Brevet FR2943452A1 — publié le 20100924

Connecteur électrique sans contact pour capteur inductif, capteur comportant un tel connecteur La présente invention concerne le domaine des capteurs inductifs, notamment à reluctance variable. Elle vise plus particulièrement le connecteur électrique d'un capteur de vitesse monté sur un moteur à turbine à gaz, notamment destinés à la propulsion des aéronefs. Un capteur de proximité de ce type est principalement constitué d'un bobinage intégré sur une pièce polaire soumise au champ magnétique d'un aimant. Pour un capteur de vitesse une roue dentée en matériau magnétique est placée en regard de la masse polaire et est fixée à l'arbre moteur dont on veut mesurer la vitesse de rotation. L'intervalle entre la roue et la tête du capteur jouant le rôle d'un entrefer détermine la réluctance du circuit magnétique et par suite le flux traversant la pièce polaire. La rotation de la roue dentée génère une variation de cet entrefer et donc du flux magnétique traversant la masse polaire et par induction au niveau du bobinage une tension alternative dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation. L'ensemble détecteur-roue dentée se comporte donc en auto générateur Ce type de capteur est bien adapté pour une utilisation dans le domaine aéronautique. En effet sur les avions, la partie électromagnétique du capteur se trouve éloignée du dispositif électronique de traitement, les deux étant reliés par des fils de liaison constituant avec leur blindage un harnais électrique. 2 Le principe à réluctance variable est relativement bien adapté à ce type d'application car relativement insensible aux longueurs des fils de liaison. Dans la pratique, la sortie du bobinage est assurée par deux fils pouvant être reliés à un câble mais plus communément à un connecteur permettant de dissocier le capteur du harnais électrique afin de faciliter son montage / démontage. Un exemple de capteur double ou triple pour être monté sur un turbomoteur est montré sur la figure 1. Deux capteurs 10, 10', visibles sur la figure, comprennent chacun à l'intérieur d'un fourreau, un pôle 12, 12', un bobinage 13, 13', un aimant 14, 14'. Des câbles 15, 15' transmettent le signal électrique produit par le capteur au câblage extérieur par l'intermédiaire d'une connectique. Cette connectique comprend pour chacun des capteurs : une embase 16, 16', hermétique, fixée par vissage ou soudage sur le corps du capteur 10, 10', une fiche mobile 17, 17' supportant des contacts mobiles une coquille arrière corps 18, 18' pouvant supporter un coude orientable 19, 19", le coude assurant la liaison avec le blindage du harnais. Il est ainsi nécessaire de prévoir quatre liaisons mécaniques pour assurer la continuité de masse électrique et de blindage HF. Cet ensemble présente plusieurs inconvénients. Il est : - complexe, encombrant et lourd, - fragile en raison des multiples contacts et des filetages, 3 - le siège de perturbations du type microcoupures, de défauts de métallisation ou d'isolement, résultant de pollutions au niveau des interfaces ou de contraintes thermiques ou vibratoires. La réparation et le remplacement d'un capteur de vitesse par exemple sur un turboréacteur sont des opérations délicates. La demanderesse s'est fixé comme objectif d'améliorer la connexion électrique entre le capteur ou l'ensemble de capteurs et le câblage lo le reliant aux appareils de traitement des données. L'objectif est plus particulièrement de réaliser un moyen de connexion ou connecteur électrique qui ne présente pas les inconvénients rapportés ci-dessus. 15 Conformément à l'invention, le connecteur électrique entre un capteur inductif et un câble électrique de transmission du signal fourni par le capteur, est caractérisé par le fait qu'il comprend un transformateur de courant avec une bobine primaire et un moyen de raccordement électrique au capteur, et une bobine secondaire avec 20 un moyen de raccordement audit câble, les deux bobines étant rattachées l'une à l'autre par un moyen de fixation amovible. Grâce à l'invention il suffit de désolidariser les deux bobines en détachant le moyen de fixation amovible pour déconnecter le 25 capteur du câble. De préférence, la bobine primaire est solidaire d'une platine de montage sur ledit capteur. Conformément à un premier mode de réalisation, la bobine primaire et la bobine secondaire sont disposés concentriquement l'une par rapport à l'autre. Plus particulièrement la bobine secondaire est en appui formant butée contre une collerette de la platine. Notamment la platine est solidaire d'une tige formant noyau, et les deux bobines sont maintenues assemblées au moyen d'une rondelle fixée par boulonnage sur la