Brevet FR2813141A1 — publié le 20020222

Elément de construction inductif L'invention concerne un élément de construction inductif ayant au moins un corps de bobine cylindrique creux réalisé à partir d'un conducteur électrique isolé, le conducteur électrique étant disposé avec deux parties de conducteur en forme de bande en deux spirales enroulées en sens opposé situées côte à côte dans la direction axiale, les extrémités situées à l'intérieur des deux spirales du corps de bobine étant reliées électriquement entre elles par l'intermédiaire d'une barrette de jonction et l'extrémité extérieure de chaque spirale permettant d'établir un contact électrique. Un élément de construction inductif de ce type est décrit dans DE 19 63 891 pour la fabrication de transformateurs ou de bobines de self. L'élément de construction inductif connu possède deux spirales de deux parties de conducteur en forme de bande, enroulées en sens opposé et situées côte à côte dans la direction axiale, les extrémités situées à l'extérieur ainsi que les extrémités situées à l'intérieur de ces parties de conducteur pouvant être reliées électriquement entre elles et l'extrémité intérieure ou extérieure de chaque spirale permettant d'établir un contact électrique. Pour le raccordement électrique des deux spirales situées côte à côte, des barrettes de jonction sont prévues avec des liaisons par brasage ou soudage. Par DE 33 38 475 A1, on connaît également un élément de construction inductif pour la formation de transformateurs, bobines de self ou analogues, dans lequel des spirales de parties de conducteur en forme de bande, enroulées en sens opposé et situées côte à côte dans la direction axiale, 2 2813141 sont reliées électriquement entre elles par l'intermédiaire de barres conductrices. Par DE 19 08 165 A, on connaît un élément de construction inductif ayant des enroulements de parties de conducteur situés côte à côte dans la direction axiale. En découpant chaque partie de bande au début et à la fin, on forme des rubans parallèles, que l'on infléchit de 90 dans la direction axiale pour relier entre eux les enroulements de parties de conducteur situés côte à côte. Dans ces formes de réalisation connues d'éléments de construction inductifs, les barrettes de jonction, qui relient entre elles les parties de conducteur enroulées en spirales, s'étirent dans la direction axiale et donc verticalement à la direction longitudinale des parties de conducteur en forme de bande. Le courant conduit dans les barrettes de jonction possède par conséquent également une direction verticale aux directions de courant dans les parties de conducteur reliées entre elles. On connaît en outre par DE 198 18 132 A1 un transformateur de courant continu qui peut être utilisé comme convertisseur élévateur dans un véhicule automobile. Le but de l'invention est par conséquent de fournir un élément de construction inductif du type mentionné en introduction, dans lequel on parvient à une modification progressive du sens du courant entre les deux parties de conducteur en forme de bande reliées électriquement entre elles. Ce but est atteint suivant l'invention dans laquelle la barrette de jonction est disposée dans une spire oblique par rapport à l'axe de bobine. 3 2813141 Dans l'invention, le conducteur isolé en forme de bande, en particulier en cuivre ou en alliage cuivreux avec une épaisseur de bande de préférence d'environ 1 mm ou moins, est disposé en deux spirales enroulées de manière plane et en sens opposé et situées côte à côte dans la direction axiale. Les extrémités situées à l'intérieur des deux spirales sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une barrette de jonction qui est disposée dans une spire oblique à l'axe de bobine. Les extrémités extérieures des spirales permettent d'établir un contact électrique et peuvent par exemple être revêtues d'un métal de contact ou être réalisées sous la forme de doigts de contact découpés dans le matériau de bande. D'une manière préférée, les longueurs de bande sont identiques dans les deux spirales. De plus, dans les deux spirales, les deux bandes possèdent de préférence les mêmes largeurs de bande. Les deux spirales du conducteur en forme de bande, situées côte à côte, forment un corps de bobine cylindrique creux. Chaque spirale du conducteur en forme de bande est de préférence installée dans un noyau en E. Les deux spirales peuvent aussi être installées dans un même noyau en E. Les corps de bobine peuvent aussi être disposés sur les branches de noyaux en forme de U, qui, le cas échéant, sont reliées par une barre transversale. La barrette de jonction peut être formée à une extrémité de bande d'un seul tenant avec le conducteur électrique en forme de bande, lequel est séparé dans son sens longitudinal en deux parties de conducteur en forme de bande de même grandeur. Le corps de bobine est formé par le pliage opposé des deux parties de conducteur autour de la barrette