EP4533602A1 - Connecteur électrique haute tension à risque d'arcs électriques limité en régime alternatif haute fréquence - Google Patents

Connecteur électrique haute tension à risque d'arcs électriques limité en régime alternatif haute fréquence

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EP4533602A1
EP4533602A1 EP23725261.4A EP23725261A EP4533602A1 EP 4533602 A1 EP4533602 A1 EP 4533602A1 EP 23725261 A EP23725261 A EP 23725261A EP 4533602 A1 EP4533602 A1 EP 4533602A1
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EP
European Patent Office
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electrical
conductive material
electrically conductive
electrical continuity
electrical connector
Prior art date
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EP23725261.4A
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German (de)
English (en)
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EP4533602B1 (fr
Inventor
François Guillot
Tanguy RENAN
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Safran Electronics and Defense SAS
Original Assignee
Safran Electronics and Defense SAS
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Publication date
Application filed by Safran Electronics and Defense SAS filed Critical Safran Electronics and Defense SAS
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Publication of EP4533602B1 publication Critical patent/EP4533602B1/fr
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/53—Bases or cases for heavy duty; Bases or cases for high voltage with means for preventing corona or arcing
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    • H01R13/02—Contact members
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    • H01R13/035—Plated dielectric material
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    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5219—Sealing means between coupling parts, e.g. interfacial seal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts

Definitions

  • the present invention relates to a high voltage electrical connector with limited risk of electric arcs in high frequency alternating regime.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with connectors used on the electrical power networks of aircraft.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an assembly according to the state of the art of a male electrical connector 10 and a female electrical connector 11 used within an electrical power network of an aircraft .
  • the male electrical connector 10 comprises a body 12 made of an electrically conductive material, an electrical conductor 13 covered with a layer of electrically insulating material 15, a male electrical terminal 16, as well as an insulating insert 18 intended to insulate electrically the male electrical terminal 16 relative to the body 12.
  • the female electrical connector 11 comprises a body 21 made of an electrically conductive material, an electrical conductor 23 covered with a layer of electrically insulating material 25, a female electrical terminal 26, as well as an insulating insert 28 intended to insulate electrically the female electrical terminal 26 relative to the body 21.
  • Figure 2 shows an equivalent diagram of a dielectric chain between two equipotentials, for example the electrical conductor 13, 23 and the body 12, 21 of an electrical connector 10, 11.
  • Cs and Rs respectively represent the capacitance and the resistance of solid dielectrics.
  • Cg and Rg respectively represent the capacitance and resistance of gaseous dielectrics, such as ambient air.
  • alternating regime also known as AC regime (for Alternative Current in English)
  • the distribution of potentials is carried out mainly by the capacitors intrinsic to the insulators, all the more so with respect to the resistances as the frequency is high.
  • These capacitors are sized in Farad and their value is defined by the facing surfaces, the distances between equipotentials, the vacuum permittivity (E0) and the relative permittivity of the dielectric (cr).
  • the invention aims to effectively remedy the aforementioned drawbacks by proposing an electrical connector comprising:
  • an elastic seal being placed in a space where an internal air volume of the electrical connector is likely to be subjected to a difference in electrical potentials between an electrical potential of the body and an electrical potential of the electrical terminal, - said elastic joint being in contact with the first electrical continuity zone and with the second electrical continuity zone.
  • the invention thus makes it possible to eliminate any trace of ambient air acting as electrical insulation inside the connector by minimizing or even canceling the significant potential differences likely to be applied to the air located at inside the electrical connector.
  • the invention thus minimizes the risk of generating electrical arcs during operation of the electrical connector in a high frequency and high voltage regime.
  • the layers of electrically conductive material of the first electrical continuity zone and the second electrical continuity zone are solid layers.
  • the layers of electrically conductive material of the first electrical continuity zone and the second electrical continuity zone are mesh layers.
  • the layers of electrically conductive material of the first electrical continuity zone and the second electrical continuity zone are made of carbon.
  • the layers of electrically conductive material of the first electrical continuity zone and the second electrical continuity zone are made of metal.
  • the layers of electrically conductive material of the first electrical continuity zone and the second electrical continuity zone each have a thickness of between 20nm and 100nm.
  • the electrical conductor and the layer of electrically insulating material are covered by shielding.
  • said electrical connector is of the male and/or female type.
  • the volume of air V1 extending radially between an external face of the insulating insert 18 and an internal face of the body 12 is subjected on both sides to the electrical potential of the bodies 12, 21 of the electrical connectors 10, 1 1, which prevents the appearance of parasitic currents in high voltage alternating regime in this zone.
  • the volume of air V2 is subjected on both sides to the electrical potential of the electrical terminals 16, 26 of the electrical connectors 10, 11, which prevents the appearance of parasitic currents in high voltage alternating conditions in this zone.
