Brevet FR2803914A1 — publié le 20010720

La présente invention concerne un capteur inductif de mesure de courant alternatif mettant en oeuvre le principe de la ceinture de Rogowski. Ce principe est bien connu.Un tel capteur est utilisé pour mesurer des courants intenses et est par exemple intégré dans des compteurs de consommation électrique. On rappellera brièvement qu'un capteur de ce type est un transformateur sans noyau magnétique comportant un conducteur primaire dont les variations du courant alternatif qui le traverse produisent, dans l'air, un champ magnétique alternatif ceinturant le conducteur. Le champ magnétique engendre, dans une bobine secondaire disposée sur la ceinture magnétique, une force électromagnétique, proportionnelle aux variations du courant primaire, qu'il suffit d'intégrer en aval pour disposer de la mesure du courant primaire. En pratique, il convient de blinder l'ensemble pour s'affranchir du champ magnétique terrestre et des parasites industriels. La présente invention porte sur une réalisation avantageuse d'un tel capteur, permettant d'en limiter le coût. A cet effet, l'invention concerne un capteur inductif de mesure de courant alternatif, comportant un conducteur primaire linéaire portant le courant à mesurer et un bobinage secondaire le long d'une portion du champ magnétique induit par le courant primaire le ceinturant, caractérisé par le fait que le conducteur primaire est logé dans un fourreau de réception du bobinage secondaire et de support d'un blindage. Ainsi, le fourreau assure, à lui seul, le positionnement relatif des trois autres éléments de base du capteur, ce qui limite ainsi le nombre de pièces mécaniques et le coût de montage correspondant. Avantageusement, le fourreau comporte deux demi-coques s'emboîtant l'une dans l'autre et une face externe d'une des demi-coques présente une cavité de réception du bobinage. Le fourreau est ainsi facile à assembler et il assure l'isolement entre le bobinage et le conducteur primaire. Avantageusement encore, le bobinage secondaire est disposé autour d'un mandrin d'une plaquette support portant des broches de connexion. Dans ce cas, il est intéressant que le blindage comprenne un coffret de maintien des demi-coques du fourreau et de la plaquette support du bobinage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée du capteur de courant de l'invention, en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective du capteur de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan vertical II-II de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des vues de demi-coques, respectivement inférieure et supérieure, formant fourreau, et - la figure 5 est une vue en perspective d'une plaquette support de bobinage secondaire. Le capteur représenté sur la figure 1 est destiné à la mesure de courant alternatif, et précisément est associé à un circuit électronique aval, non représenté, de calcul de consommation électrique. Le capteur comporte un conducteur primaire linéaire 1 en forme de U, destiné à porter un courant alternatif à mesurer, et un bobinage secondaire 8 disposé à l'intérieur du U et simplement représenté par son logement sur la figure 2. Le bobinage 8 est situé le long d'une portion du champ magnétique, induit par le courant primaire, ceinturant le conducteur 1. Le conducteur 1 est ici un barreau de cuivre de section circulaire permettant le passage de plus d'une centaine d'ampères et dont les deux tronçons visibles d'extrémité sont aplatis pour former des broches de connexion. Le conducteur primaire 1 est logé dans un fourreau, ici de forme sensiblement parallélépipédique rectangle, de réception du bobinage secondaire 8 et de support d'un blindage 7. Le fourreau comporte ici deux demi-coques 2, 3 en matériau isolant, ici du matériau plastique, s'emboîtant l'une dans l'autre, respectivement représentées sur les figures 3 et 4. Pour la commodité de la description on les appellera demi-coque inférieure 2 et demi-coque supérieure 3. La demi-coque inférieure 2 présente une paroi arrière en demi-cylindre d'axe perpendiculaire au plan