de jonction maintenue en place et la torsion ou 4 2813141 l'enroulement opposé(e) des deux parties de conducteur en deux spirales tournant en sens inverse. Un conducteur électrique en forme de bande peut en outre être plié dans des directions opposées dans une zone centrale autour de deux points de pliage s'étirant suivant un angle par rapport à l'axe longitudinal de bande, en particulier suivant un angle de 45 . Les parties de conducteur en forme de bande pliées sont ensuite également tordues ou enroulées en sens opposé autour d'un axe qui forme l'axe de bobine pour former les deux spirales situées côte à côte. Les couches de bande, qui forment les deux spirales, reposent étroitement les unes sur les autres, de manière à obtenir un paquet dense du conducteur en forme de bande dans chacune des spirales. Il est ainsi possible d'obtenir un corps de bobine ayant un coefficient de remplissage élevé et des fuites extrêmement faibles en raison de l'enroulement contraire des deux parties de conducteur en forme de bande dans les deux spirales et des directions opposées du courant électrique dans les deux spirales qui en résultent. On obtient en outre dans le conducteur en forme de bande de chacune des spirales un transport de courant à faibles pertes. D'une manière préférée, les extrémités de bande des spirales peuvent être réalisées, par exemple par poinçonnage, en forme de doigts de contact, qui, par exemple dans des cartes de circuits imprimés ou autres dispositifs électriques, permettent d'établir un contact électrique d'une manière simple. L'élément de construction inductif peut être utilisé comme bobine inductive, en particulier bobine de self. Il 2813141 est également possible de combiner deux éléments de construction inductifs ou plus d'une manière modulaire, par exemple pour fabriquer des transformateurs ou des combinaisons de bobines de self et/ou transformateurs. L'invention va être expliquée encore plus précisément à l'aide des figures. Sont montrés Fig. 1 en perspective, un corps de bobine pour un exemple de réalisation de l'invention; Fig. 2 un exemple de réalisation pour un conducteur électrique en forme de bande plié dans la zone d'une barrette de jonction électrique; Fig. 3 une représentation en coupe le long d'une ligne de coupe A-A de la fig. 1; Fig. 4 une représentation en perspective d'un exemple de réalisation intégré dans deux noyaux en E; et Fig. 5 une autre représentation en perspective d'un exemple de réalisation intégré dans deux noyaux en E au point o les deux extrémités de conducteur des spirales du corps de bobine sont sorties pour être connectées à d'autres éléments de construction. La fig. 1 représente un corps de bobine 1 cylindrique creux qui est formé à partir d'un conducteur 2 électrique isolé en forme de bande. Le conducteur 2 isolé en forme de bande forme deux spirales enroulées de manière plane et en 6 2813141 sens opposé qui sont situées côte à côte dans la direction axiale. Les deux spirales du conducteur 2 en forme de bande forment le corps de bobine 1 cylindrique creux ayant un axe de bobine 11. Les extrémités 12, 13 situées à l'intérieur des deux spirales 3, 4 du conducteur 2 en forme de bande convergent autour de l'axe de bobine 11 dans une spire 14 du conducteur électrique, comme on peut le voir sur les fig. 1 à 3. Les deux extrémités intérieures 12, 13 sont reliées entre elles dans cette spire 14 du conducteur électrique, comme il sera décrit plus loin en détail. Dans l'exemple de réalisation représenté, les deux spirales 3, 4 enroulées en sens opposé sont formées à partir d'un conducteur 2 isolé en forme de bande. Les longueurs de bande dans les deux spirales 3, 4 sont de préférence identiques. Pour former une barrette de jonction, le conducteur 2 en forme de bande peut, comme le montre la fig. 2, être plié autour de deux lignes de pliage 16, 17 parallèles s'étirant suivant un angle de 45 par rapport à la direction longitudinale de bande. Le pliage a lieu dans une zone centrale du conducteur en forme de bande de manière à créer deux parties de conducteur en forme de bande s'étirant dans des directions opposées. Les deux parties de conducteur en forme de bande sont enroulées ou tordues dans des directions opposées autour d'un axe qui forme l'axe de bobine 11 pour former deux spirales 3, 4. On obtient alors un corps de bobine, tel qu'il est représenté en coupe sur la fig. 3. La barrette de jonction 15, laquelle est formée entre les deux lignes de pliage 16, 17, s'étire dans la spire 14 de l'extrémité intérieure 12 de la spirale 3 à l'autre extrémité intérieure 13 de la spirale 4. Comme on peut le voir sur la fig. 2, les deux lignes de pliage 16, 17 sont placées de telle manière que, lors de la torsion 7 2813141 des deux spirales 3, 4, les bords longitudinaux des parties de conducteur en forme de bande se rencontrent. Etant donné que les parties de conducteur sont également isolées dans la zone de leurs bords qui se