Brevet FR3100652A1 — publié le 20210312

Transformateur comportant un noyau magnétique (41) ayant un axe central, un enroulement primaire (11) et une pluralité d’enroulements secondaires (13 11 à 13 12 , 13 21 à 13 22 ), tous les enroulements étant concentriques autour de l’axe central du noyau magnétique, caractérisé en ce que la pluralité d’enroulements secondaires est répartie en au moins une couche d’enroulements (12 1 , 12 2 ), l’au moins une couche d’enroulements comportant un nombre prédéterminé d’enroulements secondaires disposés les uns à côté des autres, chaque enroulement secondaire comportant un même nombre de spires réparties sur sensiblement la longueur du noyau magnétique (41), les distances respectives des enroulements secondaires à l’enroulement primaire (11) étant dans une plage prédéterminée. Figure pour l’abrégé : figure 3 TRANSFORMATEUR MULTI-SECONDAIRE La présente invention concerne le domaine des transformateurs électriques. Elle concerne plus particulièrement les transformateurs électriques comportant un circuit primaire et plusieurs circuits secondaires. Un tel transformateur trouve des applications dans différents domaines de la distribution électrique, par exemple dans des circuits de distribution électrique incluant une production photovoltaïque ou éolienne de l’électricité. Dans la suite, on considère à titre d’exemple un transformateur destiné à une station de charge de véhicules électriques. État de l’art antérieur Une station de charge de véhicules électriques comporte globalement un transformateur avec un enroulement primaire haute tension et au moins un enroulement secondaire basse tension. L’enroulement secondaire basse tension est relié à un point de charge de véhicule électrique, auquel un utilisateur raccorde son véhicule pour en recharger la batterie. Une station de charge de véhicules électriques comporte généralement une pluralité de points de charge, par exemple six points de charge. Chacun des points de charge est relié à la sortie d’un enroulement secondaire basse tension. Il est nécessaire que tous les points de charges présentent les mêmes caractéristiques électriques, notamment une même tension de court-circuit, des ampères-tours équilibrés, quel que soit le nombre de points de charge utilisés simultanément. Il est possible de prévoir autant de transformateurs que de points de charge dans la station de charge. Cependant cette solution est coûteuse. Par ailleurs, EP 2 546 335 décrit un transformateur comportant un noyau magnétique, un enroulement primaire et des enroulements secondaires. Les enroulements secondaires sont répartis en étant séparés les uns des autres par des intervalles, dans la direction d’un axe central du noyau magnétique. Chaque enroulement secondaire est en vis à vis de seulement une partie de l’enroulement primaire et du noyau magnétique. CN203085334 décrit une structure de transformateur présentant une pluralité d’enroulements secondaires reliés en série. Les distances des enroulements secondaires à l’enroulement primaire sont croissantes d’un enroulement secondaire au suivant, de même que les tensions générées par les enroulements secondaires sont croissantes d’un enroulement secondaire au suivant. Ce type de structure ne permet pas de délivrer des tensions identiques par les enroulements secondaires. EP 0 097 367 décrit un transformateur de type à structure divisée. Il comporte un enroulement primaire en deux parties correspondant respectivement à deux enroulements secondaires divisés. Cette structure est similaire à deux transformateurs en parallèle sur un même noyau. Si un seul des enroulements secondaires est relié à une charge, seule la partie d’enroulement primaire lui correspondant est activée, et l’autre enroulement primaire et l’autre enroulement secondaire sont désactivés, ce qui produit un déséquilibre des flux de fuite. US 2006 0091988 décrit un transformateur comportant un enroulement primaire et plusieurs enroulements secondaires disposés dans des fentes d’enroulement formées le long d’un noyau central. Le transformateur comporte des parois isolantes. L’enroulement primaire et les enroulements secondaires ne sont pas en vis-à-vis et sont en vis-à-vis de seulement une partie du noyau central. Aucune de ces structures ne présente des circuits secondaires qui ont les mêmes caractéristiques électriques, notamment une même tension de court-circuit, des ampères-tours équilibrés, quel que soit le nombre de circuits secondaires utilisés simultanément. Ces structures ne conviennent pas à des applications nécessitant ces caractéristiques. Notamment, elles ne conviennent pas à une station de charge de véhicules électriques comportant une pluralité de points de charge, avec un unique transformateur et dont les points de charge peuvent fonctionner indépendamment les uns des autres. L’invention vise à résoudre les problèmes de la technique antérieure en fournissant un transformateur comportant un noyau magnétique ayant un axe central, un enroulement primaire et une pluralité d’enroulements secondaires, tous les enroulements étant concentriques autour de l’axe central du noyau magnétique, caractérisé en ce que la pluralité d’enroulements secondaires est répartie en au moins une couche d’enroulements, l’au moins une couche d’enroulements comportant un nombre prédéterminé d’enroulements secondaires disposés les uns à côté des autres, chaque enroulement secondaire comportant un même nombre de spires réparties sur sensiblement la longueur du noyau magnétique, les distances respectives des enroulements secondaires à l’enroulement primaire étant dans une plage prédéterminée. L’invention propose un transformateur avec plusieurs circuits secondaires