Brevet FR3143946A1 — publié le 20240621

Composant électronique (15), comprenant : - un boîtier (50) ayant un corps (51) et un couvercle (52), le couvercle étant apte à venir en regard d’une carte électronique (53), - un circuit magnétique (22), - deux conducteurs électriques (31, 32) ayant chacun une portion disposée autour d’une même partie (27) du circuit magnétique, chacune desdites portions formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, - un support (30) des deux enroulements électriques, disposé entre lesdits conducteurs électriques (31, 32) et ladite partie (27) partie du circuit magnétique, le support s’étendant selon un axe, et - un circuit de refroidissement (61) baignant extérieurement au moins la zone du corps (55) axialement la plus éloignée du couvercle (52), caractérisé par le fait qu’il comprend au moins une extension (70) reliée au couvercle (52) et s’étendant axialement le long de tout ou partie du circuit magnétique (22) en direction de ladite zone (55) du corps Figure d’abrégé : Fig.3 Composant électronique, notamment transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé La présente invention concerne un composant électronique comprenant un circuit ma-gnétique, et au moins deux conducteurs électriques ayant chacun une portion disposée autour d’une même partie du circuit magnétique, chacune desdites portions formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique. Un tel composant électronique définit par exemple un transformateur triphasé pour un convertisseur de tension isolé, un tel convertisseur de tension étant par exemple intégré à un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, encore appelé « chargeur » de cette d’unité de stockage d’énergie électrique. L’unité de stockage d’énergie électrique est par exemple une batterie, pouvant présenter une tension nominale supérieure à 60V, par exemple supérieure ou égale à 300V, à 400V, à 800V, voire à 1000V. Le convertisseur de tension reçoit par exemple d’un réseau électrique une tension alternative et fournit à la batterie une tension continue. Ce convertisseur peut véhiculer une puissance supérieure à 5kW, par exemple supérieure à 7kW, par exemple supérieure à 11kW, notamment de 22kW ou plus. Un composant électronique formant par exemple un tel transformateur comprend de façon connue : - un boîtier, ayant un corps, - un circuit magnétique, - deux conducteurs électriques ayant chacun une portion disposée autour d’une même partie du circuit magnétique, chacune desdites portions formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, et - un support des deux enroulements électriques, disposé entre lesdits conducteurs électriques et ladite portion du circuit magnétique, le circuit magnétique et le support étant reçus dans le corps et ce corps étant fermé par une carte électronique à laquelle les conducteurs électriques sont connectés. Un tel montage est complexe et nécessite de disposer la carte électronique au-dessus du corps, ce qui génère des contraintes pour disposer le composant électronique dans son environnement. Par ailleurs, la présence de la carte électronique au-dessus du corps rend plus complexe la présence d’un canal de refroidissement véhiculant du liquide pour refroidir la partie du composant électronique adjacente à cette carte électronique. Il s’en suit un échauffement important de cette partie du composant, dont le refroidissement par un canal de refroidissement véhiculant du liquide disposée à l’autre extrémité du composant s’avère insuffisant, d’où un risque de dégradation de ce composant. Il existe un besoin pour remédier à tout ou partie des inconvénients précités. L’invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un composant électronique, comprenant : - un boîtier ayant un corps et un couvercle, le couvercle étant apte à venir en regard d’une carte électronique, - un circuit magnétique, - deux conducteurs électriques ayant chacun une portion disposée autour d’une même partie du circuit magnétique, chacune desdites portions formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, - un support des deux enroulements électriques, disposé entre lesdits conducteurs électriques et ladite partie du circuit magnétique, le support s’étendant selon un axe, et - un circuit de refroidissement baignant extérieurement au moins la zone du corps du boîtier axialement la plus éloignée du couvercle, caractérisé par le fait qu’il comprend au moins une extension reliée au couvercle et s’étendant axialement le long de tout ou partie du circuit magnétique en direction de ladite zone du corps. Selon l’invention, l’extension agit comme un radiateur pour permettre de dissiper la chaleur existant au niveau de la partie du composant électronique, à savoir le circuit magnétique et les conducteurs électriques, adjacente au couvercle, vers le circuit de refroidissement disposé à l’autre extrémité du composant. On peut ainsi conserver la disposition de la carte électronique