le cylindre extérieur est relié à un plan de fixation par au moins une nervure de renfort. t invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente schématiquement une vue en section selon la ligne I-I de la figure 3 d'un capteur selon l'invention. La figure 2 représente schématiquement une vue partielle agrandie correspondant au repère II de la figure 1 d'un capteur selon l'invention. La figure 3 représente schématiquement une vue de face d'un capteur selon l'invention. La figure 4 représente schématiquement une vue de dessus, dans le sens de la flèche IV de la figure 3, d'un capteur selon l'invention. En référence aux figures 1 à 4, un capteur de courant selon l'invention comporte un boîtier extérieur 1 réalisé par moulage d'un matériau thermoplastique, par exemple d'un polyamide ou d'un polycarbonate. Le boîtier comporte une forme de fixation à l'équerre, constituée de deux plans 2, 3 perpendiculaires munis de passages 4 à 7, 8 et 9 adaptés pour des vis ou moyens de fixation analogues. Le plan 2 porte deux cylindres 11 et 12 coaxiauxà un trou 10 de passage du conducteur primaire dans lequel circule le courant à capter ou à mesurer ; les deux cylindres 11 et 12 délimitent entre eux un volume annulaire 13. Avantageusement, la surface extérieure du cylindre extérieur 12 est reliée par deux nervures de renfort 15a et 15b au plan 3 de fixation à la verticale. On place de manière commnue le tore 18, le bobinage 19 et la sonde de Hall 24 à l'intérieur du volume 13 apte à être rempli de résine 14. Selon l'invention, le volume 13 compris entre le cylindre intérieur 11 et le cylindre extérieur 12 contient également une carte électronique 16 comportant un trou 17 sensiblement coaxial au trou de passage 10 du conducteur primaire, la carte électronique 16 étant de préférence en forme de couronne circulaire et surmontant le noyau torique 18 et le bobinage 19 du noyau torique. Le volume 13 est rempli jusqu'au haut d'un cylindre 11 ou 12, de résine 14 ou matière isolante analogue présentant simultanément une bonne isolation électrique et une conduction thermique suffisante, par exemple une résine à base de polyuréthane. De cette manière, l'ensemble des composants solidaires de la carte électronique 16, du tore 18, du bobinage 19, du dissipateur 20 relié à un transistor 21, sont disposés en couronne autour du trou central 17 et sont fixés en place les uns par rapport aux autres dans la résine 14 qui assure simultanément la protection contre les chocs extérieurs (tels que des coups de tournevis), et la dissipation thermique de la chaleur engendrée par le fonctionnement de la carte électronique 16, et notamment du transistor de puissance 21. Le dissipateur thermique 20 est constitué par une section de cylindre réalisée de préférence en métal. Cette forme, avantageuse pour de forts calibres de courants à mesurer, n'est, bien entendu donnée qu'à titre d'exemple l'invention couvre également toute forme de dissipateur 20 disposé à plat dans la résine 14, par exemple parallèlement au plan 2 de fixation à l'horizontale, d'un côté ou de l'autre de la carte électronique 16. La couronne circulaire de la carte électronique 16 est un circuit imprimé comportant des pistes métalliques 22 reliant entre eux des composants électroniques, par exemple des composants 23 montés en surface ou des composants 24 montés par soudage ou brasage de leurs extrémités en fil métallique : ainsi, la sonde de Hall 24 placée dans l'entrefer du tore 18 du capteur est reliée directement par brasage de ses fils d'extrémité sur le circuit imprimé. On effectue la connexion électrique du capteur selon l'invention par raccordement électrique aux bornes dépassantes 26a à 26c de manière connue en soi. Pour assurer une parfaite planéité en vue de la fixation du capteur, on réalise des bossages tels que 27 de la figure 2, venus de matière d'une seule pièce lors du moulage du boîtier 1. Les dimensions de ces bossages, traversés par les trous 4 à 9 correspondants des plans 2 et 3, sont prédéterminées pour assurer un appui localisé et une fixation sur une surface plane sans déformer les cylindres il et 12 et sans engendrer de contraintes ou de fissuration à l'intérieur de la résine 14 remplissant le volume 13. Grâce à l'invention, on obtient ainsi un capteur de dimensions minimales (en effet, la carte électronique adjacente au tore et noyée dans la résine s inscrit dans le contour du boîtier), présentant une sécurité aux chocs améliorée par la protection de résine, et pouvant être fixé selon deux directions de plans perpendiculaires. L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est nullement limitée, mais englobe au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et dans l'esprit de l'invention. Ainsi, la carte électronique 16 peut par exemple être disposée sous le tore 19 et le bobinage 18 de manière à être adjacente au plan de fixation 2. REVENDICATIONS 1. - Capteur de courant, du type comportant un bobinage de fil conducteur autour d'un noyau magnétique torique à entrefer total ou partiel,apte à etre disposé autour d'un conducteur primaire dans lequel circule le courant à mesurer ou à capteur, ainsi qu'une carte électronique comportant un trou pour le passage dudit conducteur primaire, caractérisé en ce que la carte électronique (16), le bobinage (19) et le noyau torique (18) sont disposés à l'intérieur d'un volume (13) rempli de résine (14) polyuréthane ou matériau analogue isolant électrique et conducteur thermique. 2. - Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la carte électronique (16) comporte un circuit imprimé sensiblement en forme de couronne circulaire. 3. - Capteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dissipateur (20) relié thermiquement à un transistor (21) ou composant analogue est noyé dans la résine (14) du volume (13). 4. - Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dissipateur (20) est en forme de secteur cylindrique. 5. - Capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dissipateur (20) est sensiblement plat et disposé sensiblement parallèlement à un plan de fixation (2). 6. - Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume (13) est limité par un cylindre intérieur (11) et un cylindre extérieur (12) et en ce que le cylindre intérieur (11) et le cylindre extérieur (12) forment avec deux plans de fixation (2, 3), perpendiculaires l'un à l'autre, le boîtier extérieur (1) du capteur. 7. - Capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les plans (2, 3) de fixation comportent des trous de passage (4, 9) pour des vis de fixation. 8. - Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les trous de passage (4, 9) sont ménagés dans des bossages (27) d'appui localisé. 9. - Capteur selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le cylindre extérieur (12) est relié à un plan (3) de fixation par au moins une nervure de renfort (15a ou 15b).