FR2973591A1 - Connecteur electrique comprenant une ferrite - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de raccordement électrique 1 destiné à connecter un moteur électrique à son module de commande, comprenant au moins un terminal 2, 3, 4 rigide et électriquement conducteur et au moins une ferrite 5 qui entoure ledit terminal 2, 3, 4, ladite ferrite 5 étant maintenue dans un corps 9 qui s'étend au moins à la périphérie de la ferrite 5. Application aux véhicules automobiles.

Description

CONNECTEUR ELECTRIQUE COMPRENANT UNE. FERRITE

Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs de raccordement électrique voués à mettre en relation une source électrique avec un consommateur. Un tel dispositif de connexion trouve une application particulière dans un compresseur électrique de climatisation pour véhicule automobile, en particulier en ce qui concerne la connexion entre le moteur électrique et son module de commande, tous deux installés dans le compresseur. Le fluide réfrigérant est classiquement mis en circulation à l'intérieur d'un circuit de climatisation par l'intermédiaire d'un compresseur. Ce compresseur comprend d'une manière générale un boîtier qui reçoit un mécanisme de compression entraîné par un moteur électrique installé à l'intérieur du boîtier. Le moteur électrique est placé sous la dépendance d'un module de commande rapporté sur le boîtier, ce dernier étant un onduleur capable d'adapter le courant provenant du véhicule pour le rendre compatible avec l'alimentation du moteur électrique. Le module de commande est installé dans un compartiment du compresseur séparé par une paroi d'un compartiment recevant le moteur électrique. Le fluide réfrigérant qui circule dans le compartiment logeant le moteur électrique ne doit pas migrer dans le compartiment recevant le module de commande. Toutefois, il est nécessaire de prévoir une fourniture de l'énergie électrique depuis le module de commande vers le moteur électrique. Cette fourniture est réalisée notamment au moyen d'un connecteur électrique qui traverse la paroi séparant les deux compartiments.

Ce type de compresseur est alimenté par une source électrique dite haute tension. Par ailleurs, le module de commande du moteur électrique est un onduleur. La combinaison de ces deux aspects du compresseur de l'art antérieur génère des incidents techniques consécutifs à des perturbations électromagnétiques qui créées, notamment, des tensions électriques internes au compresseur. Ces perturbations électromagnétiques influencent et gênent le fonctionnement des autres composants électriques du véhicule installés au voisinage du compresseur. Par ailleurs, ces perturbations électromagnétiques génèrent des tensions d'arbre à haute fréquence au coeur du compresseur qui entraînent une destruction prématurée des roulements supportant l'arbre du compresseur. Des solutions d'atténuation de ces perturbations électromagnétiques existent. Il s'agit de filtrage passif. Cependant, les contraintes d'efficacité dans l'atténuation des perturbations électromagnétiques imposée aux industrielles, par exemple fabricants de compresseur électrique, d'accroître le poids et le volume des éléments constituant le filtre passif. Il s'agit d'un inconvénient majeur car ces augmentations de volume et de poids sont incompatibles avec les exigences du milieu automobile, qui, d'une manière générale, tendent à réduire l'encombrement 1 o et le poids des machines installées sur un véhicule. Il convient donc de développer des solutions d'intégrations de ces éléments qui permettent d'atteindre le niveau d'atténuation des perturbations électromagnétiques imposé aux industrielles tout en évitant une augmentation de la taille et du poids du compresseur électrique, notamment. 15 Le but de la présente invention est donc de résoudre les inconvénients décrits ci-dessus principalement en intégrant la fonction de filtrage en un point qui est idéalement placé entre le module de commande et le moteur électrique. Dans le cas d'un compresseur, le dispositif de raccordement électrique installé entre le moteur électrique et le module de commande est équipé d'une fonction 20 supplémentaire par l'ajout d'une ferrite judicieusement installée autour des terminaux qui traversent la paroi du compresseur. L'invention a donc pour objet un dispositif de raccordement électrique, ou connecteur électrique, destiné à connecter ou raccorder électriquement un moteur électrique à son module de commande, comprenant au moins un terminal, 25 autrement appelé conducteur, rigide et électriquement conducteur et au moins une ferrite qui entoure ledit terminal, ladite ferrite étant maintenue dans un corps qui s'étend au moins à la périphérie de la ferrite. Le terminal est qualifié de rigide à contrario des câbles électriques multibrins souples. Autrement dit, le terminal est rigide dés lors qu'il ne se déforme pas sous une pression manuelle. 30 Selon une première caractéristique de l'invention, la ferrite présente une périphérie circulaire et le corps est surmoulé sur ladite périphérie circulaire. On comprend ici que le corps entoure la ferrite lui assurant ainsi une protection, un positionnement et une fixation mécanique. De manière avantageuse, le dispositif de raccordement électrique comprend trois terminaux. Une telle disposition permet de réaliser un connecteur monobloc, adapté à l'alimentation triphasée d'un moteur électrique et qui remplit une fonction de filtrage pour atténuer les courants induits de la machine qui reçoit ce connecteur électrique.

