Brevet FR2688933A1 — publié le 19930924

i ASSEMBLAGE DE TORE MAGNÉTIQUE A BOBINE La présente invention concerne de façon générale un assemblage de tore magnétique à bobine qui comprend essentiellement un boîtier muni d'un logement annulaire dans lequel est logé un tore magnétique à bobine. Un tore magnétique à bobine est constitué en général par un noyau magnétique de forme générale annulaire, par deux demi-coquilles qui viennent s'appliquer latéralement de part et d'autre du noyau magnétique pour l'enfermer et par une bobine qui entoure l'ensemble formé par le noyau magnétique logé dans les deux demi-coquilles Bien que cet ensemble présente généralement une forme annulaire dont la section est sensiblement rectangulaire, on appelle cet ensemble "tore magnétique à bobine" parce que sa fonction électromagnétique correspond sensiblement à celle obtenue avec un élément magnétique en forme de tore. On peut utiliser un tel assemblage de tore magnétique à bobine, par exemple, dans un déclencheur ou un relais différentiel, dans lequel un tore totaliseur est constitué par un tore magnétique à bobine qui sert à détecter une valeur non nulle de la somme des courants dans les différentes phases, ces courants circulant dans des fils qui passent au travers du trou central du tore. Une telle disposition est bien connue de l'art antérieur. L'un des problèmes soulevés par l'emploi de tels assemblages de tore magnétique à bobine réside dans le fait que l'assemblage de tore magnétique à bobine doit être fabriqué en très grande série à un coût relativement faible et avec une fiabilité très grande Il est connu de constituer un tel assemblage de tore magnétique à bobine en prévoyant un boîtier de forme générale annulaire présentant un évidement annulaire dans lequel vient se loger le tore magnétique qui est lui aussi de forme annulaire Pour que ce tore magnétique à bobine soit correctement positionné et immobilisé à l'intérieur du logement du boîtier, il est connu de disposer dans ce logement une matière durcissante puis de noyer le tore magnétique à bobine dans cette matière avant qu'elle n'ait durci, afin qu'elle établisse un lien mécanique entre le tore magnétique à bobine et le boîtier. Selon un autre dispositif connu, le tore est collé dans le fond du boîtier au moyen d'une colle ou gel à base de silicone Une graisse peut également être utilisée à cet effet Ce système de montage présente l'inconvénient que le tore magnétique à bobine ne peut pas être positionné avec une bonne précision à l'intérieur du logement du boîtier parce qu'il est nécessaire de prévoir un certain jeu entre la paroi cylindrique interne et/ou externe du tore magnétique à bobine et la paroi cylindrique correspondante externe et/ou interne du logement annulaire ménagé dans le boîtier Ce jeu est nécessaire pour tenir compte des tolérances relativement larges dans les dimensions du tore magnétique à bobine La présence d'un fil électrique qui s'enroule autour du noyau magnétique pour former la bobine constitue l'une des causes de la tolérance relativement large des dimensions du tore magnétique à bobine En effet, il n'est pas possible d'assurer avec précision les dimensions du contour externe du tore magnétique à bobine parce qu'il résulte de l'enroulement d'un fil électrique isolé autour du noyau magnétique et que cet enroulement ne constitue pas une forme géométrique parfaite D'autre part, un tel système est indémontable Enfin, il a été constaté que lors des opérations de montage d'un tel système, la bobine du tore pouvait s'endommager en heurtant le bord extérieur du logement annulaire. Un objet de la présente invention consiste à proposer un assemblage de tore magnétique à bobine plus facile à réaliser et qui constitue un ensemble dans lequel le tore magnétique à bobine est positionné d'une façon plus précise, sans l'apport de pièces ou matériau de maintien Un autre objet de l'invention consiste à proposer un tel assemblage de tore magnétique à bobine qui puisse être fabriqué d'une façon plus économique et plus automatisable, en particulier dans le cas d'une fabrication en grande série. L'invention concerne donc un assemblage de tore magnétique à bobine comprenant un boîtier muni d'un premier logement annulaire définissant un axe longitudinal dans lequel est logé un tore magnétique à bobine. