Brevet FR3151654A1 — publié le 20250131

Un aspect de l’invention concerne une carte de circuit imprimé 1 pour un capteur inductif destiné à mesurer la position angulaire d’une pièce mécanique de rotation, la carte de circuit imprimé 1 comportant : Au moins deux bobinages secondaires 3 constitués chacun d’au moins une paire de pôles 4, les deux bobinages secondaires 3 formant un premier arc de cercle 5 ; et Un bobinage primaire 2 comportant une première partie 2a formant un deuxième arc de cercle longeant la périphérie du premier arc de cercle 5 ; La carte de circuit imprimé 1 étant remarquable en ce qu’elle est en forme de C et en ce que le bobinage primaire 2 présente une deuxième partie 2b de raccordement électrique des deux extrémités 6a, 6b de la première partie 2a du bobinage primaire 2. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2A CARTE DE CIRCUIT IMPRIME POUR UN CAPTEUR INDUCTIF DE MESURE DE POSITION ANGULAIRE D’UNE PIECE MECANIQUE DE ROTATION DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine de l'invention est celui de la détection de la position d’une structure mécanique en mouvement, par exemple un rotor d'une machine électrique tournante, à l'aide d’une cible montée solidaire dudit rotor. L'invention se rapporte plus particulièrement à une carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de position angulaire, configuré pour réaliser la mesure d’une position d'une pièce mécanique de rotation, notamment, mais pas uniquement, d’un rotor de machine électrique tournante. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION De façon connue en soi, les capteurs inductifs angulaires ont une structure similaire à celle des capteurs inductifs linéaires : ils comprennent une partie fixe, nommée « transformateur » comportant un bobinage primaire fixe et au moins deux bobinages secondaires fixes, et une partie mobile constituée par une cible métallique qui est reliée rigidement à la pièce mécanique à contrôler angulairement. Le bobinage primaire fixe et les bobinages secondaires fixes sont usuellement réalisés sur une carte de circuit imprimé, et constitués chacun de pistes électriquement conductrices tracées sur la carte de circuit imprimé. Le principe de fonctionnement d’un tel capteur repose sur la variation de couplage entre le bobinage primaire et les bobinages secondaires, formant ensemble un transformateur fonctionnant à haute fréquence. En utilisation, des courants induits dans la cible viennent modifier des tensions induites dans les bobinages secondaires par le bobinage primaire. Dit autrement, le couplage entre les bobinages primaire et secondaires varie en fonction de la position de la cible. En adaptant la configuration des bobinages et le cas échéant en connaissant le courant injecté dans le bobinage primaire, la mesure de la tension induite dans les bobinages secondaires permet de déterminer la position de la cible. Lorsque le capteur inductif est un capteur de mesure de position angulaire, il est connu d’agencer les bobinages primaire et secondaires sur une carte de circuit imprimé en forme de disque. Un exemple d’un tel capteur est décrit par exemple dans la demande de brevet US 2014/0167788 A1. On a illustré, aux figures 1A et 1B, des bobinages ménagés sur une carte de circuit imprimé 100 d’un capteur inductif de mesure de position angulaire selon l’art antérieur. Les bobinages comportent ici un bobinage primaire et deux bobinages secondaires. Pour faciliter la compréhension, la montre le bobinage primaire 101 et un premier bobinage secondaire 102, et la montre un deuxième bobinage secondaire 102. Le bobinage primaire 101 forme un premier cercle, avec une ouverture pour l’arrivée et la sortie d’un courant électrique. Il peut être formé de plusieurs cercles concentriques, superposés sur différentes couches et/ou faces d’une carte de circuit imprimé. Il entoure les bobinages secondaires 102. Chacun des bobinages secondaires 102 forme une zone circulaire et présente une ouverture pour l’arrivée et la sortie d’un courant électrique. Les bobinages secondaires 102 sont agencés de manière concentrique avec le bobinage primaire 101. Chacun des bobinages secondaires 102 est formé d’au moins une paire de pôles 103, ici deux paires de pôles. Les deux bobinages secondaires 102 sont sensiblement identiques et ne diffèrent l’un de l’autre que par une rotation d’un angle β, avec β=360°/(4*N), avec N égal au nombre de paires de pôles, ici N= 2. Il convient de noter que la carte de circuit imprimé 100 comporte une zone centrale 104 non utilisée. La matière utilisée pour cette zone centrale 104 représente un coût inutile pour le fabricant. Un objectif de l’invention est de proposer une solution pour diminuer le cout de fabrication d’une carte de circuit imprimé pour un capteur inductif de mesure de position angulaire d’une pièce mécanique de rotation. A cette