EP3257062B1 - Dispositif d'induction electromagnetique - Google Patents

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EP3257062B1
EP3257062B1 EP16705087.1A EP16705087A EP3257062B1 EP 3257062 B1 EP3257062 B1 EP 3257062B1 EP 16705087 A EP16705087 A EP 16705087A EP 3257062 B1 EP3257062 B1 EP 3257062B1
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EP
European Patent Office
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magnetic circuit
sleeve
induction device
electromagnetic induction
electrical conductor
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EP16705087.1A
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Eric Touzet
Nicolas POTELLE
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Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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Publication date
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Publication of EP3257062B1 publication Critical patent/EP3257062B1/fr
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    • H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
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    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/266—Fastening or mounting the core on casing or support

Definitions

  • the present invention relates to the field of electromagnetic inductors and electrical transformers.
  • This type of device is for example used to produce a filter at the output of an AC / DC electric current converter. These inductors make it possible to reduce the residual variations in current and / or voltage at the output of such a converter.
  • This type of electromagnetic inductance called a coil, can also be used to produce a transformer. In this case, it is necessary to couple several coils wound around the same magnetic circuit.
  • the mass and the noise of on-board components are important parameters that one seeks to reduce.
  • the ductility of aluminum is much lower than that of copper.
  • aluminum foil is often used, which is wound to make coils.
  • the coils are wound around closed magnetic circuits to best guide the magnetic flux.
  • Magnetic circuits made in two parts are commonly used.
  • the coil or coils are produced outside the magnetic circuit, then placed on it. Once this operation has been carried out, the two parts of the magnetic circuit are assembled to close the circuit.
  • the junction between the two parts forms an air gap. It is difficult to make the two surfaces forming the air gap strictly parallel: there remains a local gap between the two parts, which it is difficult to eliminate.
  • the surfaces of the two parts intended to come into contact can be rectified in order to improve the surface finish at the junction. It is also possible to surround the magnetic circuit by means of a band surrounding it to close it. The strapping force contributes to further reduce the air gap.
  • the electric current flowing in the coils can generate mechanical vibrations in the device. These vibrations tend to separate the two parts of the magnetic circuit to reform an air gap. The vibrations can also tend to loosen the mechanical hold on the different parts of the magnetic circuit, which tends to allow the amplitude of the vibrations to increase throughout the life of the coil.
  • the induction device heats up during use. The temperature difference of the induction device between use and rest can cause expansion of the magnetic circuit and the appearance of a gap in the air gap.
  • vibrations described above also tend to generate noise which can be annoying.
  • manufacturers impose increasingly low noise levels.
  • a device for this rolling is described in the patent FR 2939559 .
  • This device uses a sleeve, also called a channel, with a circular interior section, assembled from two parts around the magnetic circuit.
  • the electrical conductor is first attached to this sleeve.
  • a drive means then rotates this sleeve, by means of a sleeve engagement means.
  • the sheet or sheets of electrical conductor are then wound around the sleeve.
  • the magnetic material used in the magnetic circuit is often a soft magnetic material, to avoid energy loss through hysteresis when imposing varying magnetic fluxes.
  • the circuit obtained makes it possible to limit the appearance of eddy currents, but the section of the magnetic circuit obtained, using this method of manufacture, is rectangular.
  • the difference in shape between the circular section of the sleeve and the rectangular section of the magnetic circuit limits the efficiency of the energy coupling between the coil and the magnetic circuit and leads to losses when using the transformer.
  • Another limitation of the device is linked to the losses by the Joule effect. They can cause the device to reach high temperatures (typically over 100 ° C.) and thus limit its use.
  • Different cooling means are generally used to reduce the temperature of electromagnetic induction devices: by liquid contact or by solid contact with a cold reservoir.
  • the invention aims to overcome at least one of the aforementioned drawbacks of the prior art.
  • An object of the invention making it possible to achieve this aim is an electromagnetic induction device comprising a closed magnetic circuit, without an air gap, at least a first part of which is substantially rectilinear and surrounded by a sleeve of the device, said sleeve being surrounded by 'an electrical conductor of the device, the electrical conductor comprising at least one metal foil electrically insulated on at least one of its faces, in which less said or each said first part of said magnetic circuit has a circular section, said magnetic circuit is laminated by several layers of magnetic material separated by an electrical insulator, and at least one said sleeve has an inner face whose shape of a section is circular and matches the shape of said magnetic circuit, and an outer face comprising curved parts and flat parts, the induction device comprising a local heat exchanger in contact with the edit magnetic circuit outside said first part or parts, said local heat exchanger comprising at least one surface conforming to the shape of said magnetic circuit and at least one flat surface, a section of said magnetic circuit being circular in shape along the
  • said magnetic circuit comprises at least a second part which has at least one flat surface.