  • the layers of electrically conductive material 32, 33, 34, 35 of the first electrical continuity zone 31.1, 36.1 and the second electrical continuity zone 31.2, 36.2 could be mesh layers.
  • the mesh layers comprise an alternation of empty zones 38, that is to say zones devoid of electrically conductive material, and arms 39 delimiting the meshes of the layer.
  • the layers of electrically conductive material 32, 33, 34, 35 of the first electrical continuity zone 31.1, 36.1 and the second electrical continuity zone 31.2, 36.2 are preferably made of carbon.
  • layers 32, 33, 34, 35 are made of metal.
  • the layers of electrically conductive material 32, 33, 34, 35 may be deposited by ultrasonic welding, by plasma deposition, or any other technique for deposition of a thin layer of electrically conductive material on an element made of a dielectric material.
  • the type of electrically conductive material is chosen according to its compatibility with the material of the insulating insert 18, 28 on which the layer 32, 33, 34, 35 is deposited.
  • the layers of electrically conductive material 32, 33, 34, 35 of the first electrical continuity zone 31.1 and the second electrical continuity zone 31.2 each have a thickness of between 20nm and 10Onm.
  • An elastic seal 40 visible in Figure 3 is arranged in a space 41 where an internal air volume of the electrical connector is capable of being subjected to a difference in electrical potentials between an electrical potential of the body 12, 21 and a electrical potential of the electrical terminal 16, 26.
  • the elastic seal 40 is arranged between the male electrical connector 10 and the female electrical connector 11.
  • the space 41 extends axially between the insulating insert 18 of the connector 10 and the insulating insert 28 of connector 11.
  • the space 41 extends radially between one of the electrical terminals 16 or 26 and one of the insulators 18 or 28.
  • the elastic seal 40 is made of a material capable of withstanding the maximum internal tension to which the electrical connector is subjected.
  • the elastic seal 40 is preferably made of silicone but any other material suitable for the application is possible.
  • the elastic seal 40 is compressed so as to expel the air present inside the space 41. The air is thus replaced by the elastic seal 40 as an electrical insulator.
  • the elastic seal 40 thus makes it possible to significantly increase the dielectric rigidity relative to air in a ratio of at least 10.
  • the joint 40 is in contact with the first electrical continuity zone 31.1 and the second electrical continuity zone 31.2 of the electrical connector 10, in particular one end of the first electrical continuity zone 31.1 and one end of the second electrical continuity zone 31.2 of the electrical connector 10.
  • the joint 40 is also in contact with the first electrical continuity zone 36.1 and the second electrical continuity zone 36.2 of the electrical connector 11, in particular one end of the first electrical continuity zone 36.1 and one end of the second electrical continuity zone 36.2 of the electrical connector 11.
  • the end of the first electrical continuity zone 31.1 is spaced apart by a distance, for example of the order of a millimeter, relative to the end of the second electrical continuity zone 31.2 of the electrical connector 10.
  • the end of the first electrical continuity zone 36.1 is separated by a distance, for example of the order of a millimeter, relative to the end of the second electrical continuity zone 36.2 of the electrical connector 11.
  • first face 42 and the second face 43 of the space 41 on which the electrical continuity zones end are adjacent to each other.
  • first face 42 and the second face 43 can be opposite each other.
  • the voltage gradient gradV between the electrical potential of the terminals and the electrical potential of the body 12, 21 is distributed inside the elastic seal 40.
  • Figure 6a shows an example of implementation of the invention with an electrical connector 50 of the hermaphrodite type, that is to say a connector which is the combination of a male connector and a female connector .
  • This type of connector is used for economies of scale or when the assembly operation on equipment (harness or housing) is irreversible in order to avoid making assembly errors.
  • the electrical connector 50 comprises a body 51 made of an electrically conductive material, an electrical conductor 52 covered with a layer of electrically insulating material 53 and a shield 54 electrically connected to the body 51.
  • the connector 50 also includes an electrical terminal 55 having a male portion and a female portion, as well as an insulating insert 56 intended to electrically insulate the electrical terminal 55 with respect to the body 51.
  • the insulating insert 56 comprises a first electrical continuity zone 57.1 covered with a layer of electrically conductive material ensuring electrical continuity with the body 51, and a second electrical continuity zone 57.2 covered with a layer of electrically conductive material ensuring electrical continuity with the electrical terminal 55.
  • the first electrical continuity zone 57.1 and the second electrical continuity zone 57.2 are distinct from each other, that is to say there is no continuity of material between the layer of electrically conductive material of the first electrical continuity zone 57.1 and the layer of electrically conductive material of the second electrical continuity zone 57.2.
  • the electrical connector 10, 11, 50 is a multi-pin connector comprising two or more electrical terminals 16, 26, 55.