du U du conducteur 1 et sur laquelle s'appuie celui-ci. Comme le montre la figure 2, les parois latérales et la paroi arrière de la demi-coque inférieure 2 se logent dans la demi-coque supérieure 3, la partie arrière de cette dernière débordant d'environ 1 cm au-delà de celle de la demi-coque inférieure 2. Une face externe du fourreau, précisément de la demi-coque supérieure 3, présente une cavité ou puits 31, ici cylindrique, de réception du bobinage 8, celui-ci étant disposé autour d'un mandrin 4 d'une plaquette support 9 en céramique portant des broches de connexion 5, 6. Comme le montre la figure 5, la plaquette support 9 a ici sensiblement une forme de triangle isocèle à sommets arrondis, dont la base se situe au niveau de la partie arrière de la demi-coque supérieure 3. Si l'on considère pour la simplicité de l'exposé que, sur les figures, le conducteur 1 s'étend dans un plan horizontal, la plaquette support 9 est horizontale et plaquée sur la face externe de la demi-coque supérieure 3, en recouvrant la totalité d'une zone surbaissée 30 de celle-ci comportant la cavité 31 et située en regard de la boucle du U du conducteur 1. Le mandrin 4 est fixé perpendiculairement à la plaquette 9, donc d'axe vertical, et fait saillie vers l'intérieur du capteur, précisément dans la cavité 31 selon l'axe de celle-ci, depuis la zone de sommet du triangle isocèle. Les deux broches 5 et 6 sont respectivement fixées dans les zones des deux autres sommets du triangle isocèle et s'étendent perpendiculairement à la plaquette 9, dans la direction opposée à celle du mandrin 4, pour fournir deux extrémités en saillie de liaison ou contact avec l'extérieur, fournissant la tension induite à mesurer. Précisément, les broches 5 et 6 comportent chacune, à l'extrémité en saillie, une zone de contact direct avec un connecteur externe d'un circuit de mesure. La demi-coque supérieure 3 présente, sur sa face supérieure, deux rebords verticaux 32, 33 de centrage de la plaquette 9, disposés selon un V inversé par rapport au U du conducteur 1 et ayant la forme du triangle isocèle de la plaquette 9, rebords qui limitent la zone surbaissée 30 et sur lesquels butent les côtés symétriques de la plaquette 9. Un ergot de blocage 36, faisant saillie de la zone surbaissée 30, coopère avec une lumière 96 de la plaquette 9 pour bloquer tout mouvement de celle-ci dans son plan de montage, et donc tout recul par rapport aux rebords 32, 33 de centrage. Le blindage 7, entourant l'ensemble de façon ajustée, constitue un coffret de forme parallélépipédique rectangle qui maintient ensemble les demi-coques 2, 3 et la plaquette 9. Celle-ci est ainsi plaquée sur la zone surbaissée 30 de façon à rester dans son plan de montage et ne peut donc échapper au blocage de l'ergot 36. La broche 6, de masse, comporte une languette 61 de contact avec le blindage 7, côté interne de celui-ci, languette 61 s'étendant dans une rainure 91 de la plaquette 9, pour mettre à la masse le blindage 7. Comme évoqué plus haut, les broches 5, 6 et le mandrin 4 sont respectivement disposés à deux extrémités opposées de la plaquette 9, respectivement son sommet et la base du triangle isocèle. La plaquette 9 comporte, sur les deux bords latéraux symétriques reliant la base au sommet, deux gorges 92, 93 de réception de deux tronçons d'extrémité de fil du bobinage 8. A l'extrémité où se trouve le mandrin 4, donc dans la zone du sommet du triangle, la plaquette 9 se termine par deux protubérances 94, 95 de guidage ou maintien du fil au débouché des gorges 92, 93. Les deux tronçons d'extrémité du fil du bobinage 8 passent entre les deux protubérances 94, 95 pour, au-delà, se loger dans les gorges respectives 92, 93. Ils sont ainsi reliés aux broches respectives 5 et 6 en étant maintenus en place et sont soudés à deux extrémités de relayage respectives de celles-ci, dans la zone de fixation des broches 5, 6 à la plaquette 9, extrémités de relayage opposées aux extrémités de contact externe. Pour leur fixation à la plaquette 9, les broches 5 et 6 s'élargissent pour former chacune une base triangulaire traversant