  • several surfaces chosen from at least one said flat surface of said magnetic circuit and at least one said flat surface of said one or more local heat exchangers are coplanar and adapted to be placed in contact with at least one flat heat exchanger.
  • said magnetic circuit comprises at least one sheet of magnetic material electrically insulated on at least one of its faces and wound on at least one element chosen from at least one other said sheet of magnetic material and itself.
  • each said sleeve comprises several parts adapted to cooperate to surround said magnetic circuit.
  • At least one said sleeve comprises at least one engagement means adapted to transmit a drive to allow the rotation of each said sleeve around each said longitudinal axis of each said first part, in order to wind and store at least one said sheet electrical conductor around each said sleeve.
  • said electromagnetic induction device comprises two planar electrical conductors in electrical contact with one said electrical conductor and arranged so as to form the terminals of said electrical conductor.
  • the figure 1 presents a schematic perspective view of an electromagnetic induction device 1.
  • the magnetic circuit 2 is closed and without an air gap. In this particular embodiment, illustrating some imposing of a device according to the invention, it has a circular section along the entire circuit 2. It is surrounded by a sleeve 3 on a rectilinear part of the magnetic circuit, called first part 11.
  • the sleeve 3, in a particular embodiment of the invention, can be made from an insulating material, for example by the compact vacuum insulation process (“ Compact Vacuum Insulation ”, US 5157893 A ).
  • the magnetic circuit 2 has at least one rectilinear part, or at least, comparable to a rectilinear part in front of the length of the sleeve 3.
  • An electrical conductor 4 in sheet form is wound around the sleeve 3.
  • the sheet can be made of aluminum.
  • the sheet must be electrically insulated at least on one of its faces to keep the properties of an electromagnetic coil.
  • the oxidation of the surface of the electrical conductor 4, varnish, or glue, or a mixture of varnish and glue is used to electrically insulate the overlays of the sheet of electrical conductor 4. .
  • the figure 2 presents a schematic perspective view of a magnetic circuit 2 and of a flat heat exchanger 14.
  • the magnetic circuit 2 shown in this particular embodiment has several distinct parts: first parts 11, defined previously and parts each having at least one flat surface of said magnetic circuit 13, called second parts 12.
  • some of these flat surfaces can be coplanar and adapted to be placed in contact with a flat heat exchanger 14.
  • This configuration makes it possible to control or limit the temperature of the device. when using at high power.
  • the two plane surfaces 13 are coplanar and adapted to be brought into contact with a plane heat exchanger 14.
  • the plane heat exchanger 14 is brought into contact with two other plane surfaces 13, coplanar and not referenced by the figure.
  • the figure 3 is a schematic perspective view of part of the magnetic circuit 2 and of a local heat exchanger 15, also called cradle.
  • the local heat exchanger 15 is in contact with a portion of the magnetic circuit 2 other than a first part 11.
  • the local heat exchanger 15 has a face which matches the shape of the magnetic circuit 2 to maximize the contact surface and thus promote thermal transfer, for a given form of magnetic circuit 2.
  • the local heat exchanger 15 has at least one flat surface 22.
  • the local heat exchanger 15 has several flat surfaces 22, one of which coincides with a flat surface 13.
  • the magnetic circuit portion 2 has a circular section along the contact with the local heat exchanger 15.
  • the "A” sign of the figure 4 shows a schematic perspective view of a sleeve 3.
  • Panel “B” of the figure 4 presents a part of a sleeve 6.
  • the sleeve 3 shown is composed of two sleeve parts 6.
  • a sleeve part 6 alone cannot surround the magnetic circuit 2.
  • the figure 4 also presents means 17 for engaging the sleeves 3, which may be holes, notches, projections, tenons or mortises, depending on the embodiment. These engagement means 17 are useful during the manufacture of the device 1. Once a conductive metal sheet is hooked to the outside of the sleeve 3, a rod can come into each engagement means 17 and then transmit a driving torque which allows rotation of the sleeve 3 around the longitudinal axis of a first part 11 of the magnetic circuit 2. This rotation allows the metal foil to be wound around the sleeve 3 and thus to form a winding of electrical conductor 4 around the magnetic circuit 2.