  • an electrical continuity zone is provided for each electrical terminal 16, 26 , 55 of the electrical connector 10, 11.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

La présente invention porte sur un connecteur électrique (10, 11) comportant: - un corps (12, 21) réalisé dans un matériau électriquement conducteur, - au moins un conducteur électrique (13, 23) recouvert d'une couche de matériau électriquement isolant (15, 25), - au moins une borne électrique (16, 26) raccordée électriquement à une extrémité du conducteur électrique (13, 23), et - un insert isolant (18, 28) destiné à isoler électriquement la borne électrique (16, 26) par rapport au corps (12, 21) dudit connecteur électrique (10, 11), - l'insert isolant (18, 28) comportant une première zone de continuité électrique (31.1) recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur (32, 34) assurant une continuité électrique avec le corps (12, 21), et - une deuxième zone de continuité électrique (31.2) recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur (33, 35) assurant une continuité électrique avec la borne électrique (16, 26), - un joint élastique (40) étant disposé dans un espace (41) où un volume d'air interne du connecteur électrique (10, 11) est susceptible d'être soumis à une différence de potentiels électriques entre un potentiel électrique du corps (12, 21) et un potentiel électrique de la borne électrique (16, 26), - ledit joint élastique (40) étant en contact avec la première zone de continuité électrique (31.1) et avec la deuxième zone de continuité électrique (31.2).

Description

DESCRIPTION
TITRE : CONNECTEUR ÉLECTRIQUE HAUTE TENSION À RISQUE D'ARCS ÉLECTRIQUES LIMITÉ EN RÉGIME ALTERNATIF HAUTE FRÉQUENCE
[0001] La présente invention porte sur un connecteur électrique haute tension à risque d'arcs électriques limité en régime alternatif haute fréquence. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les connecteurs utilisés sur les réseaux électriques de puissance des aéronefs.
[0002] La figure 1 montre une représentation schématique d'un assemblage selon l'état de la technique d'un connecteur électrique mâle 10 et d'un connecteur électrique femelle 11 utilisés au sein d'un réseau électrique de puissance d'un aéronef.
[0003] Le connecteur électrique mâle 10 comporte un corps 12 réalisé dans un matériau électriquement conducteur, un conducteur électrique 13 recouvert d'une couche de matériau électriquement isolant 15, une borne électrique mâle 16, ainsi qu'un insert isolant 18 destiné à isoler électriquement la borne électrique mâle 16 par rapport au corps 12.
[0004] Le connecteur électrique femelle 11 comporte un corps 21 réalisé dans un matériau électriquement conducteur, un conducteur électrique 23 recouvert d'une couche de matériau électriquement isolant 25, une borne électrique femelle 26, ainsi qu'un insert isolant 28 destiné à isoler électriquement la borne électrique femelle 26 par rapport au corps 21 .
[0005] L’électrification croissante des aéronefs conduit à augmenter les tensions électriques appliquées aux systèmes d'actionnement afin de minimiser leur masse ainsi que les pertes électriques. Les tensions mises en œuvre sur les réseaux électriques de puissance sont de l’ordre de 800V avec des maximums approchant les 10OOVdc. [0006] Afin de supporter des niveaux de tension élevés, il est connu d'augmenter les épaisseurs des diélectriques solides des connecteurs électriques réalisés dans un matériau thermoplastique ou thermodurcissable. Toutefois, l’air ambiant apporte une contribution à l’isolement électrique entre les différentes équipotentielles.
[0007] La figure 2 montre un schéma équivalent d'une chaîne diélectrique entre deux équipotentielles, par exemple le conducteur électrique 13, 23 et le corps 12, 21 d'un connecteur électrique 10, 11. Cs et Rs représentent respectivement la capacité et la résistance des diélectriques solides. Cg et Rg représentent respectivement la capacité et la résistance des diélectriques gazeux, tel que l’air ambiant.
[0008] En régime continu, dit également régime DC (pour Direct Current en anglais), la répartition des potentiels de tension est effectuée par les résistances intrinsèques des isolants seuls (les condensateurs n’interviennent pas). Par ailleurs, la résistivité des diélectriques solides est très supérieure à celle de l’air. En pratique, la tension se répartit très majoritairement sur les isolants solides dimensionnés pour résister à cette tension.
[0009] En régime alternatif, dit également régime AC (pour Alternative Current en anglais), la répartition des potentiels est effectuée principalement par les condensateurs intrinsèques aux isolants, d’autant plus vis-à-vis des résistances que la fréquence est élevée. Ces condensateurs sont dimensionnés en Farad et leur valeur est définie par les surfaces en regard, les distances entre équipotentielles, la permittivité du vide (E0) et la permittivité relative du diélectrique (cr).
