Brevet FR3032829A1 — publié le 20160819

Blindage magnétique d'extrémité de câble multifilaire La présente invention concerne le blindage magnétique des câbles électriques. Les extrémités de ces câbles sont en particulier visées. Typiquement, dans les systèmes électriques, nombre de liaisons filaires, qu'elles véhiculent de la puissance ou des données, sont assurées par des câbles multifilaires torsadés, blindés ou non. Un blindage électromagnétique est un blindage qui consiste à réduire le champ électromagnétique au voisinage d'un objet en interposant une barrière entre la source du champ et l'objet à protéger. La barrière doit être faite d'un matériau conduisant l'électricité. Les blindages électromagnétiques sont par exemple utilisés pour protéger des équipements des radiofréquences et des parasites électriques. Un câble blindé est typiquement un câble électrique possédant un blindage sous la forme de fils entourant l'âme du câble. Le blindage supprime ou diminue le rayonnement s'échappant du conducteur et aussi qu'un signal parasite ne s'ajoute au signal/puissance transporté par le conducteur. Ainsi, le câble est en quelque sorte enfermé dans une cage de Faraday. Dans le cas des câbles multifilaires, on peut utiliser soit un blindage au niveau du câble multifilaire soit des blindages au niveau des câbles unitaires. Le blindage doit être connecté à la masse. La solution de l'invention évite cela, en proposant un dispositif de blindage magnétique (d'une partie au moins) d'un câble électrique, ce dispositif comprenant une gaine ou une bande ou un vernis pourvue de particules magnétisées, à disposer autour dudit câble (au moins localement), de manière à l'envelopper. Est également proposé un ensemble comprenant: - un câble électrique adapté pour qu'y circule un courant électrique, - une enveloppe disposée autour dudit câble (sur une partie au moins de sa longueur), cette enveloppe étant pourvue de particules magnétisées. 3032829 2 Pour une manoeuvre aisée de coulissement le long du câble ou des fils, l'enveloppe pourra comprendre une gaine glissée autour dudit câble. Pour une mise en place, voire un retrait rapide, on pourrait aussi prévoir que l'enveloppe comprenne une bande enroulée autour dudit câble. 5 Bien qu'a priori moins performante dans la version bande enroulée, car les bandes magnétiques peuvent présenter des modifications d'orientations des champs électromagnétiques, de sorte que l'orientation optimum n'est pas assurée et donc l'effet optimum peut ne pas être effectif, il est recommandé que, dans l'enveloppe, les particules magnétisées soient 10 orientées perpendiculairement à la direction de circulation du courant électrique dans le câble. Pour une qualité de la protection, il est aussi recommandé que l'enveloppe soit à paroi pleine et entoure de façon circonférentiellement continue le câble ou le(s) fil(s) qui le constitue. 15 Pour une réalisation pratique aisée et l'atteinte de résultats probants, cette enveloppe comprendra favorablement matériau non conducteur d'électricité, tel une colle ou un vernis, chargé d'un matériau magnétique, tel que des particules de ferrite. Le blindage précité par une enveloppe pourvue de particules 20 magnétisées s'opèrera favorablement autour d'une extrémité du câble. En effet, le câble est détorsadé et on profite de ce qu'en extrémité, le câble est typiquement relié, de manière démontable, à un connecteur. Il est par ailleurs connu que, dans le cas de câbles multifilaires, torsader les fils individuels de ces câbles permet une limitation efficace du 25 couplage électromagnétique, tant à l'émission qu'à la réception, entre ces derniers et l'environnement électromagnétiquement proche ; on peut donc éviter que les câbles perturbent ou soient perturbés notablement par cet environnement électromagnétique. De tels câbles multifilaires torsadés sont typiquement destinés à être 30 insérés dans des connecteurs d'extrémité, lesquels ont pour rôle de relier 3032829 3 électriquement entre eux deux câbles à placer bout à bout, ou de raccorder au moins un tel câble à un circuit électrique. Pour insérer les fils individuels de tels câbles dans un connecteur tout en respectant les normes et les contraintes mécaniques associées aux 5 câbles multifilaires, au connecteur d'extrémité et à l'outillage d'insertion/extraction, il est nécessaire de détorsader les câbles en extrémité. Or, il s'est avéré que cela suffisait pour dégrader très significativement les performances d'immunité (émission/réception) 10 résultant de la torsade des fils vis à vis des couplages potentiels, électromagnétiquement sensibles ou perturbateurs, proches, en particulier dans le même connecteur. Aussi est-il recommandé: - que, si l'ensemble précité comprend un connecteur électrique auquel ledit 15 câble est connecté, à une extrémité, - et que ledit câble électrique comprend plusieurs fils électriques torsadés ensemble, hormis vers cette extrémité, - l'enveloppe soit disposée autour des ou d'un des fils non torsadés, vers ladite extrémité. 