Selon une deuxième caractéristique de l'invention, le dispositif comprend une unique ferrite, ladite ferrite comprenant un évidement commun au travers duquel passent les terminaux. On comprend ici que le dispositif de connexion est pourvu d'une seule ferrite et que cette dernière est traversée par une seule ouverture au travers de laquelle tous les terminaux du dispositif de connexion 1 o passent. L'évidement est ainsi un passage commun au trois terminaux, ce qui améliore l'atténuation des perturbations électromagnétiques en mode commun. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu autant de ferrite individuelle que de terminal. On vise ici le cas d'une multiplicité de ferrites, chacune installée sur ou autour d'un unique terminal. 15 A la fois pour le cas d'une unique ferrite ou pour le cas d'une multiplicité de ferrites, la ferrite comprend un évidement individuel par terminal. Dans le cas d'une unique ferrite, cette dernière comprend une multiplicité de trous, ouvertures ou évidements, chaque trou formant le passage d'un unique terminal. Selon encore une caractéristique de l'invention, le corps s'étend dans 20 l'évidement. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le corps centre le terminal dans l'évidement. Une telle disposition facilite les opérations de fabrication du connecteur électrique selon l'invention. Avantageusement, le corps s'étend latéralement à la ferrite sur le terminal. 25 En d'autres termes, le corps se prolonge sur le terminal de sorte à augmenter la tenue mécanique de l'ensemble. Dans une réalisation particulière de l'invention, les terminaux électriques rigides s'étendent selon des axes parallèles. L'invention couvre aussi un compresseur comprenant un premier 30 compartiment logeant un moteur électrique et séparé par une paroi d'un deuxième compartiment logeant un module de commande dudit moteur électrique, dans lequel le moteur électrique est relié au module de commande par un dispositif de raccordement électrique selon l'une quelconque des caractéristiques détaillées ci-dessus.

Dans ce compresseur, une épaisseur de la ferrite est inférieure ou égale à une épaisseur de la paroi, ladite ferrite étant logée dans l'épaisseur de ladite paroi. Cette disposition est avantageuse puisqu'elle permet de limiter l'impact dimensionnel de l'intégration de la ferrite dans le compresseur en l'installant dans le prolongement d'une paroi existante du compresseur. Avantageusement encore, le corps est agencé pour assurer une étanchéité entre le premier et le deuxième compartiment. Un tout premier avantage selon l'invention réside dans la possibilité de limiter les perturbations électromagnétiques de manière efficace sans impact négatif sur le volume général du composant qui reçoit le dispositif de connexion électrique selon l'invention. Les appareils installés à proximité du composant ne sont ainsi plus victimes des rayonnements électromagnétiques générés par le composant. Par ailleurs, les tensions d'arbre sont limitées ce qui évite l'altération des roulements à billes installés dans le composant.