fin, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à une carte de circuit imprimé pour un capteur inductif destiné à mesurer la position angulaire d’une pièce mécanique de rotation, la carte de circuit imprimé comportant : Au moins deux bobinages secondaires constitués chacun d’au moins une paire de pôles, les deux bobinages secondaires formant un premier arc de cercle ; et Un bobinage primaire comportant une première partie formant un deuxième arc de cercle longeant la périphérie du premier arc de cercle. La carte de circuit imprimé est remarquable en ce qu’elle est en forme de C et en ce que le bobinage primaire présente une deuxième partie de raccordement électrique des deux extrémités de la première partie du bobinage primaire. Comme la carte de circuit imprimé présente une forme de C, l’espace au centre du C est évidé et ne comporte pas de matière. La zone non utilisée que comporte les cartes de circuit imprimé selon l’état de la technique est ainsi inexistante dans l’invention. Un gain de matière important est ainsi obtenu. Ce gain de matière diminue considérablement le coût de fabrication d’une telle carte de circuit imprimé pour un capteur inductif. En outre, un gain de place est également obtenu. Un élément du véhicule, par exemple en plastique, peut effectivement être positionné au centre du C sans influencer le fonctionnement du capteur inductif. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, la carte de circuit imprimé selon cette mise en œuvre peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la deuxième partie de raccordement est formée par un conducteur électrique souple. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, le conducteur électrique souple est formé par un fil électrique ou un circuit imprimé flexible. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la deuxième partie de raccordement est formée par un conducteur électrique rigide. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la carte de circuit imprimé comporte en outre : Un premier via de connexion d’une des extrémités de la première partie du bobinage primaire avec une des extrémités de la deuxième partie du bobinage primaire ; Un deuxième via de connexion de l’autre extrémité de la première partie du bobinage primaire avec l’autre extrémité de la deuxième partie du bobinage primaire. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, Chaque paire de pôles d’un des bobinages secondaires s’étend selon une partie angulaire du premier arc de cercle dont l’angle α’ est égal à 360°/Ntot, avec Ntot un entier supérieur ou égal à 2 ; et Chaque bobinage secondaire comporte un nombre N0 de paires de pôles, avec 1≤N0≤(Ntot-1). Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, chacun des premier arc de cercle et deuxième arc de cercle présente un angle α compris entre 200° et 340°. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la carte de circuit imprimé comporte en outre une électronique, ou dispositif électronique présentant une fonction d’alimentation électrique du bobinage primaire et/ou une fonction de mesure de valeurs de tension aux bornes des bobinages secondaires. L’invention se rapporte également à un véhicule automobile comportant une machine électrique tournante comportant une cible solidaire d’un rotor de la machine électrique tournante, le véhicule étant remarquable en ce qu’il comporte en outre une carte de circuit imprimé selon l’une quelconque des mises en œuvre précitées. Selon une mise en œuvre non limitative de l’invention, la machine électrique tournante comporte un nombre de paires de pôles supérieur au nombre de paires de pôles d’un des bobinages secondaires de la carte de circuit imprimé. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. et illustrent les bobinages d’un capteur inductif de mesure de position angulaire, selon l’art antérieur ; et illustrent un exemple de réalisation des bobinages d’une carte de circuit imprimé selon l’invention. montre la forme de C prise par la carte de circuit imprimé selon l’invention. illustre, de manière schématique, et selon une vue en perspective, les bobinages d’une carte de circuit imprimé selon l’invention, en utilisation avec une cible métallique. illustre une partie d’une plaque de substrat dans laquelle sont ménagées deux cartes de circuit imprimé selon l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Les figures 2A et 2B illustrent un exemple de réalisation des bobinages d’une carte de circuit imprimé 1 selon l’invention. La illustre le bobinage primaire 2 et un premier bobinage secondaire 3. La illustre, quant à elle, un deuxième bobinage secondaire 3. La carte de circuit imprimé 1 délimite une surface en forme de C (voir , zone hachurée). Les bobinages secondaires 3 sont constitués par des pistes métalliques formées sur la carte de circuit imprimé 1. Les pistes métalliques peuvent s’étendre selon les deux faces opposées