au-dessus du composant, tout en refroidissant la partie de ce composant la plus proche de cette carte électronique. Comme on le verra par la suite, le couvercle et l’extension peuvent être réalisés d’une seule pièce, par exemple en métal tel que de l’aluminium. L’extension peut s’étendre axialement tout le long du circuit magnétique. Au sens de la présente demande, « axialement » et « longitudinalement » signifient « parallèlement à l’axe longitudinal du support ». En variante, l’extension ne s’étend pas tout le long du circuit magnétique, mais elle s’étend sur une longueur suffisante pour dissiper la chaleur vers le circuit de refroidissement. L’extension peut être prolongée par un retour permettant l’accrochage du couvercle sur le circuit magnétique. L’extension et le retour forment par exemple un coude. Ainsi, l’extension joue non seulement le rôle de radiateur, mais elle participe également au maintien du couvercle sur le circuit magnétique. L’extension et le retour, ainsi le cas échéant que le couvercle, peuvent être réalisés d’une seule pièce, par exemple en un métal tel que l’aluminium. Le retour peut définir un angle compris entre 70° et 90° avec l’extension, lorsque le couvercle est accroché sur le circuit magnétique. Dans tout ce qui précède, l’extension peut présenter une ou plusieurs découpes configurées pour conférer de la souplesse à ladite extension. Cette ou ces découpes sont par exemple ménagées dans les bords longitudinaux de l’extension. Il peut s’agir de découpe(s) s’étendant axialement et/ou de découpe(s) s’étendant transversalement par rapport à l’axe. Dans tout ce qui précède, l’extension peut comprendre une partie proximale adjacente au couvercle et une partie distale, ces parties distale et proximale étant décalées entre elles et reliées par une partie de liaison s’étendant transversalement à l’axe du support. Les découpes précitées peuvent être disposées à la zone de jonction entre la partie de liaison et la partie proximale. La partie de liaison permet par exemple de rapprocher l’extension du circuit magnétique. La partie proximale peut présenter une dimension transversale supérieure à celle de la partie distale. Dans tout ce qui précède, le retour peut être reçu dans un espace ménagé dans le circuit magnétique. Dans tout ce qui précède, le support peut intégrer également un système de maintien sur le corps du boîtier. Ce système de maintien sur le corps du boîtier comprend par exemple un pion, notamment un pion ayant une section perpendiculaire à l’axe longitudinal du support qui est cruciforme, s’étendant axialement en éloignement du reste du support. Ce pion peut venir en force dans une ouverture ménagée dans le corps du boîtier. Dans un tel cas, le retour peut être disposé dans l’espace axial existant entre le circuit magnétique et la paroi de fond du boîtier, espace dans lequel le pion s’étend depuis le support vers cette paroi de fond du boîtier. Dans tout ce qui précède, l’extension peut être disposée à l’intérieur du corps du boîtier. L’extension est par exemple au contact ou à proximité immédiate de la paroi du corps du boîtier. Une telle disposition de l’extension peut favoriser la dissipation de chaleur vers le circuit de refroidissement baignant en partie le corps du boîtier. Au moins la paroi de fond du corps de boîtier, qui définit ici la zone du corps axialement la plus éloignée du couvercle, et au moins une fraction de la paroi du corps du boîtier s’étendant le long du circuit magnétique sont par exemple baignées par le circuit de refroidissement. Ce dernier est par exemple parcouru par un liquide tel que de l’eau glycolée. Le composant est par exemple contenu dans une boîte du circuit de refroidissement, cette boîte possédant une entrée et une sortie pour le fluide de refroidissement. Dans le cas où ce fluide est un liquide tel que de l’eau glycolée, on appelle communément cette boîte « boîte à eau ». Dans tout ce qui précède, le composant électronique peut définir un transformateur pour un convertisseur de tension isolé. Le transformateur est par exemple un transformateur triphasé pour convertisseur de ten-sion isolé, comprenant trois supports de conducteurs électriques, chaque support étant dis-posé autour d’une partie du circuit magnétique et portant deux enroulements en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, les supports définissant notamment un motif géométrique étant un triangle, notamment un triangle équilatéral. Chaque support porte ainsi deux enroulements en couplage inductif l’un avec l’autre définissant ensemble une phase du transformateur triphasé. La disposition des trois supports de conducteurs électriques selon un triangle équilatéral peut permettre de garantir un équilibrage entre les paramètres électriques tels que les induc-tances des enroulements électriques et réduire le volume magnétique. Le circuit magnétique peut être constitué en deux parties, chaque partie définissant une base portant des pions, deux