20 Ainsi, une limitation des perturbations sera à noter, au moins pour une fréquence de champ magnétique inférieure à 3MHz. Dans un mode de réalisation, l'enveloppe sera, vers ladite extrémité torsadée, disposée autour desdits fils qui, sous l'enveloppe, seront donc non torsadés et de plus non blindés électromagnétiquement. 25 En effet, les résultats obtenus présentés plus loin dans la description montrent l'inutilité d'un tel blindage électromagnétique traditionnel tel qu'un treillis ou un guipage de fils entourant l'âme du câble ou d'un des fils électriquement conducteur de celui-ci, ou encore un blindage rigide de type cage de Faraday ou toile d'acier à mailles de taille inférieure à la longueur 30 d'onde à arrêter. 3032829 4 En d'autres termes, on pourra disposer l'enveloppe de l'invention directement autour de la gaine électriquement isolante qui double l'âme électriquement conductrice du (des) fil(s) ou du câble. Et si cette enveloppe est disposée coulissante le long de la partie 5 torsadée de ces fils, on laissera libre accès aux fils du câble multifilaire, permettant ainsi aisément les opérations utiles (réparation, maintenance,...) sans compliquer la conception et/ou réalisation des connecteurs, ni nécessiter un raccordement à la masse. D'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention 10 apparaîtront à la lecture de la description qui va maintenant suivre, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre une paire de fils partiellement torsadés ensemble et branchés à un connecteur, 15 - les figures 2,3 schématisent une solution à enveloppe de protection conforme à l'invention ; figure 2, l'enveloppe est une gaine, figure 3, c'est une bande enroulée, - la figure 4 montre une solution avec une gaine par fil électrique, et - la figure 5 illustre des résultats de tests. 20 La figure 1 montre donc un schéma d'une paire de fils 1a,1b d'un câble 3 électriquement conducteur. A une extrémité, chaque fil 1a,1b est dénudé, laissant apparaitre son âme électriquement conductrice, respectivement 10a,10b, pour un raccordement au connecteur aéronautique 5. 25 Sur le reste de sa longueur, chaque fil 1a,1b est doublé d'une gaine électriquement isolante, respectivement 7a,7b. Il en serait de même si le câble comprenait un seul fil électriquement conducteur (tel 1 a), ou plus de deux fils. Pour le raccordement, le connecteur 5 présente une face 5a 30 pourvue d'autant d'orifices qu'il y a de fils 1a,1b... à raccorder, chacun recevant l'engagement étroit d'un de ces fils. Ici à son extrémité axiale 3032829 5 opposée, le connecteur 5 présente en outre une face soit creusée (s'il s'agit d'un connecteur femelle) d'autant d'orifices qu'il y a de broches (ou pins de connexion) d'un autre connecteur (mâle) à y engager pour un accouplement de ces connecteurs, soit de telles broches en nombre 5 identique. Dans cet exemple, le câble bifilaire 3 est torsadé et non-blindé. De fait, partant de l'extrémité fixée au connecteur 5, les fils 1a,1b sont d'abord non-torsadés sur une portion 3a (fils sensiblement parallèles entre eux et à la direction générale 7 suivant laquelle s'étend le câble), 10 puis, après par exemple 4-8 cm enroulés ensemble (zone 8 fig. 1) suivant cette direction générale 7, a priori sur toute leur longueur, ou du moins jusqu'à proximité de l'extrémité opposée où le même montage sera de préférence prévu. En outre, cette paire torsadée est ici non-blindée 15 électromagnétiquement ; ainsi, par exemple elle n'est pas recouverte d'un treillis de fils entourant l'âme de chaque (ou des) fil(s). L'ensemble 9 formé par le câble fixé au connecteur 5 est toutefois dans un état préparatoire sur la figure 1. Il est par contre conforme à l'invention sur les figures 2 ou 3, où le 20 dispositif 11 de blindage magnétique de l'extrémité 3a du câble 3 comprend une enveloppe 13 disposée dans chaque cas directement autour, au contact, de la (ou de chaque) gaine électriquement isolante doublant l'âme électriquement conductrice du câble. Figure 2, l'enveloppe est une gaine 15a, figure 3 elle est une 25 bande, 15b. La bande 15b est enroulée autour du câble. La gaine 15a a été glissée autour du câble. L'enveloppe 13 entoure totalement le câble 3. Elle peut être à paroi pleine ou continue, sans trou ni aspect maillé ou de treillis. Elle est de 30 préférence flexible, pour suivre la courbure des fils. 3032 82 9 6 Comme déjà indiqué, sur un câble non-blindé, torsader ensemble les fils individuels limite notablement le couplage électromagnétique (en émission et réception) entre ces derniers et l'environnement proche électromagnétiquement sensible ou perturbateur. 5 Sur la partie extrême 3a non torsadée, ou détorsadée, c'est donc l'enveloppe 13 qui va assurer ce rôle de moyen de limitation du couplage électromagnétique, en basse fréquence, soit moins de3MHz. Pour cela, on a ici prévu de pourvoir l'enveloppe de particules magnétisées (donc en matériau magnétisable) 130. 