FR2790340A1 - Electrical module for an automobile alternator and assembly containing alternator and module - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne les alternateurs de véhicule automobile. On connaitThe invention relates to motor vehicle alternators. We know
des alternateurs dans lesquels les fonctions redressement du courant et régulation sont portées respectivement par deux sous-ensembles distincts alternators in which the current rectification and regulation functions are carried respectively by two separate sub-assemblies
constituant par exemple le pont redresseur et le porte- constituting for example the rectifier bridge and the holder
balais. Ce type d'alternateur a pour inconvénients que broom. This type of alternator has the disadvantages that
son coût est élevé et son volume important. its cost is high and its volume significant.
Un but de l'invention est de pallier ces An object of the invention is to overcome these
inconvénients.disadvantages.
En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un alternateur pour véhicule comprenant des composants de redressement de courant et au moins un composant de commande, dans lequel les composants de redressement et le composant de commande In order to achieve this aim, a vehicle alternator is provided according to the invention comprising current rectifying components and at least one control component, in which the rectification components and the control component
sont montés sur un même substrat.are mounted on the same substrate.
Ainsi, on réduit le coût et le volume de l'alternateur. Avantageusement, le substrat comprend une plaque de Thus, the cost and the volume of the alternator are reduced. Advantageously, the substrate comprises a plate of
métal.metal.
Ainsi, contrairement à un substrat en céramique, le substrat en métal résiste aux températures très hautes et très basses ainsi qu'aux brusques variations de température. De faible inertie thermique, il s'adapte rapidement à la température de l'environnement. Il résiste bien aux vibrations et son utilisation peut se Thus, unlike a ceramic substrate, the metal substrate withstands very high and very low temperatures as well as sudden temperature variations. Low thermal inertia, it quickly adapts to the temperature of the environment. It resists vibrations well and its use can be
faire avec un coût réduit.do with a reduced cost.
Avantageusement, l'alternateur comprend une couche électriquement conductrice s'étendant directement sur la Advantageously, the alternator comprises an electrically conductive layer extending directly over the
plaque.plate.
Avantageusement, l'alternateur comprend une contrepièce en métal interposée entre l'un des Advantageously, the alternator comprises a metal counterpart interposed between one of the
composants et une couche conductrice. components and a conductive layer.
Cette contrepièce assure la dissipation de l'énergie thermique du composant sur une large zone de la couche sous-jacente sans avoir à craindre une élévation de température due, sinon, à la résistance thermique de cette couche. Cet avantage est particulièrement important lorsque le composant est un This counterpart ensures the dissipation of the thermal energy of the component over a large area of the underlying layer without having to fear a rise in temperature due, otherwise, to the thermal resistance of this layer. This advantage is particularly important when the component is a
composant de puissance.power component.
Avantageusement, l'alternateur comprend une contrepièce en métal s'étendant sur une face d'un des Advantageously, the alternator comprises a metal counterpart extending over one face of one of the
composants opposée au substrat.components opposite the substrate.
Le rôle de cette deuxième contrepièce est de fournir à l'assemblage une capacité calorifique suffisante afin qu'il puisse supporter certaines phases de fonctionnement de l'alternateur telles que les The role of this second counterpart is to provide the assembly with sufficient heat capacity so that it can withstand certain operating phases of the alternator such as
ruptures de charge.load breaks.
Avantageusement, l'alternateur comprend un élément Advantageously, the alternator comprises an element
de connexion en contact direct avec la contrepièce. connection in direct contact with the counterpart.
Avantageusement, l'alternateur comprend au moins une couche électriquement isolante en contact direct Advantageously, the alternator comprises at least one electrically insulating layer in direct contact
avec le substrat et/ou la couche conductrice. with the substrate and / or the conductive layer.
Avantageusement, l'alternateur comporte un élément électriquement conducteur recevant un composant et s'étendant sur la couche isolante du côté opposé au substrat. Ainsi, on forme au moyen de l'élément conducteur et du substrat un condensateur assurant le filtrage de Advantageously, the alternator comprises an electrically conductive element receiving a component and extending over the insulating layer on the side opposite the substrate. Thus, by means of the conductive element and the substrate, a capacitor is formed ensuring the filtering of
parasites éventuels.possible parasites.