qui ont les mêmes caractéristiques électriques, notamment une même tension de court-circuit, des ampères-tours équilibrés, quel que soit le nombre de circuits secondaires utilisés simultanément. Les tensions ou impédances de court-circuit des enroulements secondaires sont sensiblement égales entre elles. Les enroulements secondaires embrassent tous le même flux magnétique. Selon une caractéristique préférée, l’au moins une couche d’enroulements secondaires comporte dans la direction de l’axe central du noyau magnétique une superposition de spires des enroulements secondaires, en alternance et selon un motif répétitif. Selon une caractéristique préférée, les distances respectives des enroulements secondaires à l’enroulement primaire sont sensiblement égales. Selon une caractéristique préférée, le transformateur selon l’invention est utilisé dans une station de charge de véhicules électriques. L’invention concerne aussi une station de charge de véhicules électriques, comportant un transformateur tel que précédemment décrit. Grâce à l’invention, il est possible de concevoir une station de charge de véhicules électriques comportant une pluralité de points de charge, par exemple six, avec un unique transformateur. Chacun des points de charge est relié à un enroulement secondaire du transformateur. Les enroulements secondaires du transformateur peuvent fonctionner indépendamment les uns des autres, et sont isolés les uns des autres. Les points de charge sont ainsi utilisables indépendamment les uns des autres. L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’un transformateur, comportant un noyau magnétique ayant un axe central, un enroulement primaire et une pluralité d’enroulements secondaires, tous les enroulements étant concentriques autour de l’axe central du noyau magnétique, caractérisé en ce qu’il comporte des étapes de répartition de la pluralité d’enroulements secondaires en au moins une couche d’enroulements, de formation de l’au moins une couche d’enroulements pour qu’elle comporte un même nombre d’enroulements secondaires disposés les uns à côté des autres, et de formation de chaque enroulement secondaire pour qu’il comporte un même nombre de spires réparties sur sensiblement la longueur du noyau magnétique et pour que les distances respectives des enroulements secondaires à l’enroulement primaire soient dans une plage prédéterminée. Le procédé présente des avantages analogues à ceux précédemment présentés. D’autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation préféré, donné à titre d’exemple non limitatif, décrit en référence aux figures dans lesquelles : représente un transformateur pour station de charge de véhicules électriques selon un mode de réalisation de l’invention, représente une vue en coupe du transformateur pour station de charge de véhicules électriques selon un mode de réalisation de l’invention, représente une vue en coupe schématique du transformateur pour station de charge de véhicules électriques selon un mode de réalisation de l’invention, représente un procédé de fabrication du transformateur pour station de charge de véhicules électriques tel que représenté aux figures précédentes, selon un mode de réalisation de l’invention. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d’une figure à l’autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. Transformateur comportant un noyau magnétique (41) ayant un axe central, un enroulement primaire (11) et une pluralité d’enroulements secondaires (13 11 à 13 12 , 13 21 à 13 22 ), tous les enroulements étant concentriques autour de l’axe central du noyau magnétique, caractérisé en ce que la pluralité d’enroulements secondaires est répartie en au moins une couche d’enroulements (12 1 , 12 2 ), l’au moins une couche d’enroulements comportant un nombre prédéterminé d’enroulements secondaires disposés les uns à côté des autres, chaque enroulement secondaire comportant un même nombre de spires réparties sur sensiblement la longueur du noyau magnétique (41), les distances respectives des enroulements secondaires à l’enroulement primaire (11) étant dans une plage prédéterminée. Transformateur selon la revendication 1, dans lequel l’au moins une couche d’enroulements secondaires comporte dans la direction de l’axe central du noyau magnétique une superposition de spires des enroulements secondaires, en alternance et selon un motif répétitif. Transformateur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les distances respectives des enroulements secondaires à l’enroulement primaire sont sensiblement égales. Transformateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, utilisé dans une station de charge de véhicules électriques. Station de charge de véhicules électriques, comportant un transformateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4. Procédé de fabrication d’un transformateur, comportant un noyau magnétique (41) ayant un axe central, un enroulement primaire (11) et une pluralité d’enroulements secondaires (13 11 à 13 12 , 13 21 à 13 22 ), tous les enroulements étant concentriques autour de l’axe central du noyau magnétique, caractérisé en ce qu’il comporte des étapes de répartition (E1) de la pluralité d’enroulements secondaires en au moins une couche d’enroulements, de formation (E2) de l’au moins une couche d’enroulements pour qu’elle comporte un même nombre d’enroulements secondaires disposés les uns à côté des autres, et de formation (E3) de chaque enroulement secondaire pour qu’il comporte un même nombre de spires réparties sur sensiblement la longueur du noyau magnétique et pour que les distances respectives des enroulements secondaires à l’enroulement primaire soient dans une plage prédéterminée.