Brevet FR2787625A1 — publié le 20000623

l L'invention se rapporte à un élément de transformateur ainsi qu'à un transformateur comprenant ledit élément. L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication dudit élément. Les transformateurs sont des appareils statiques à induction électromagnétique, qui transforment un système de tension et de courant alternatif en un ou plusieurs autres systèmes de tension et de courant de même fréquence, mais généralement de valeur différente. Un transformateur n'a pas de caractéristique idéale; la perméabilité magnétique du matériau utilisé n'étant pas infinie, il existe un cycle d'hysteresis. La non linéarité de la courbe B-H du matériau, la self de fuite, la capacité parasite etc.. sont causes de parasites électromagnétiques et par conséquent à l'origine d'harmoniques élevées qui s'additionnent au courant en ligne. Ainsi, le courant est transformé en un train d'impulsions. Ces perturbations électromagnétiques, en particulier la capacité parasite, sont réduites, dans l'état de la technique, par l'action d'un écran entre les enroulements. Est également connu dans l'état de la technique que l'adjonction d'un écran électrostatique entre primaire et secondaire, relié à la masse de l'équipement électronique et à la terre, permet de mieux séparer l'utilisateur (correspondant au secondaire) de la source haute tension (correspondant au primaire). Ceci est important dans la mesure o, dans certaines circonstances, le courant électrique, même à basse tension, peut être la source d'accidents graves. -- TT.. Le document FR-2-664 088 décrit un transformateur symétrique, pour équipement de transmission, comprenant un primaire, un secondaire et un écran électromagnétique intégré entre le primaire et le secondaire dont il est galvaniquement isolé. Le primaire du transformateur est scindé en deux enroulements concentriques interconnectés entre lesquels le secondaire est monté en sandwich et l'écran électromagnétique est scindé en deux éléments interconnectés respectivement insérés entre l'un des enroulements concentriques du primaire et le secondaire. Le document FR-2-683 671 décrit un appareil à induction fixe comportant des noyaux dans lesquels des circuits magnétiques sont créés, un premier bobinage encerclant les noyaux et le second bobinage encerclant également les noyaux. L'appareil comporte également des premiers écrans électrostatiques disposés entre le premier bobinage et le second bobinage et des seconds écrans électrostatiques disposés entre les noyaux et les premiers et seconds bobinage et couvrant toutes les surfaces des noyaux qui font face au premier et second bobinage. Le document FR-1-538 339 décrit des écrans électrostatiques notamment pour transformateurs toroïdaux. Le document FR-2-226 734 décrit un transformateur pourvu d'écrans magnétiques. Le document FR-2-412 922 décrit un transformateur comprenant un enroulement primaire ayant deux bornes, un enroulement secondaire ayant deux bornes et un noyau magnétique combiné à l'enroulement primaire et à l'enroulement secondaire, le transformateur comprenant un écran statique placé entre le primaire et le secondaire, de sorte à limiter les rayonnements gênants. Le document FR-2-389 209 décrit un transformateur pourvu d'écrans électrostatiques entre ses enroulements, écrans constitués par une spirale plate couverte de fil conducteur verni enroulé autour de la carcasse du transformateur. Le document FR-2-399 108 décrit un transformateur comprenant un écran électrostatique entre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire, une extrémité de l'écran étant relié au potentiel de masse, du côté du primaire. Le document FR-2-468 965 décrit une structure de blindage contre les interférences électromagnétiques comprenant des pellicules minces formant des couches alternées de métaux ayant une conductivité relativement élevée et de métaux ayant une conductivité relativement basse de manière à combiner les effets de la réflexion et de l'absorption afin de maximiser l'atténuation produite par la structure. La structure de transformateur objet de la présente invention permet de réduire de manière importante la capacité parasite et assure une protection renforcée de l'utilisateur pour des tensions diélectriques élevées. A cette fin, I'invention se rapporte, selon un premier aspect à un élément de protection électromagnétique, destiné à être associé à un transformateur comprenant, en combinaison: - une coquille inférieure pourvue d'un trou traversant sur sa paroi de fond une jupe annulaire s'étendant en saillie depuis ladite paroi de fond; - une