  • the figure 4 has a sleeve whose inner face 7 has a circular section. This attribute is essential in order to be able to perform a rotation of the sleeve 3 around the magnetic circuit 2 along the longitudinal axis of a first part 11, during the manufacture of the device.
  • the outer face 8 that is to say the lateral face of the sleeve, comprises a curved part 19 and a flat part 20.
  • the outer face 8 can also be defined as an axial face: it is a surface. which can be defined by a set of straight lines parallel to the main axis of the sleeve.
  • the manufacture of the device requires the absence of too marked an angle which could induce the breakage or tearing of the sheet of electrical conductor 4 during the winding around the sleeve 3.
  • the alternation presented in figure 4 between curved part 19 and flat part 20 allows this problem to be overcome while keeping a flat part 20, useful for the electrical connections of the device 1.
  • the flat part 8 of the sleeve causes, during winding, the arrangement of a part flat sheet of a metal sheet surrounding the sleeve 3, located on the flat part 8.
  • a plane contact between the metallized sheet and another element can thus be achieved, for example allowing a transfer of heat from the electromagnetic induction device to this element . This characteristic can make it possible to cool the electromagnetic induction device.
  • the figure 5 is a schematic perspective view of part of the magnetic circuit 2, of a sleeve 3 and of an electrical conductor 4. It shows the electrical conductor 4 in sheet form wound around the sleeve 3, itself assembled around a first part 11 of magnetic circuit 2 of circular section.
  • the presence of a curved part 19 and of a flat part 20 on the outer face of the sleeve 8 has repercussions on the shape of the winding: the figure 5 has an electrical conductor winding 4, the outer part of which also has a curved part and a part plane. This attribute is also useful for the electrical connections of device 1.
  • the figure 6 is a schematic perspective view of details of a first part 11 of the electromagnetic induction device 1.
  • two plane electrical conductors 16 are in mechanical and electrical contact with the electrical conductor 4 wound around the gutter. These two plane electric conductors 16 are arranged so as to form the terminals of the electric conductor 4.
  • the plane electrical conductor 16 is in contact with the electrical conductor 4 at the start of the winding.
  • the plane electrical conductor 16 is in contact with the electrical conductor 4 at the end of the winding.
  • the flat electrical conductors 16 can be placed on the flat part 20 of the outer face 8 of the sleeve 3, and / or on the corresponding flat parts of the electrical conductor winding 4. This characteristic makes it possible to bend the flat electrical conductors 16. The bending of the conductors makes it possible to facilitate the electrical connection to the outside of the device 1.
  • the figure 7 is a schematic view from above of two windings of magnetic material 21.
  • Part A of the figure 7 describes a simple winding 21 of magnetic material: a single sheet of magnetic material 18 is wound on itself. This sheet 18 is covered on at least one of its faces by an electrical insulator.
  • this insulator can be either varnish, or glue, or both.
  • the magnetic circuit 2 formed by the winding 21 simple form a succession of layers between magnetic material and electrical insulator.
  • This configuration makes it possible to avoid the appearance of eddy currents by stratifying the magnetic circuit 2. These currents, when they exist, lead to energy losses linked to the electrical resistivity of the magnetic material.
  • this type of winding makes it possible to create a magnetic circuit with a round section. In fact, starting from a sheet of magnetic material 18 of variable width, the width of this sheet 18 can, for a fixed point of the magnetic circuit 2 and at each turn of the winding, increase or decrease appreciably. This width is not visible on the figure 7 because the schematic representation is seen from above.
  • the number of windings can be between 20 and 600.
  • Part B of the figure 7 presents a winding 21 of several sheets of magnetic material 18 for the manufacture of the magnetic circuit 2.
  • a first sheet of magnetic material 18 is wound around two sheets of magnetic material 18, wound on themselves. This configuration makes it possible to multiply the branches of the magnetic circuit 2 in the case of applications such as the selection of the voltage ratio in a transformer.
  • a winding 21 can be made by several sheets of magnetic material 18, the width of which increases for each of the sheets 18.

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

  • La présente invention concerne le domaine des inductances électromagnétiques et des transformateurs électriques. Ce type de dispositif est par exemple utilisé pour réaliser un filtre en sortie d'un convertisseur de courant électrique alternatif/continu. Ces inductances permettent de réduire les variations résiduelles de courant et/ou de tension en sortie d'un tel convertisseur. On peut également mettre en oeuvre ce type d'inductance électromagnétique, dit bobine, pour réaliser un transformateur. Dans ce cas, il est nécessaire de coupler plusieurs bobines roulées autour d'un même circuit magnétique.