Avantageusement, le substrat est un porte-balais. Advantageously, the substrate is a brush holder.
Avantageusement, l'alternateur comporte un porte- Advantageously, the alternator includes a holder
balais distinct du substrat.brushes separate from the substrate.
Avantageusement, le composant de commande est un Advantageously, the control component is a
composant de régulation.regulatory component.
Avantageusement, l'alternateur est un démarreur. Advantageously, the alternator is a starter.
Avantageusement, le composant de commande est un Advantageously, the control component is a
composant de commande de la fonction démarrage. control component of the start function.
Avantageusement, les composants de redressement sont montés en pont de Graetz et il comprend un module de commande de ce montage. On prévoit également selon l'invention un procédé de fabrication d'un alternateur pour véhicule selon l'invention, comprenant les étapes consistant à: fournir une plaque de métal; - sérigraphier au moins une couche sur la plaque; et Advantageously, the rectifying components are mounted on a Graetz bridge and it includes a control module for this mounting. According to the invention, a method of manufacturing an alternator for a vehicle according to the invention is also provided, comprising the steps consisting in: providing a metal plate; - screen print at least one layer on the plate; and
- déposer l'un des composants sur la couche. - deposit one of the components on the layer.
Avantageusement, on sérigraphie au moins une couche isolante. Avantageusement, on sérigraphie une couche conductrice sur la plaque et on dépose l'un des Advantageously, at least one insulating layer is screen printed. Advantageously, a conductive layer is screen printed on the plate and one of the
composants sur cette couche.components on this layer.
Avantageusement, on interpose une contrepièce en Advantageously, a counterpart is interposed in
métal entre la couche conductrice et le composant. metal between the conductive layer and the component.
D'autres caractéristiques et avantages de Other features and benefits of
l'invention apparaitront encore dans la description the invention will also appear in the description
suivante d'un mode préféré de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. Aux dessins annexés: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un module électronique d'un alternateur selon l'invention; et - la figure 2 est un schéma électrique illustrant following of a preferred embodiment given by way of nonlimiting example. In the accompanying drawings: - Figure 1 is a schematic sectional view of an electronic module of an alternator according to the invention; and - Figure 2 is an electrical diagram illustrating
l'agencement de certains des composants du module. the arrangement of some of the module components.
Dans le mode préféré de réalisation de l'alternateur, les fonctions redressement, régulation et antiparasitage sont portées par un même module In the preferred embodiment of the alternator, the rectification, regulation and interference suppression functions are carried by the same module.
électronique faisant par ailleurs office de porte- electronic also acting as a holder
balais. L'intégration de ces fonctions dans un seul sous-ensemble permet une diminution de son volume et de son coût de réalisation. Bien évidement, dans un autre mode de réalisation, les fonctions redressement, régulation et antiparasitage peuvent être portées par un module électronique distinct du sous-ensemble porte- balais. Comme on va le voir, le module est construit à 5 partir de technologies d'assemblage de type microélectronique et connues en soi, bien adaptées à la grande série et permettant donc d'obtenir un coût compétitif. Dans le module, les composants 2, 3 seront de deux types: - des composants de puissance 2, tels que des diodes, qui sont en général dédiés au redressement du courant fourni par l'alternateur ou au contrôle du courant d'excitation de l'alternateur; et - des composants de commande 3, tels que des puces, qui peuvent être soit ceux qui contrôlent le courant d'excitation et qui constituent ce qu'on appelle en général un régulateur de tension, soit ceux qui contrôlent les redresseurs du courant de l'alternateur.20 Dans le cas o l'alternateur fait aussi office de démarreur, le composant de commande 3 pourra faire partie du module de commande de la fonction démarrage de l'alterno-démarreur. Ce module de commande pourra aussi être connecté à des capteurs de position ou de vitesse broom. The integration of these functions in a single sub-assembly allows a reduction in its volume and in its production cost. Obviously, in another embodiment, the rectification, regulation and interference suppression functions can be carried by an electronic module separate from the brush holder sub-assembly. As will be seen, the module is constructed from assembly technologies of the microelectronic type and known per se, well suited to mass production and therefore making it possible to obtain a competitive cost. In the module, the components 2, 3 will be of two types: - power components 2, such as diodes, which are generally dedicated to rectifying the current supplied by the alternator or to controlling the excitation current of the 'alternator; and - control components 3, such as chips, which can be either those which control the excitation current and which constitute what is generally called a voltage regulator, or those which control the rectifiers of the current of l 'alternator. 20 In the case where the alternator also acts as a starter, the control component 3 may be part of the control module for the start function of the alternator-starter. This control module can also be connected to position or speed sensors
pour la commande du moteur.for motor control.