Un autre avantage non négligeable réside dans le résultat de l'association technique de la ferrite avec les terminaux qui permet de mettre à disposition un connecteur électrique équipé d'une fonction de filtrage électromagnétique intégrée de manière simple et facile à mettre en oeuvre. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'une première variante du dispositif de raccordement électrique selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe A-A de la première variante du dispositif de raccordement électrique montrée sur la figure 1, - la figure 3 est une vue de face d'une deuxième variante du dispositif de raccordement électrique selon l'invention - la figure 4 est une vue en coupe A-A de la deuxième variante du dispositif de raccordement électrique illustrée sur la figure 3, - la figure 5 est une vue de face d'une troisième variante du dispositif de raccordement électrique selon l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe A-A de la troisième variante du dispositif de raccordement électrique représentée sur la figure 5 selon l'invention, - les figures 7 à 9 illustrent une quatrième variante de réalisation du dispositif de raccordement selon l'invention, - la figure 10 montre une application préférée du dispositif de raccordement selon l'invention. Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. Les figures 1 et 2 montrent le dispositif de raccordement électrique 1 dans une première variante de réalisation. Un tel dispositif de raccordement est adapté pour permettre une connexion électrique entre un moteur électrique, par exemple 1 o triphasé, et un module de commande de ce moteur électrique. En pratique, ce module de commande est un onduleur chargé de transformer un courant continu en courant alternatif, notamment triphasé. Comme le moteur électrique et le module de commande sont fabriqués de manière séparée, il est nécessaire de les raccorder l'un à l'autre pour assurer le 15 fonctionnement, et le dispositif selon l'invention vient assurer ce raccordement, par exemple de manière amovible. Le dispositif de raccordement électrique 1 comprend au moins un terminal 2, les figures 1 à 6 illustrant la présence de trois terminaux référencés 2, 3 et 4 pour une alimentation électrique triphasée. 20 Chaque terminal 2, 3 ou 4 est rigide et électriquement conducteur. En d'autres termes, le terminal est une barre monobloc et unitaire, par exemple réalisée en cuivre, en acier ou en aluminium. La section de ce terminal est notamment circulaire mais cette section peut également être rectangulaire, comme on le verra sur les figures 7 à 9. 25 Les trois terminaux 2 à 4 s'étendent parallèlement les uns par rapport aux autres selon une direction perpendiculaire au plan de la figure 1. Ces trois terminaux sont positionnés de manière triangulaire, un axe central de chaque terminal étant confondu avec un angle du triangle ainsi formé. Le dispositif de raccordement 1 comprend encore une ferrite 5 qui entoure 30 au moins un terminal du dispositif. Selon la variante des figures 1 et 2, la ferrite est un élément unitaire et monobloc qui entoure les trois terminaux 2 à 4. Dans une telle situation, le dispositif de raccordement électrique 1 comprend une unique ferrite 5 dans laquelle est pratiqués trois évidements 6, 7 et 8 destinés à recevoir individuellement un terminal. On comprend ici que la ferrite 5 occupe un espace central qui s'étend entre les trois terminaux 2, 3 et 4. Un premier évidement 6 est traversé par le premier terminal 2, ce dernier remplissant l'intégralité du premier l'évidement 6. Autrement dit, le premier terminal passe au travers du premier l'évidement et vient en contact contre la ferrite 5 au droit du premier évidement 6. II en va de même pour un deuxième évidement 7 qui autorise le passage du deuxième terminal 3 et il pourrait en être de même pour le couple formé par le troisième terminal 4 et un troisième évidement 8. Le terme ferrite désigne d'une manière générale tout élément monobloc formant inductance, par exemple une bobine, un tore ou tout composant formant un filtre haute fréquence en mode commun. L'élément monobloc peut être préformé ou usiné pour former les évidements nécessaires au passage des terminaux. Le dispositif de raccordement électrique 1 comprend aussi un corps 9 qui assure le maintien mécanique de la ferrite 5, et avantageusement des terminaux 2 à 4. Ce corps 9 est, par exemple, réalisé en plastique et il forme l'interface qui assure la fixation du dispositif de raccordement électrique 1 sur la machine, par exemple un compresseur électrique pour véhicule automobile. Ce corps 9 peut également présenter une fonction d'étanchéité pour éviter qu'un fluide présent dans un compartiment recevant le moteur électrique ne migre vers un compartiment de réception du module de commande. Le corps 9 est avantageusement surmoulé à une périphérie externe 10 de la ferrite 5. De manière complémentaire et comme cela est visible sur la figure 2, le corps s'étend sur des flancs latéraux 11 et 12 de la ferrite 5. De telles dispositions permettent de protéger efficacement la ferrite 5 contre les agressions extérieures, qu'elles soient d'ordre mécanique, par exemple, au moment du montage du dispositif de raccordement électrique 1 ou d'ordre chimique par la présence d'un fluide agressif, notamment le fluide réfrigérant qui circule dans le compresseur électrique.

