EP0315527A1 - Transformateur à circuit magnétique en ferrite résistant aux chocs thermiques - Google Patents

Transformateur à circuit magnétique en ferrite résistant aux chocs thermiques Download PDF

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EP0315527A1 EP88402752A EP88402752A EP0315527A1 EP 0315527 A1 EP0315527 A1 EP 0315527A1 EP 88402752 A EP88402752 A EP 88402752A EP 88402752 A EP88402752 A EP 88402752A EP 0315527 A1 EP0315527 A1 EP 0315527A1
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transformer according
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    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/42—Flyback transformers
    • H01F2038/426—Flyback transformers with gap in transformer core

Definitions

  • the present invention relates to a ferrite magnetic circuit transformer resistant to thermal shock.
  • Switching power supplies operating in "flyback" accumulation mode require energy storage in the magnetic double “E” ferrite circuit of the transformer before transfer of this energy to the electrical circuit connected downstream of the transformer.
  • This energy storage requires the use of a magnetic circuit to be gap.
  • the magnetic circuit and the coil are assembled by bonding the outer legs of the magnetic circuit and the air gap.
  • Such a process for producing transformers makes it possible to guarantee good mechanical strength of the magnetic circuit and of the coil, but does not meet the requirements for resistance to thermal stresses imposed by the standards in force (for example ten thermal shock cycles with a stay at - 25 ° C for 30 minutes, sudden passage, in a few seconds at + 85 ° C, and stay of 30 minutes at this last temperature, etc.).
  • the different thermal expansion coefficients of the magnetic circuit and the point of glue at the air gap then generate faults in the ferrite of the magnetic circuit.
  • an air gap could be provided, by bonding the coil to the magnetic circuit.
  • the air gap would absorb the mechanical stresses caused by thermal tests, but would generate magnetostrictive phenomena resulting in audible snoring in transformers, magnetostriction being a phenomenon of elastic deformation linked to magnetization.
  • the subject of the present invention is a transformer of the ferrite magnetic circuit type with a section in the form of a double "E", the magnetic circuit of which can withstand thermal stresses of the aforementioned type, and which is not the site of magneto noises. necking.
  • the transformer according to the invention comprises, in addition to bonding the outer legs of the magnetic circuit, a bonding between the coil carcass and the magnetic circuit at the level of the coil base.
  • a material from the family of silicones is placed in the air gap of the central legs. This material can be deposited in a pasty state or in the form of a pellet having a thickness greater than a few tenths of a millimeter than the nominal thickness of the air gap.
  • the transformer 1 in FIG. 1 comprises a magnetic circuit consisting of two ferrite half-circuits 2, 3 having, in section, a shape of "E".
  • the winding carcass 4 of the transformer 1 carries a coil 5 comprising one or more electrically separate windings.
  • the magnetic circuit and the coil carcass are assembled by gluing. This bonding consists in injecting glue into the air gap 6, in the space 7 between the walls of the axial hole of the carcass 4 and the inner legs 8, 9 of the magnetic half-circuits 2, 3, and in the spaces 10 , 11 between the opposite faces of the outer legs of circuits 2, 3.
  • Such an assembly makes it possible to guarantee good mechanical strength of the magnetic circuit and of the coil, but only if the thermal variations to which the transformer 1 is subjected are not too large and rapid. Indeed, if the transformer were subjected to "thermal shocks" of the type mentioned in the preamble, they cause faults in the ferrites due to coefficients of thermal expansion that are substantially different from the ferrite and the glue.
  • the present invention proposes, according to the embodiment of FIG. 2, to carry out the assembly of the magnetic circuit 2, 3 and the carcass 4 of the transformer 1A differently. Bonding of the magnetic circuit with respect to the carcass 4 is carried out only at the points 10 and 11 above and on the outer face of a cheek 12 of the carcass 4 (glue points 12A, 12B).
  • This cheek 12 is that which is on the side of the lower magnetic half-circuit 3 and of the base 13 for fixing the transformer and for the electrical connection of its windings.
  • the glue is the one usually used.
  • the air gap 14 between the legs 8, 9 is then empty, that is to say that it is an air air gap. It absorbs the mechanical stresses due to thermal shocks, which means that there is no longer any risk of cracking of the ferrites.
  • the air gap generates magnetostriction noises which result in audible snoring.
  • the embodiment of FIG. 3 makes it possible to very significantly reduce these magnetostriction noises.
  • the transformer 1B in FIG. 3 is produced in the same way as the transformer 1A in FIG. 2, but its air gap determined by the legs 8, 9 is filled with an absorbent material 15 of the family of silicones.
  • the material 15 is deposited in the pasty state on the leg 9 of the lower magnetic half-circuit 3, in a thickness slightly greater than the nominal thickness that the air gap should have.
  • the transformer is assembled as in the case of FIG. 2, that is to say in particular with the dots of glue 10, 11, 12A, 12B.
  • the material 15 is an already hardened tablet which is deposited between the legs 8, 9.
  • the thickness of this tablet must be approximately a few tenths of a millimeter greater than the nominal thickness of the air gap.
  • the surface of its faces in contact with the legs 8, 9 must be greater than about a quarter of the surface of the faces opposite the legs and at most equal to the surface of these faces.
  • this silicone material also has the advantage of making it possible to reduce the operating temperature of the ends of the legs 8, 9 thanks to the good thermal conductivity of the silicone.
  • the magnetic circuit can therefore admit a higher maximum operating temperature.