de la carte de circuit imprimé 1, avec des vias traversant localement la carte de circuit imprimé 1 dans le sens de l’épaisseur. En variante, les pistes métalliques peuvent s’étendre en outre dans des couches intermédiaires d’une carte de circuit imprimé multicouches. Sur les figures 2A et 2B, les paires de pôles 4 des bobinages secondaires 3 sont représentées de façon schématique et comportent chacune une boucle orientée dans un premier sens, symbolisée par le signe « + », et une boucle orientée dans le sens opposé, symbolisé par le signe « - ». Pour des raisons de lisibilité des figures, on n’a pas représenté le détail des spires formant chacune des boucles, lesdites spires pouvant être réparties sur une ou plusieurs couches, cet aspect étant un élément connu de l’art antérieur et ne constituant pas le cœur de l’invention. Chaque bobinage secondaire 3 comporte un nombre N 0 de paires de pôles 4, avec 1≤N 0 ≤(N tot -1). Ici, on a N 0 =3 et N tot = 4. N tot est égal au nombre de paires de pôles que comporte la machine électrique tournante embarquant la cible métallique configurée pour interagir avec la carte de circuit imprimé 1 selon l’invention. Dans l’exemple illustré, les deux bobinages secondaires forment ensemble un premier arc de cercle 5 dont l’angle α est d’approximativement 270°. Chacune des paires de pôles 4 s’étend selon une partie angulaire du premier arc de cercle 5 dont l’angle α’ est approximativement égal à 360°/N tot , avec N tot un entier supérieur ou égal à 2, ici 4. Il convient de noter que le bobinage primaire 2 comporte une première partie 2a formant un deuxième arc de cercle longeant la périphérie du premier arc de cercle 5. Formulé autrement, la première partie 2a du bobinage primaire 2, à savoir le deuxième arc de cercle, suit le contour extérieur des bobinages secondaires 3 et s’étend selon l’angle α de 270°. La première partie 2a du bobinage primaire 2 peut être constituée de plusieurs spires concentriques réparties sur une ou plusieurs couches. Là encore, pour des raisons de lisibilité, on n’a pas représenté séparément chacune de ces spires. Le bobinage primaire 2 comporte également une deuxième partie 2b de raccordement électrique des deux extrémités 6a, 6b de la première partie 2a du bobinage primaire 2. Il convient de noter que cette deuxième partie 2b n’est pas constituée par le substrat de la carte de circuit imprimé. Cette deuxième partie 2b est une pièce rapportée. Cette particularité permet d’obtenir la forme de C. Ici, la deuxième partie 2b de raccordement électrique est formée par un conducteur électrique souple, tel qu’un fil électrique ou un circuit imprimé flexible. Dans cet exemple de réalisation, la carte de circuit imprimé 1 comporte : Un premier via de connexion 7a d’une des extrémités 6a de la première partie 2a du bobinage primaire 2 avec une des extrémités 8a de la deuxième partie 2b du bobinage primaire 2 ; et Un deuxième via de connexion 7b de l’autre extrémité 6b de la première partie 2a du bobinage primaire 2 avec l’autre extrémité 8b de la deuxième partie 2b du bobinage primaire 2. Dans ce mode de réalisation, la carte de circuit imprimé 1 comporte en outre une électronique, ou dispositif électronique 9 présentant une fonction d’alimentation électrique du bobinage primaire 2 et une fonction de mesure de valeurs de tension aux bornes des bobinages secondaires 3. L’électronique, ou dispositif électronique 9 comporte par exemple au moins un microcontrôleur. La illustre de manière schématique, et selon une vue en perspective, les bobinages d’une carte de circuit imprimé selon l’invention, en utilisation avec une cible métallique 10 correspondante solidaire d’une pièce mécanique de rotation, par exemple un rotor d’une machine électrique tournante que comporte un véhicule automobile. La cible 10 comporte une pluralité de pales 11 agencées selon une forme générale circulaire. En particulier, le nombre de pales 11 est égal à N tot . Ici, douze pales 11. Chaque pale 11 s’étend sur un secteur angulaire de même étendue, et la répartition angulaire des pales 11 est régulière. La cible 10 est agencée concentrique avec la carte de circuit imprimé 1 telle que définie ci-avant. Dans le mode de réalisation de la , les bobinages de la carte de circuit imprimé 1 comportent un bobinage primaire 2a, 2b concentrique avec plusieurs bobinages secondaires 3. La illustre enfin une partie d’une plaque de substrat 12 dans laquelle sont ménagées deux cartes de circuit imprimé 1 selon l’invention. Grâce à la forme de C donnée à chaque carte de circuit imprimé 1, il est possible d’imbriquer entre elles, sur une même plaque de substrat 12, deux cartes de circuit imprimé 1 conformes à l’invention. Ainsi, de façon comparative à l’état de la technique selon lequel les cartes de circuit imprimé sont formées par un disque, sur une même plaque de substrat 12, le nombre de cartes de