à deux superposés lorsque ces deux parties sont assemblées, et la superposition de deux plots définit la partie du circuit magnétique sur laquelle un support de deux conducteurs électriques est monté. Le convertisseur de tension comprend par exemple la carte électronique précitée, et les conducteurs électriques peuvent être électriquement connectés à des pistes électriques de cette carte, le cas échéant à travers le couvercle et/ou à travers la carte électronique. Plusieurs extensions sont par exemple possibles, par exemple deux ou trois extensions et non pas une seule. Dans ce cas, les extensions, le cas échéant prolongées par des retours, peuvent être réparties uniformément lorsque l’on se déplace autour du triangle défini par le transformateur. L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, comprenant le transformateur défini ci-dessus. L’unité de stockage d’énergie électrique est par exemple une batterie pouvant présenter l’une des tensions nominales ci-dessus. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci : - représente de façon schématique une partie du circuit électrique d’un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, - représente un transformateur triphasé non couvert par les revendications mais utile à la compréhension de l’invention, et - représente similairement à la un exemple de transformateur triphasé dans lequel est mise en œuvre l’invention. On a représenté sur la une partie du circuit électrique 1 d’un composant pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule. Ce composant, est encore appelé « chargeur ». L’unité de stockage d’énergie électrique, non représentée sur cette , est par exemple une batterie, pouvant présenter une tension nominale supérieure à 60V, par exemple supérieure ou égale à 300V, à 400V, à 800V, voire à 1000V. Le circuit 1 reçoit en entrée une tension alternative d’un réseau non représenté qui est ici triphasé. Un redresseur permettant de convertir cette tension alternative en une tension continue, et réalisant également le cas échéant une fonction de correction de facteur de puissance (« Power factor correction » en anglais), est disposé en amont d’un bus continu 11. En aval de ce bus continu, depuis le réseau électrique, est disposé un convertisseur de tension isolé 12, étant ici un DC/DC. Ce convertisseur 12 comprend de façon connue un onduleur 14, un transformateur triphasé 15, et un redresseur 16 fournissant au véhicule une tension continue isolée du réseau électrique. Comme on peut le voir sur la , le transformateur triphasé 15 est relié à chacun du redresseur 16 et de l’onduleur 14 par un bloc d’inductances 17 et un bloc de condensateurs 18, de manière à définir une structure CLLLC. D’autres structures sont bien entendu possibles, comme une structure LLC, CLLC, LC ou encore CL. Comme on peut le voir sur la , chaque phase présente un enroulement primaire 20 et un enroulement secondaire 21 en couplage inductif l’un avec l’autre, et les enroulements primaires 20 sont reliés en étoile et les enroulements secondaires 21 sont également reliés en étoile. Comme on le comprend de la , le transformateur triphasé 15 comprend dans l’exemple considéré un circuit magnétique 22, comprenant une première partie 23 et une deuxième partie 24. Chaque partie 23, 24 comprend : une base 26 de contour sensiblement triangulaire, et trois plots 27 s’étendant chacun en direction de la base 26 de l’autre partie du circuit magnétique 22. Chaque base 26 présente ici un contour définissant un triangle équilatéral. Le transformateur 15 comprend encore trois supports 30 de conducteurs électriques 31, 32, chaque support 30 étant ici monté sur deux plots 27 en regard appartenant respectivement à l’une et à l’autre des parties 23, 24 du circuit magnétique. Deux conducteurs électriques 31, 32 associés à un même support 30 présentent respectivement une portion définissant un enroulement primaire 20 et une portion définissant un enroulement secondaire 21. Ces conducteurs électriques 31, 32 sont par exemple du fil de Litz. Comme on peut le voir sur la , les trois supports 30 de conducteurs électriques 31, 32 sont positionnés de manière à définir un triangle équilatéral. Le transformateur 15 comprend encore un boîtier 50 non visible sur la mais qui peut être similaire à celui représenté sur la , ce boîtier comprenant un corps 51 fermé par un couvercle 52 au-dessus duquel est disposée une carte électronique 53. Cette carte électronique 53 est située au-dessus du transformateur 15, et elle porte des pistes électriquement conductrices permettant la connexion via les bornes 59 du transformateur 15 au reste du circuit électrique 1 représenté sur la . Comme on peut le voir sur la , les connexions électriques des conducteurs électriques 31, 32 à la carte électronique 53 se font par exemple à travers des découpes ménagées dans le couvercle 52 et à travers des ouvertures ménagées dans la carte 53. Le corps 51 est par exemple réalisé en métal, par