Dans sa partie redresseur, le module électronique 1 comprend des composants à semi-conducteurs 2 tels que des diodes. Celles-ci peuvent par exemple être agencées suivant un montage à six diodes connectées en pont de Graetz tel qu'illustré sur la figure 2. La partie gauche de la figure montre les trois phases de l'alternateur et la partie droite montre les deux bornes, positive B+ et In its rectifier part, the electronic module 1 comprises semiconductor components 2 such as diodes. These can for example be arranged in a six diode circuit connected in Graetz bridge as illustrated in Figure 2. The left part of the figure shows the three phases of the alternator and the right part shows the two terminals , positive B + and
masse, vers le véhicule.mass, towards the vehicle.
Dans le présent mode de réalisation, certains composants à semiconducteurs sont montés directement en puce sans boîtier. Toutefois, on pourra prévoir de les In the present embodiment, certain semiconductor components are mounted directly in a chip without a housing. However, provision may be made for them
assembler en utilisant un boîtier do type semi- assemble using a semi- type housing
conducteur connu en soi. Le module comprend six ou huit diodes de redresseur driver known per se. The module includes six or eight rectifier diodes
2, ainsi qu'une ou plusieurs puces 3 de régulateur. 2, as well as one or more regulator chips 3.
Le module comprend un substrat 4 permettant tout à la fois de fixer les composants 2, 3 par brasage ou collage, de les connecter électriquement entre eux, éventuellement de les isoler électriquement de la masse et d'évacuer hors du module 1 des calories produites dans le module. Le substrat 4 est en métal et de préférence en acier inoxydable. Il pourra alternativement s'agir d'acier ordinaire, d'aluminium ou de cuivre. Il est constitué par une plaque découpée à la The module comprises a substrate 4 which simultaneously makes it possible to fix the components 2, 3 by soldering or gluing, to connect them electrically to each other, possibly to isolate them electrically from the mass and to evacuate from the module 1 the calories produced in the module. The substrate 4 is made of metal and preferably of stainless steel. It may alternatively be ordinary steel, aluminum or copper. It consists of a plate cut to the
forme souhaitée.desired shape.
En référence à la partie gauche de la figure 1, on dépose par sérigraphie directement sur la plaque 4 une couche 6 électriquement conductrice, par exemple métallique, qui pourra recevoir directement certains des composants 2, 3 qui doivent être en contact avec la With reference to the left-hand side of FIG. 1, an electrically conductive layer 6, for example metallic, is deposited by screen printing directly on the plate 4, which can directly receive some of the components 2, 3 which must be in contact with the
masse ou plus généralement le potentiel de la plaque 4. mass or more generally the potential of the plate 4.
Cette couche est illustrée sur la partie gauche de la figure 1. Toutefois, cette étape de dépôt d'une couche conductrice 6 peut être omise si une telle couche n'est This layer is illustrated on the left side of FIG. 1. However, this step of depositing a conductive layer 6 can be omitted if such a layer is not
pas nécessaire.not necessary.
Sur la couche conductrice 6, on vient rapporter directement un composant 2, 3 sous forme de puce ou de boîtier. La liaison entre le composant 2, 3 et la couche 6 peut être selon les besoins une brasure de type étain plomb ou autre alliage, ou un collage au moyen d'une On the conductive layer 6, a component 2, 3 is directly added in the form of a chip or a package. The connection between component 2, 3 and layer 6 can be, as required, a solder of the lead tin or other alloy type, or bonding by means of a
colle électriquement conductrice.electrically conductive glue.