10 En pratique, l'enveloppe 13 pourra comprendre une matière plastique, telle qu'une résine ou colle, ou un vernis 131 imprégné de ces particules magnétisées 130. Cette matière plastique ne conduira pas l'électricité. Comme montré figure 2 avec son agrandissement local, les 15 particules magnétiques se trouvant dans l'enveloppe 13 qui entoure entièrement le câble 3 sont orientées perpendiculairement à la circulation du courant électrique dans ce câble (voir mentions du sens du courant, fig.2). Les signes + et - marquent le sens d'orientation magnétiques des particules. Ces particules peuvent être par exemple de la poudre de 20 ferrites. Par souci d'efficacité, la longueur de ce blindage 13 sera de préférence suffisante pour couvrir entièrement au moins toute la zone 3a. Si, comme illustré, le câble électrique 3 comprend plusieurs fils électriques torsadés ensemble, hormis vers cette extrémité 3a, l'enveloppe sera favorablement constituer par une gaine 15a coulissante disposée 25 uniquement autour de cette partie non torsadés des fils, permettant ainsi de la faire coulisser le long de la partie torsadée par exemple si une intervention sur le connecteur 5 est nécessaire. Les réalisations précédentes s'appliqueront notamment si, au moins vers ladite extrémité 3a, l'enveloppe est disposée autour de fil(s), 30 tels 1a,1b, qui, sous l'enveloppe, est(sont) non torsadé(s) et non blindé(s) électromagnétiquement. En effet, si le fait de blinder un câble multifilaire a 3032 82 9 7 minima limite les perturbations électromagnétiques induites ou supportées par le câble, le torsader génère un effet comparable, en l'espèce. Aussi, combiner les deux permettra essentiellement d'accroître les propriétés mécaniques du câble. Cependant, il demeurera par exemple typiquement 5 nécessaire d'ôter le blindage, voire de détorsader sur une distance suffisante pour insérer les fils dans le connecteur, en extrémité. Figure 4, ce n'est pas une gaine 15a pour tous les fils électriques qui est prévue, mais une gaine 15a1,15a2 par fil électrique 1a,1b, disposée autour de leur zone d'extrémité non torsadée. Ceci est moins pratique pour 10 la maintenance. La figure 5 illustre les résultats de tests montrant la diminution des perturbations électromagnétiques alors que la fréquence augmente. La courbe 17 y est celle d'un câble bifilaire de l'art antérieur, torsadé avec un blindage électromagnétique sous la forme d'un guipage de fils entourant le 15 câble, sauf en extrémité où les fils sont détorsadés. La courbe 19 est celle d'un câble bifilaire conforme à l'invention, avec une enveloppe 15a pourvues de particules magnétisées 130 et entourant directement les gaines isolantes des deux âmes électriquement conductrices du câble bifilaire. Dans chaque cas, un câble d'1 m a été électriquement alimenté en 20 mode différentiel sur un générateur de 1V, avec couplage avec un fil voisin. Il peut être constaté que les résultats établis par les courbes 17 et 19 sont très comparables et attestent donc d'une atténuation efficace des perturbations, en basse fréquence, avec la solution de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de blindage magnétique d'un câble électrique (3 ;1a,1b), le dispositif comprenant une gaine (13,15a) ou une bande (13,15b) à disposer autour dudit câble, pour l'envelopper, caractérisé en ce que la gaine ou la bande est pourvue de particules magnétisées (130). 2. Ensemble comprenant: - un câble électrique (3 ;1a,1b) adapté pour qu'y circule un courant électrique, - une enveloppe (13) disposée autour dudit câble, caractérisé en ce que l'enveloppe est pourvue de particules magnétisées (130). 2, où l'enveloppe comprend une 3. Ensemble selon la revendication 2, où l'enveloppe comprend une bande (15b) enroulée autour dudit câble. 2 ou 4 où, dans l'enveloppe, les 4. Ensemble selon la revendication gaine (15a) glissée autour dudit câble. 5. Ensemble selon la revendication particules magnétisées (130) sont orientées perpendiculairement à la direction de circulation du courant électrique dans le câble (3). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 : - qui comprend en outre un connecteur électrique (5) auquel ledit câble est connecté, à une extrémité, - et où : -- ledit câble électrique comprend plusieurs fils électriques (1a,1b) torsadés ensemble, hormis vers ladite extrémité, -- et l'enveloppe (13) est disposée autour des ou d'un des fils non torsadés, vers ladite extrémité (3a). 7. Ensemble selon la revendication 6 où l'enveloppe (13), disposée autour des fils, est coulissante le long de la partie torsadée. 3032829 9 8. Ensemble selon l'une des revendications 6 ou 7 où, vers ladite extrémité, l'enveloppe (13) est disposée autour desdits fils (1a,1b) qui, sous l'enveloppe, sont non torsadés et non blindés électromagnétiquement. 9. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 8, où l'enveloppe (13) 5 est à paroi pleine. 10. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 9, où l'enveloppe comprend un matériau non conducteur d'électricité (131) chargé d'un matériau magnétique, tel que des particules de ferrite (130). 10