FR3038123A1

FR3038123A1 - INDUCTANCE DEVICE.

Info

Publication number: FR3038123A1
Application number: FR1555764A
Authority: FR
Inventors: Christophe Beucher; Yann Mariotte; Olivier Vacher
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-12-30
Anticipated expiration: 2035-06-23
Also published as: FR3038123B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'inductance (1), en particulier pour un chargeur embarqué de forte puissance de véhicule automobile électrique ou hybride, comprenant un bobinage (24) dans lequel est inséré au moins en partie un corps ferromagnétique (26), ledit bobinage (24) et ledit corps ferromagnétique (26) étant maintenus par une résine (27) dans un boîtier métallique (2) destiné à être fixé sur un carter (3), caractérisé en ce que le boîtier métallique (2) comprend des points de fixation (21) agencés du côté extérieur de parois latérales (22) du boîtier et aptes à recevoir des vis de fixation (4) pour solidariser ledit boîtier (2) avec des points de réception correspondants ménagés sur le carter (3), lesdits points de fixation (21) comprenant des moyens de découplage mécanique (40) entre ledit boîtier et lesdites vis de fixation sur le carter.The invention relates to an inductance device (1), in particular for a high-power on-board charger of an electric or hybrid motor vehicle, comprising a winding (24) in which at least a ferromagnetic body (26) is inserted, said coil (24) and said ferromagnetic body (26) being held by a resin (27) in a metal casing (2) for attachment to a casing (3), characterized in that the metal casing (2) comprises fastening points (21) arranged on the outside of lateral walls (22) of the housing and able to receive fastening screws (4) for securing said housing (2) with corresponding receiving points formed on the housing (3), said attachment points (21) including mechanical decoupling means (40) between said housing and said fixing screws on the housing.

Description

3 812 3 1 Dispositif d'inductance La présente invention concerne un dispositif d'inductance, en particulier pour un chargeur embarqué de forte puissance de véhicule automobile électrique ou hybride. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'inductance comportant un bobinage dans lequel est inséré au moins en partie un corps ferromagnétique, ledit bobinage et ledit corps ferromagnétique étant maintenus par une résine dans un boîtier métallique destiné à être fixé sur un carter.The present invention relates to an inductor device, in particular for a high-power on-board charger of an electric or hybrid motor vehicle. It relates more particularly to an inductor device comprising a winding in which is inserted at least partly a ferromagnetic body, said coil and said ferromagnetic body being held by a resin in a metal housing to be fixed on a housing.

