WO2017199114A1 - Blindage magnétique pour dispositif de transmission d'énergie sans contact - Google Patents
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- WO2017199114A1 WO2017199114A1 PCT/IB2017/052251 IB2017052251W WO2017199114A1 WO 2017199114 A1 WO2017199114 A1 WO 2017199114A1 IB 2017052251 W IB2017052251 W IB 2017052251W WO 2017199114 A1 WO2017199114 A1 WO 2017199114A1
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- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
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- H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
- H01F27/366—Electric or magnetic shields or screens made of ferromagnetic material
Definitions
- the invention relates to the transmission of energy without contact, particularly in the field of transport.
- non-contact energy transmission induces magnetic fields that are also high, which may be higher than the standards in force (Fig 1), hence the need to use a magnetic shielding system.
- the magnetic shield must be designed to reduce the magnetic field strength to acceptable values, eg. ex. for a man located near the source of the magnetic field, without however creating excessive losses.
- ferromagnetic materials Fe, Ni and alloys
- the size of a plate may not exceed 100 x 100 mm. In this case, it is necessary to make a plate assembly.
- the present invention is based on the observation that it is possible to obtain a thin magnetic shield, as demonstrated below:
- the magnetic field H created by the current / is at a distance r:
- the associated magnetic induction B is then: u 2nr
- the thickness necessary to ensure sufficient shielding is therefore low, at most a few mm. This is mainly determined by the quality of the material (S sat ).
- the distribution of the field lines around the driver is either a circle, a semicircle and two lines.
- the transition occurs for a radius r d such that the length of a field line in the air is the same for both cases.
- the magnetic induction for r> is:
- the invention therefore relates to a lightweight magnetic shielding, of equivalent protection to a thin shield which consists exclusively of a ferromagnetic material.
- the magnetic shielding according to the invention consists of a composite material comprising "support” elements and ferromagnetic elements, the mass constituted by the "support” elements being smaller than the mass of the ferromagnetic elements which would occupy the same volume than that of the "support” elements.
- the support members are made of plastic or formed of fiberglass-epoxy, but any other suitable material may also be used.
- the presence of the support elements therefore increases the volume of the shielding, preferably in terms of thickness, which makes it possible to obtain a more robust object with respect to the intended use.
- the ferromagnetic elements are powders or fibers.
- the shield forms a vehicle floor element.
- the shield forms the lateral skirt of a vehicle.
- the shield may be disposed under a floor or a metal frame.
- FIG. 6 illustrates an embodiment of the invention in which the shielding is arranged under a metal structure forming p. ex. the floor or metal frame of a vehicle.
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Abstract
Blindage magnétique léger pour dispositif de transmission d'énergie sans contact à puissance élevée, ledit blindage étant constitué d'un matériau composite comprenant des éléments « support » et des éléments ferromagnétiques, la masse constituée par les éléments « support » étant inférieure à la masse des éléments ferromagnétiques qui occuperaient le même volume que celui desdits éléments « support ».
Description
Blindage magnétique pour dispositif de transmission d'énergie sans contact
Domaine de l'invention
L'invention concerne la transmission d'énergie sans contact, notamment dans le domaine des transports.
Etat de la technique
Avec des puissances élevées, la transmission d'énergie sans contact induit des champs magnétiques également élevés, qui peuvent être supérieurs aux normes en vigueur (Fig 1), d'où la nécessité d'utiliser un système de blindage magnétique.
Le blindage magnétique doit être conçu pour réduire l'intensité du champ magnétique à des valeurs acceptables, p. ex. pour un homme situé à proximité de la source du champ magnétique, sans toutefois créer des pertes trop importantes.
Les solutions de l'état de la technique recourent à des protections par des éléments métalliques tels que tôles ou plaques (Fig 2).
Avec des matériaux non ferromagnétiques (Al, Cu), la protection résulte des courants induits (courants de Foucault) dont l'effet est opposé au champ et ainsi l'atténue. Toutefois, ces courants créent des pertes, en général indésirables, qui réduisent le rendement et l'efficacité de la transmission.
Avec des matériaux ferromagnétiques (Fe, Ni et alliages), c'est principalement la perméabilité élevée qui provoque l'atténuation du champ externe par déflection. Néanmoins, des courants de Foucault apparaissent également. Ils peuvent cependant être pratiquement éliminés par une configuration avec des tôles isolées ou avec de la ferrite mais dans ce cas, il n'est pas possible de réaliser des éléments minces, càd inférieurs à 5 mm, à cause de la fragilité du matériau, de sa masse et de la difficulté de le fixer sous un véhicule. Pour une épaisseur de 5 mm, la dimension d'une plaque ne peut excéder 100 x 100 mm. Dans ce cas, il faut donc réaliser un assemblage de plaques.
Il existe donc un besoin d'utiliser un système de blindage léger.
Brève description des figures :
Fig 1 - Champ magnétique créé par une bobine alimentée par un courant
Fig 2 - Blindage magnétique par une plaque de ferrite
Fig 3 - Champ magnétique créé par un courant à une distance r
Fig 4 - Représentation du flux linéique autour d'un conducteur
Fig. 5 - Ecran ferromagnétique placé en regard d'un conducteur
Fig 6 - Blindage magnétique par une structure composite légère et de géométrie intégrée
Description générale de l'invention
La présente invention se base sur le constat qu'il est possible d'obtenir un blindage magnétique de faible épaisseur, comme démontré ci-dessous :
En se référant à la Fig 3, le champ magnétique H créé par le courant / vaut à une distance r:
2nr
L'induction magnétiqure associée B vaut alors : u 2nr
En se référant à la Fig 4, on peut en déduire le flux linéique Φ' se refermant autour d'un conducteur : φ' = Bdr = ^ 2 -dr = ^ ln
Pour :
/ = 400 A
Ssat = 0.6 T
r2 = 0.15 m à 1 m
In— ~ 2 à 4 e = 0.27 à 0.54 mm
L'épaisseur nécessaire pour assurer un blindage suffisant est donc faible, au maximum de quelques mm. Celle-ci est principalement fixée par la qualité du matériau (Ssat).