  • Dans le domaine aéronautique, la masse et le bruit des composants embarqués sont des paramètres importants que l'on cherche à réduire. Dans ce but, on peut utiliser des conducteurs électriques en aluminium, plus légers que le cuivre, pour une utilisation du composant électrique à une puissance donnée. La ductilité de l'aluminium est bien plus faible que celle du cuivre. En conséquence, on utilise souvent l'aluminium en feuille, que l'on enroule pour réaliser des bobines.
  • Les bobines sont enroulées autour de circuits magnétiques fermés pour guider au mieux le flux magnétique. On utilise couramment des circuits magnétiques réalisés en deux parties. La ou les bobines sont réalisées hors du circuit magnétique, puis placées sur celui-ci. Une fois cette opération réalisée, les deux parties du circuit magnétique sont assemblées pour fermer le circuit. La jonction entre les deux parties forme un entrefer. Il est difficile de rendre les deux surfaces formant l'entrefer rigoureusement parallèles : il subsiste un écart local entre les deux parties, qu'il est difficile d'éliminer. On peut rectifier les surfaces des deux parties destinées à venir en contact afin d'améliorer l'état de surface au niveau de la jonction. On peut également cercler le circuit magnétique au moyen d'une bande l'entourant pour le fermer. L'effort de cerclage contribue à réduire encore l'entrefer.
  • Néanmoins, le courant électrique circulant dans les bobines peut générer des vibrations mécaniques dans le dispositif. Ces vibrations tendent à écarter les deux parties du circuit magnétique pour reformer un entrefer. Les vibrations peuvent également tendre à desserrer le maintien mécanique des différentes parties du circuit magnétique, ce qui tend à permettre l'augmentation de l'amplitude des vibrations tout au long de la vie de la bobine. En parallèle, le dispositif d'induction chauffe lors de son utilisation. La différence de température du dispositif d'induction entre l'utilisation et le repos peut entraîner une dilatation du circuit magnétique et l'apparition d'un écart dans l'entrefer.
  • Par ailleurs, les vibrations décrites précédemment tendent aussi à générer du bruit qui peut être gênant. Les constructeurs imposent par exemple, en aéronautique, des niveaux de nuisance sonore de plus en plus bas.
  • Pour pallier ce problème, il existe des dispositifs d'induction électromagnétique et des transformateurs dont le circuit magnétique ne possède pas d'entrefer. La bobine de conducteur électrique doit être enroulée autour du circuit magnétique : un dispositif pour ce roulage est décrit dans le brevet FR 2939559 . Ce dispositif utilise un manchon, aussi appelé caniveau, de section intérieure circulaire, assemblé à partir de deux parties autour du circuit magnétique. Le conducteur électrique est d'abord attaché à ce manchon. Un moyen d'entrainement fait alors tourner ce manchon, par l'intermédiaire d'un moyen d'engagement du manchon. La ou les feuilles de conducteur électrique sont alors enroulées autour du manchon.
  • Un autre problème technique connu des dispositifs d'induction réside dans l'apparition de courants de Foucault dans le circuit magnétique, entraînant une perte d'énergie due à la résistance électrique du matériau magnétique, si le matériau est un conducteur électrique. Ce problème est classiquement pallié par la fabrication d'un circuit magnétique feuilleté par strates: des tôles plates de matériau magnétique, isolées électriquement les unes des autres par un matériau électriquement isolant, comme du vernis ou certains types de colle, sont superposées les unes aux autres. Cette superposition peut également être obtenue par l'enroulage d'une tôle. Chaque couche de l'enroulage est alors séparée par un matériau électriquement isolant.
  • Le matériau magnétique utilisé dans le circuit magnétique est souvent un matériau magnétique doux, pour éviter les pertes d'énergie par hystérésis lors de l'imposition de flux magnétiques variables. Le circuit obtenu permet de limiter l'apparition des courants de Foucault, mais la section du circuit magnétique obtenu, en utilisant cette méthode de fabrication, est rectangulaire.
  • La différence de forme entre la section circulaire du manchon et la section rectangulaire du circuit magnétique limite l'efficacité du couplage énergétique entre la bobine et le circuit magnétique et entraîne des pertes lors de l'utilisation du transformateur.