coquille supérieure pourvu d'un trou traversant sur sa paroi de fond une jupe annulaire s'étendant en saillie depuis ladite paroi de fond; - la coquille supérieure étant emboîtable, sur une partie de la hauteur de sa jupe annulaire sur la coquille inférieure; - des vernissages sur chacune des deux faces des parois de fond des coquilles autour des trous traversant un fil soudé à la coquille supérieure, au voisinage de son bord libre inférieur, de sorte que la soudure relie électriquement les deux coquilles. Les trous traversants sont sensiblement de même diamètre et placés au regard lI'un de l'autre lorsque les coquilles sont emboîtées. Les coquilles sont de symétrie de révolution autour d'un axe central par rapport aux trous traversants. Les coquilles sont élaborées en un matériau choisi parmi le groupe comprenant le cuivre, les alliages de cuivre. L'invention se rapporte, selon un deuxième aspect, à un transformateur pourvu d'un élément de protection électromagnétique tel que défini ci-dessus, le bobinage était inséré entre les coquilles. L'invention se rapporte, selon un troisième aspect, à un procédé de fabrication d'un élément de protection tel que défini ci-dessus, le procédé comprenant les étapes de: - mise en forme par pressage, estampage, matriçage d'une coquille supérieure; - mise en forme par pressage, estampage, matriçage d'une coquille inférieure; à partir d'une bande de matériau conducteur tel que cuivre ou un alliage de cuivre. Le procédé comprend un étape de perçage des trous traversants postérieurement au formage des coquilles. Dans un autre mode de réalisation, les trous traversants sont percés avant la mise en forme des coquilles. Dans un autre mode de réalisation, le perçage et le formage des coquilles sont sensiblement simultanés. Le procédé comprend les étapes ultérieures de vernissage sur le champ des trous traversants et autour desdits trous sur chaque face de la paroi de fond des coquilles. Le vernissage est effectué sur un secteur annulaire autour des trous traversants. Le diamètre du secteur annulaire est de l'ordre de deux fois le diamètre des trous traversants. Le procédé comprend une étape de soudure d'un fil sur la coquille supérieure, au voisinage de son bord libre inférieur, de sorte à relier électriquement les deux coquilles. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation, description qui va être faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'une coquille supérieure de l'élément de transformateur selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus de la coquille inférieure de l'élément de transformateur selon l'invention; - la figure 3 est une vue en perspective des deux coquilles supérieure et inférieure après assemblage; - la figure 4 est un schéma du procédé d'assemblage des coquilles supérieure et inférieure. Dans la suite du texte, les dimensions sont données à titre purement indicatif. Les coquilles inférieure 1 et supérieure 2 peuvent être réalisées en cuivre ou alliage de cuivre recuit. La coquille inférieure 1, dans un mode de réalisation indicatif, à une hauteur de mm environ, un diamètre interne à sa base D1 de 14,6 mm plus ou moins 0,2 mm et un diamètre interne supérieur D'l de 15 mm environ. La coquille supérieure 2, dans ledit mode de réalisation, a alors une hauteur de mm environ, un diamètre interne à sa base D2 de 14 mm plus ou moins 0,2 mm et un diamètre interne supérieur D'2 de 14,6 mm. La coquille supérieure 2 comporte un trou 3 central dans sa paroi de fond 4. Le trou 3 a un diamètre de l'ordre de 3,5 mm dans le mode de réalisation indicatif considéré ci-dessus. Un vernissage 5 du trou 3 est réalisé sur la face interne 6 et la face externe 7 de la paroi de fond 4 de la coquille supérieure 2. Le vernissage 5 forme un anneau de diamètre extérieur de l'ordre de 7 mm dans la réalisation considérée. Le vernissage est également effectué sur le champs 8 du trou 3. De même, la coquille inférieure 1 comporte un trou 3' central dans sa paroi de fond 4', ce trou 3' ayant sensiblement le même diamètre que le trou 3 et comportant un vernissage 5' analogue au vernissage 5. L'on décrit maintenant le procédé ou fabrication et l'assemblage des coquilles supérieure et inférieure. L'on découpe, tout d'abord, un bloc rectangulaire 10 de feuilles de matière conductrice telle que du cuivre recuit, par exemple. Cette découpe peut être réalisée à la scie à ruban, par jet d'eau, par laser, par électroérosion ou tout autre procédé équivalent. Dans ce bloc rectangulaire 10, on découpe des paquets carrés 11, de dimensions 26mm X 26 mm X 5 mm, dans la réalisation considérée. On