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le boîtier comprend en outre une pluralité de languettes disposées dans le premier logement annulaire du boîtier et réparties suivant une circonférence ou une portion de circonférence et de façon concentrique audit premier logement annulaire, et en ce que chaque languette s'étend longitudinalement et est reliée au boîtier au niveau d'une de ses extrémités afin de pouvoir fléchir élastiquement au niveau de son autre extrémité libre, de telle sorte que, lorsque le tore magnétique à bobine est inséré dans le premier logement annulaire du boîtier, une surface cylindrique du tore magnétique à bobine vienne en appui contre une surface cylindrique des languettes en les faisant fléchir pour assurer un maintien sans jeu du tore magnétique à bobine à l'intérieur du premier logement annulaire du boîtier, une lèvre fixe annulaire formant avec les languettes un faible espace radial afin de limiter la flèche que peut prendre les languettes. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront mieux exposés lors de la description détaillée d'exemples de réalisation qui va suivre, illustrée par les figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 est une vue de face d'un assemblage de tore magnétique à bobine selon l'invention, des parties étant ôtées pour montrer l'intérieur; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne I-I de la figure 1; la figure 3 est une vue identique de la figure 1 d'un autre mode de réalisation d'un assemblage de tore magnétique à bobine selon l'invention; et la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. Sur les figures 1 et 2, un boîtier 1 présente une forme générale externe sensiblement circulaire et comporte un trou central sensiblement cylindrique 2 définissant un axe longitudinal X Le boîtier 1 est en fait constitué par deux demi-boîtiers 3, 4 qui sont joints l'un à l'autre au niveau d'une surface plane radiale 5 et qui sont symétriques par rapport à la surface plane 5 Les deux demi-boîtiers 3 et 4 présentent une forme identique ou similaire, et pour cette raison, on ne décrira par la suite qu'un seul de ces deux demi-boîtiers Le demi- boîtier 3 comporte une surface plane radiale avant 5 et une surface plane radiale arrière 6 Le demi-boîtier 3 comporte en outre un logement 7 de forme générale annulaire qui a une section sensiblement carrée ou rectangulaire Le logement 7 est concentrique avec le trou central 2 et débouche latéralement au niveau de la face avant 5 du demi-boîtier 3 Ce logement annulaire 7 est destiné à contenir un tore magnétique à bobine 8 dont la structure qui peut être d'un type connu sera décrite par la suite. L'assemblage de tore magnétique à bobine selon l'invention est en fait constitué essentiellement par le tore magnétique à bobine 8 qui est logé et enfermé dans le boîtier 1. Le tore magnétique à bobine 8 est constitué par un noyau magnétique 9 qui présente une forme générale annulaire dont la section transversale est sensiblement carrée ou rectangulaire Le noyau magnétique 9 est enveloppé dans une coquille 10, et cette coquille est, de préférence constituée par deux demi-coquilles opposées qui viennent s'adapter de part et d'autre du noyau magnétique 9 de façon à l'entourer complètement L'ensemble constitué par le noyau magnétique 9 et la coquille 10 qui l'entoure comprend en outre un bobinage (non représenté) qui est enroulé autour, ce bobinage se présentant généralement sous la forme d'un fil électrique mince isolé qui s'enroule autour de l'ensemble de façon à former une bobine dont la forme s'apparente à un tore On réalise de cette façon une pièce d'un seul tenant que l'on peut appeler "tore magnétique à bobine" Il est à noter que la largeur du noyau est supérieure au logement constitué par les deux demi-coquilles, ce qui a pour effet, au moment du bobinage, de coincer ce noyau et d'empêcher ses déplacements éventuels (ces déplacements engendrant un parasitage très nuisible aux mesures, appelé microphonie). Le tore magnétique à bobine 8 est placé dans le boîtier 1 en venant se loger dans le logement annulaire 7 ménagé dans le boîtier 1 Plus exactement, le tore magnétique à bobine 8 vient se loger partiellement dans le logement annulaire 7 du premier demi-boîtier 3 et se loger partiellement, de l'autre côté, dans un logement annulaire en regard du second demi-boîtier 4 Si l'on applique l'un contre l'autre les deux demi-boîtiers 3 et 4, le tore magnétique à bobine est complètement entouré par le boîtier 1. Le boîtier 1 est réalisé de préférence en une matière synthétique Le boîtier 1 assure la fonction de maintien et de