exemple en aluminium. Les supports 30 et le circuit magnétique 22 sont disposés à l’intérieur du boîtier 50. Le corps 51 est rempli d’une résine apte à être polymérisée pour durcir et immobiliser les composants disposés à l’intérieur du corps (« potting » en anglais). Comme on peut le deviner de la , le boîtier 50 présente également un contour triangulaire, étant plus précisément ici un triangle équilatéral. Le boîtier est dans l’exemple considéré exclusivement formé par le corps 51 et le couvercle 52, mais l’invention n’est pas limitée à un boîtier 50 constitué de deux parties. Comme on peut le voir sur la , chaque plot 27 définit un entrefer propre 28, par exemple via une zone du plot 27 remplie de matériau non magnétique tel qu’un composite de résine époxyde renforcé en fibre de verre (FR4) ou de la céramique. Cette zone occupée par ce matériau non magnétique définit par exemple toute une tranche du plot. Plusieurs tronçons sont par exemple assemblés avec cette zone du plot 27 pour constituer ce plot 27. Comme on peut le voir sur la , un entrefer additionnel 29 est présent entre les extrémités en regard de deux plots 27 appartenant respectivement à des parties différentes 23, 24 du circuit magnétique 22. Ainsi, dans l’exemple de circuit magnétique 22 considéré, chaque champ magnétique permettant le couplage inductif entre un enroulement primaire 20 et un enroulement secondaire 21 traverse exactement trois entrefers. Toujours sur la , on constate que le circuit magnétique 22 de l’exemple considéré comprend une jambe centrale 40 portée par l’une des parties 23, 24 du circuit magnétique 22. Cette jambe centrale 40 est ici réalisée d’une seule pièce avec la partie 23 du circuit magnétique 22 qui la porte. Le circuit magnétique 22 et, le cas échéant, les supports 30 de conducteurs électriques sont par exemple réalisés conformément à l’enseignement de la demande déposée en France le 7 décembre 2022 sous le numéro 22 12970. On constate sur la que le transformateur 15 est reçu à l’intérieur d’une boîte 60 d’un circuit de refroidissement 61. Ce circuit de refroidissement 61 est par exemple parcouru par du liquide tel que de l’eau glycolée. La boîte 60, encore appelée « boîte à eau », présente une entrée 62 et une sortie 63 pour le fluide de refroidissement. Le liquide de refroidissement baigne, similairement à ce qui est représenté sur la , extérieurement tout ou partie du corps, au moins la zone 55 du corps axialement la plus éloignée du couvercle, qui peut constituer une paroi de fond de ce corps 51. Dans l’exemple de la , et également dans l’exemple de la bien que non représenté sur cette , le liquide baigne la paroi de fond 55 et la paroi 56 du corps 51 du boîtier 50 s’étendant le long du circuit magnétique 22. Comme on peut le voir sur la , et selon l’invention, le transformateur 15 comprend une extension 70 reliée au couvercle 52. Cette extension 70 s’étend axialement le long de tout ou partie du circuit magnétique 22 en direction de la paroi de fond 55 du corps 51. Cette extension 70 agit comme un radiateur pour dissiper la chaleur existant au niveau du circuit magnétique 22 et des conducteurs électriques 31, 32 en regard du couvercle 52 vers le circuit de refroidissement 61. Dans l’exemple représenté, le couvercle 52 et l’extension 70 sont réalisées d’une seule pièce, ici en aluminium. Bien que non visible sur la , plusieurs extensions 70 peuvent être prévues, par exemple trois extensions 70 réparties uniformément autour du couvercle 52. On constate également sur la que l’extension 70 peut s’étendre axialement tout le long du circuit magnétique 22. Comme représenté sur la , l’extension 70 peut être prolongée par un retour 71 permettant l’accrochage du couvercle 52 sur le circuit magnétique 22. L’extension 70 et le retour 71 forment ici un coude, l’angle ménagé entre ces deux éléments étant par exemple compris entre 70° et 90°. Toujours dans le mode de réalisation décrit, mais de façon non-limitative, l’extension 70 et le retour 71 sont réalisées d’une seule pièce, ici en aluminium. Comme on peut le voir sur la , l’extension 70 présente plusieurs découpes configurées pour conférer de la souplesse à ladite extension. Grâce à cette souplesse, l’extension 70 peut occuper différentes positions successives lors de l’accrochage du retour 71 sur le circuit magnétique 22, comme visible sur la . Deux découpes 75 sont par exemple ménagées dans les bords longitudinaux de l’extension 70, à savoir une découpe 75 sur chaque bord s’étendant en direction de l’autre bord, et le fond de ces découpes accueille par exemple une découpe 76 s’étendant axialement en direction du couvercle 52. On constate également sur la que l’extension 70 n’est pas nécessairement plane. Elle peut ainsi comprendre : -une partie proximale 77 adjacente au couvercle 52, et - une partie distale 78 adjacente au retour 71. On constate sur la que ces parties distale 78 et proximale 77 sont décalées entre elles et reliées