[0010] La valeur d'un condensateur est donnée par la relation C= S.£o.£r/L:
- C étant valeur du condensateur en Farad,
- S étant la surface en regard en m2,
- L étant la distance entre les surfaces en regard en m, et
- E0 étant la permittivité du vide = 8,854.10-12F/m. La permittivité relative de l’air est proche de 1 alors que celle des diélectriques solides classiquement utilisés est comprise entre 3 et 5. [0011] En régime alternatif, la plus grande partie des variations de tension est appliqué sur l’air qui présente une rigidité diélectrique beaucoup plus faible (20 à 50 fois) que celle des diélectriques solides (1 à 3kV/mm pour l’air et 20kV/mm à 150kV/mm pour les diélectriques solides).
[0012] Dans ces conditions, on observe un phénomène d'ionisation de l’air induisant un risque d'arcs électriques. En particulier, ce phénomène apparaît lors d'une alimentation à distance de moteurs polyphasés par l'intermédiaire de signaux de tension de type PWM (pour "Pulse Width Modulation" en anglais) présentant des variations temporelles de tension (dV/dt) importantes du fait d'une faible durée de commutation et d'une tension élevée. Cela entraîne une perte de puissance électrique ainsi qu'une dissipation thermique susceptible de détériorer les diélectriques solides du connecteur électrique.
[0013] L'invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant un connecteur électrique comportant:
- un corps réalisé dans un matériau électriquement conducteur,
- au moins un conducteur électrique recouvert d'une couche de matériau électriquement isolant,
- au moins une borne électrique raccordée électriquement à une extrémité du conducteur électrique, et
- un insert isolant destiné à isoler électriquement la borne électrique par rapport au corps dudit connecteur électrique,
- l'insert isolant comportant une première zone de continuité électrique recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur assurant une continuité électrique avec le corps, et
- une deuxième zone de continuité électrique recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur assurant une continuité électrique avec la borne électrique,
- un joint élastique étant disposé dans un espace où un volume d'air interne du connecteur électrique est susceptible d'être soumis à une différence de potentiels électriques entre un potentiel électrique du corps et un potentiel électrique de la borne électrique, - ledit joint élastique étant en contact avec la première zone de continuité électrique et avec la deuxième zone de continuité électrique.
[0014] L'invention permet ainsi d'éliminer toute trace d'air ambiant faisant office d'isolant électrique à l'intérieur du connecteur en minimisant voire en annulant les différences de potentiels importantes susceptibles d'être appliquées à l’air situé à l'intérieur du connecteur électrique. L'invention minimise ainsi le risque de génération d'arcs électriques lors du fonctionnement du connecteur électrique dans un régime haute fréquence et haute tension.
[0015] Selon une réalisation de l'invention, le joint élastique est réalisé dans un matériau silicone.
[0016] Selon une réalisation de l'invention, les couches de matériau électriquement conducteur de la première zone de continuité électrique et de la deuxième zone de continuité électrique sont des couches pleines.
[0017] Selon une réalisation de l'invention, les couches de matériau électriquement conducteur de la première zone de continuité électrique et de la deuxième zone de continuité électrique sont des couches maillées.
[0018] Selon une réalisation de l'invention, les couches de matériau électriquement conducteur de la première zone de continuité électrique et de la deuxième zone de continuité électrique sont réalisées en carbone.
[0019] Selon une réalisation de l'invention, les couches de matériau électriquement conducteur de la première zone de continuité électrique et de la deuxième zone de continuité électrique sont réalisées en métal.
[0020] Selon une réalisation de l'invention, les couches de matériau électriquement conducteur de la première zone de continuité électrique et de la deuxième zone de continuité électrique présentent chacune une épaisseur comprise entre 20nm et 100nm.
[0021] Selon une réalisation de l'invention, le conducteur électrique et la couche de matériau électriquement isolant sont recouverts par un blindage. [0022] Selon une réalisation de l'invention, ledit connecteur électrique est de type mâle et/ou femelle.
[0023] L’invention a également pour objet un assemblage de deux connecteurs.
[0024] La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentées à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles:
[0025] [Fig. 1] La figure 1 , déjà décrite, est une représentation schématique de l'assemblage d'un connecteur électrique mâle et d'un connecteur électrique femelle selon l'état de la technique;
[0026] [Fig. 2] La figure 2, déjà décrite, montre un schéma équivalent d'une chaîne diélectrique entre deux équipotentielles d'un connecteur électrique selon l'état de la technique;
[0027] [Fig. 3] La figure 3 est une représentation schématique de l'assemblage d'un connecteur électrique mâle et d'un connecteur électrique femelle selon l'invention;
[0028] [Fig. 4a] [Fig. 4b] Les figures 4a et 4b montrent des vues de dessus d'une couche de matériau électriquement conducteur déposée sur un insert isolant présentant respectivement une configuration pleine et une configuration maillée;
[0029] [Fig. 5] La figure 5 est une représentation schématique de la répartition d'un gradient de tension à l'intérieur d'un joint élastique d'un connecteur électrique selon l'invention;
[0030] [Fig. 6a] La figure 6a est une représentation schématique d'un connecteur électrique de type hermaphrodite selon l'invention;
[0031] [Fig. 6b] La figure 6b est une représentation schématique de l'assemblage de deux connecteurs électriques hermaphrodites selon l'invention. [0032] Il est à noter que les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation présentent les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
[0033] La figure 3 montre un connecteur électrique mâle 10 établissant un contact électrique avec un connecteur électrique femelle 11 . Les connecteurs électriques 10 et 11 pourront par exemple être utilisés sur un réseau électrique haute tension d'un aéronef.