protection du tore magnétique à bobine 8 et assure aussi éventuellement une fonction d'isolation électrique du tore magnétique à bobine Par ailleurs, le boîtier est de préférence amagnétique. Le logement annulaire 7 est limité par une surface cylindrique dirigée vers l'extérieur 11, une surface cylindrique dirigée vers l'intérieur 12 et une surface plane radiale 13 qui forme le fond du logement annulaire 7. Un ensemble de languettes élastiques 14 est disposé dans le logement annulaire 7 de telle sorte qu'elles s'étendent longitudinalement et qu'elles sont reliées au demi-boîtier 3 ou 4 au niveau de la surface plane radiale 13, c'est-à-dire sur le fond du logement annulaire 7 Ces languettes élastiques 14 sont régulièrement espacées les unes des autres et sont disposées en cercle, concentriquement au logement annulaire 7, de façon a former un espace annulaire faible entre elles et l'une des surfaces cylindriques 11 ou 12 du logement annulaire 7. Dans le présent mode de réalisation des figures 1 et 2, les languettes 14 sont ainsi disposées à proximité de la surface cylindrique dirigée vers l'extérieur 11. Le tore magnétique à bobine 8 est logé en partie dans le logement annulaire 7 du demi-boîtier 3 de façon à entourer la série de languettes 14 Le diamètre interne du tore magnétique à bobine 8 est légèrement inférieur au diamètre externe de la série de languettes 14, de telle sorte que les languettes fléchissent vers l'axe X lorsque le tore magnétique à bobine vient se loger dans le demi- boîtier 3 Le fléchissement des languettes 14 est relativement faible, par exemple de l'ordre de 0,1 à 1 mm, de telle sorte que les languettes fléchissent élastiquement. Les languettes 14 peuvent être de formes diverses mais elles sont de préférence limitées radialement par des portions de surfaces cylindriques respectivement dirigées vers l'intérieur et vers l'extérieur Elles constituent donc ensemble une zone annulaire de faible épaisseur, correspondant à l'épaisseur des plaquettes, et discontinue, du fait de l'espace entre des languettes adjacentes La partie du demi-boîtier 3 qui est limitée par la surface cylindrique 11 et par le trou axial 2 forme une lèvre fixe 15 On peut donc dire que les languettes 14 peuvent fléchir jusqu'à venir en appui contre la lèvre fixe 15 Les languettes 14 ont de préférence une longueur axiale légèrement inférieure à celle de la lèvre 15 fixe. La longueur de la lèvre 15 fixe est de préférence égale à la profondeur du logement annulaire 7, c'est-à-dire que la lèvre fixe s'étend axialement jusqu'à la surface radiale avant 5 Les languettes 14 ont de préférence un chanfrein 16 au niveau de leur extrémité libre, du côté de leur surface venant en contact avec le tore magnétique à bobine 8 Le chanfrein 16 facilite l'insertion du tore magnétique à bobine 8 On constate sur le dessin que le tore magnétique à bobine, logé dans le boîtier 1, reste espacé de la surface dirigée vers l'intérieur 12 du logement annulaire 7, c'est-à-dire que le diamètre externe du logement annulaire 7 est supérieur au diamètre externe maximum du tore magnétique à bobine 8 Ceci assure dans tous les cas une bonne insertion du tore 8 dans le logement 7, cet espace n'étant pas gênant puisque le positionnement du tore 8 est assuré uniquement par les languettes 14. Une fois que l'on a monté le tore magnétique à bobine 8 dans un des demiboîtiers ( 3) on applique l'autre demi-boîtier ( 4) contre le premier de telle sorte que le reste du tore 8 vienne se loger dans le logement annulaire de l'autre demi-boîtier ( 4), le tore magnétique à bobine 8 se trouvant alors enfermé dans le boîtier 1 Les demi- boîtiers 3 et 4 sont alors fixés l'un à l'autre de façon démontable ou indémontable, par exemple par vis, rivets ou par soudure ultra-sons. Les figures 3 et 4 illustrent une variante de l'assemblage de tore magnétique à bobine selon l'invention Les languettes 20 sont disposées à proximité de la surface dirigée vers l'intérieur 12 du logement annulaire 7 Ainsi, le tore magnétique à bobine (non représenté) est placé dans le logement 7 de sorte que c'est sa surface externe qui vient s'appliquer contre les languettes 20 en les faisant fléchir vers l'extérieur La surface 12 définit alors la partie du demi-boîtier qui constitue la lèvre fixe contre laquelle les languettes 20 peuvent venir s'appuyer afin d'en limiter la flexion. En outre, il est prévu un autre logement annulaire concentrique 21 qui est destiné à contenir un blindage (non