par une partie de liaison 79 s’étendant transversalement à l’axe du support 30 de conducteurs électriques. La partie proximale 77 est plus éloignée du circuit magnétique 22 que ne l’est la partie distale 78, afin de permettre le coude existant entre le couvercle 52 et l’extension 70.Toujours sur la , on constate que les découpes 75 et 76 peuvent être disposées à la zone de jonction entre la partie de liaison 79 et la partie proximale 77. On constate également sur la que la partie proximale 77 peut présenter une dimension transversale supérieure à celle de la partie distale 78. Bien que non représenté, l’extension 70 et le retour 71 sont ici disposés à l’intérieur du corps 51 du boîtier 50. L’extension 70 est avantageusement au contact ou à proximité immédiate de la paroi 56 du corps du boîtier, pour évacuer la chaleur vers le liquide présent dans la boîte 61. Le retour 71 est par exemple reçu dans un espace axial vide disposé entre la paroi de fond 55 du corps 51 et la face inférieure du circuit magnétique 22. Des pions assurant un maintien du circuit magnétique sur le corps 51 s’étendant par exemple depuis les supports 30 vers la paroi de fond 55 dans cet espace axial. En variante, une découpe peut être ménagée dans la base 26 inférieure du circuit magnétique 22 pour recevoir le retour 71. Dans tout ce qui précède, le maintien du couvercle 52 sur le corps 51 peut se faire via le circuit magnétique 22, à savoir par la combinaison : - d’un accrochage du couvercle 52 sur le circuit magnétique 22 via l’extension 70 et le retour 71, et - d’un maintien du circuit magnétique 22 sur le corps 51 via les pions précités, ou toute autre fixation du circuit magnétique sur le corps 51. En variante, une autre fixation du couvercle 52 sur le corps 51 est possible, par exemple une fixation directe par des vis. L’invention n’est pas limitée à ce qui vient d’être décrit. Composant électronique (15), comprenant : - un boîtier (50) ayant un corps (51) et un couvercle (52), le couvercle étant apte à venir en regard d’une carte électronique (53), - un circuit magnétique (22), - deux conducteurs électriques (31, 32) ayant chacun une portion disposée autour d’une même partie (27) du circuit magnétique, chacune desdites portions formant entre une première et une deuxième extrémité un enroulement, ces deux enroulements étant en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, - un support (30) des deux enroulements électriques, disposé entre lesdits conducteurs électriques (31, 32) et ladite partie (27) du circuit magnétique, le support s’étendant selon un axe, et - un circuit de refroidissement (61) baignant extérieurement au moins la zone du corps (55) axialement la plus éloignée du couvercle (52), caractérisé par le fait qu’il comprend au moins une extension (70) reliée au couvercle (52) et s’étendant axialement le long de tout ou partie du circuit magnétique (22) en direction de ladite zone (55) du corps. Composant selon la revendication 1, l’extension (70) s’étendant axialement tout le long du circuit magnétique (22). Composant selon la revendication 2, l’extension (70) étant prolongée par un retour (71) permettant l’accrochage du couvercle (52) sur le circuit magnétique (22). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, le couvercle (52), l’extension (70) et le retour (71) étant réalisés d’une seule pièce. Composant selon la revendication 3 ou 4, le retour (71) définissant un angle compris entre 70° et 90° avec l’extension (70), lorsque le couvercle (52) est accroché sur le circuit magnétique (22). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’extension (70) présentant une ou plusieurs découpes (75, 76) configurées pour conférer de la souplesse à ladite extension (70). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’extension (70) comprenant une partie proximale (77) adjacente au couvercle (52) et une partie distale (78), ces parties distale (78) et proximale (77) étant décalées entre elles et reliées par une partie de liaison (79) s’étendant transversalement à l’axe du support. Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’extension (70) étant disposée à l’intérieur du corps (51) du boîtier (50). Composant selon l’une quelconque des revendications précédentes, définissant un transformateur (15) pour un convertisseur de tension isolé. Composant selon la revendication précédente, définissant un transformateur triphasé pour convertisseur de tension isolé, comprenant trois supports (30) de conducteurs électriques, chaque support étant disposé autour d’une partie du circuit magnétique et portant deux enroulements en couplage inductif l’un avec l’autre par l’intermédiaire du circuit magnétique, les supports définissant notamment un motif géométrique étant un triangle, notamment un triangle équilatéral. Composant (12) pour l’alimentation électrique d’une unité de stockage d’énergie électrique de véhicule, comprenant le transformateur selon l’une des revendications 9 ou 10.