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Abstract

Pour éviter, dans un transformateur à circuit magnétique ferrite la fissuration de la ferrite par suite de forts chocs thermiques, on colle seulement (10, 11) les jambes extérieures des deux demis ferrites, et la carcasse (4) du bobinage au circuit magnétique (3) au niveau de l'embase (3) du transformateur.

Description

  • La présente invention a pour objet un transformateur à circuit magnétique en ferrite résistant aux chocs thermiques.
  • Les alimentations à découpage fonctionnant en mode à accu­mulation "flyback" nécessitent un stockage d'énergie dans le circuit magnétique en double "E" en ferrite du transformateur avant transfert de cette énergie vers le circuit électrique branché en aval du transformateur. Ce stockage d'énergie impose l'utilisation d'un circuit magnétique à entrefer. De façon classique, l'assemblage du circuit magnétique et de la bobine se fait par collage des jambes extérieures du circuit magnétique ainsi que de l'entrefer.
  • Un tel procédé de réalisation de transformateurs permet de garantir une bonne tenue mécanique du circuit magnétique et de la bobine, mais ne satisfait pas les exigences de résistance aux contraintes thermiques imposées par les normes en vigueur (par exemple dix cycles de chocs thermiques avec séjour à - 25° C pendant 30mn, passage brusque, en quelques secondes à + 85° C, et séjour de 30mn à cette dernière température, etc.). En effet, les coefficients de dilatation thermique différents du circuit magné­tique et du point de colle au niveau de l'entrefer générent alors des failles dans la ferrite du circuit magnétique.
  • Pour éviter la formation de telles failles dans la ferrite, on pourrait prévoir un entrefer à air, en collant la bobine au circuit magnétique. L'entrefer à air absorberait les contraintes mécaniques provoquées par les essais thermiques, mais génèrerait des phéno­mènes magnétostrictifs se traduisant par des ronflements audibles dans les transformateurs, la magnétostriction étant un phénomène de déformation élastique lié à l'aimantation.
  • La présente invention a pour objet un transformateur du type à circuit magnétique ferrite à section en forme de double "E", dont le circuit magnétique puisse résister aux contraintes thermiques du type précité, et qui ne soit pas le siège de bruits de magnéto­ striction.
  • Le transformateur conforme à l'invention comporte, outre un collage des jambes extérieures du circuit magnétique, un collage entre carcasse de bobine et circuit magnétique au niveau de l'embase de la bobine. Selon une autre caractéristique de l'invention, on dispose dans l'entrefer des jambes centrales un matériau de la famille des silicones. Ce matériau peut être déposé à l'état pâteux ou sous forme d'une pastille ayant une épaisseur supérieure de quelques dixièmes de millimètre à l'épaisseur nominale de l'entrefer.
  • La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel :
    • - la figure 1 est une vue en coupe d'un transformateur à circuit magnétique en double "E", réalisé selon la technique de l'art antérieur ;
    • - la figure 2 est une vue en coupe d'un transformateur du type de celui de la figure 1, réalisé selon un premier mode de réalisation de l'invention, et
    • - la figure 3 est une vue en coupe d'un transformateur du type de celui de la figure 1, réalisé selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
  • Le transformateur 1 de la figure 1 comporte un circuit magnétique se composant de deux demi-circuits en ferrite 2, 3 ayant, en coupe, une forme de "E". La carcasse 4 de bobinage du transformateur 1 porte une bobine 5 comportant un ou plusieurs enroulements électriquement séparés. L'assemblage du circuit magnétique et de la carcasse de la bobine se fait par collage. Ce collage consiste à injecter de la colle dans l'entrefer 6, dans l'espace 7 entre les parois du trou axial de la carcasse 4 et les jambes intérieures 8, 9 des demi-circuits magnétiques 2, 3, et dans les espaces 10, 11 entre les faces en regard des jambes extérieures des circuits 2, 3.