[0034] Le connecteur électrique mâle 10 comporte un corps 12 réalisé dans un matériau électriquement conducteur et muni d'au moins une ouverture 14 de passage de conducteur. Le corps 12 du connecteur électrique mâle 10 présente une forme complémentaire d'un corps 21 du connecteur électrique femelle 1 1. Au moins un conducteur électrique 13 est inséré à l'intérieur de l'ouverture 14 de passage de conducteur. Le conducteur électrique 13 pourra être réalisé dans un matériau électriquement conducteur, tel que le cuivre, l'aluminium, ou tout autre matériau électriquement conducteur adapté à l'application. Le conducteur électrique 13 pourra le cas échéant être recouvert d'une fine couche de finition améliorant sa conductivité électrique, comme par exemple une couche de palladium, d'or, d'argent, d'étain, de nickel ou tout autre matériau électriquement conducteur adapté à l'application.
[0035] Le conducteur électrique 13 pourra être constitué par un fil unique ayant une section ronde, en forme de méplat, ou tout autre forme adaptée à l'application. Alternativement, le conducteur électrique 13 pourra être de type multibrins, c’est-à- dire qu'il pourra être constitué par une pluralité de fils disposés côte à côte. Le conducteur électrique 13 est recouvert par une couche de matériau électriquement isolant 15. Le matériau électriquement isolant de la couche 15 pourra être constitué par une gaine diélectrique recouvrant le conducteur électrique 13 ou éventuellement une couche d'émail.
[0036] Le conducteur électrique 13 et la couche de matériau électriquement isolant 15 sont recouverts par un blindage 19. Le blindage 19 est réalisé dans un matériau électriquement conducteur. Le blindage 19 est relié électriquement au corps 12 du connecteur électrique mâle 10.
[0037] Au moins une borne électrique mâle 16 est raccordée électriquement à une extrémité du conducteur électrique 13. La liaison entre la borne électrique mâle 16 et le conducteur électrique 13 pourra être effectuée par sertissage, soudage (avec ou sans apport de matière), ou toute autre technique de liaison électrique adaptée à l'application. La borne électrique mâle 16 présente une forme complémentaire de la borne électrique femelle 26.
[0038] Un insert isolant 18 est destiné à isoler électriquement la borne électrique mâle 16 par rapport au corps 12 du connecteur électrique 10. L'insert isolant 18 a également une fonction de maintien électrique de la borne électrique mâle 16. L'insert isolant 18 est disposé à l’intérieur d’un logement 20 prévu dans le corps 12. L’insert isolant 18 s'étend au moins en partie autour de la borne électrique mâle 16. L’insert isolant 18 présente une forme destinée à coopérer avec une forme complémentaire de l'insert isolant 28 du connecteur électrique femelle 1 1 . L'insert isolant 18 pourra être réalisé dans tout matériau diélectrique rigide, tel qu'un matériau thermoplastique ou un matériau thermodurcissable.
[0039] L'insert isolant 18 comporte une première zone de continuité électrique 31 .1 recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur 32 assurant une continuité électrique avec le corps 12 du connecteur électrique, et une deuxième zone de continuité électrique 31 .2 recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur 33 assurant une continuité électrique avec la borne électrique mâle 16.
[0040] La première zone de continuité électrique 31 .1 et la deuxième zone de continuité électrique 31 .2 sont distinctes l'une par rapport à l'autre, c’est-à-dire qu'il n'y a pas de continuité de matière entre la couche 32 de matériau électriquement conducteur de la première zone de continuité électrique 31.1 et la couche de matériau électriquement conducteur 33 de la deuxième zone de continuité électrique 31 .2. [0041] Par ailleurs, le connecteur électrique femelle 1 1 comporte un corps 21 réalisé dans un matériau électriquement conducteur et muni d'au moins une ouverture 24 de passage de conducteur. Le corps 21 du connecteur électrique femelle 1 1 présente une forme complémentaire du corps 12 du connecteur électrique mâle 10. Au moins un conducteur électrique 23 est inséré à l'intérieur de l'ouverture 24 de passage de conducteur. Le conducteur électrique 23 pourra être réalisé dans un matériau électriquement conducteur, tel que le cuivre, l'aluminium, ou tout autre matériau électriquement conducteur adapté à l'application. Le conducteur électrique 23 pourra le cas échéant être recouvert d'une fine couche de finition améliorant sa conductivité électrique, comme par exemple une couche de palladium, d'or, d'argent, d'étain, de nickel ou tout autre matériau électriquement conducteur adapté à l'application.