Une autre manière de démontrer que l'épaisseur du blindage peut être relativement faible tout en restant efficace est présentée comme suit :
Soit un écran ferromagnétique placé en regard d'un conducteur (voir figure 5).
Par effet miroir (propriété d'incidence des lignes de champ), la distribution des lignes de champ autour du conducteur est soit un cercle, soit un demi-cercle et deux droites. La transition intervient pour un rayon rd tel que la longueur d'une ligne de champ dans l'air est la même pour les deux cas.
La Loi d'Ampère s'écrit pour une ligne de champ :
ΗάΙ = I
Pour un cercle : l 2nr
Pour un demi-cercle et deux droites :
H = -L- nr+2d
Rayon de transition rd :
2nrd = nrd + 2d
2d
L'induction magnétique pour r > ^ vaut:
Β = μ0Η =
nr+2d
On en déduit le flux par unité de longueur sur un rayon compris entre rd et 4rd :
Dans le milieu ferromagnétique de l'écran, on a au maximum B 0.5T. L'épaisseur correspondante est :
_ Φι
Bsat
Pour /= 1000 A, on a: e = 0.8 mm.
L'invention concerne donc un blindage magnétique léger, de protection équivalente à un blindage de faible épaisseur qui serait constitué exclusivement d'un matériau ferromagnétique.
Dans le présent document, par « léger », il faut comprendre « de poids inférieur à celui d'un blindage de l'état de la technique qui aurait un volume équivalent».
Plus précisément, le blindage magnétique selon l'invention est constitué d'un matériau composite comprenant des éléments « support » et des éléments ferromagnétiques, la masse constituée par les éléments « support » étant inférieure à la masse des éléments ferromagnétiques qui occuperaient le même volume que celui des éléments « support ».
De préférence, les éléments support sont en plastique ou formés de fibre de verre-epoxy, mais tout autre matériau approprié peut être également utilisé.
La présence des éléments support augmentent donc le volume du blindage, de préférence au niveau de l'épaisseur, ce qui permet d'obtenir un objet plus robuste par rapport à l'usage envisagé.
Avantageusement, les éléments ferromagnétiques sont des poudres ou des fibres.
Selon une variante de l'invention, le blindage forme un élément de plancher de véhicule.
Dans une autre variante, le blindage forme la jupe latérale d'un véhicule.
Enfin, le blindage peut être disposé sous un plancher ou un châssis métallique.
La figure 6 illustre un mode de réalisation de l'invention dans lequel le blindage est disposé sous une structure métallique formant p. ex. le plancher ou le châssis métallique d'un véhicule.
Il va de soi que l'invention ne se limite pas à cet exemple. Elle peut couvrir n'importe quelle forme et/ou structure telle que définie dans les revendications.
Claims
1. Blindage magnétique léger pour dispositif de transmission d'énergie sans contact à puissance élevée, ledit blindage étant constitué d'un matériau composite comprenant des éléments « support » et des éléments ferromagnétiques, la masse constituée par les éléments « support » étant inférieure à la masse des éléments ferromagnétiques qui occuperaient le même volume que celui desdits éléments « support ».
2. Blindage selon la revendication 1 dans lequel les éléments support sont en plastique ou formés de fibres de verre-epoxy.
3. Blindage selon la revendication 1 ou 2 dans lequel les éléments ferromagnétiques sont des poudres ou des fibres.
4. Blindage selon l'une quelconque des revendications précédentes formant un élément de plancher de véhicule.
5. Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 formant la jupe latérale d'un véhicule.
6. Blindage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 adapté pour être disposé sous un plancher ou un châssis métallique.
7. Blindage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que son épaisseur est supérieure à 5 mm.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IB2016052866 | 2016-05-17 | ||
| IBPCT/IB2016/052866 | 2016-05-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017199114A1 true WO2017199114A1 (fr) | 2017-11-23 |
Family
ID=58800859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2017/052251 Ceased WO2017199114A1 (fr) | 2016-05-17 | 2017-04-19 | Blindage magnétique pour dispositif de transmission d'énergie sans contact |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2017199114A1 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2976152A1 (fr) * | 2011-05-31 | 2012-12-07 | Renault Sa | Ecran de blindage magnetique pour charge sans contact d'une batterie d'un vehicule automobile |
| US20140346815A1 (en) * | 2011-12-21 | 2014-11-27 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Magnetic Field Shield for Electromagnetic Fields and Vehicle Having an Integrated Magnetic Field Shield |
-
2017
- 2017-04-19 WO PCT/IB2017/052251 patent/WO2017199114A1/fr not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2976152A1 (fr) * | 2011-05-31 | 2012-12-07 | Renault Sa | Ecran de blindage magnetique pour charge sans contact d'une batterie d'un vehicule automobile |
| US20140346815A1 (en) * | 2011-12-21 | 2014-11-27 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Magnetic Field Shield for Electromagnetic Fields and Vehicle Having an Integrated Magnetic Field Shield |
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