  • Un tel assemblage permet de garantir une bonne tenue méca­nique du circuit magnétique et de la bobine, mais seulement si les variations thermiques auxquelles est soumis le transformateur 1 ne sont pas trop amples et rapides. En effet, si l'on faisait subir au transformateur des "chocs thermiques" du type cité en préambule, ils provoquent des failles dans les ferrites à cause de coefficients de dilatation thermique sensiblement différents de la ferrite et de la colle.
  • Pour résoudre ce problème de résistance aux chocs ther­miques, la présente invention propose, selon le mode de réalisation de la figure 2, de réaliser différemment l'assemblage du circuit magnétique 2, 3 et de la carcasse 4 du transformateur 1A. Le collage du circuit magnétique par rapport à la carcasse 4 est effectué uniquement aux points 10 et 11 précités et sur la face extérieure d'une joue 12 de la carcasse 4 (points de colle 12A, 12B). Cette joue 12 est celle qui est du côté du demi-circuit magnétique inférieur 3 et de l'embase 13 de fixation du transformateur et de raccordement électrique de ses enroulements. La colle est celle habituellement utilisée.
  • L'entrefer 14 entre les jambes 8, 9 est alors vide, c'est-à-dire que c'est un entrefer à air. Il absorbe les contraintes mécaniques dues aux chocs thermiques, ce qui fait qu'il n'y a plus de risques de fissuration des ferrites.
  • Cependant, l'entrefer à air génère des bruits de magnéto­striction qui se traduisent par des ronflements audibles.
  • Le mode de réalisation de la figure 3 permet de diminuer très sensiblement ces bruits de magnétostriction. Le transformateur 1B de la figure 3 est réalisé de la même façon que le transformateur 1A de la figure 2, mais son entrefer déterminé par les jambes 8, 9 est rempli d'un matériau absorbeur 15 de la famille des silicones. Selon ce mode de réalisation de la figure 3, le matériau 15 est déposé à l'état pâteux sur la jambe 9 du demi-circuit magnétique inférieur 3, en une épaisseur légèrement supérieure à l'épaisseur nominale que devrait avoir l'entrefer. Avant durcissement de cette pâte, on assemble le transformateur comme dans le cas de la figure 2, c'est-­à-dire en particulier avec les points de colle 10, 11, 12A, 12B.
  • Selon une variante, le matériau 15 est une pastille déjà durcie que l'on dépose entre les jambes 8, 9. L'épaisseur de cette pastille doit être supérieure d'environ quelques dixièmes de millimètres à l'épaisseur nominale de l'entrefer. La surface de ses faces en contact avec les jambes 8, 9 doit être supérieure au quart environ de la surface des faces en regard des jambes et au maximum égale à la surface de ces faces.
  • L'utilisation de ce matériau siliconé présente en outre l'avan­tage de permettre de diminuer la température de fonctionnement des extrémités des jambes 8, 9 grâce à la bonne conductibilité thermique du silicone. Le circuit magnétique peut donc alors admettre une plus grande température maximale de fonctionnement.

Claims (6)

1. Transformateur à circuit magnétique en ferrite résistant aux chocs thermiques, circuit magnétique du type à section en forme de double "E", caractérisé par le fait qu'il comporte un collage (10, 11) des jambes extérieures du circuit magnétique et un collage (12A, 12B) entre carcasse (4) de bobine et circuit magné­tique (3) au niveau de l'embase (13) de la bobine.
2. Transformateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dispose dans l'entrefer des jambes centrales (8, 9) un matériau de la famille des silicones.
3. Transformateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'épaisseur du matériau est supérieure de quelques dixièmes de millimètres à l'epaisseur nominale de l'entrefer.
4. Transformateur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le matériau est déposé à l'état pâteux.
5. Transformateur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le matériau est déposé sous forme d'une pastille.
6. Transformateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la surface des faces de la pastille en contact avec les jambes (8, 9) centrales est supérieure au quart environ de la surface des faces en regard de ces jambes, et au maximum égale à la surface de ces faces.
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EP0315527B1 (fr) 1993-05-19
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