[0042] Le conducteur électrique 23 pourra être constitué par un fil unique ayant une section ronde, en forme de méplat, ou tout autre forme adaptée à l'application. Alternativement, le conducteur pourra être de type multibrins, c’est-à-dire qu'il pourra être constitué par une pluralité de fils disposés côte à côte. Le conducteur électrique 23 est recouvert par une couche de matériau électriquement isolant 25. Le matériau électriquement isolant de la couche 25 pourra être constitué par une gaine diélectrique recouvrant le conducteur électrique 23 ou éventuellement une couche d'émail.
[0043] Le conducteur électrique 23 et la couche de matériau électriquement isolant 25 sont recouverts par un blindage 29. Le blindage 29 est réalisé dans un matériau électriquement conducteur. Le blindage 29 est relié électriquement au corps 21 du connecteur électrique femelle 11 .
[0044] Au moins une borne électrique femelle 26 est raccordée électriquement à une extrémité du conducteur électrique 23. La liaison entre la borne électrique femelle 26 et le conducteur électrique 23 pourra être effectuée par sertissage, soudage (avec ou sans apport de matière), ou toute autre technique de liaison électrique adaptée à l'application. La borne électrique femelle 26 présente une forme complémentaire de la borne électrique mâle 16. [0045] Un insert isolant 28 est destiné à isoler électriquement la borne électrique femelle 26 par rapport au corps 21 du connecteur électrique 11 . L'insert isolant 28 a également une fonction de maintien électrique de la borne électrique femelle 26 du connecteur électrique 11 . L'insert isolant 28 est disposé à l’intérieur d’un logement 30 prévu dans le corps 21 . L’insert isolant 28 s'étend au moins en partie autour de la borne électrique femelle 26. L’insert isolant 28 présente une forme destinée à coopérer avec une forme complémentaire de l'insert isolant 18 du connecteur électrique mâle 10. L'insert isolant 28 pourra être réalisé dans tout matériau diélectrique rigide, tel qu'un matériau thermoplastique ou un matériau thermodurcissable.
[0046] L'insert isolant 28 comporte une première zone de continuité électrique
36.1 recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur 34 assurant une continuité électrique avec le corps 21 du connecteur électrique 11 , et une deuxième zone de continuité électrique 36.2 recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur 35 assurant une continuité électrique avec la borne électrique femelle 26.
[0047] La première zone de continuité électrique 36.1 et la deuxième zone de continuité électrique 36.2 sont distinctes l'une par rapport à l'autre, c’est-à-dire qu'il n'y a pas de continuité de matière entre la couche de matériau électriquement conducteur 34 de la première zone de continuité électrique 36.1 et la couche de matériau électriquement conducteur 35 de la deuxième zone de continuité électrique 36.2.
[0048] Lorsque les connecteurs électriques mâle 10 et femelle 1 1 sont assemblés entre eux, il existe une continuité électrique entre la première zone de continuité électrique 31.1 du connecteur électrique mâle 10 et la première zone de continuité électrique 36.1 du connecteur électrique femelle 11. Il peut également exister une continuité électrique entre la deuxième zone de continuité électrique
31 .2 du connecteur électrique mâle 10 et la deuxième zone de continuité électrique
36.2 du connecteur électrique femelle 11 .
[0049] Ainsi, le volume d'air V1 s'étendant radialement entre une face externe de l'insert isolant 18 et une face interne du corps 12 est soumis des deux côtés au potentiel électrique des corps 12, 21 des connecteurs électriques 10, 1 1 , ce qui évite l'apparition de courants parasites en régime alternatif haute tension dans cette zone. De façon analogue, le volume d'air V2 est soumis des deux côtés au potentiel électrique des bornes électriques 16, 26 des connecteurs électriques 10, 11 , ce qui évite l'apparition de courants parasites en régime alternatif haute tension dans cette zone.
[0050] Comme cela est illustré par la figure 4a, les couches de matériau électriquement conducteur 32, 33, 34, 35 de la première zone de continuité électrique 31.1 , 36.1 et de la deuxième zone de continuité électrique 31.2, 36.2 pourront être des couches pleines.
[0051] Alternativement, comme cela est illustré par la figure 4b, les couches de matériau électriquement conducteur 32, 33, 34, 35 de la première zone de continuité électrique 31.1 , 36.1 et de la deuxième zone de continuité électrique 31.2, 36.2 pourront être des couches maillées. Les couches maillées comportent une alternance de zones vides 38, c’est-à-dire de zone dépourvues de matériau électriquement conducteur, et de bras 39 délimitant les mailles de la couche.