tige du noyau et formant ledit moyen de fixation amovible. Conformément à un autre mode de réalisation, la bobine primaire et la bobine secondaire sont disposées sur un même axe et 15 superposées. Plus particulièrement dans ce mode de réalisation, la platine est solidaire d'une tige formant noyau dont le prolongement forme un axe de centrage pour la bobine secondaire. Notamment la bobine 20 secondaire est maintenue par boulonnage sur la tige formant ainsi ledit moyen de fixation amovible. L'invention porte également sur un capteur inductif dont le moyen de connexion à un câblage de transmission de signal est formé d'un 25 connecteur selon l'invention. L'invention porte également sur un ensemble formé d'au moins deux capteurs inductifs, les dits connecteurs électriques étant concentriques et empilés sur un même axe. 5 L'invention porte également sur un dispositif de mesure d'un paramètre de fonctionnement d'un moteur, telle que la vitesse de rotation, comprenant au moins deux capteurs inductifs reliés à un harnais électrique par des connecteurs électriques selon l'invention. On décrit ci-après plus en détail le connecteur électrique de l'invention en référence aux dessins sur lesquels La figure 1 représente un ensemble formé d'un capteur de vitesse et de son moyen de connexion électrique selon l'art antérieur, La figure 2 représente un mode de réalisation d'un connecteur électrique conforme à l'invention par transformateur, dont les bobines amovibles sont disposées concentriquement l'une par rapport à l'autre ; La figure 3 représente la liaison de la figure 2 dont les bobines 20 ont été séparées l'une de l'autre ; La figure 4 représente un autre mode de réalisation d'un connecteur électrique conforme à l'invention par transformateur dont les bobines amovibles sont superposées, La figure 5 représente un exemple de montage du 25 transformateur à bobines concentriques sur des capteurs de vitesse, La figure 6 représente un exemple de montage par transformateur à bobines superposées sur des capteurs de vitesse, 6 La figure 7 représente les étapes de montage d'un ensemble de trois transformateurs à bobines concentriques empilés sur un même axe. En se reportant aux figures 2 et 3, on voit que le transformateur 1 de l'invention comprend un premier bobinage formant le circuit primaire 3 du transformateur et un second bobinage formant le circuit secondaire 5. Les deux bobines sont dans le même plan : le circuit primaire à l'intérieur du circuit secondaire. La bobine 30 du circuit primaire 3 est montée dans une carcasse 31, annulaire, et une demi-coquille magnétique 32 à section en U ouvert radialement vers l'extérieur de la bobine, formant un blindage. L'ensemble est supporté par une platine 33, autour d'une tige formant noyau central 34 cylindrique perpendiculairement à la platine 33. Une plaque 35 parallèle à la platine 33 est solidaire du noyau central 34 et maintient la bobine 30 sur le réceptacle que forme la platine 33 avec le noyau central 34. Ce réceptacle est par exemple en acier inox. La platine 33 comprend un moyen de fixation à un capteur, tel qu'un capteur de vitesse. Le moyen de fixation n'est pas représenté. Le capteur également non représenté s'étend ici vers le bas en direction perpendiculaire au plan de la platine 33. Une ouverture 33a est ménagée dans la platine pour le passage des fils du capteur, non représentés, par lesquels le signal est transmis à la bobine 30. L'ouverture 33a formant un moyen de raccordement électrique au capteur constitue l'entrée du circuit primaire 3. Un écran fin 36 cylindrique enveloppe la bobine. 7 La bobine 50 du circuit secondaire 5 du transformateur 1 est disposée concentriquement à l'extérieur du circuit primaire. Cette bobine 50 est logée avec sa carcasse 51 et une demi-coquille magnétique de blindage 52 dans un réceptacle annulaire 53 à section en forme de U fermé du côté du bobinage primaire 30 par un écran cylindrique 54. Le réceptacle annulaire 53 vient en butée sur une collerette 33b de la platine 33. Un entrefer est ménagé entre les deux écrans 36 et 54. Une ouverture 55 est ménagée dans le réceptacle 53 par lequel la bobine est en contact électrique avec le câblage extérieur. L'ouverture 55 forme le moyen de raccordement au câble relié au dispositif de traitement du signal produit par le capteur. Les deux éléments, bobine primaire et bobine secondaire, sont maintenus assemblés par le moyen d'une rondelle 37, voir figure 5, que l'on glisse sur le prolongement 34' de la tige 34 et que l'on fixe par boulonnage. Cela constitue un moyen de fixation amovible entre les deux bobines. En situation, sur le moteur sur lequel le capteur, par exemple de vitesse, est monté, la liaison