Brevet FR2724759A1 — publié le 19960322

La présente invention est relative aux conducteurs électriques chargés d'assurer le transport de I'énergie électrique entre deux points déterminés, dont l'un peut, par exemple, être une source de production et l'autre un organe d'utilisation. L'invention vise, plus particulièrement, les câbles électriques haute tension utilisés pour l'allumage des moteurs thermiques, du type à allumage commandé. Dans le domaine de l'invention, des câbles électriques à haute tension ont été proposés et sont à même d'assumer une fonction de conduction. Parmi les différents types de câbles, I'invention vise, plus spécifiquement, cewc faisant intervenir un conducteur électrique filiforme guipé en spires rapprochées sur une âme en ferrite. Une telle technique est connue depuis longtemps déjà et n'a pas à être rappelée plus avant immédiatement. Si de tels câbles donnent satisfaction globalement parlant, en revanche, ils souffrent encore d'un certain nombre d'imperfections tenant essentiellement aux exigences de plus en plus élevées visant à réduire les pertes électriques, à améliorer l'antiparasitage et à augmenter la tenue au claquage. On pourrait raisonnablement penser que l'amélioration des caractéristiques ci dessus peut être obtenue en apportant des modifications structurelles aux câbles connus, par exemple, en augmentant le plus généralement parlant, l'épaisseur des matières isolantes qui sont responsables de l'amélioration des facteurs énoncés. Une telle approche relève d'une facilité peu acceptable, car elle néglige fondamentalement le souhait des constructeurs et des utilisateurs de pouvoir disposer de câbles électriques haute tension, gardant une certaine souplesse de déformation et tendant, de plus en plus, à présenter un diamètre hors tout le plus faible possible. I1 ne peut donc être envisagé de tenter d'améliorer les caractéristiques cidessus en jouant simplement sur les épaisseurs de matière, voire sur la nature de ces dernières. L'objet de l'invention estjustement de s'insérer dans la tendance actuelle visant à disposer de câbles souples et de diamètre le plus réduit possible et de proposer des moyens techniques qui permettent, de surcroît, d'améliorer notablement les caractéristiques techniques d'un tel câble électrique à haute tension, plus particulièrement du type à conducteur filiforme guipé sur une âme ferrite. L'objet de l'invention consiste donc en des perfectionnements apportés aux câbles électriques haute tension pour l'allumage de moteur thermique à allumage commandé, de conception connue et, selon l'invention, ces perfectionnements ont pour objet de réaliser un câble, de telle manière qu'il comprenne au moins une enveloppe tubulaire en un matériau isolant interposée entre le conducteur électrique guipé et la couche isolante qui l'entoure. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. Les fig. 1 et la sont des coupes-élévations illustrant un câble électrique haute tension réalisé conformément à l'art antérieur connu. La fig. 2 est une perspective illustrant l'objet de l'invention. La fig. 3 est une coupe-élévation partielle correspondant à la fig. 2 et illustrant la différence entre un câble conformément à l'invention et un câble de l'art antérieur selon la fig. 1. La fig. 4 est une coupe-élévation mettant en évidence l'un des avantages de la technique de fabrication conforme à l'invention. Les fig. 5 et Sa sont des coupes-élévations partielles analogues à la fig. 3 mais illustrant une variante. La fig. 6 illustre un développement obtenu à partir des moyens de mise en oeuvre de l'invention. La fig. 1 est illustrative d'un câble électrique haute tension, du type à conducteur guipé comme cela est connu dans la technique et utilisé pour l'allumage de moteur thermique à allumage commandé. Un tel câble comprend un fil résistant 1 schématisé par un trait mixte et sur lequel est formé, par des moyens connus et à partir de produits connus, une âme en ferrite 2. Le câble comprend, par ailleurs, un conducteur filiforme 3, par exemple, en acier inoxydable d'un diamètre de l'ordre de 5 à 10/100 de millimètres, par exemple, qui est enroulé en spires sur toute la longueur de l'âme en ferrite 2. Le nombre de spires au centimètre est déterminé en fonction d'un certain nombre de critères et de caractéristiques fonctionnelles devant être obtenues et n'entre pas directement dans l'objet de l'invention. Un tel câble comprend, par ailleurs, une couche isolante 4 qui est formée notamment par extrusion, pour entourer l'âme 2 et le conducteur filiforme 3. Enfin, le plus généralement mais non obligatoirement, une tresse 5 entoure la couche isolante 4 et se trouve elle-même recouverte par une gaine isolante extérieure 6. Les matières constitutives de la couche 4, de la tresse 5 et de la gaine 6 sont bien connues de l'homme de l'art et n'entrent pas en tant que telles dans l'invention. Un conducteur du type cidessus se caractérise essentiellement par l'existence pour la couche isolante 4 d'une surface intérieure 41 ondulée ou annelée qui résulte de la présence du conducteur filiforme 3 guipé en spires à la surface extérieure de l'âme ferrite 2. En effet, lors de l'extrusion de la couche isolante 4, la matière flue partiellement dans les interstices entre spires ou intervalles