Composé d'enrobage pour composants inductifs : bobines, selfs et transformateurs
Les bobines, les inductances et les transformateurs imposent des exigences différentes à un composé d'enrobage qu'une carte de circuit imprimé plane : ils combinent génération de chaleur, champs électriques intenses et enroulements fins et délicats au sein d'un même composant. Cet article explique les critères essentiels à prendre en compte lors du choix du matériau et quel composé d'enrobage convient à quelle application.
Pour résumer : quel composé d'enrobage convient aux bobines et aux transformateurs ?
En résumé : pour la plupart des composants inductifs, un silicone bi-composant élastique est le meilleur choix car il conserve une faible contrainte sur une large plage de températures et ne détériore pas les enroulements délicats. Utilisez des gels de silicone souples pour les enroulements sensibles ou haute tension, une variante thermoconductrice pour les inductances à fortes pertes, et l’époxy uniquement lorsque la rigidité mécanique est requise et que les variations de température sont limitées. Dans tous les cas, un enrobage sans bulles est essentiel.
Pourquoi les composants inductifs ont-ils des exigences particulières ?
Quatre contraintes agissent simultanément – et elles tirent parfois le choix des matériaux dans des directions opposées.
1. Pertes thermiques dues au cuivre et au noyau
Les pertes électriques dans l'enroulement et les pertes par hystérésis dans le noyau génèrent de la chaleur qui doit être dissipée. Un composé d'enrobage peut évacuer cette chaleur via le boîtier, à condition d'assurer une liaison thermique et une conductivité thermique suffisantes. Cependant, un inconvénient majeur réside dans le fait qu'un enrobage complet peut également entraver la dissipation thermique, par exemple si la convection au niveau de la tête d'enroulement assurait auparavant le refroidissement. Par conséquent, pour les inductances fortement sollicitées, l'utilisation d'un composé thermoconducteur ou d'une combinaison avec une interface thermique avec le dissipateur (voir Matériaux d'interface thermique) est recommandée.
2. Intensité du champ électrique et décharge partielle
Des champs électriques locaux élevés apparaissent dans l'isolation des couches et des enroulements. Les inclusions d'air, les vides ou les bulles constituent les points faibles critiques : des décharges partielles , dégradant lentement le système d'isolation au fil des heures de fonctionnement jusqu'à sa défaillance. Par conséquent, l'absence de bulles dans les transformateurs haute tension n'est pas qu'esthétique, mais essentielle à leur durée de vie. La mesure est effectuée par des essais de décharges partielles conformément à la norme CEI 60270 ; les distances d'air et de fuite, ainsi que le degré de pollution, sont déterminés par la coordination de l'isolation selon la norme CEI 60664-1. Un encapsulage dense et complet permet d'atteindre le degré de pollution 1, autorisant ainsi des conceptions plus compactes avec des distances de fuite plus courtes. Pour les transformateurs de commutation haute fréquence, il convient également de tenir compte des facteurs de réduction pour les hautes fréquences selon la norme CEI 60664-4.
3. Cycles mécaniques et thermiques
Le composé d'enrobage, le fil de cuivre, le noyau en ferrite ou en fer et le corps de bobinage présentent des coefficients de dilatation thermique très différents. À chaque cycle de température, ces matériaux subissent des contraintes réciproques. Un composé dur et rigide transmet ces contraintes directement au fil de bobinage fin et à son isolant, ce qui peut entraîner la rupture du fil et la fissuration de l'isolant. À l'inverse, les silicones et gels souples et élastiques se découplent avec un minimum de contraintes et amortissent simultanément les vibrations et les résonances mécaniques. Pour les bobinages fins avec des fils de petit diamètre, une faible dureté Shore est donc presque toujours le choix le plus sûr.
4. Humidité, condensation et milieux
Le composé d'enrobage protège hermétiquement l'enroulement contre l'humidité, la condensation, les embruns salins et les milieux agressifs. Les silicones sont particulièrement robustes grâce à leur résistance à l'hydrolyse et aux intempéries sur une large plage de températures. La stabilité thermique à long terme d'un système d'isolation est classée selon la de la norme CEI 60085 , tandis que la résistance au cheminement de surface est déterminée par l'indice CTI (valeur comparative de l'inductance thermique) selon la norme CEI 60112.
Silicone, polyuréthane ou époxy ?