Les terminaux 2 à 4 débouchent de part et d'autre du corps 9. En d'autres termes, les extrémités libres de chaque terminal sont situées en dehors de l'encombrement externe du corps 9 afin de pouvoir connecter d'un côté le module de commande, et de l'autre un câblage qui rejoint et alimente un stator constitutif du moteur électrique.

Les figures 1 et 2 illustrent une alternative de fixation du troisième terminal 4, cette alternative pouvant être utilisée pour un, deux ou pour tous les terminaux du dispositif de raccordement électrique 1. Le diamètre du troisième évidement 8 est supérieur au diamètre externe du troisième terminal 4 de sorte que ce dernier n'est pas en contact avec la ferrite 5 au droit du troisième évidement 8. Une partie du corps 9 est alors présente entre le troisième terminal 4 et le troisième évidement 8, cette partie étant avantageusement réalisée au moment du moulage ou de l'injection du corps 9. Une telle disposition présente plusieurs avantages. En effet, la présence du corps 9 dans le troisième évidement 8, entre la paroi de ce dernier et le troisième terminal, facilite le centrage du troisième terminal 4 par rapport au dispositif de raccordement électrique 1. Un autre avantage réside dans la fiabilité de l'étanchéité du dispositif de raccordement électrique 1 car le corps 9 s'étend de manière régulière sur un flanc latéral de la ferrite 5 et se poursuit dans le troisième évidement 8.

Les figures 3 et 4 illustrent une deuxième variante de réalisation du dispositif de raccordement électrique 1, cette deuxième variante étant plus efficace que la première variante pour le filtrage du mode commun. Les éléments et dispositions identiques ne seront pas décrits à nouveau et on se reportera à la description des figures 1 et 2 pour en connaître la mise en oeuvre. La particularité de cette deuxième variante repose sur le fait que la ferrite 5 comprend un unique évidement 13 au travers duquel passent tous les terminaux 2, 3 ou 4. La ferrite 5 forme ici un anneau circulaire noyé dans le corps 9. Les trois terminaux 2 à 4 sont installés de manière triangulaire dans l'évidement 13, ce dernier étant rempli par la matière plastique du corps 9. Les trois terminaux 2 à 4 sont ainsi solidarisés au dispositif de raccordements électriques 1 et centrés par rapport à la ferrite 5 grâce à la présence du corps 9. On notera que dans la première et la deuxième variante du dispositif de raccordement électrique 1, ce dernier comprend une seule et unique ferrite 5 pour les trois phases électriques circulant sur les terminaux 2 à 4, la ferrite 5 englobant ou entourant les trois terminaux. Les figures 5 et 6 illustrent une troisième variante de réalisation du dispositif de raccordement électrique 1, cette troisième variante montrant une ferrite individuelle par terminal du dispositif de raccordement électrique 1.

Les éléments et dispositions identiques ne seront pas décrits à nouveau et on se reportera à la description des figures 1 à 4 pour en connaître la mise en oeuvre. Les figures 5 et 6 montrent le corps 9 qui entoure une pluralité de ferrites.

