Brevet FR2800167A1 — publié le 20010427

DISPOSITIF POUR LA MESURE D'UN COURANT ELECTRIQUE ET COMPTEUR D'ELECTRICITE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention se rapporte à un dispositif pour la mesure d'un courant électrique comprenant un premier conducteur formant un enroulement primaire autour d'un axe central et un élément sensible à un champ magnétique, cet élément sensible étant disposé à l'intérieur de l'enroulement primaire et centré sur l'axe central. Il s'applique notamment aux compteurs d'électricité. Plusieurs types de capteur de courant peuvent être utilisés dans un compteur d'électricité. En particulier, on connaît les capteurs à effet Hall dans lesquels un élément à effet Hall est soumis à un champ magnétique engendré par le passage d'un courant dans un enroulement primaire. La tension de Hall mesurée aux bornes de l'élément de Hall est proportionnelle au courant traversant cet enroulement primaire. Un autre type de compteur connu utilise un transformateur à mutuelle inductance. Un bobinage est alors soumis à un champ magnétique engendré par le passage d'un courant dans l'enroulement primaire. Le signal disponible aux bornes du secondaire du transformateur est l'image de la dérivée en fonction du temps du signal appliqué au primaire. Parmi les industriels du domaine technique concerné, un effort tout particulier est effectué pour rendre le plus compact possible les compteurs d'électricité utilisant de tels éléments sensibles. Par ailleurs, afin de réduire les coûts de production, il est intéressant de pouvoir disposer d'une base commune pouvant être utilisée indifféremment avec un capteur à effet Hall ou un bobinage pour former un transformateur à inductance mutuelle. Le but de la présente invention est donc de permettre la réalisation aisée d'un compteur d'électricité particulièrement compact et par ailleurs, de permettre de fabriquer à partir d'une base commune des détecteurs de Hall ou des transformateurs à inductance mutuelle. Pour cela, le dispositif de l'invention comprend un premier conducteur formant un enroulement primaire autour d'un axe central et un élément sensible à un champ magnétique, cet élément sensible étant disposé à l'intérieur de l'enroulement primaire et centré sur l'axe central. L'élément sensible est monté sur un support d'élément sensible. L'enroulement primaire est noyé dans une matière électriquement isolante surmoulée sur l'enroulement primaire, cette matière isolante formant support et présentant un réceptacle situé à l'intérieur de l'enroulement primaire et centré sur l'axe central, ce réceptacle étant prévu pour recevoir l'élément sensible. Le réceptacle et le support d'élément sensible sont aptes à coopérer pour positionner l'élément sensible sur l'axe central. De cette manière, l'élément sensible est positionné automatiquement sur l'axe central et est protégé des chocs éventuels. De plus, la matière isolante est sélectionnée de manière à éviter toute formation d'arc électrique entre l'élément sensible et l'enroulement primaire. Ainsi le surmoulage formé de manière adéquate fournit une protection mécanique et électrique de l'élément sensible. De façon avantageuse, le dispositif comprend en outre une carcasse isolante en forme de cylindre à rebords sur laquelle s'enroule l'enroulement primaire. Cette carcasse comporte un évidement central formant un réceptacle. Cette carcasse peut recevoir un enroulement en boucle ouverte, en forme de U ou bien un enroulement à plusieurs spires. Dans chacun des cas, elle permet le centrage et le maintien en place de l'enroulement primaire lors des opérations de surmoulage. Le support isolant peut lui aussi être moulé, incluant des broches de connecteur. Ainsi, la connexion avec des circuits extérieurs est simple et compacte. Selon une variante de réalisation, le support isolant est constitué par une plaque de circuit imprimé. Des composants électroniques peuvent alors être directement connectés sur ce même support, permettant de réduire la distance entre l'élément sensible et les circuits de traitement du signal délivré par cet élément. Selon un mode de réalisation particulier, l'élément sensible est constitué par un enroulement secondaire, le support d'élément sensible comprenant une bobine autour de laquelle s'enroule l'enroulement secondaire et de dimensions adaptées pour son centrage à l'intérieur du réceptacle. On obtient donc un transformateur à inductance mutuelle avec une bobine de secondaire coopérant avec le réceptacle pour obtenir un centrage précis de l'élément sensible. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'élément sensible est un élément à effet Hall. Avantageusement, un blindage est prévu pour l'isolation magnétique de l'ensemble constitué par l'enroulement primaire et l'élément sensible. Ce blindage assure en outre une protection mécanique et maintient l'élément sensible en place à l'intérieur du réceptacle. Le blindage est fixé par des moyens de fixation sur la matière isolante formant support. Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de fixation sont constitués par au moins une patte élastique dont une extrémité forme une butée, cette au moins une patte étant partie intégrante de la matière isolante formant support, et une butée formée dans la matière isolante. Avantageusement, des moyens de contact électrique relient le blindage à une connexion prévue sur le support de l'élément sensible. La présente invention concerne aussi un compteur d'électricité comprenant un tel dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : # La figure 1 représente schématiquement une vue globale d'un dispositif conforme à l'invention # La figure 2 représente schématiquement une vue éclatée d'un dispositif conforme à l'invention ; # La figure 3 représente schématiquement une vue en coupe longitudinale de la base d'un dispositif conforme à l'invention -, # La figure 4 représente schématiquement une vue en coupe transversale de la base d'un dispositif conforme à l'invention ; # La figure 5 représente schématiquement une vue de dessous de la base ; # La figure 6 représente schématiquement un support d'enroulement secondaire ; # La figure 7 représente schématiquement une variante de réalisation d'un support d'enroulement secondaire ; # La figure 8 représente schématiquement un élément de Hall sur son support. La figure 1 représente schématiquement un dispositif conforme à l'invention. Un tel dispositif comprend une base constituée d'un premier conducteur 10 présentant un enroulement primaire noyé dans une matière électriquement isolante 12 surmoulée sur l'enroulement primaire. Cette matière isolante est formée de manière à recevoir et à coopérer avec un support d'élément sensible 14 isolant. La matière isolante 12 et le support d'élément sensible 14 sont maintenus en place grâce au blindage 16 partie intégrante de la matière isolante 12. Sur la figure 2, qui représente schématiquement le dispositif de la figure 1 en éclaté, on peut voir que le surmoulage 12, globalement en forme de parallélépipède rectangle, présente une partie plane 18 bordée de chaque côté par des rebords 20. La partie plane 18 présente un évidement 22 formant réceptacle et centré sur l'axe central C. Dans l'exemple de réalisation représenté ici, le réceptacle est cylindrique et apte à coopérer avec les rebords de la bobine 24 du support d'élément sensible 26 pour le centrage de l'élément sensible (non représenté sur cette figure). Le support d'élément sensible 26 présente globalement une forme de plaque venant se positionner entre les rebords 20 du surmoulage 12, l'élément sensible étant introduit dans le réceptacle 22. Le support d'élément sensible 26 comporte une extrémité dans laquelle trois broches de connecteur 28 sont fixées lors du moulage de la pièce. Les broches 28 sont coudées et l'une d'elles est reliée électriquement au blindage 30 par l'intermédiaire d'un moyen de contact 32, ici un ressort en matériau conducteur, qui traverse le surmoulage 12 par un évidement 34 pratiqué dans ce dernier. Le blindage 30 en forme de parallélépipède est mis en place en le faisant rectangle coulisser sur les rebords 20 du surmoulage 12. Outre sa fonction d'isolation magnétique, il assure le maintien du support d'élément sensible 26 sur le support surmoulé 12. La figure 3 représente schématiquement une coupe longitudinale de la base dans le plan du premier conducteur 10. On peut voir ainsi l'enroulement primaire 36 qui, dans cet exemple de réalisation, ne présente qu'une boucle ouverte en forme de U. Le conducteur 10 présente usuellement un diamètre de 6 mm mais il est aussi possible d'utiliser des conducteurs de diamètre différend, 1,2 mm par exemple. L'enroulement peut aussi comporter plusieurs spires. Quel que soit le type de conducteur et le nombre de spires, l'enroulement primaire 36 est enroulé autour de l'axe central C. Afin de maintenir le conducteur 10 en place lors du surmoulage de la pièce 12, le dispositif représenté comprend une carcasse isolante 38. Cette carcasse 38 apparaît plus distinctement sur la figure 4 qui est une coupe transversale de la base. La carcasse 38 présente la forme d'un cylindre évidé 40 ayant des rebords 42, 44 entre lesquels l'enroulement primaire 36 vient se loger. Lorsque le nombre de spires est supérieur à un, la carcasse facilite la réalisation du bobinage. La figure 5 représente schématiquement une vue de dessous de la base, c'est à dire une vue de la face opposée à celle destinée à recevoir le support d'élément sensible 14. Comme cela a déjà été dit, le surmoulage 12 est formé de manière à recevoir et supporter le support d'élément sensible mais aussi de manière à fixer le blindage 16. Les moyens de fixation sont constitués d'une part par une butée 46 formée à une extrémité du surmoulage 12 et d'autre part de deux pattes élastiques 48 formées dans le surmoulage à l'extrémité opposée. Chacune de ces pattes élastiques 48 possède une butée 50 à son extrémité de sorte que lorsqu'on fait coulisser le blindage sur le surmoulage celui-ci est maintenu entre les butées 46 et 50. La base peut être utilisée indifféremment avec un capteur à effet Hall ou un bobinage secondaire formant un transformateur à mutuelle inductance avec l'enroulement primaire. La figure 6 représente schématiquement un support d'enroulement secondaire qui est moulé dans une matière isolante. Une bobine 24 autour de laquelle sont enroulées les spires 52 de l'enroulement secondaire est positionnée sur une plaque, les dimensions de cette