Un tel dispositif est bien connu de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne le document de brevet FR 2 996 047. Lorsque le bobinage est parcouru par des variations de courant, dues par exemple à des commutations du courant en amont du dispositif inductif, des variations d'attractions/répulsions correspondantes entre blocs ferromagnétiques ainsi que des phénomènes de magnétostriction génèrent des déformations du corps ferromagnétique. Ces déformations provoquent des vibrations au niveau des entrefers, se produisant à une fréquence identique à celle de l'excitation électrique du bobinage, qui se traduisent par des vibrations se transmettant par voie aérienne, là où le boîtier est à l'air libre, et des vibrations se transmettant par voie solidienne, en particulier au niveau de la base inférieure du boîtier métallique fixée au carter. Ces transmissions aériennes et solidiennes sont sources de perturbations acoustiques génératrices de bruit, ce qui n'est pas souhaitable. Afin de réduire les vibrations émises par le corps ferromagnétique lorsque le dispositif d'inductance est soumis à des variations de courant, le document de brevet précité enseigne de disposer un film conducteur thermique entre le corps ferromagnétique et la surface intérieure de la base inférieure du boîtier métallique, ledit film ayant une raideur inférieure à celle d'une résine synthétique, telle que la résine qui remplit le boîtier métallique contenant le bobinage et le corps ferromagnétique. Ce film conducteur thermique permet un découplage mécanique entre le corps ferromagnétique et le fond du boîtier du 3038123 2 dispositif, plus important que celle procurée par la résine de maintien du corps ferromagnétique et du bobinage dans le boîtier. Cependant, cette solution nécessite de développer une inductance spécifique et complexifie le processus de fabrication. Elle est donc coûteuse à 5 mettre en oeuvre. Il existe donc un besoin pour un dispositif d'inductance du type précité limitant les vibrations transmises à l'extérieur du dispositif lorsqu'il est parcouru par un courant variable, de manière économique et efficace. Ce but est atteint grâce à un dispositif d'inductance, par ailleurs conforme 10 à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, et essentiellement caractérisé en ce que le boîtier métallique comprend des points de fixation agencés du côté extérieur de parois latérales du boîtier et aptes à recevoir des vis de fixation pour solidariser ledit boîtier avec des points de réception correspondants ménagés sur le carter, lesdits points de fixation 15 comprenant des moyens de découplage mécanique entre ledit boîtier et lesdites vis de fixation sur le carter. Grâce à ce découplage mécanique agencé sur la structure externe du dispositif d'inductance au niveau de ses points de fixation sur le carter, il est possible de découpler mécaniquement le dispositif d'inductance et le carter, de 20 façon à ne pas transmettre au carter les vibrations émises par le corps ferromagnétique lorsque le dispositif d'inductance est soumis à des variations de courant. En outre, cette solution est particulièrement avantageuse en ce qu'elle n'a aucun impact sur le dispositif d'inductance lui-même. En particulier, elle n'implique aucune modification structurelle ou d'agencement entre eux des 25 éléments constitutifs du dispositif d'inductance montés dans le boîtier. Avantageusement, lesdits moyens de découplage comprennent un palier métallo-élastomère pour les vis de fixation, à amortissement axial et radial. Un tel palier est ainsi susceptible d'absorber tout ou partie de l'énergie transmise par les vibrations.Such a device is well known to those skilled in the art, in particular by the example given in the patent document FR 2 996 047. When the winding is traversed by current variations, due for example to switching current upstream of the inductive device, corresponding variations of attractions / repulsions between ferromagnetic blocks as well as magnetostriction phenomena generate deformations of the ferromagnetic body. These deformations cause vibration at the air gaps, occurring at a frequency identical to that of the electrical excitation of the winding, which result in vibrations transmitted by air, where the housing is in the open air, and vibrations transmitting solidarity, particularly at the lower base of the metal housing fixed to the housing. These aerial and solid transmissions are sources of acoustic disturbances generating noise, which is undesirable. In order to reduce the vibrations emitted by the ferromagnetic body when the inductor is subjected to current variations, the aforementioned patent document teaches to arrange a thermal conductive film between the ferromagnetic body and the inner surface of the lower base of the housing. metal, said film having a stiffness lower than that of a synthetic resin, such as the resin that fills the metal housing containing the coil and the ferromagnetic body. This thermal conductive film allows a mechanical decoupling between the ferromagnetic body and the bottom of the device housing, more important than that provided by the ferromagnetic body holding resin and the coil in the housing. However, this solution requires the development of a specific inductor and complicates the manufacturing process. It is therefore expensive to implement. There is therefore a need for an inductance device of the aforementioned type limiting the vibrations transmitted to the outside of the device when it is traversed by a variable current, economically and efficiently. This object is achieved by means of an inductance device, which also conforms to the generic definition given in the preamble above, and essentially characterized in that the metal casing comprises fixing points arranged on the outside of walls. side of the housing and adapted to receive fixing screws for securing said housing with corresponding receiving points formed on the housing, said attachment points 15 comprising mechanical decoupling means between said housing and said fixing screws on the housing. Thanks to this mechanical decoupling arranged on the external structure of the inductor device at its fixing points on the housing, it is possible to mechanically decouple the inductance device and the housing, so as not to transmit to the housing. the vibrations emitted by the ferromagnetic body when the inductor is subjected to current variations. In addition, this solution is particularly advantageous in that it has no impact on the inductor device itself. In particular, it does not imply any structural modification or arrangement between them of the constituent elements of the inductor device mounted in the housing. Advantageously, said decoupling means comprise a metallo-elastomer bearing for the fastening screws, with axial and radial damping. Such a bearing is thus capable of absorbing all or part of the energy transmitted by the vibrations.