Chaque terminal 2 à 4 est entouré d'une ferrite individuelle et séparée des autres ferrites, référencées 14, 15 et 16. Chaque ferrite 14 à 16 forme une bague circulaire au centre de laquelle s'étend un unique terminal. Chaque couple formé par un terminal et une ferrite est positionné de sorte à former un triangle dans le corps 9. Comme on peut le voir sur la figure 6, chaque ferrite 14, 15 et 16 est noyée dans le corps 9, ce dernier recouvrant entièrement ces ferrites, alors que les terminaux 2 à 4 débouchent de part et d'autre du corps 9. Les figures 7 à 9 divulguent une quatrième variante du dispositif de raccordement électrique 1 où le terminal 2 est rigide et présente une section rectangulaire. En d'autres termes, le terminal 2 est un plat, autrement appelé barreau, réalisé dans un matériau métallique conducteur d'électricité. Le terminal 2 est entouré par une ferrite (apparente sur les figures 8 et 9) qui se présente sous la forme d'un anneau ou bague circulaire de diamètre interne légèrement supérieur à une largeur du barreau. La ferrite est ainsi enfilée sur le terminal 2 et retenue mécaniquement sur ce dernier par le corps 9.

La figure 8 montre que le corps 9 épouse la forme extérieure de la ferrite 5, mais également la forme intérieure de celle-ci, c'est-à-dire un évidement 17, puisque la matière constitutive du corps 9 se loge entre le barreau et une paroi interne de l'anneau formant la ferrite 5. Un tel arrangement a pour conséquence de centrer facilement le terminal 2 vis-à-vis de la ferrite 5.

La figure 9 est une coupe B-B de la figure 7 et on constate que la matière du corps 9 s'étend à la périphérie de la ferrite mais également dans son évidement 17. Le corps 9 s'étend sur le terminal 2 latéralement par rapport à la ferrite 5. Autrement dit, le corps 9 se poursuit de manière ininterrompue sur des secteurs 18 et 19 du terminal 2 situés de part et d'autre de la ferrite 5, le terminal conservant deux extrémités 20 et 21 dépourvues de corps 9 pour réaliser la connexion électrique. Une telle disposition augmente la tenue mécanique du terminal 2 par rapport au corps 9 et protège le terminal des agressions chimiques ou mécaniques qu'il peut être amené à subir au cours de son usage, par exemple quand il est utilisé dans un compresseur électrique.