[0052] Les couches de matériau électriquement conducteur 32, 33, 34, 35 de la première zone de continuité électrique 31.1 , 36.1 et de la deuxième zone de continuité électrique 31.2, 36.2 sont réalisées de préférence en carbone. Alternativement, les couches 32, 33, 34, 35 sont réalisées en métal.
[0053] Les couches de matériau électriquement conducteur 32, 33, 34, 35 pourront être déposées par soudure à ultrasons, par dépôt plasma, ou toute autre technique de dépôt de couche fine de matériau électriquement conducteur sur un élément réalisé dans un matériau diélectrique. Le type de matériau électriquement conducteur est choisi en fonction de sa compatibilité avec le matériau de l'insert isolant 18, 28 sur lequel est déposée la couche 32, 33, 34, 35.
[0054] Les couches de matériau électriquement conducteur 32, 33, 34, 35 de la première zone de continuité électrique 31.1 et de la deuxième zone de continuité électrique 31 .2 présentent chacune une épaisseur comprise entre 20nm et 10Onm. [0055] Un joint élastique 40 visible en figure 3 est disposé dans un espace 41 où un volume d'air interne du connecteur électrique est susceptible d'être soumis à une différence de potentiels électriques entre un potentiel électrique du corps 12, 21 et un potentiel électrique de la borne électrique 16, 26. Le joint élastique 40 est disposé entre le connecteur électrique mâle 10 et le connecteur électrique femelle 1 1. L'espace 41 s'étend axialement entre l'insert isolant 18 du connecteur 10 et l'insert isolant 28 du connecteur 11 . L'espace 41 s'étend radialement entre une des bornes électriques 16 ou 26 et un des isolants 18 ou 28.
[0056] Le joint élastique 40 est réalisé dans un matériau apte à supporter la tension maximale interne à laquelle est soumis le connecteur électrique. Le joint élastique 40 est de préférence réalisé en silicone mais tout autre matériau adapté à l'application est envisageable. Lorsque les connecteurs 10 et 11 sont assemblés entre eux, le joint élastique 40 est comprimé de façon à chasser l'air présent à l'intérieur de l'espace 41 . L'air est ainsi remplacé par le joint élastique 40 comme isolant électrique. Le joint élastique 40 permet ainsi d'augmenter sensiblement la rigidité diélectrique par rapport à l'air dans un rapport d'au moins 10.
[0057] Comme on peut le voir plus précisément sur la figure 5, le joint 40 est en contact avec la première zone de continuité électrique 31 .1 et la deuxième zone de continuité électrique 31.2 du connecteur électrique 10, en particulier une extrémité de la première zone de continuité électrique 31 .1 et une extrémité de la deuxième zone de continuité électrique 31.2 du connecteur électrique 10. Le joint 40 est également en contact avec la première zone de continuité électrique 36.1 et la deuxième zone de continuité électrique 36.2 du connecteur électrique 11 , en particulier une extrémité de la première zone de continuité électrique 36.1 et une extrémité de la deuxième zone de continuité électrique 36.2 du connecteur électrique 11 .
[0058] Sur une première face 42 de l'espace 41 délimitant le volume d'air, l'extrémité de la première zone de continuité électrique 31.1 est écartée d'une distance, par exemple de l'ordre du millimètre, par rapport à l'extrémité de la deuxième zone de continuité électrique 31 .2 du connecteur électrique 10. [0059] Sur une deuxième face 43 de l'espace 41 délimitant le volume d'air, l'extrémité de la première zone de continuité électrique 36.1 est écarté d'une distance, par exemple de l'ordre du millimètre, par rapport à l'extrémité de la deuxième zone de continuité électrique 36.2 du connecteur électrique 11 .
[0060] Dans l'exemple représenté, la première face 42 et la deuxième face 43 de l'espace 41 sur lesquelles se terminent les zones de continuité électrique sont adjacentes l'une par rapport à l'autre. En variante, la première face 42 et le deuxième face 43 peuvent être opposées l'une par rapport à l'autre.
[0061] Ainsi, le gradient de tension gradV entre le potentiel électrique des bornes et le potentiel électrique du corps 12, 21 se répartit à l'intérieur du joint élastique 40.
[0062] La figure 6a montre un exemple de mise en œuvre de l'invention avec un connecteur électrique 50 de type hermaphrodite, c’est-à-dire un connecteur qui est la combinaison d'un connecteur mâle et d'un connecteur femelle. Ce type de connecteur est utilisé pour des économies d’échelle ou lorsque l’opération de montage sur un équipement (harnais ou boîtier) est irréversible afin d’éviter de commettre des erreurs de montage.
[0063] Plus précisément, le connecteur électrique 50 comporte un corps 51 réalisé dans un matériau électriquement conducteur, un conducteur électrique 52 recouvert d'une couche de matériau électriquement isolant 53 et d'un blindage 54 relié électriquement au corps 51 . Le connecteur 50 comporte également une borne électrique 55 ayant une portion mâle et une portion femelle, ainsi qu'un insert isolant 56 destiné à isoler électriquement la borne électrique 55 par rapport au corps 51 .