circuit imprimé 1 fabriqué est plus important. Cette particularité permet de diminuer le nombre de plaques de substrat à utiliser, le temps machine et donc le coût de fabrication des cartes de circuit imprimé 1. L’invention n’est pas limitée aux exemples et variantes décrits ci-dessus. Les différents exemples et variantes peuvent être combinés entre eux. Les bobinages secondaires peuvent être au nombre de deux, de trois, ou même plus. Les bobinages secondaires peuvent comprendre chacun plusieurs paires de pôles, voire une unique paire de pôles. L‘invention s’applique à toute pièce mécanique de rotation dont on souhaite déterminer sa position angulaire. De manière avantageuse, l’invention trouve à s’appliquer dans le domaine des véhicules terrestres, notamment pour des véhicules de type 2 roues, 3 roues, 4 roues ou plus, formés, par exemple, par des motos, des voitures, des bus, des camions ou encore des véhicules agricoles. L’invention s’applique également à des véhicules de type aérien, maritime ou fluvial. La carte de circuit imprimé selon l’invention est avantageusement configurée pour venir se placer à une extrémité d’un arbre de rotation. Dans une variante moins préférée, la carte de circuit imprimé selon l’invention peut être configurée pour être traversée par l’arbre de rotation. En tout état de cause, elle se distingue de cartes de circuit imprimé destinées à venir se placer en périphérie de l’arbre de rotation, à distance de l’axe de rotation de l’arbre. L’invention permet en particulier d’offrir un couplage optimal entre les bobinages et la cible, tout en réduisant fortement le coût de fabrication. Carte de circuit imprimé (1) pour un capteur inductif destiné à mesurer la position angulaire d’une pièce mécanique de rotation, ladite carte de circuit imprimé (1) comportant : Au moins deux bobinages secondaires (3) constitués chacun d’au moins une paire de pôles (4), lesdits deux bobinages secondaires (3) formant un premier arc de cercle (5) ; et un bobinage primaire (2) comportant une première partie (2a) formant un deuxième arc de cercle longeant la périphérie dudit premier arc de cercle (5); ladite carte de circuit imprimé (1) étant caractérisée en ce qu’elle est en forme de C et en ce que ledit bobinage primaire (2) présente une deuxième partie (2b) de raccordement électrique des deux extrémités (6a, 6b) de ladite première partie (2a) dudit bobinage primaire (2). Carte de circuit imprimé (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la deuxième partie (2b) de raccordement est formée par un conducteur électrique souple. Carte de circuit imprimé (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le conducteur électrique souple est formé par un fil électrique ou un circuit imprimé flexible. Carte de circuit imprimé (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la deuxième partie (2b) de raccordement est formée par un conducteur électrique rigide. Carte de circuit imprimé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte : Un premier via de connexion (7a) d’une des extrémités (6a) de la première partie (2a) du bobinage primaire (2) avec une des extrémités (8a) de la deuxième partie (2b) du bobinage primaire (2) ; Un deuxième via de connexion (7b) de l’autre extrémité (6b) de la première partie (2a) du bobinage primaire (2) avec l’autre extrémité (8b) de la deuxième partie (2b) du bobinage primaire (2). Carte de circuit imprimé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que : Chaque paire de pôles (4) d’un des bobinages secondaires s’étend selon une partie angulaire du premier arc de cercle (5) dont l’angle α’ est égal à 360°/N tot , avec N tot un entier supérieur ou égal à 2 ; et Chaque bobinage secondaire (3) comporte un nombre N 0 de paires de pôles (4), avec 1≤N 0 ≤(N tot -1). Carte de circuit imprimé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacun des premier arc de cercle (5) et deuxième arc de cercle présente un angle α compris entre 200° et 340°. Carte de circuit imprimé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte en outre une électronique, ou dispositif électronique (9) présentant une fonction d’alimentation électrique du bobinage primaire (2) et/ou une fonction de mesure de valeurs de tension aux bornes des bobinages secondaires (3). Véhicule automobile comportant une machine électrique tournante comportant une cible (10) solidaire d’un rotor de ladite machine électrique tournante, ledit véhicule étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre une carte de circuit imprimé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes configurée pour mesurer la position angulaire dudit rotor. Véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la machine électrique tournante comporte un nombre de paires de pôles N tot supérieur au nombre de paires de pôles (4) d’un des bobinages secondaires (3) de la carte de circuit imprimé (1).