représenté) Cet autre logement 21 peut être interne ou externe par rapport au tore magnétique. Pour les deux modes de réalisation qui ont été décrits, les demi- boîtiers 3 et 4 peuvent être réalisés en une seule pièce plastique moulée Les formes spécifiques des logements et des languettes présentent l'avantage d'être particulièrement bien adaptées pour un moulage facile. Il est à noter que l'espace compris entre les languettes 14 et la lèvre fixe 15 peut être utilisé pour y insérer un feuillard souple enroulé, de manière à réaliser un blindage Ce dernier homogénéise au besoin le champ électrique créé Malgré ce blindage éventuel, il subsiste toujours un jeu suffisant pour permettre la flexion des languettes 14 vers l'axe X. On peut envisager de nombreuses variantes restant dans le cadre de la présente invention Par exemple, la lèvre fixe ou les languettes peuvent être réalisée sur une seule demi-coquille. REVENDICATIONS 1 Assemblage de tore magnétique à bobine comprenant un boîtier ( 1) muni d'un premier logement annulaire ( 7) définissant un axe longitudinal (X) dans lequel est logé un tore magnétique à bobine ( 8), caractérisé en ce que le boîtier ( 1) comprend en outre une pluralité de languettes ( 14, 20) disposées dans le premier logement annulaire ( 7) du boîtier et réparties suivant une circonférence ou une portion de circonférence et de façon concentrique audit premier logement annulaire ( 7), et en ce que chaque languette ( 14, 20) s'étend longitudinalement et est reliée au boîtier au niveau d'une de ses extrémités afin de pouvoir fléchir élastiquement au niveau de son autre extrémité libre, de telle sorte que, lorsque le tore magnétique à bobine ( 8) est inséré dans le premier logement annulaire ( 7) du boîtier ( 1), une surface cylindrique du tore magnétique à bobine vienne en appui contre une surface cylindrique des languettes ( 14, 20) en les faisant fléchir pour assurer un maintien sans jeu du tore magnétique à bobine ( 8) à l'intérieur du premier logement annulaire ( 7) du boîtier, une lèvre fixe ( 12, 15) annulaire formant avec les languettes ( 14, 20) un faible espace radial afin de limiter la flèche que peut prendre les languettes ( 14, 20). 2 Assemblage de tore magnétique à bobine selon la revendication 1, caractérisé en ce que les languettes ( 14, ) sont reliées au boîtier ( 1) au niveau d'une paroi radiale ( 13) formant le fond du logement annulaire ( 7) du boîtier. 3 Assemblage de tore magnétique à bobine selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les languettes ( 14, 20) sont plus courtes que ladite lèvre fixe ( 12, 15). il 4 Assemblage de tore magnétique à bobine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les languettes ( 14, 20) comprennent un biseau ou chanfrein ( 16) au niveau de leur extrémité libre afin de faciliter leur fléchissement lors de la mise en place du tore magnétique à bobine ( 8). Assemblage de tore magnétique à bobine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les languettes ( 14) sont disposées radialement à l'extérieur de la surface cylindrique externe du tore magnétique à bobine ( 8) qui vient en appui contre les languettes. 6 Assemblage de tore magnétique à bobine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les languettes ( 20) sont disposées radialement à l'intérieur de la surface cylindrique interne du tore magnétique à bobine ( 8) qui vient en appui contre les languettes. 7 Assemblage de tore magnétique à bobine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier ( 1) comprend en outre un second logement annulaire ( 21) dans lequel est logé une pièce annulaire de blindage, ce second logement annulaire étant concentrique au premier logement annulaire et étant disposé de façon à ce que le blindage soit situé à l'intérieur ou à l'extérieur du tore magnétique à bobine ( 8) lorsque celui-ci est logé dans le premier logement annulaire ( 7). 8 Assemblage de tore magnétique à bobine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier constitue en fait un premier demiboîtier ( 3) et en ce qu'il est en outre prévu un second demi-boîtier ( 4) dont la forme est sensiblement identique à celle du premier demi- boîtier ( 3) et qui est disposé de façon symétrique et opposée au premier demi- boîtier ( 3) de telle sorte que les premiers logements annulaires ( 7) des deux demi-boîtiers ( 3, 4) se trouvent en regard l'un de l'autre pour former un seul logement annulaire qui enferme complètement le tore magnétique à bobine ( 8).