[0064] De façon analogue aux modes de réalisation précédents, l'insert isolant 56 comporte une première zone de continuité électrique 57.1 recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur assurant une continuité électrique avec le corps 51 , et une deuxième zone de continuité électrique 57.2 recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur assurant une continuité électrique avec la borne électrique 55. [0065] La première zone de continuité électrique 57.1 et la deuxième zone de continuité électrique 57.2 sont distinctes l'une par rapport à l'autre, c’est-à-dire qu'il n'y a pas de continuité de matière entre la couche de matériau électriquement conducteur de la première zone de continuité électrique 57.1 et la couche de matériau électriquement conducteur de la deuxième zone de continuité électrique 57.2.
[0066] Comme cela est illustré par la figure 6b, lorsque deux connecteurs électriques hermaphrodites 50 et 50' sont assemblés entre eux, la portion mâle de la borne électrique 55 du connecteur 50 coopère avec la portion femelle de la borne électrique 55 du connecteur 50’ tandis que la portion femelle de la borne électrique 55 du connecteur 50 coopère avec la portion mâle de la borne électrique 55 du connecteur 50’.
[0067] Il existe une continuité électrique entre la première zone de continuité électrique 57.1 du connecteur électrique 50 et la première zone de continuité électrique 57.1 du connecteur électrique 50'. Il existe également une continuité électrique entre la deuxième zone de continuité électrique 57.2 du connecteur électrique 50 et la deuxième zone de continuité électrique 57.2 du connecteur électrique 50'.
[0068] En variante, le connecteur électrique 10, 11 , 50 est un connecteur multibroche comportant deux ou plus de deux bornes électriques 16, 26, 55. Dans ce cas, on prévoit une zone de continuité électrique pour chaque borne électrique 16, 26, 55 du connecteur électrique 10, 11.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.

Claims

REVENDICATIONS Connecteur électrique (10, 11 , 50) comportant:
- un corps (12, 21 ) réalisé dans un matériau électriquement conducteur,
- au moins un conducteur électrique (13, 23) recouvert d'une couche de matériau électriquement isolant (15, 25),
- au moins une borne électrique (16, 26) raccordée électriquement à une extrémité du conducteur électrique (13, 23), et
- un insert isolant (18, 28) destiné à isoler électriquement la borne électrique (16, 26) par rapport au corps (12, 21 ) dudit connecteur électrique (10, 1 1 ), caractérisé en ce que l'insert isolant (18, 28) comporte une première zone de continuité électrique (31.1 ) recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur (32, 34) assurant une continuité électrique avec le corps (12, 21 ), et
- une deuxième zone de continuité électrique (31 .2) recouverte d'une couche de matériau électriquement conducteur (33, 35) assurant une continuité électrique avec la borne électrique (16, 26,
- un joint élastique (40) étant disposé dans un espace (41 ) où un volume d'air interne du connecteur électrique (10, 11 ) est susceptible d'être soumis à une différence de potentiels électriques entre un potentiel électrique du corps (12, 21 ) et un potentiel électrique de la borne électrique (16, 26),
- ledit joint élastique (40) étant en contact avec la première zone de continuité électrique (31.1 ) et avec la deuxième zone de continuité électrique (31 .2). Connecteur électrique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le joint élastique (40) est réalisé dans un matériau silicone. Connecteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les couches de matériau électriquement conducteur (32, 33, 34, 35) de la première zone de continuité électrique (31 .1 , 36.1 ) et de la deuxième zone de continuité électrique (31 .2, 36.2) sont des couches pleines. Connecteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les couches de matériau électriquement conducteur (32, 33, 34, 35) de la première zone de continuité électrique (31 .1 , 36.1 ) et de la deuxième zone de continuité électrique (31 .2, 36.2) sont des couches maillées.
5. Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les couches de matériau électriquement conducteur (32, 33, 34, 35) de la première zone de continuité électrique (31.1 , 36.1 ) et de la deuxième zone de continuité électrique (31 .2, 36.2) sont réalisées en carbone.
6. Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les couches de matériau électriquement conducteur (32, 33, 34, 35) de la première zone de continuité électrique (31.1 , 36.1 ) et de la deuxième zone de continuité électrique (31 .2, 36.2) sont réalisées en métal.
7. Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les couches de matériau électriquement conducteur (32, 33, 34, 35) de la première zone de continuité électrique (31.1 , 36.1 ) et de la deuxième zone de continuité électrique (31.2, 36.2) présentent chacune une épaisseur comprise entre 20nm et 100nm.
8. Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le conducteur électrique (13, 23) et la couche de matériau électriquement isolant (15, 25) sont recouverts par un blindage (19, 29).
9. Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est de type mâle et/ou femelle.
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