découpe, par ailleurs, dans une deuxième matière telle que l'aluminium, des carrés 12, de dimensions 26 mm X 26 mm X 5mm, dans la réalisation considérée. Les paquets carrés 11 sont mis en presse sur un tour entre deux carrés 12 et l'ensemble est diminué au tour jusqu'à obtenir une rondelle, de diamètre de l'ordre de 22 mm dans la réalisation considérée. La coquille inférieure 1 est par ailleurs mise en forme par pressage, estampage, formage ou tout autre procédé équivalent. De même, la coquille supérieure 2 est mise en forme par pressage, estampage, formage ou tout autre procédé équivalent. Les vernissages 5, 5' sont effectués sur les deux faces 6, 6', 7, 7' des parois de fond 4, 4' des coquilles supérieure et inférieure, ainsi que sur les champs 8, 8' des trous 3, 3'. Les deux coquilles sont alors placées sur le bobinage et un fil 13 est soudé sur la coquille supérieure, au voisinage de sons bord libre inférieur, de sorte que la soudure relie électriquement les deux coquilles. L'utilisation d'un écran pour transformateur tel que décrit ci-dessus a permis de réduire la capacité parasite et de protéger l'utilisateur (correspondant au secondaire) d'une tension diélectrique élevée. Des capacités parasites de l'ordre de 1,7 pF et une protection efficace de l'utilisateur pour une tension diélectrique de l'ordre de 300 VAC ont pu être obtenues pour des transformateurs de ligne type 86F9691 et 86F9692 (IBM) REVENDICATIONS 1. Elément de protection électromagnétique destiné à être associé à un transformateur, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: - une coquille inférieure (1) pourvue d'un trou traversant (3') sur sa paroi de fond (4') une jupe annulaire s'étendant en saillie depuis ladite paroi de fond (4'); - une coquille supérieure (2) pourvu d'un trou traversant (3) sur sa paroi de fond (4) une jupe annulaire s'étendant en saillie depuis ladite paroi de fond (4); - la coquille supérieure (2) étant emboîtable, sur une partie de la hauteur de sa jupe annulaire sur la coquille inférieure (1); - des vernissages (5, 5') sur chacune des deux faces (6, 6', 7, 7') des parois de fond (4, 4') des coquilles (1, 2) autour des trous traversant (3, 3'); - un fil (13) soudé à la coquille supérieure, au voisinage de son bord libre inférieur, de sorte que la soudure relie électriquement les deux coquilles. 2. Elément de protection électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous traversants (3, 3') sont sensiblement de même diamétre et placés au regard l'un de l'autre lorsque les coquilles sont emboîtées. 3. Elément de protection électromagnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les coquilles (1, 2) sont de symétrie de révolution autour d'un axe central par rapport aux trous traversants (3, 3'). 4. Elément de protection électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les coquilles (1, 2) sont élaborées en un matériau choisi parmi le groupe comprenant le cuivre, les alliages de cuivre. 5. Transformateur pourvu d'un élément de protection électromagnétique tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, le bobinage étant inséré entre les coquilles (1, 2). 6. Procédé de fabrication d'un élément de protection tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: - mise en forme par pressage, estampage, matriçage d'une coquille supérieure; - mise en forme par pressage, estampage, matriçage d'une coquille inférieure; à partir d'une bande de matériau conducteur tel que du cuivre ou un alliage de cuivre. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de perçage des trous traversants (3, 3') postérieurement au formage des coquilles (1, 2). 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les trous traversants (3, 3') sont percés avant la mise en forme des coquilles (1, 2). 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le perçage et le formage des coquilles (1, 2) sont sensiblement simultanés. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes ultérieures de vernissage sur le champ des trous traversants et autour desdits trous (3, 3') sur chaque face de la paroi de fond des coquilles (1, 2). 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le vernissage est effectué sur un secteur annulaire autour des trous traversants (3, 3'). 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le diamètre du secteur annulaire est de l'ordre de deux fois le diamètre des trous traversants (3, 3'). lit 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de soudure d'un fil sur la coquille supérieure, au voisinage de son bord libre inférieur, de sorte à relier électriquement les deux coquilles (1, 2).