  • Une autre limitation du dispositif est liée aux pertes par effet Joule. Elles peuvent faire atteindre des températures élevées (typiquement plus de 100°C) au dispositif et ainsi limiter son utilisation. Différents moyens de refroidissement sont généralement utilisés pour diminuer la température des dispositifs d'induction électromagnétique: par contact liquide ou par contact solide avec un réservoir de froid.
  • US 4,060,783 , CN 102945734 A , US 3,894,270 décrivent d'autres dispositifs d'induction électromagnétiques.
  • L'invention vise à surmonter au moins l'un des inconvénients précités de l'art antérieur.
  • Un objet de l'invention permettant d'atteindre ce but est un dispositif d'induction électromagnétique comportant un circuit magnétique fermé, sans entrefer, dont au moins une première partie est sensiblement rectiligne et entourée par un manchon du dispositif, ledit manchon étant entouré d'un conducteur électrique du dispositif, le conducteur électrique comportant au moins une feuille métallique isolée électriquement sur au moins l'une de ses faces, dans lequel moins ladite ou chaque dite première partie dudit circuit magnétique possède une section de forme circulaire, ledit circuit magnétique est stratifié par plusieurs couches de matériau magnétique séparées par un isolant électrique, et au moins un dit manchon comporte une face intérieure dont la forme d'une section est circulaire et épouse la forme dudit circuit magnétique, et une face extérieure comportant des parties courbes et des parties planes, le dispositif d'induction comprenant un échangeur thermique local en contact avec ledit circuit magnétique en dehors de ladite ou desdites premières parties, ledit échangeur thermique local comportant au moins une surface épousant la forme dudit circuit magnétique et au moins une surface plane, une section dudit circuit magnétique étant de forme circulaire le long du contact avec ledit échangeur thermique local.
  • Avantageusement, ledit circuit magnétique comporte au moins une seconde partie qui possède au moins une surface plane.
  • Avantageusement, plusieurs surfaces choisies parmi au moins une dite surface plane dudit circuit magnétique et au moins une dite surface plane dudit ou desdits échangeurs thermiques locaux, sont coplanaires et adaptées à être mises en contact avec au moins un échangeur thermique plan.
  • Avantageusement, ledit circuit magnétique comporte au moins une feuille de matériau magnétique isolée électriquement sur au moins l'une de ses faces et enroulée sur au moins un élément choisi parmi au moins une autre dite feuille de matériau magnétique et elle-même.
  • Avantageusement, chaque dit manchon comprend plusieurs parties adaptées à coopérer pour entourer ledit circuit magnétique.
  • Avantageusement, au moins un dit manchon comporte au moins un moyen d'engagement adapté à transmettre un entraînement pour permettre la rotation de chaque dit manchon autour de chaque dit axe longitudinal de chaque dite première partie, afin d'enrouler et de ranger au moins un dit conducteur électrique en feuille autour de chaque dit manchon.
  • Avantageusement, ledit dispositif d'induction électromagnétique comporte deux conducteurs électriques plans en contact électrique avec un dit conducteur électrique et agencés de manière à former les bornes dudit conducteur électrique.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages, détails et caractéristiques de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif d'induction électromagnétique,
    • la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un circuit magnétique et d'un échangeur thermique plan,
    • la figure 3 est une vue schématique en perspective d'une partie du circuit magnétique et d'un échangeur thermique local,
    • la figure 4 est une vue schématique en perspective d'une part d'un manchon et d'autre part d'une partie d'un manchon,
    • la figure 5 est une vue schématique en perspective d'une partie du circuit magnétique, d'un manchon et d'un conducteur électrique,
    • la figure 6 est une vue schématique en perspective de détails d'une partie du dispositif d'induction électromagnétique,
    • la figure 7 est une vue schématique de dessus de deux enroulements de matériau magnétique.
  • La description suivante présente plusieurs exemples de réalisation du dispositif de l'invention : ces exemples sont non limitatifs de la portée de l'invention. Ces exemples de réalisation présentent à la fois les caractéristiques essentielles de l'invention ainsi que des caractéristiques additionnelles liées aux modes de réalisation considérés. Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.