30 Selon un mode de réalisation, ledit palier métallo-élastomère est monté dans un manchon de palier sensiblement cylindrique et comprend un joint 3038123 3 profilé élastomère lié au manchon de palier et un insert métallique de palier couplé audit joint profilé élastomère, de sorte que ledit joint profilé élastomère est disposé entre le manchon de palier et ledit insert métallique. Avantageusement, ledit joint profilé élastomère présente une première 5 section revêtant la surface interne dudit manchon de palier et une seconde section, au niveau de chaque extrémité axiale dudit palier métallo-élastomère, s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de ladite première section sur une surface d'appui respective dudit manchon de palier. De préférence, ledit insert métallique de palier est agencé en deux parties 10 symétriques par rapport à un plan médian du manchon de palier. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles : 15 - la figure 1 illustre schématiquement un dispositif d'inductance auquel l'invention est destinée à s'appliquer ; - la figure 2 illustre schématiquement l'environnement de montage du dispositif d'inductance selon l'invention ; - la figure 3 est une vue de détail d'un des points de fixation du 20 dispositif d'inductance selon l'invention. La figure 1 illustre un dispositif d'inductance 1 comportant un boîtier 2, constitué d'un pot en aluminium. Le boîtier 2 est destiné à être fixé sur un carter 3, protégeant des modules d'électronique de puissance d'un chargeur de véhicule électrique. En effet, le dispositif d'inductance est utilisé comme 25 inductance d'un chargeur embarqué de véhicule électrique. Le dispositif d'inductance comporte des points de fixation 21, par exemple trois points de fixation, agencés du côté extérieur de parois latérales 22 respectives du boîtier 2, s'étendant sensiblement verticalement dans le sens longitudinal depuis une base 23 du boîtier. Ces points de fixation se présentent sous la forme de plots 30 de fixation mécanique faisant saillie des parois latérales 22 du boîtier 2 et destinés à être montés par l'intermédiaire de vis de fixation 4 sur des points de 3038123 4 réception correspondants ménagés sur le carter 3, se présentant sous la forme de bossages de fixation 31, faisant saillie sensiblement verticalement depuis une base du carter, de sorte que le boîtier 2 est suspendu sur les bossages de fixation 31 du carter 3 par ses plots de fixation 21. La fixation entre les plots de 5 fixation 21 du boîtier et les bossages de fixation 31 correspondants du carter est agencée de telle sorte que les vis de fixation 4 sont prévues pour s'étendre axialement à travers les plots de fixation 21 sensiblement parallèlement aux parois latérales 22 du boîtier 2. De façon connue en soit, un bobinage 24 est maintenu verticalement 10 dans le sens longitudinal dans le boîtier et est relié à des connecteurs électriques 25, par lesquels, lorsque le dispositif d'inductance est utilisé, entre et sort un courant de forte intensité présentant des variations de courant VI. Un corps ferromagnétique 26 est inséré en partie dans le bobinage 25. Il est composé de blocs ferromagnétiques, par exemple des blocs de ferrite, 15 préférentiellement espacés par des entrefers 28, transversaux au bobinage 24. Le bobinage 24 et le corps ferromagnétique 26 sont noyés dans une résine 27 présente sur leur pourtour et en partie supérieure du boîtier 2. La résine 27 permet de maintenir structurellement le bobinage 24 et le corps ferromagnétique 26 dans le boîtier 2.According to one embodiment, said metallo-elastomer bearing is mounted in a substantially cylindrical bearing sleeve and comprises an elastomeric profiled joint 3038123 3 connected to the bearing sleeve and a bearing metal insert coupled to said elastomeric profiled seal, so that said Elastomeric profiled seal is disposed between the bearing sleeve and said metal insert. Advantageously, said elastomeric profiled gasket has a first section coating the inner surface of said bearing sleeve and a second section, at each axial end of said metalloelastomer bearing, extending radially outwardly from said first section. on a respective bearing surface of said bearing sleeve. Preferably, said metal bearing insert is arranged in two parts symmetrical with respect to a median plane of the bearing sleeve. Other features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description of a particular embodiment of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the appended figures in which: - Figure 1 schematically illustrates an inductor device to which the invention is intended to apply; - Figure 2 schematically illustrates the mounting environment of the inductor device according to the invention; FIG. 3 is a detailed view of one of the fixing points of the inductor device according to the invention. Figure 1 illustrates an inductor device 1 comprising a housing 2, consisting of an aluminum pot. The housing 2 is intended to be fixed on a housing 3, protecting power electronics modules of an electric vehicle charger. Indeed, the inductor device is used as the inductor of an on-board electric vehicle charger. The inductor comprises fixing points 21, for example three fixing points, arranged on the outside of respective lateral walls 22 of the housing 2, extending substantially vertically in the longitudinal direction from a base 23 of the housing. These fixing points are in the form of mechanical fastening studs 30 projecting from the side walls 22 of the casing 2 and intended to be mounted by means of fixing screws 4 on corresponding receiving points formed on the casing. 3, in the form of mounting bosses 31, projecting substantially vertically from a base of the housing, so that the housing 2 is suspended on the mounting bosses 31 of the housing 3 by its fixing studs 21. The fixing between the fastening studs 21 of the casing and the corresponding fixing lugs 31 of the casing are arranged in such a way that the fixing screws 4 are provided for extending axially through the fixing studs 21 substantially parallel to the lateral walls 22 of the casing 2. In a manner known per se, a coil 24 is held vertically in the longitudinal direction in the housing and is connected to electrical connectors. 25, by which, when the inductor is used, enters and leaves a current of high intensity having current variations VI. A ferromagnetic body 26 is inserted partly in the coil 25. It is composed of ferromagnetic blocks, for example ferrite blocks, 15 preferably spaced apart by gaps 28, transverse to the coil 24. The coil 24 and the ferromagnetic body 26 are embedded. in a resin 27 present on their periphery and in the upper part of the housing 2. The resin 27 serves to structurally maintain the coil 24 and the ferromagnetic body 26 in the housing 2.