celle-ci, de façon ajustée. Les broches 5, 6 comportent chacune deux pattes de fixation, comme celles référencées 61, 62 de la broche 6, situées aux deux extrémités opposées de la base de fixation, repliées en sens opposés sur la face de la plaquette 9 tournée vers l'intérieur du capteur. La patte 62, repliée à l'opposé du sommet de la plaquette 9, comporte un tronçon d'extrémité 63 de soudage du fil du bobinage 8. Pour éviter tout coulissement incontrôlé du blindage 7 par rapport au fourreau 2, 3 parallèlement aux branches du U du conducteur 1, la demi- coque supérieure 3 comporte une protubérance 35 de butée du bord avant du blindage 7 tourné vers les broches du U du conducteur 1. La protubérance 35 maintient ce bord à une distance déterminée de la face d'extrémité avant 21 du fourreau, verticale, qui est traversée par des deux branches du U du conducteur 1. Les bases des broches 5, 6, protégées par un socle isolant solidaire de la plaquette 9, bloquent tout coulissement du blindage 7 en sens opposé. Le blindage 7 est ainsi maintenu au droit du bobinage 8 et de la boucle du conducteur 1 et est isolé de ceux-ci par l'épaisseur du fourreau 2, 3. En outre, un contournement du fourreau 2, 3 par un arc électrique à travers l'air est empêché par le fait qu'il y a ici environ 1 cm d'air entre le bord avant du blindage 7 et les branches du U traversant la face avant de connexion 21. REVENDICATIONS 1.- Capteur inductif de mesure de courant alternatif, comportant un conducteur primaire linéaire (1) portant le courant à mesurer et un bobinage secondaire (8) le long d'une portion du champ magnétique induit par le courant primaire le ceinturant, caractérisé par le fait que le conducteur primaire (1) est logé dans un fourreau (2, 3) de réception du bobinage secondaire (8) et de support d'un blindage (7). 2.- Capteur selon la revendication 1, dans lequel le fourreau comporte deux demi-coques (2, 3) s'emboîtant l'une dans l'autre. 3.- Capteur selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel une face externe du fourreau présente une cavité (31) de réception du bobinage (8). 4.- Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le bobinage secondaire (8) est disposé autour d'un mandrin (4) d'une plaquette support (9) portant des broches de connexion (5, 6). 5.- Capteur selon la revendication 4, dans lequel l'une des broches (5) comporte une languette (51) de contact avec le blindage (7), s'étendant dans une rainure (91) de la plaquette (9). 6.- Capteur selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel les broches (5, 6) sont agencées pour établir un contact direct avec un connecteur externe. 7.- Capteur selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel les broches (5, 6) et le mandrin (4) sont respectivement disposés à deux extrémités opposées de la plaquette (9) et celle-ci comporte, sur deux bords latéraux reliant les deux extrémités, deux gorges (92, 93) de réception de deux tronçons d'extrémité de fil du bobinage (8). 8.- Capteur selon la revendication 7, dans lequel la plaquette (9) comporte, à l'extrémité où se trouve le mandrin (4), deux protubérances (94, 95) de guidage du fil au débouché des gorges (92, 93). 9.- Capteur selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel les broches (5, 6) traversent la plaquette (9) et comportent deux pattes de fixation (61, 62), repliées en sens opposés sur une face de la plaquette (9), dont l'une comporte un tronçon d'extrémité (63) de soudage du fil du bobinage (8). 10.- Capteur selon l'une des revendications 4 à 9, dans lequel le blindage (7) comprend un coffret de maintien des demi-coques (2, 3) du fourreau et de la plaquette (9) support du bobinage (8). 11.- Capteur selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le fourreau (2, 3) est de forme sensiblement parallélépipédique rectangle et comporte une face d'extrémité (21) traversée par le conducteur primaire (1) et reliée à une face latérale (20) portant une protubérance (35) de butée d'un bord du blindage (7) et de maintien de celui-ci à une distance déterminée de la face d'extrémité (21).