Il est prévu par l'invention que la quatrième variante de réalisation peut être incorporée dans l'une quelconque des première, deuxième ou troisième variantes de réalisation du dispositif de raccordement. Autrement dit, le terminal plat présenté à la figure 7 peut côtoyer le terminal circulaire des figures 1 à 6. De manière similaire, le dispositif de raccordement électrique des figures 1 à 6 peut employer un terminal 2 plat et une ferrite tels que montrés sur les figures 7 à 9. Enfin, l'extension du corps 9 sur les secteurs 18 et 19 du terminal 2 peut être transposée sur au moins un des terminaux des première, deuxième et troisième variantes montrées respectivement aux figures 1 - 2, 3 - 4 et 5 - 6. 1 o La figure 10 montre une disposition particulièrement avantageuse du dispositif de raccordement électrique 1 évoqué ci-dessus. II est représenté un compresseur électrique utilisé pour réaliser un cycle thermodynamique dans une boucle de climatisation de véhicule automobile. Ce compresseur 100 comprend un boîtier 23 qui s'étend selon un axe 15 longitudinal 33 et qui délimite un premier compartiment 34 logeant un moteur électrique 22 constitué d'un stator 24 et d'un rotor 25. Ce compresseur 100 comprend un deuxième compartiment 26 séparé du premier compartiment 34 par une paroi 27. Ce deuxième compartiment 26 reçoit le module de commande 28 qui se matérialise notamment par une carte électronique qui comprend des 20 composants électroniques chargés de transformer le courant continu en provenance de la batterie du véhicule en courant alternatif triphasé alimentant le moteur électrique 22. Ce deuxième compartiment 26 est fermé, par exemple, par un couvercle 35, réalisé notamment en matière métallique pour former un écran contre la propagation des perturbations électromagnétiques générées par le 25 module de commande 28. A l'extrémité opposée du deuxième compartiment 26 par rapport au boitier 23, est installé un mécanisme de compression 29. Un fluide réfrigérant entre dans le boîtier 23 par un premier orifice 30 et circule dans le premier compartiment 34. Un deuxième orifice 31 établit une liaison entre ce premier compartiment 34 et le 30 mécanisme de compression 29, on comprend ainsi que la paroi 27 est en contact avec le fluide réfrigérant. Cette paroi 27 présente une traversée 32 qui reçoit un dispositif de raccordement électrique 1 montré aux figures 1 à 9. Le dispositif de raccordement électrique 1 met en relation électrique le module de commande 28 avec un câblage 36 qui conduit le courant électrique dans le stator 24. De manière astucieuse, ce dispositif de raccordement électrique 1 est logé dans une épaisseur de la paroi 27, à l'exception des extrémités des terminaux 2 à 4 qui dépassent de part et d'autre de la paroi 27, c'est-à-dire dans le premier compartiment 34 et dans le deuxième compartiment 26. La ferrite 5 présente une épaisseur S inférieure ou égale à l'épaisseur E de la paroi, ce qui garantit que la ferrite 5 est intégralement logée dans l'épaisseur de ladite paroi 27. Le corps 9 peut également être intégralement logé dans l'épaisseur E de la paroi 27, comme ceci est le cas du mode de réalisation illustré sur la figure 10. 1 o Le corps 9 du dispositif de raccordement électrique 1 assure également une étanchéité au droit de la traversée 32. Il comporte ainsi au moins un joint qui empêche le passage du fluide réfrigérant depuis le premier compartiment 34 vers le deuxième compartiment 26. 15

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de raccordement électrique (1) destiné à connecter un moteur électrique (22) à son module de commande (28), comprenant au moins un terminal (2, 3, 4) rigide et électriquement conducteur et au moins une ferrite (5) qui entoure ledit terminal (2, 3, 4), ladite ferrite (5, 14, 15, 16) étant maintenue dans un corps (9) qui s'étend au moins à la périphérie de la ferrite (5).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la ferrite (5, 14, 15, 16) présente une périphérie circulaire (10), le corps (9) étant surmoulé sur ladite périphérie circulaire (10).
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel est prévu trois terminaux (2, 3,
4. 4). 4. Dispositif selon la revendication 3, comprenant une unique ferrite (5), ladite ferrite (5) comprenant un évidement (13) commun au travers duquel passent les terminaux.
5. 5. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel est prévu autant de ferrite (14, 15, 16) individuelle que de terminal (2, 3, 4).
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 5, dans lequel la ferrite (5, 14, 15, 16) comprend un évidement (6, 7, 8, 17) individuel par terminal.
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 6, dans lequel le corps (9) s'étend dans l'évidement (6, 7, 8, 13, 17).
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps (9) centre le terminal (2, 3, 4) dans l'évidement (6, 7, 8, 13, 17).
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps (9) s'étend sur le terminal (2, 3, 4) latéralement à la ferrite (5, 14, 15, 16).
10. 10. Compresseur (100) comprenant un premier compartiment (34) logeant un moteur électrique (22) et séparé par une paroi (27) d'un deuxième compartiment (26) logeant un module de commande (28) dudit moteur électrique, caractérisé en ce que le moteur électrique (22) est relié au module de commande (28) par un dispositif de raccordement électrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
11. 11. Compresseur selon la revendication 10, dans lequel une épaisseur de la ferrite (5, 14, 15, 16) est inférieure ou égale à une épaisseur de la paroi (27), ladite ferrite (5, 14, 15, 16) étant logée dans l'épaisseur de ladite paroi (27).