interspires, comme montré plus en détail à la fig. la, sans que le remplissage des interstices puisse être réellement maîtrisé lors de la fabrication en continu d'un tel câble. Une telle conformation génère pour la couche 4 une surface extérieure q, de type annelée, pouvant être qualifiée de sinusoïdale en coupeélévation. Cette surface extérieure annelée fait naître deux problèmes qui ne peuvent pas être durablement et de façon reproductible exactement maîtrisés à l'heure actuelle. Le premier problème est celui de la diminution de la rigidité diélectrique en raison de la création de chemins préférentiels appelés pics de courant et le second est la difficulté de maîtriser l'adhérence entre deux surfaces non planes. L'objet de l'invention est de supprimer les inconvénients cidessus, en proposant des moyens techniques nouveaux améliorant notablement les performances du câble. Selon les fig. 2 et 3, un câble conforme à l'invention comprend les mêmes éléments constitutifs que décrits ci-dessus et portant les mêmes références. Conformément à l'invention, le câble comprend, de façon supplémentaire, une enveloppe tubulaire 10 réalisée en un matériau isolant et qui se trouve interposée entre le conducteur guipé 3 et la couche isolante 4. L'enveloppe 10 est interposée lors de la fabrication en continu et cette incorporation vient s'intercaler entre le poste de guipage du conducteur filiforme 3 et le poste d'extrusion de la couche isolante 4. Selon une technique avantageuse, l'enveloppe 10 est formée par une bande 11 d'un film en un matériau plastique qui est déroulé de façon continue, de manière que son axe longitudinal, tel que x-x', s'étende, par exemple, parallèlement à l'axe du câble. Par ailleurs, la bande 11 présente une largeur telle qu'elle puisse être en continu sensiblement repliée pour entourer le conducteur filiforme guipé, de façon que ses bords longitudinaux 12 et 13 connaissent au moins approximativement un recouvrement afin que l'enveloppe soit constituée à la manière d'une gaine tubulaire. L'enveloppe 10 est réalisée en un matériau isolant choisi parmi les polymères suivants éventuellement halogénés : polyfluorure de polyvinyle, polychlorure de vinyle, polyester, polyéthylène naphtalate, aramide, polyimide, fluorocarbonés ou tous autres polymères appropriés. L'enveloppe peut être constituée par une nappe qui ferait intervenir la superposition de films de matières différentes dans la mesure où une compatibilité de contact et de tenue dans le temps peut être assurée. La nappe pourrait être formée initialement par un substrat multicouches ou par la superposition de films différents à des postes successifs. L'enveloppe 10 présente avantageusement une épaisseur réduite pouvant être comprise entre 10 et 100 m pour l'ensemble de l'enveloppe ou par couche la constituant. Comme cela apparaît à la fig. 3, la présence de l'enveloppe 10 a pour conséquence de réaliser une sorte de tubage définissant une enveloppe cylindrique entourant le conducteur filiforme guipé 3 et constituant une assise également cylindrique pour la formation de la couche isolante 4 qui peut alors présenter extérieurement une surface lisse. La structure ainsi nouvelle présente des caractéristiques qu'il convient de mettre en évidence. L'adjonction de la gaine ou de l'enveloppe 10 en un matériau à fort pouvoir isolant entourant l'âme guipée du conducteur filiforme 3 augmente la tenue au claquage de façon sensible. Les expérimentations conduites ont permis de relever un gain en tension de l'ordre de 10 à 15 kilovolts. L'augmentation de la tenue au claquage n'est pas affectée lorsque l'enveloppe 10 est constituée à partir d'une bande car les bords se recouvrant 12 et 13 permettent d'établir une étanchéité d'autant meilleure qu'elle est également assurée par la liaison intime établie par la couche isolante 4. L'élimination de la surface ondulée permet, en gardant une épaisseur de couche isolante 4 identique, d'éliminer les effets de pointe et par conséquent d'obtenir des caractéristiques nettement améliorées pour une même épaisseur de couche 4 ou encore de pouvoir atteindre les performances actuelles avec une couche 4 isolante de plus faible épaisseur permettant de réaliser un câble 1 possédant un diamètre hors tout d'autant réduit. La présence de l'enveloppe 10 permet également d'améliorer et de réduire les pertes électriques lors de la mise sous tension et, plus particulièrement, lors de la mise en service d'un moteur thermique, en apportant une amélioration de l'impédance du câble en raison de la diminution de la capacité linéique. Les expérimentations ont permis de relever un gain de l'ordre de 10 picofarads. La fig. 4 montre que des caractéristiques encore améliorées peuvent être obtenues en interposant entre le conducteur filiforme 3 guipé sur l'âme en ferrite 2 et la couche isolante 4, plus d'une enveloppe et, par exemple, deux enveloppes concentriques telles que 10 représentées en trait continu et 10, représentée en trait mixte. Les deux enveloppes concentriques sont formées à partir de deux postes successifs et peuvent être réalisées en une bande d'un film plastique de nature identique ou différente, chacune d'une épaisseur comprise entre 5 à 10/100 de millimètres. Les fig. S et 5a montrent un autre développement de