20 Lorsque le dispositif d'inductance 1 est soumis à des fortes variations de courant VI, ces variations de courant provoquent des vibrations VE notamment au niveau des entrefers, qui se traduisent par des vibrations VA transmises par voie aérienne là où le boîtier est à l'air libre, et des vibrations VS transmises par voie solidienne au niveau de la liaison entre les plots de fixation mécanique 25 21 du boîtier 2 et les bossages de fixation du carter 3. Conformément à l'invention, en référence aux figures 2 et 3, les plots de fixation mécanique 21 comprennent des moyens de découplage mécanique 40 entre le boîtier 2 et les vis de fixation 4 sur le carter 3. Le découplage consiste à désolidariser ces éléments entre eux, c'est-à-dire à supprimer toute liaison 30 mécanique rigide entre ces éléments, dans le but de ne pas transmettre, ou à tout le moins de limiter la transmission des vibrations VS par voie solidienne et 3038123 5 partant, de réduire les émissions acoustiques transmises par voie solidienne au niveau des liaisons entre le boîtier et le carter. Plus précisément, ces moyens de découplage mécanique 40, qui permettent de découpler mécaniquement le dispositif d'inductance de ses 5 fixations sur le carter, se présentent, pour chaque plot de fixation, sous la forme d'un palier métallo-élastomère pour la vis de fixation, servant à supporter la vis par rapport à son plot de fixation, tout en assurant un amortissement axial et radial (par rapport à l'axe de la vis de fixation). Chaque palier métallo-élastomère 40 est prévu pour être monté dans un 10 manchon de palier 41 agencé au niveau du plot de fixation 21 et ayant un passage sensiblement cylindrique, dont l'axe est sensiblement parallèle aux parois latérales 22 du boîtier 2. Le palier métallo-élastomère 40 comprend un joint profilé élastomère 42 lié au manchon de palier 41 et un insert métallique de palier 43, couplé au joint profilé élastomère 42, de sorte que le joint profilé 15 élastomère 42 est disposé entre le manchon de palier 41 et l'insert métallique 43. L'insert métallique 43 est par exemple agencé en deux parties symétriques par rapport à un plan médian du manchon de palier 41 dans lequel le palier métallo-élastomère 40 est destiné à être emboîté. Plus précisément, le joint profilé élastomère 42 présente une première section 42a, dite section axiale, 20 revêtant la surface interne du manchon de palier 41 et une seconde section, 42b, dite section radiale, au niveau de chaque extrémité axiale du palier métallo-élastomère 40, prévue pour déboucher à l'extérieur du manchon de palier 41 à chacune de ses extrémités respectives et s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de la première section 42a sur des surfaces d'appui 25 41a, 41b opposées du manchon de palier 41, respectivement pour la tête de la vis de fixation 4 et pour une surface d'appui complémentaire 31a du bossage de fixation 31 s'étendant radialement autour d'un trou taraudé 31b destiné à accueillir la tige de la vis de fixation 4 pour la liaison du boîtier au carter. Les deux parties symétriques formant l'insert métallique de palier 43 sont montées 30 à l'intérieur du manchon de palier 41 en définissant une section axiale 43a recouvrant la section axiale 42a du joint profilé élastomère à l'intérieur du 3038123 6 manchon de palier 41 et, à chaque extrémité, une section radiale 43b recouvrant la section radiale 42b du joint profilé élastomère à l'extérieur du manchon de palier 41 au niveau des surfaces d'appui 41a, 41b respectives du manchon de palier. Le palier métallo-élastomère ainsi agencé permet de 5 découpler mécaniquement le boîtier 2 du dispositif d'inductance 1 de ses fixations sur le carter 3 et permet alors d'absorber l'énergie transmise au carter au niveau des plots de fixation du boîtier sur le carter.When the inductance device 1 is subjected to strong current variations VI, these current variations cause VE vibrations, particularly at the air gaps, which result in VA vibrations transmitted by air where the housing is exposed. free air, and VS vibrations transmitted solidly at the connection between the mechanical fixing studs 25 21 of the housing 2 and the fixing lugs of the housing 3. In accordance with the invention, with reference to FIGS. , the mechanical fastening studs 21 comprise mechanical decoupling means 40 between the casing 2 and the fastening screws 4 on the casing 3. The decoupling consists in separating these elements from one another, that is to say to removing any connection 30 rigid mechanical mechanism between these elements, in order not to transmit, or at least to limit the transmission of VS vibrations by solidarity and thus, to reduce the emissio ns acoustically transmitted solidly at the connections between the housing and the housing. More precisely, these mechanical decoupling means 40, which make it possible to mechanically decouple the inductance device from its 5 fasteners on the housing, are, for each fixing stud, in the form of a metalloelastomer bearing for the screw fixing device, serving to support the screw relative to its mounting stud, while providing axial and radial damping (relative to the axis of the fixing screw). Each metalloelastomer bearing 40 is intended to be mounted in a bearing sleeve 41 arranged at the fastening stud 21 and having a substantially cylindrical passage, whose axis is substantially parallel to the side walls 22 of the housing 2. The bearing metalloelastomer 40 comprises an elastomeric profiled seal 42 bonded to the bearing sleeve 41 and a bearing metal insert 43, coupled to the elastomeric profiled seal 42, so that the elastomeric profiled seal 42 is disposed between the bearing sleeve 41 and the The metal insert 43 is for example arranged in two parts symmetrical with respect to a median plane of the bearing sleeve 41 in which the metallo-elastomer bearing 40 is intended to be fitted. More specifically, the elastomeric profiled seal 42 has a first section 42a, said axial section, 20 coating the inner surface of the bearing sleeve 41 and a second section, 42b, said radial section, at each axial end of the metallo-elastomer bearing 40, provided to open outwardly from the bearing sleeve 41 at each of its respective ends and extending radially outwardly from the first section 42a on opposite bearing surfaces 41a, 41b of the sleeve. bearing 41, respectively for the head of the fixing screw 4 and for a complementary bearing surface 31a of the fixing boss 31 extending radially around a threaded hole 31b intended to receive the rod of the fixing screw 4 for the connection of the housing to the housing. The two symmetrical parts forming the metal bearing insert 43 are mounted inside the bearing sleeve 41 by defining an axial section 43a covering the axial section 42a of the elastomeric profiled seal within the bearing sleeve 41. and at each end, a radial section 43b covering the radial section 42b of the elastomeric profiled gasket outside the bearing sleeve 41 at the respective bearing surfaces 41a, 41b of the bearing sleeve. The metalloelastomer bearing thus arranged enables the housing 2 of the inductor 1 to be decoupled mechanically from its fasteners on the casing 3 and then makes it possible to absorb the energy transmitted to the casing at the fixing studs of the casing on the housing. casing.

