Fils de litz haute performance pour tables de cuisson à induction modernes
Dans le cadre d'un projet de développement commun, PACK LitzWire a accompagné un fabricant de tables de cuisson à induction dans la réalisation de bobines planaires plates en forme de spirale. Ces bobines acheminaient des courants très élevés et étaient situées directement sous la vitrocéramique ; des exigences particulièrement élevées s'appliquaient donc à la densité de puissance, à la résistance à la température et à la sécurité électrique.
Spécifications techniques
Pour ce projet, le client et PACK LitzWire ont défini les spécifications du fil de litz : matériau primaire en cuivre, alternativement en aluminium ou en aluminium plaqué cuivre (CCA) ; diamètre du brin individuel compris entre 0,10 et 0,4 mm ; nombre de brins individuels par fil de litz en fonction de la taille de la bobine et des conditions de fonctionnement ; utilisation d'émaux haute température avec une résistance thermique ≥ 200 °C ; profilage du fil de litz pour augmenter le facteur de remplissage.
Le défi
Les principales questions de développement étaient les suivantes :
- Facteur de remplissage et hauteur de construction : Les bobines devaient être aussi plates et compactes que possible avec un facteur de remplissage très élevé (profilage), sans compromettre la rigidité diélectrique.
- Rigidité diélectrique et isolation : Les couches d'émail et le concept d'isolation devaient garantir une rigidité diélectrique élevée, même après pressage mécanique et en cas d'échauffement continu.
- Résistance à la température : Les systèmes d'émail choisis devaient résister durablement aux températures et au rayonnement thermique des ustensiles de cuisine, sans libérer de produits de décomposition odorants.
- Questions de matériaux et de transformation : Le choix entre Cu, Al et CCA a nécessité une coordination concernant le contactage, la soudabilité, le comportement à la corrosion et le comportement mécanique lors du profilage.
La bobine plate "pancake" illustre le résultat d'une conception de fil de litz optimisée en termes de matériaux et de processus pour les systèmes de cuisson par induction aux exigences thermiques élevées.
La structure du fil de litz profilé et densément tassé favorise un facteur de remplissage en cuivre élevé et est conçue pour une densité de puissance maximale sous la vitrocéramique.
Approche de solution de PACK LitzWire
PACK LitzWire a travaillé en étroite collaboration avec le client sur un concept coordonné de "Design-for-Manufacturing" :
- Conseil en matériaux : Évaluation des avantages et inconvénients du cuivre, de l'aluminium et du CCA en termes de conductivité, de poids, de technique de contact et de comportement à long terme ; les adaptations nécessaires aux processus de sertissage/soudage ont été définies.
- Conception du fil de litz : Dimensionnement des diamètres des brins individuels et du nombre de brins en fonction des courants de fonctionnement, de la fréquence attendue et du facteur de remplissage souhaité.
- Concept d'isolation : Sélection d'émaux haute température inodores (≥ 200 °C) avec une résistance au vieillissement certifiée ; l'application de l'émail et les épaisseurs de couche ont été spécifiées de manière à ce que la rigidité diélectrique soit maintenue après le pressage.
- Profilage : Des structures de fils de litz profilés ont été utilisées et les processus de fabrication pour le profilage ainsi que l'enroulement/pressage ultérieurs ont été validés.
- Prototypage & Tests : Livraison d'échantillons, essais d'endurance thermique, tests de rigidité diélectrique et de lignes de fuite selon les normes en vigueur dans les conditions de fonctionnement.
Résultat
Grâce au choix concerté des matériaux, au dimensionnement précis des fils de litz (diamètre et nombre de brins) et à l'utilisation d'émaux haute température (≥ 200 °C), PACK LitzWire et le client ont réalisé des bobines plates "pancake" avec un facteur de remplissage très élevé. Le profilage a permis un gain de place supplémentaire. L'isolation a conservé la rigidité diélectrique requise après le pressage et sous charge continue ; les tests d'odeur n'ont révélé aucune émission significative. Au total, le client a pu introduire en série des bobines d'induction plus compactes, plus efficaces et conformes aux normes.
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