  • La figure 1 présente une vue schématique en perspective d'un dispositif d'induction électromagnétique 1. Le circuit magnétique 2 est fermé et sans entrefer. Dans cette réalisation particulière , illustrant certains imposants d'un dispositif selon l'invention, il possède une section de forme circulaire le long de l'ensemble du circuit 2. Il est entouré par un manchon 3 sur une partie rectiligne du circuit magnétique, appelée première partie 11. Le manchon 3, dans une réalisation particulière de l'invention, peut être fabriqué dans un matériau isolant, par exemple par le procédé d'isolation par vide compacte (« Compact Vacuum Insulation », US 5157893 A ). Le circuit magnétique 2 possède au moins une partie rectiligne, ou du moins, assimilable à une partie rectiligne devant la longueur du manchon 3.
  • Un conducteur électrique 4 en feuille est enroulé autour du manchon 3. Dans une réalisation particulière de l'invention, la feuille peut être en aluminium. La feuille doit être isolée électriquement au moins sur l'une de ses faces pour garder les propriétés d'une bobine électromagnétique. Dans une réalisation particulière de l'invention, on utilise l'oxydation de la surface du conducteur électrique 4, du vernis, ou de la colle, ou un mélange de vernis et de colle pour isoler électriquement les superpositions de la feuille de conducteur électrique 4.
  • La figure 2 présente une vue schématique en perspective d'un circuit magnétique 2 et d'un échangeur thermique plan 14. Le circuit magnétique 2 représenté dans cette réalisation particulière possède plusieurs parties distinctes: des premières parties 11, définies précédemment et des parties possédant chacune au moins une surface plane dudit circuit magnétique 13, appelées secondes parties 12. Dans une réalisation particulière certaines de ces surfaces planes peuvent être coplanaires et adaptées à être mises en contact avec un échangeur thermique plan 14. Cette configuration permet de contrôler ou de limiter la température du dispositif lors d'une utilisation à forte puissance. Dans l'exemple de la figure 2, les deux surfaces planes 13 sont coplanaires et adaptées à être mises en contact avec un échangeur thermique plan 14. Pour des raisons de clarté de la représentation, l'échangeur thermique plan 14 est mis en contact avec deux autres surfaces planes 13, coplanaires et non référencées par la figure.
  • La figure 3 est une vue schématique en perspective d'une partie du circuit magnétique 2 et d'un échangeur thermique local 15, aussi appelé berceau. L'échangeur thermique local 15 est en contact avec une portion du circuit magnétique 2 autre qu'une première partie 11. L'échangeur thermique local 15 possède une face qui épouse la forme du circuit magnétique 2 pour maximiser la surface de contact et ainsi favoriser le transfert thermique, pour une forme de circuit magnétique 2 donnée. En outre, l'échangeur thermique local 15 présente au moins une surface plane 22. Dans la figure 3, l'échangeur thermique local 15 présente plusieurs surfaces planes 22, dont une coïncide avec une surface plane 13. Dans la réalisation particulière de l'invention représentée dans la figure 3, la portion de circuit magnétique 2 possède une section de forme circulaire le long du contact avec l'échangeur thermique local 15.
  • Le panneau « A » de la figure 4 présente une vue schématique en perspective d'un manchon 3. Le panneau « B » de la figure 4 présente une partie d'un manchon 6. Dans cette réalisation particulière de l'invention, le manchon 3 présenté est composé de deux parties de manchon 6. Une partie de manchon 6 seule ne peut pas entourer le circuit magnétique 2. En revanche, il est possible d'assembler solidairement différentes parties de manchons 6 en coopération pour entourer le circuit magnétique 2 et former un manchon 3. Une telle coopération est présentée dans la figure 4.
  • La figure 4 présente également des moyens d'engagement 17 des manchons 3, qui peuvent être selon les réalisations des trous, encoches, saillies, ténons ou mortaises. Ces moyens d'engagements 17 sont utiles pendant la fabrication du dispositif 1. Une fois une feuille métallique conductrice accrochée à l'extérieur du manchon 3, une tige peut venir s'enfoncer dans chaque moyen d'engagement 17 puis transmettre un couple moteur qui permet une rotation du manchon 3 autour de l'axe longitudinal d'une première partie 11 de circuit magnétique 2. Cette rotation permet d'enrouler la feuille métallique autour du manchon 3 et ainsi de former un enroulement de conducteur électrique 4 autour du circuit magnétique 2.