En outre, notamment lorsque le composant est un In addition, especially when the component is a
composant de puissance, on peut intercaler entre celui- power component, we can insert between it
ci et la couche conductrice 6 une première contrepièce 8 ci and the conductive layer 6 a first counterpart 8
bonne conductrice de la chaleur, par exemple en cuivre. good conductor of heat, for example copper.
Le rôle de cette pièce 8 est de répartir les calories dégagées par le composant 2, 3 en silicium afin de diminuer les élévations de température dues à la résistance thermique de la couche 6. La contrepièce 8 élargit l'interface de contact entre le composant 2, 3 et la couche conductrice 6. En d'autres termes, dans le cas des composants 2, 3 ayant à dissiper une puissance thermique importante, afin de réduire la résistance thermique de conduction à la jonction du composant 2, 3 avec la surface dissipatrice 6 du module, on interpose entre le composant 2, 3 et la couche 6 une contrepièce en cuivre 8 tel qu'indiqué sur la figure 1. Le rôle de la contrepièce 8 est également de fournir une réserve de capacité calorifique permettant au composant 2, 3 de résister à une situation de surcharge (telle que rupture The role of this part 8 is to distribute the calories released by the silicon component 2, 3 in order to reduce the temperature rises due to the thermal resistance of the layer 6. The counterpart 8 widens the contact interface between the component 2 , 3 and the conductive layer 6. In other words, in the case of components 2, 3 having to dissipate a significant thermal power, in order to reduce the thermal conduction resistance at the junction of component 2, 3 with the dissipative surface 6 of the module, a copper counterpart 8 is interposed between component 2, 3 and layer 6 as indicated in FIG. 1. The role of counterpart 8 is also to provide a reserve of heat capacity allowing component 2, 3 to resist an overload situation (such as breakage
de charge ou " load dump ").or "load dump").
De la même manière et afin d'assurer un fonctionnement optimisé du module, on peut ajouter une deuxième contrepièce en cuivre 10 directement sur la face supérieure du composant 2 opposée à la couche 6. Le rôle de cette contrepièce 10 est de fournir à l'assemblage une capacité calorifique suffisante afin qu'il puisse supporter certaines phases de fonctionnement de l'alternateur telles que les ruptures de charge. Cependant, on s'abstiendra de mettre en place cette deuxième contrepièce 10 dans le cas d'un composant In the same way and in order to ensure optimized operation of the module, a second copper counterpart 10 can be added directly to the upper face of the component 2 opposite the layer 6. The role of this counterpart 10 is to provide the assembly sufficient heat capacity so that it can withstand certain operating phases of the alternator such as load breaks. However, we will refrain from installing this second counterpart 10 in the case of a component
de régulation 3 comprenant une puce. regulation 3 comprising a chip.
Pour connecter le composant 2 à un autre organe 12 du module ou de l'alternateur, on pourra souder par ultrasons un fil 14, par exemple en aluminium, à la face supérieure de la contrepièce supérieure 10 et à l'organe 12. Dans ce cas, la contrepièce 10 subira d'abord avantageusement un traitement de surface tel qu'un To connect the component 2 to another member 12 of the module or of the alternator, it is possible to weld a wire 14, for example aluminum, to the upper face of the upper counterpart 10 and to the member 12. case, the counterpart 10 will first advantageously undergo a surface treatment such as
nickelage, facilitant ce type de soudure. nickel plating, facilitating this type of welding.
Alternativement, on pourra connecter la contrepièce 10 à l'organe 12 au moyen d'un pontet en cuivre brasé par Alternatively, the counterpart 10 can be connected to the member 12 by means of a copper bridge soldered by
exemple.example.
Dans le cas de la puce 3, la connexion peut être effectuée au moyen de fils 17 émergeant de la puce. La couche conductrice 6 permet de réaliser des connexions In the case of the chip 3, the connection can be made by means of wires 17 emerging from the chip. The conductive layer 6 allows connections to be made
électriques entre les composants.between the components.