Claims

REVENDICATIONS1. Inductance device (1), in particular for a high-power on-board charger of an electric or hybrid motor vehicle, comprising a winding (24) in which at least a ferromagnetic body (26) is inserted, said winding (24) and said ferromagnetic body (26) being held by a resin (27) in a metal housing (2) for attachment to a housing (3), characterized in that the metal housing (2) comprises attachment points (21) ) arranged on the outside of lateral walls (22) of the housing and adapted to receive fastening screws (4) for securing said housing (2) with corresponding receiving points formed on the housing (3), said attachment points ( 21) comprising mechanical decoupling means (40) between said housing and said fixing screws on the housing.

2. Device according to claim 1, characterized in that said mechanical decoupling means (40) comprise a metallo-elastomeric bearing for the fastening screw, axially and radially damped.

3. Device according to claim 2, characterized in that said metallo-elastomer bearing is mounted in a substantially cylindrical bearing sleeve (41) and comprises an elastomeric profiled seal (42) connected to the bearing sleeve (41) and a metal insert. bearing (43) coupled to said elastomeric profiled seal (42), such that said elastomeric profiled seal is disposed between the bearing sleeve (41) and said metal insert (43).

4. Device according to claim 3, characterized in that said elastomeric profiled seal (42) has a first section (42a) coating the inner surface of said bearing sleeve (41) and a second section (42b), at each end. axial axis of said metalloelastomeric bearing (42) extending radially outwardly from said first section (42a) on a respective bearing surface (41a, 41b) of said bearing sleeve (41). 3038123 8

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that said metal bearing insert (43) is arranged in two parts symmetrical with respect to a median plane of the bearing sleeve (41).