Les trois produits chimiques sont encapsulés – mais ils diffèrent considérablement au niveau des composants inductifs :
- Silicone – plage de températures très étendue (généralement de -50 à +200 °C), élasticité permanente, faible contrainte, résistant aux décharges partielles. Matériau de choix pour la commutation thermique, la haute tension et les bobinages fins.
- Polyuréthane – résistant et élastique, bonne protection mécanique et chimique, plage de températures moyennes. Convient lorsque la robustesse et la résistance à l'abrasion sont primordiales.
- Époxy – dur, haute résistance, résistant aux produits chimiques, mais rigide : la différence de coefficient de dilatation thermique engendre des contraintes sur les enroulements lors des variations de température. Convient aux blocs d’enrobage à forte contrainte mécanique, dimensionnellement stables et fonctionnant dans une plage de températures limitée.
Vous trouverez une comparaison détaillée sous Composés d'enrobage et résines d'électrocoulée : époxy, silicone ou PU , et pour une distinction fondamentale sous Enrobage vs. encapsulation.
Choisir la dureté Shore adaptée à la bobine
Le critère de sélection le plus important pour les composants inductifs n'est pas la marque, mais la dureté :
| Exigence | Recommandation | Produits (Exemples) |
|---|---|---|
| Bobinage fin et sensible, haute tension, réparable ultérieurement | Gel souple / silicone souple (dureté Shore très faible) | SILISIL RTV MD-Gel, MD-Soft 10, PP-Soft 00, MF-Soft 12 |
| Enrobage standard avec cycles thermiques et vibrations | silicone élastique (dureté moyenne Shore) | SILISIL RTV MF-Flex 20, PC-Flex 20, PRO-Cast 45 |
| Mécaniquement robuste, dimensionnellement stable | Silicone plus ferme/à remplissage plus important | SILISIL RTV MF-Dura 35, MF-Ultra 50 |
| Encapsulation transparente et haute résistance | Silicone transparent haute performance | BLUESIL ESA 7250, BLUESIL RTV 3132 |
Dissipation thermique dans les inductances et les transformateurs
En cas de perte de puissance, les interfaces thermiques sont cruciales. Un composé d'enrobage thermoconducteur abaisse la température des enroulements et prolonge leur durée de vie. Cependant, la conductivité thermique seule est peu efficace si le chemin thermique vers le boîtier ou le dissipateur est insuffisant. Pour la connexion aux surfaces de refroidissement, des pâtes thermiques telles que la DOWSIL 340 le composé d'enrobage. Une conductivité thermique plus élevée implique généralement un niveau de remplissage plus important et donc une viscosité plus élevée ; il faut en tenir compte lors du dosage et du dégazage. Nous serions ravis de sélectionner un composé thermoconducteur adapté et facile à doser pour votre application spécifique.
Application : l'absence de bulles est obligatoire
En particulier avec les composants inductifs, la résine d'enrobage s'infiltre entre les couches d'enroulement très rapprochées ; l'air emprisonné à cet endroit devient alors le point de départ de décharges partielles. Ces facteurs déterminent le résultat :
- Nettoyer et préchauffer l'ensemble ; sceller le corps de bobinage et le boîtier.
- Mélanger les composants 2K exactement dans les proportions prescrites et homogénéiser complètement.
- Le dégazage sous vide n'est pas optionnel pour les composants à enroulement serré.
- Versez lentement à un seul endroit pour permettre à l'air de s'échapper des serpentins ; observez la durée de vie du pot.
- Durcir ou tremper conformément à la fiche technique ; attendre le durcissement complet.
La procédure complète est décrite étape par étape dans les instructions d'enrobage électronique ; les erreurs typiques et leurs causes se trouvent dans la section « Éviter les erreurs d'enrobage » .
Vous pouvez déterminer la quantité de matériau nécessaire pour votre composant et comment les quantités de mélange des composants A et B sont directement divisées grâce à notre calculateur d'enrobage et de fabrication de moules.
Vous hésitez encore ?
Les bobines, les inductances et les transformateurs diffèrent considérablement par leur plage de tension, leur dissipation de puissance et la conception de leur enroulement. Si vous nous fournissez les caractéristiques des composants, la température de fonctionnement, la tension et les conditions d'installation, nous vous recommanderons le modèle le plus adapté et vous fournirons un échantillon. Contactez-nous ou écrivez-nous à info@silitech.ch.