Comme le montre la partie droite de la figure 1, on pourra, au moins sur une zone du substrat 4, déposer directement par sérigraphie une (ou plusieurs) couche15 électriquement isolante 16 permettant de séparer galvaniquement du potentiel de la plaque 4 le circuit ou le composant 2, 3 que recevra cette couche 16. Cette couche isolante 16 peut recevoir directement ensuite une couche conductrice 18 par exemple propre à chaque composant, et un composant 2, 3 directement sur cette dernière. Ainsi, comme illustré, la couche 18 peut recevoir une contrepièce inférieure 8, laquelle reçoit un composant de puissance 2, ce dernier étant recouvert par As shown in the right-hand part of FIG. 1, it is possible, at least on one area of the substrate 4, to deposit directly by screen printing one (or more) electrically insulating layer 15 making it possible to galvanically separate the potential of the plate 4 the circuit or the component 2, 3 that this layer 16 will receive. This insulating layer 16 can then directly receive a conductive layer 18, for example specific to each component, and a component 2, 3 directly on the latter. Thus, as illustrated, the layer 18 can receive a lower part 8, which receives a power component 2, the latter being covered by
une contrepièce supérieure 10.a superior counterpart 10.
La couche 18 peut également recevoir une Layer 18 can also receive a
contrepièce 8, puis une puce 3 avec ses fils 17. counterpart 8, then a chip 3 with its wires 17.
La couche 18 peut enfin recevoir directement un composant de puissance 2 et une contrepièce The layer 18 can finally receive directly a power component 2 and a counterpart
supérieure 10.upper 10.
Dans chacun de ces cas, le substrat métallique 4 d'une part, et l'élément métallique 8 ou 18 d'autre part, forment de part et d'autre de la couche isolante 16 un condensateur assurant le filtrage d'éventuels parasites. La couche conductrice 6 peut également recevoir sur certaines zones une ou plusieurs couches électriquement isolantes. On procédera ensuite à des opérations de même type que celles effectuées pour obtenir un circuit classique par sérigraphie de la même manière qu'on le ferait sur un substrat en alumine par exemple, ces opérations visant entre autres à réaliser les connexions des composants 2, 3 à recevoir. Notamment, on reporte sur le substrat tous les composants 2, 3 habituellement In each of these cases, the metal substrate 4 on the one hand, and the metal element 8 or 18 on the other hand, form on either side of the insulating layer 16 a capacitor ensuring the filtering of any parasites. The conductive layer 6 can also receive on certain zones one or more electrically insulating layers. We will then carry out operations of the same type as those carried out to obtain a conventional circuit by screen printing in the same way as we would on an alumina substrate for example, these operations aiming inter alia to make the connections of the components 2, 3 to receive. In particular, all the components 2, 3 are usually transferred to the substrate.
utilisés sur des substrats en alumine. used on alumina substrates.
Le module contiendra toute l'électronique nécessaire au fonctionnement d'un alternateur pour véhicule automobile, soit: le redressement, la régulation de tension et le contrôle commande de toutes les autres fonctions auxiliaires implantées sur l'alternateur et notamment les fonctions de commande de The module will contain all the electronics necessary for the operation of an alternator for a motor vehicle, namely: rectification, voltage regulation and command control of all the other auxiliary functions installed on the alternator and in particular the control functions of
l'alternateur en mode démarreur.the alternator in starter mode.
Le module pourra être fixé à l'arrière de l'alternateur. L'alternateur pourra faire office de démarreur. Si le module électronique permet de réaliser cette fonction, dans ce mode de réalisation, en plus de la fonction régulateur, on prévoit une électronique de The module can be attached to the rear of the alternator. The alternator can act as a starter. If the electronic module makes it possible to perform this function, in this embodiment, in addition to the regulator function, an electronic device is provided.
commande du pont de Graetz.command of the Graetz bridge.
On pourra mettre en oeuvre l'une des contrepièces 8 ou 10 indépendamment des autres caractéristiques de One can use one of the counterparts 8 or 10 independently of the other characteristics of
l'invention.the invention.
Claims (18)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR9902417A FR2790340B1 (en) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | ALTERNATOR FOR A MOTOR VEHICLE WITH RECTIFIER AND REGULATOR |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR2790340A1 true FR2790340A1 (en) | 2000-09-01 |
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Family
ID=9542579
Family Applications (1)
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