électrique entre le capteur et l'appareil de traitement des données fournies par le capteur s'effectue par le transformateur. Le signal alternatif fourni par le capteur par les fils passant dans l'ouverture 33a, induit un champ magnétique en parcourant la bobine 30 primaire et le champ magnétique ainsi créé induit un courant électrique dans la bobine 50 secondaire. Ce courant alimente l'appareil de traitement des données qui est relié à la bobine 50 secondaire du transformateur par le câblage qui débouche dans l'ouverture 55. Les différents câblages sont 8 assemblés mécaniquement en un harnais électrique et fixés sur le moteur par des moyens qui leur sont propres. En rendant les éléments du circuit primaire solidaires du capteur et en rattachant les éléments du circuit secondaire au câblage électrique sur le carter du moteur, on simplifie les opérations lors des interventions sur le capteur. Le capteur est fixé par des moyens mécaniques non représentés sur le carter du moteur. Quand on démonte le capteur, il suffit de détacher le moyen de fixation amovible et séparer l'élément formant le circuit primaire de l'élément formant le circuit secondaire par un déplacement le long de l'axe du noyau. Aucun contact électrique n'est à démonter. On voit sur la figure 3, le transformateur après qu'il a été désassemblé. L'élément formant le circuit primaire est mobile avec le capteur tandis que l'élément formant le circuit secondaire peut rester solidaire du harnais de câbles électriques monté sur le carter du moteur. On voit sur la figure 5, un exemple de montage des connecteurs sur un ensemble de deux capteurs tels que ceux de la figure 1. Un connecteur 1 est démonté, sa bobine primaire 30 étant restée solidaire du capteur 10 et sa bobine secondaire 50 étant séparée. Un autre connecteur 1' est montré monté sur un autre capteur 10', les deux bobines 30' et 50' étant maintenues assemblées au moyen d'une rondelle 36 retenue par un boulon ou autre sur le prolongement 34' de la tige du noyau central 34. 9 Les moyens de fixation des capteurs sur le carter de la machine ne sont pas représentés sur les figures. Il appartient à l'homme de l'art de concevoir un mode de montage en fonction de l'environnement dans lequel le capteur doit fonctionner. Une disposition concentrique comme celle-ci présente encore l'avantage, dans le cas d'un ensemble formé de plusieurs capteurs regroupés sur un même site, de permettre de réaliser un empilement de plusieurs transformateurs pour un gain de place. Un exemple d'application est représenté sur la figure 7 qui montre trois temps du montage d'un ensemble de trois transformateurs superposés sur un même axe. Cet agencement entraîne une simplification de la géométrie des capteurs et réduit aussi fortement l'encombrement global tout en conservant l'indépendance des trois harnais électriques. Un ensemble 210 de trois capteurs dont deux seulement sont visibles sur la figure 7, le troisième étant en arrière des deux premiers par rapport à la vue représentée, est fixé à une platine 233. Cette platine supporte un empilement de trois transformateurs, 200, 200' et 200", chacun formant le connecteur électrique d'un capteur. Les trois transformateurs comprennent chacun une bobine primaire, 230, 230' et 230" respectivement, et une bobine secondaire, 250, 250' et 250" respectivement, avec leurs moyens de raccordement respectifs aux capteurs et aux câbles. 10 Les trois bobines primaires sont disposées sur une tige commune, solidaire de la platine 233. Les trois bobines secondaires reliées à leur harnais électrique respectif sont glissées successivement sur les trois bobines primaires de manière à ce que les bobines de chaque capteur soient en correspondance. La bobine secondaire inférieure prend appui sur la platine et les autres sur la bobine située en dessous. Le maintien en place des bobines secondaires est obtenu au moyen d'une plaque qui recouvre la bobine supérieure avec un écrou ou autre moyen qui est vissé sur la partie de la tige qui dépasse de la pile. Ce montage est particulièrement simple à effectuer par le technicien chargé des opérations d'entretien une fois le repérage entre les bobines et les capteurs réalisé. Sur la figure 4 on a représenté un second mode de réalisation de l'invention où le transformateur 100 est formé de deux bobinages coaxiaux. Les composants semblables à ceux du mode de réalisation précédent portent la même référence augmentée de 100. 