l'invention consistant à réaliser le câble comme dit cidessus mais à mettre en oeuvre des conditions d'extrusion générale, telles que par l'intermédiaire de l'enveloppe 10, agissant à la manière d'une gaine de contrainte centripète, le conducteur filiforme soit contraint de s'incruster au moins partiellement à l'intérieur de l'âme ferrite dont le fluage, tel que représenté à la fig 5, permet de venir boucher les interstices entre les spires du conducteur filiforme 3. De cette manière, le fil guipé est donc enrobé sur sensiblement toute sa section droite transversale, ce qui procure un effet d'antiparasitage notablement amélioré. ll peut être envisagé de réaliser un câble conformément à la fig. S, en gardant les caractéristiques dimensionnelles habituelles et, en conséquence, un tel procédé permet d'augmenter la quantité de ferrite dans le câble qui, pour des conditions physiques déterminées, présente alors des caractéristiques d'antiparasitage améliorées. Au contraire, il peut aussi être envisagé de privilégier l'obtention de caractéristiques d'antiparasitage identiques et dans un tel cas alors l'invention permet de réduire la quantité de ferrite constitutive de l'âme 2 et, par conséquent, de diminuer dans des proportions sensibles le diamètre extérieur du câble électrique haute tension. En choisissant de privilégier la réduction de l'épaisseur de la couche sensible 4 et la réduction de ferrite de l'âme 2, il a été possible de réaliser selon l'invention un câble électrique haute tension destiné à l'allumage de moteur thermique, présentant, pour des caractéristiques électriques générales déterminées, un diamètre hors tout voisin de 5mm, alors que selon les techniques habituelles, un tel câble permettant d'obtenir les mêmes caractéristiques présente un diamètre voisin de 7 mm. Un autre avantage réside, comme cela est illustré par la fig. 6, dans la faculté de pouvoir dénuder le câble pour ce qui concerne la gaine extérieure 6, la tresse S et la couche isolante 4. En effet, l'enveloppe 10 interdit à la couche isolante 4 de pénétrer dans les interstices entre spires et supprime tout risque de liaison entre cette couche et l'âme 2 guipée avec le fil 3, comme cela peut être le cas. Ainsi l'enveloppe 10 définit une surface cylindrique par rapport à laquelle et après une coupe transversale par exemple selon un plan P - P', la couche isolante 4 peut être déplacée axialement par l'intermédiaire du segment d'enveloppe 10 pour dénuder une partie terminale telle que 20 uniquement constituée de l'âme en ferrite 2 entourée du conducteur guipé 3, sans risque d'entraînement de tout ou partie de l'âme 2 etlou du conducteur 3. Cet avantage est appréciable, lorsqu'il convient de pouvoir réaliser, avec certitude et reproductibilité, la liaison mécanique et électrique entre un câble et un connecteur, tel qu'une cosse ou analogue, puisqu'alors la partie terminale 20 peut être repliée extérieurement sur le fil pour être enfilée ensuite à l'intérieur d'un connecteur avec la jupe duquel un contact électrique est établi, de manière fiable, au niveau du conducteur filiforme 3. Cet avantage permet donc de réaliser, à la volonté et selon les technologies retenues, avec un même câble, soit une connexion au moyen d'une agrafe selon une technique largement connue, soit une connexion à partir d'une partie terminale facilement dénudée et repliée extérieurement sur le câble. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Câble électrique haute tension pour l'allumage de moteurs thermiques, du type comprenant: - un fil résistant (l), - une âme ferrite (2) formée autour du fil, - un conducteur électrique (3) enroulé en spires sur l'âme - et une couche d'un matériau isolant (4) entourant l'âme et le conducteur, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une enveloppe tubulaire (10) en un matériau isolant interposé entre le conducteur électrique et la couche isolante. 2 - Câble électrique haute tension selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs enveloppes superposées (10) et (lO.). 3 - Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (10) est constituée par un substrat multicouches. 4 - Câble électrique haute tension selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la ou les enveloppes tubulaires sont à base de l'un des matériaux polymères suivants - Polyfluorure de polyvinyle, - Polychlorure de vinyle, - Polyester - Polyéthylène naphtalate, - Aramide, - Polyimide, - Fluorocarbonés. 5 - Câble électrique haute tension selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enveloppe est constituée par au moins un film d'épaisseur comprise entre 10 àlOO zm. 6 - Câble électrique haute tension selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la ou les enveloppes sont constituées par une bande de film repliée autour de l'ensemble fil, âme, conducteur guipé et dont les bords longitudinaux (12, 13) sont approximativement en recouvrement. 7 - Câble électrique haute tension selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enveloppe (10) recouvre le conducteur qui est guipé à la surface de l'âme ferrite. 8 - Câble électrique haute tension selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que t'enveloppe recouvre le conducteur et en assure l'incrustation au moins partielle dans l'âme ferrite.