  • La figure 4 présente un manchon dont la face intérieure 7 possède une section circulaire. Cet attribut est essentiel pour pouvoir effectuer une rotation du manchon 3 autour du circuit magnétique 2 selon l'axe longitudinal d'une première partie 11, lors de la fabrication du dispositif. En revanche, la face extérieure 8, c'est-à-dire la face latérale du manchon, comporte une partie courbe 19 et une partie plane 20. On peut aussi définir la face extérieure 8 comme une face axiale : c'est une surface qui peut être définie par un ensemble de droites parallèles à l'axe principal du manchon. Sur la face extérieure 8, la fabrication du dispositif requiert l'absence d'angle trop marqué qui pourrait induire la rupture ou le déchirement de la feuille de conducteur électrique 4 lors de l'enroulement autour du manchon 3. L'alternance présentée en figure 4 entre partie courbe 19 et partie plane 20 permet de palier ce problème tout en gardant une partie plane 20, utile aux connectiques électriques du dispositif 1. La partie plane 8 du manchon entraîne, lors d'un enroulement, l'agencement d'une partie plane d'une feuille métallique entourant le manchon 3, localisée sur la partie plane 8. Un contact plan entre la feuille métallisée et un autre élément peut ainsi être réalisé, permettant par exemple un transfert de chaleur du dispositif d'induction électromagnétique vers cet élément. Cette caractéristique peut permettre de refroidir le dispositif d'induction électromagnétique.
  • La figure 5 est une vue schématique en perspective d'une partie du circuit magnétique 2, d'un manchon 3 et d'un conducteur électrique 4. Elle présente le conducteur électrique 4 en feuille enroulé autour du manchon 3, lui-même assemblé autour d'une première partie 11 de circuit magnétique 2 de section circulaire. La présence d'une partie courbe 19 et d'une partie plane 20 sur la face extérieure du manchon 8 se répercute sur la forme de l'enroulement : la figure 5 présente un enroulement de conducteur électrique 4 dont la partie extérieure présente aussi une partie courbe et une partie plane. Cet attribut est lui aussi utile aux connectiques électrique du dispositif 1.
  • La figure 6 est une vue schématique en perspective de détails d'une première partie 11 du dispositif d'induction électromagnétique 1. Dans une réalisation particulière de l'invention, deux conducteurs électriques plans 16 sont en contact mécanique et électrique avec le conducteur électrique 4 enroulé autour du caniveau. Ces deux conducteurs électriques plans 16 sont agencés de manière à former les bornes du conducteur électrique 4. Dans la partie A de la figure 6, le conducteur électrique plan 16 est en contact avec le conducteur électrique 4 au début de l'enroulement. Dans la partie B, le conducteur électrique plan 16 est en contact avec le conducteur électrique 4 à la fin de l'enroulement.
  • Dans cette réalisation particulière de l'invention, les conducteurs électriques plans 16 peuvent être placés sur la partie plane 20 de la face extérieure 8 du manchon 3, et/ou sur les parties planes correspondantes de l'enroulement de conducteur électrique 4. Cette caractéristique permet de pouvoir plier les conducteurs électriques plans 16. Le pliage des conducteurs permet de faciliter la connexion électrique vers l'extérieur du dispositif 1.
  • La figure 7 est une vue schématique de dessus de deux enroulements de matériau magnétique 21. La partie A de la figure 7 décrit un enroulement 21 simple de matériau magnétique : une seule feuille de matériau magnétique 18 est enroulée sur elle-même. Cette feuille 18 est couverte sur au moins une de ses faces par un isolant électrique. Dans des réalisations particulières de l'invention, cet isolant peut être soit du vernis, soit de la colle, soit les deux.
  • Cette configuration apporte deux avantages distincts au dispositif. D'une part, le circuit magnétique 2 formé par l'enroulement 21 simple forme une succession de couches entre matériau magnétique et isolant électrique. Cette configuration permet d'éviter l'apparition de courants de Foucault en stratifiant le circuit magnétique 2. Ces courants, quand ils existent, entraînent des pertes énergétiques liées à la résistivité électrique du matériau magnétique. D'autre part, ce type d'enroulement permet de créer un circuit magnétique de section ronde. En effet, en partant d'une feuille de matériau magnétique 18 d'une largeur variable, la largeur de cette feuille 18 peut, pour un point fixe du circuit magnétique 2 et à chaque tour de l'enroulement, augmenter ou diminuer sensiblement. Cette largeur n'est pas visible sur la figure 7 car la représentation schématique est vue de dessus. En conséquence, en partant d'une feuille dont la forme globale est un losange, on peut fabriquer un circuit magnétique 2 dont une section est circulaire. Avec cette méthode, plus le nombre de tours dans l'enroulement 21 est élevé, plus la forme de la section peut s'approcher de manière exacte d'un cercle. Pour la clarté de l'explication, les enroulements 21 de la figure 7 sont peu nombreux. Dans une réalisation particulière de l'invention, le nombre d'enroulement peut être compris entre 20 et 600.