20 La bobine primaire 130 est montée dans une carcasse 131, annulaire et une demi-coquille magnétique 132 à section en U ouvert latéralement et formant le blindage. L'ensemble est supporté par une platine 133 autour d'une tige formant noyau central 25 cylindrique 134, perpendiculairement à la platine 133. Une plaque 135 parallèle à la platine 133 est solidaire du noyau central 134. Un écran cylindrique 136 enveloppe la bobine 130. Une ouverture 133a dans la platine 133 permet de relier la bobine 130 aux fils du15 11 capteur. Ce dernier non représenté s'étend perpendiculairement au plan de la platine 133. Le circuit secondaire est disposé dans le prolongement du noyau 134. La bobine 150 du circuit secondaire est de même diamètre que la bobine 130 et son axe est aligné avec celui de cette dernière. La bobine secondaire 150 est contenue dans une carcasse 151 et une demi-coquille magnétique de blindage 152. La bobine secondaire est maintenue sur le noyau 134 entre deux plaques 153, 154 parallèles formant avec une enveloppe cylindrique 156, un boîtier. Sur cette figure, on a représenté un élément de raccordement 155 de la bobine secondaire à un câblage vers un dispositif de traitement des données. Un écrou 160 en bout du noyau central 134 maintient les deux bobines assemblées et forme un moyen de fixation amovible entre les deux bobines. Comme dans le mode de réalisation précédent, la bobine primaire est solidaire du capteur tandis que la bobine secondaire est 20 rattachée au câble électrique du harnais monté sur le carter. Pour démonter l'ensemble il suffit de dévisser l'écrou 160 et d'extraire la bobine primaire130 solidaire du capteur de la bobine secondaire 150 qui est reliée au harnais de câbles monté sur le 25 carter du moteur. On a représenté sur la figure 6 les deux capteurs 10 et10' équipés de deux connecteurs 100 et 100' selon le second mode de 12 réalisation. Les deux connecteurs sont fixés par leur platine 133, 133' à leur capteur respectif. Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation, le rapport entre le nombre des spires de la bobine primaire et des spires de la bobine secondaire peut être choisi égal à un, mais il peut être choisi de façon à avoir une élévation de tension entre le circuit primaire et le circuit secondaire. Globalement, la solution de l'invention permet un gain en encombrement et en masse. Ce mode de transmission de signal est possible pour une gamme étendue de températures, des températures supérieures à 260°C sont envisageables. La fiabilité par rapport aux connexions par contact est accrue et la technologie électromagnétique utilisée est éprouvée car issue de celle des capteurs20 Revendications1. Connecteur électrique entre un capteur inductif et un câble électrique de transmission du signal fourni par le capteur, caractérisé par le fait qu'il comprend un transformateur de courant (1 ; 100) avec une bobine primaire (30 ; 130) et un moyen de raccordement électrique (33a ; 133a) au capteur et une bobine secondaire (50 ; 150) avec un moyen de raccordement (55 ; 155) audit câble, les deux bobines étant rattachées l'une à l'autre par un moyen de fixation amovible. 2. Connecteur selon la revendication 1 dont la bobine primaire (30) est solidaire d'une platine (33 ; 133) de montage sur ledit capteur. 3. Connecteur selon la revendication 1 ou 2 dont la bobine primaire (30) et la bobine secondaire (50) sont disposées concentriquement l'une par rapport à l'autre. 20 4. Connecteur selon la revendication 3 combinée à la revendication 2 dont la bobine secondaire est en appui contre une collerette (33b) de la platine (33). 5. Connecteur selon la revendication 4 dont la platine est 25 solidaire d'une tige formant noyau (34), les deux bobines étant maintenues assemblées au moyen d'une rondelle fixée par boulonnage sur la tige du noyau (34) et formant ledit moyen de fixation amovible.15 6. Connecteur selon la revendication 1 ou 2 dont la bobine primaire (130) et la bobine secondaire (150) sont coaxiales et superposées. 7. Connecteur selon la revendication 6 combinée à la revendication 2 dont la platine (133) est solidaire d'un noyau (134) dont le prolongement forme un axe de centrage pour la bobine secondaire (150). 8. Connecteur, selon la revendication précédente, dont la bobine secondaire est maintenue par boulonnage formant ledit moyen de fixation amovible. 15 9. Capteur inductif dont le moyen de connexion à un câblage de transmission de signal est formé d'un connecteur selon l'une des revendications précédentes 10. Ensemble formé d'au moins deux capteurs inductifs 20 selon la revendication précédente, les dits connecteurs électriques étant concentriques et empilés sur un même axe. 11. Dispositif de mesure d'un paramètre de fonctionnement d'un moteur, telle que la vitesse de rotation, comprenant au 25 moins deux capteurs inductifs reliés à un harnais électrique par des connecteurs électriques selon l'une des revendications 1 à 10. 10