rencontrent, il n'y a aucun risque de court-circuit à ces points. Le cas échéant, il est possible de prévoir une couche intermédiaire isolante entre les deux spirales. Les deux extrémités extérieures 5, 6 des deux spirales 3, 4 permettent d'établir un contact électrique. A cet effet, elles peuvent être revêtues d'un métal de contact 9, ou, comme le montre la figure 4, être réalisées sous forme de doigts de contact 22, 23, par exemple par poinçonnage. Comme le montrent les fig. 4 et 5, chacune des deux spirales 3, 4 peut être installée dans un noyau magnétique 7, 8, en particulier un noyau en E en matériau magnétique, par exemple en ferrite. Mais il est également possible d'installer les deux spirales 3, 4 du corps de bobine 1 cylindrique creux sur un noyau magnétique 7 ou 8. Dans la forme de réalisation des fig. 4 et 5, l'élément de construction inductif peut être utilisé comme bobine de self. Dans un arrangement, il est possible de fabriquer un transformateur électrique à partir des deux modules. Mais il est également possible d'installer les corps de bobine 1 formés à partir des deux spirales 3, 4 sur les deux branches d'un noyau en forme de U, dont les extrémités libres sont éventuellement reliées entre elles par une barre transversale, pour fabriquer un transformateur électrique. Comme on peut le voir en particulier sur les fig. 4 et , on parvient à fabriquer un élément de construction inductif ayant un coefficient de remplissage élevé. Du fait 8 2813141 des directions de courant contraires dans les parties de conducteur des deux spirales, il ne se produit pratiquement pas de flux de dispersion ou seulement minimal. Les spirales 3, 4 sont disposées sur les pions des noyaux en E et remplissent l'ensemble de l'espace entre le pion et les branches extérieures de noyau (fig. 4, 5). Les spires des parties de conducteur en forme de bande reposent étroitement les unes sur les autres dans les spirales 3, 4. D'une manière préférée, l'élément de construction inductif est de préférence utilisé dans un convertisseur pour transformer une tension continue en une autre valeur de tension continue, en particulier comme convertisseur élévateur. Ce convertisseur élévateur sert de préférence à transformer la tension d'utilisation d'une batterie de véhicule automobile en une tension d'utilisation supérieure d'environ 42 V. 9 2813141 Revendications 1. Elément de construction inductif ayant au moins un corps de bobine (1) cylindrique creux réalisé à partir d'un conducteur (2) électrique isolé, le conducteur (2) électrique étant disposé avec deux parties de conducteur en forme de bande en deux spirales (3, 4) enroulées en sens opposé situées côte à côte dans la direction axiale, les extrémités (12, 13) situées à l'intérieur des deux spirales (3, 4) du corps de bobine (1) étant reliées électriquement entre elles par l'intermédiaire d'une barrette de jonction (15) et l'extrémité extérieure (5, 6) de chaque spirale (3, 4) permettant d'établir un contact électrique, caractérisé en ce que la barrette de jonction (15) est disposée dans une spire (14) oblique par rapport à l'axe de bobine (11). 2. Elément de construction inductif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les longueurs de bande dans les deux spirales (3, 4) du conducteur (2) électrique en forme de bande sont essentiellement identiques. 3. Elément de construction inductif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux spirales (3, 4) situées côte à côte du conducteur (2) en forme de bande forment le corps de bobine (1) cylindrique creux. 4. Elément de construction inductif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacune des deux spirales (3, 4) est une spirale enroulée de manière plane. 5. Elément de construction inductif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque spirale 2813141 (3, 4) du conducteur (2) électrique en forme de bande est enroulée autour d'un noyau (7, 8) ou d'une partie de noyau en matériau magnétique. 6. Elément de construction inductif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque spirale (3, 4) du conducteur (2) en forme de bande est disposée dans un noyau en E (7, 8). 7. Elément de construction inductif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les parties de conducteur en forme de bande, qui forment les deux spirales (3, 4), et la barrette de jonction (15, 18) sont formées dans un seul morceau de bande. 8. Elément de construction inductif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux parties de conducteur (2, 2) en forme de bande, qui forment les deux spirales (3, 4), sont pliées autour de lignes de pliage (16, 17; 20, 21) dans la zone de la barrette de jonction (15, 18). 9. Elément de construction inductif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la barrette de jonction (15) est formée entre deux lignes de pliage (16, 17) qui s'étirent suivant un angle d'environ 45 par rapport à la direction longitudinale de la bande.