plaque étant prévues pour son logement entre les rebords 20 du surmoulage 12, et la position de la bobine 24 étant telle que celle-ci s'insère dans le réceptacle 22 du surmoulage 12. Les dimensions des rebords de la bobine 24 sont prévues pour assurer une coopération entre ces rebords et le réceptacle 22 afin d'obtenir un centrage de l'enroulement secondaire autour de l'axe central C. Les extrémités de l'enroulement secondaire 52 sont reliées à des broches 28 de connecteur prises dans la pièce lors de son moulage. Une troisième broche 28 est destinée au contact avec le ressort 32 (figure 2). La figure 7 représente schématiquement une variante de réalisation du support d'élément sensible, La bobine 24 est montée sur une plaque de circuit imprimé 58. Les connexions 60 sont donc directement imprimées sur la plaque. L'utilisation de cette variante permet, si besoin est, d'implanter des composants électroniques directement sur le support d'élément sensible. Cela est particulièrement utile pour diminuer le bruit du signal délivré par l'élément sensible avant le traitement de ce signal. La figure 8 représente schématiquement le support d'élément sensible dans le cas où l'élément sensible est un capteur à effet Hall 62. Ce dernier se présente sous la forme d'un microcircuit qui est placé au centre d'une base circulaire 64 faisant saillie et sont les dimensions sont prévues pour le centrage du capteur à l'intérieur du réceptacle 22. Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure, l'élément à effet Hall 62 est relié aux pistes de connexion imprimées sur la plaque de circuit imprimé 58. Quelle que soit la variante de réalisation, les pièces moulées doivent permettre une bonne isolation électrique entre l'enroulement primaire et l'élément sensible. La matière isolante formant support 12, la carcasse 38, le support d'élément sensible 26 et la bobine 24 peuvent être par exemple en PA66. Le dispositif de l'invention permet un montage facile et polyvalent puisque selon les besoins, on choisit soit un enroulement secondaire pour former un transformateur à mutuelle inductance soit un élément à effet Hall tout en conservant la même base. Dans les deux cas, le centrage de l'élément sensible à l'intérieur de l'enroulement primaire est assuré automatiquement lors du montage. L'invention concerne aussi un compteur d'électricité comprenant un tel dispositif. Le dispositif particulièrement compact est facile à monter dans le compteur et aisé à connecter aux circuits de traitement du signal qu'il délivre. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la mesure d'un courant électrique comprenant un premier conducteur (10) formant un enroulement primaire (36) autour d'un axe central C et un élément sensible à un champ magnétique (52, 62) disposé à l'intérieur de l'enroulement primaire (36) et centré sur l'axe central C, l'élément sensible (52, 62) étant monté sur un support d'élément sensible (24, 26), caractérisé en ce que l'enroulement primaire (36) est noyé dans une matière électriquement isolante (12) surmoulée sur l'enroulement primaire (36), cette matière isolante (12) formant support principal et présentant un réceptacle (32) situé à l'intérieur de l'enroulement primaire (36) et centré sur l'axe central C, le réceptacle (22) étant prévu pour recevoir l'élément sensible (52,62), le réceptacle (22) et le support d'élément sensible (26,26) étant aptes à coopérer pour positionner l'élément sensible (52,62) sur l'axe central C. 2. Dispositif selon la revendication 1 comprenant en outre une carcasse isolante (38) en forme de cylindre à rebords (40,42) sur laquelle s'enroule l'enroulement primaire (36) et comportant un évidement central. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel le support d'élément sensible comprend une plaque de circuit imprimé (58). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'élément sensible est constitué par un enroulement secondaire (52), le support d'élément sensible comprenant une bobine (24) autour de laquelle s'enroule l'enroulement secondaire (52) et aux dimensions adaptées pour le centrage de l'enroulement secondaire (52) dans le réceptacle (22). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l'élément sensible est constitué par un élément à effet Hall (52). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un blindage (30) prévu pour l'isolation magnétique de l'ensemble formé par l'enroulement primaire (36) et l'élément sensible (52, 62) et maintenant en place le support d'élément sensible (24, 26) sur la matière isolante formant support (12). 7. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le blindage (30) étant fixé par des moyens de fixation (46, 48,50) sur la matière isolante (12).Ies moyens de fixation étant constitués par au moins une patte élastique (48) dont une extrémité forme butée (50), cette au moins une patte étant partie intégrante de la matière isolante formant support (12), et une butée (46) formée dans la matière isolante (12). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre des moyens de contact électrique (32) reliant le blindage (30) à une connexion (28) prévue sur le support de l'élément sensible (26). 9. Compteur d'électricité caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.