  • La partie B de la figure 7 présente un enroulement 21 de plusieurs feuilles de matériau magnétique 18 pour la fabrication du circuit magnétique 2. Une première feuille de matériau magnétique 18 est enroulée autour de deux feuilles de matériau magnétique 18, enroulées sur elles-mêmes. Cette configuration permet de multiplier les branches du circuit magnétique 2 dans le cas d'applications telles que la sélection de rapport de tensions dans un transformateur. Dans ce cas, un enroulement 21 peut être fabriqué par plusieurs feuilles de matériau magnétique 18 dont la largeur est croissante pour chacune des feuilles 18.

Claims (8)

  1. Dispositif d'induction électromagnétique (1) comportant un circuit magnétique (2) fermé, sans entrefer, dont au moins une première partie (11) est sensiblement rectiligne et entourée par un manchon (3) du dispositif, ledit manchon (3) étant entouré d'un conducteur électrique (4) du dispositif, le conducteur électrique (4) comportant au moins une feuille métallique isolée électriquement sur au moins l'une de ses faces, dans lequel :
    - au moins ladite ou chaque dite première partie (11) dudit circuit magnétique (2) possède une section de forme circulaire ;
    - ledit circuit magnétique (2) est stratifié par plusieurs couches de matériau magnétique séparées par un isolant électrique, et
    - au moins un dit manchon (3) comporte une face intérieure (7) dont la forme d'une section est circulaire et épouse la forme dudit circuit magnétique (2), et une face extérieure (8) comportant des parties courbes (19) et des parties planes (20),
    le dispositif d'induction comprenant un échangeur thermique local (15) en contact avec ledit circuit magnétique (2) en dehors de ladite ou desdites premières parties (11), ledit échangeur thermique local (15) comportant au moins une surface épousant la forme dudit circuit magnétique (2) et au moins une surface plane (22), une section dudit circuit magnétique (2) étant de forme circulaire le long du contact avec ledit échangeur thermique local (15).
  2. Dispositif d'induction électromagnétique (1) selon la revendication précédente, dans lequel au moins un dit manchon (3) comporte un axe principal, une face intérieure (7) dont la forme d'une section est circulaire et épouse la forme dudit circuit magnétique (2), et une face extérieure (8) définie par un ensemble de droites parallèles audit axe principal, comportant des parties courbes (19) et des parties planes (20).
  3. Dispositif d'induction électromagnétique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont ledit circuit magnétique (2) comporte au moins une seconde partie (12) qui possède au moins une surface plane (13).
  4. Dispositif d'induction électromagnétique (1) selon la revendication 3, dont plusieurs surfaces choisies parmi au moins une dite surface plane dudit circuit magnétique (13) et au moins une dite surface plane dudit échangeur thermique local (22) sont coplanaires et adaptées à être mises en contact avec au moins un échangeur thermique plan (14).
  5. Dispositif d'induction électromagnétique (1) selon l'une des revendications précédentes, dont ledit circuit magnétique (2) comporte au moins une feuille de matériau magnétique (18) isolée électriquement sur au moins l'une de ses faces et enroulée sur au moins un élément choisi parmi au moins une autre dite feuille de matériau magnétique (18) et elle-même.
  6. Dispositif d'induction électromagnétique (1) selon l'une des revendications précédentes, dont chaque dit manchon (3) comprend plusieurs parties (6) adaptées à coopérer pour entourer ledit circuit magnétique (2).
  7. Dispositif d'induction électromagnétique (1) selon l'une des revendications précédentes, dont au moins un dit manchon (3) comporte au moins un moyen d'engagement (17) adapté à transmettre un entraînement pour permettre la rotation de chaque dit manchon (3) autour de chaque dit axe longitudinal de chaque dite première partie (11), afin d'enrouler et de ranger au moins un dit conducteur électrique (4) en feuille autour de chaque dit manchon (3).
  8. Dispositif d'induction électromagnétique (1) selon l'une des revendications précédentes, comportant deux conducteurs électriques plans (16) en contact électrique avec un dit conducteur électrique (4) et agencés de manière à former les bornes dudit conducteur électrique (4).
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