FR2982712A1 - Plaque de distribution d'energie electrique comprenant une barre de distribution protegee. - Google Patents

Plaque de distribution d'energie electrique comprenant une barre de distribution protegee. Download PDF

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Abstract

Plaque (10) de distribution d'énergie électrique comprenant une barre de distribution (11), une première platine de support (12) sur laquelle est fixée la barre de distribution (11) et un contacteur (14) raccordé à la barre de distribution (11). La plaque (10) comprend une seconde platine de support (13) fixée sur la barre de distribution (11) de sorte que la barre de distribution(11) est disposée entre la première platine de support (12) et la seconde platine de support (13).

Description

B11-1941FR 1 Plaque de distribution d'énergie électrique comprenant une barre de distribution protégée.
L'invention concerne les boîtiers de distribution d'énergie électrique, et plus particulièrement la protection des barres de distribution de boîtiers primaires. Un aéronef possède en général un système électrique comprenant notamment un circuit de distribution primaire d'énergie électrique. Ce circuit de distribution primaire permet de protéger et de distribuer la puissance électrique provenant de sources internes, par exemple des générateurs ou des batteries, ou de sources externes, telles que des unités de puissance ou un groupe de parc, vers des charges utiles ou vers d'autres boîtiers de distribution de l'aéronef.
Un boîtier de distribution primaire comprend généralement une partie puissance et une partie électronique. La partie puissance relaie à l'aide de câbles l'énergie produite à partir de générateurs électriques entraînés par des moteurs. Chaque boîtier de distribution d'énergie électrique, primaire, secondaire ou autre, comprend des composants de distribution parmi lesquels certains ont pour fonction de commuter l'énergie électrique reçue vers une barre de distribution comprise dans le même boîtier de distribution d'énergie électrique ou dans un autre boitier de distribution d'énergie électrique. Une barre de distribution, ou barre de puissance, est une barre conductrice à laquelle sont couplés, d'une part, une source d'énergie électrique, et, d'autre part, différents organes électriques auxquels est distribuée l'énergie électrique reçue par la barre de distribution. La source d'énergie électrique peut être un générateur dans le cas d'une barre de distribution d'un boîtier de distribution électrique primaire, ou un boîtier de distribution électrique primaire dans le cas d'une barre de distribution d'un boîtier de distribution électrique secondaire. Ces organes électriques auxquels est distribuée l'énergie électrique reçue par la barre de distribution peuvent être des sous réseaux de distribution secondaire ou des charges électriques. Les barres de distribution sont bien entendu conductrices et sont continuellement couplées à des sources d'énergie électrique. Or, il arrive que des objets conducteurs, notamment des vis ou des écrous se désolidarisent du boîtier en raison du niveau de vibration qui règne dans les aéronefs. De tels objets sont alors susceptibles de tomber dans le fond du boîtier et entrer en contact avec les barres de distribution. Bien que relativement exceptionnel, ce type d'accident est susceptible de perturber la circulation électrique, voire entraîner un court-circuit accidentel, entre une barre de distribution et une autre barre ou une masse. Les barres de distribution doivent donc être protégées des objets conducteurs environnant. Les plaques de distribution d'énergie électrique comprennent généralement, à cet effet, au moins une barre de distribution montée en surface d'une platine de support en époxy. Mais un tel montage ne protège que partiellement la barre de distribution étant donné qu'une seule surface est recouverte de la platine de support en époxy. Cette protection n'est que partielle d'autant plus que des éléments de fixation, telle que des vis de fixation dépasse de chaque côté de la barre de distribution. Ainsi, des vis de fixation dépassent également du côté de la platine de support en époxy, traversant cette dernière et offrant un élément conducteur couplé à la barre de distribution accessible à un objet environnant du côté de la platine de support en époxy. En général, comme cela est illustré sur la figure 1, les barres de distribution 1 sont fixées à l'aide de rivets 2 sur la platine de support 3 en époxy, les rivets 2 dépassant du côté des barres de distribution 1 et de la platine de support 3 en époxy. Un contacteur 4 est également fixé sur les barres de distribution 1 à l'aide de vis 5 imperdables sur le contacteur 4 et d'écrous 6 flottant sur les barres de distribution 1. Le contacteur 4 est commandé par un toron de câblage 7. Enfin, les tensions des barres de distribution 1 sont reprises par l'intermédiaire d'un câble serti dans une cosse 8 et fixé à l'aide d'un plot serti, d'une rondelle et d'un écrou 9 sur les barres de distribution 1. De tels montages ne permettent donc pas de protéger les barres de distribution en cas de contact d'un corps étranger avec la barre de distribution. En effet des corps étrangers peuvent tomber sur une partie conductrice couplée aux barres de distribution et provoquer un court-circuit qui peut développer un arc électrique conduisant à la destruction des barres de distribution. L'invention vise à résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus en proposant une plaque de distribution d'énergie électrique intégrée dans un ensemble de plaques de support isolantes. Selon un aspect de l'invention, il est proposé, dans un mode de réalisation, une plaque de distribution d'énergie électrique comprenant une barre de distribution, une première platine de support sur laquelle est fixée la barre de distribution, et un contacteur raccordé à la barre de distribution. Selon une caractéristique générale, la plaque comprend une seconde platine de support fixée sur la barre de distribution de sorte que la barre de distribution est disposée entre la première platine et la seconde platine de support. L'intégration de la barre de distribution entre deux platines de support isolantes, par exemple en époxy, permet de protéger la barre de distribution contre les contacts directs de corps étrangers sur la barre de distribution. La barre de distribution peut être collée sur les première et seconde platines de support. De préférence, le contacteur est un contacteur inamovible monté sur la barre de distribution via au moins une épargne réalisée dans la seconde platine de support. Le contacteur inamovible (« non Line Unit Replaceable » en langue anglaise) permet de supprimer les vis imperdables de fixation utilisées pour la fixation d'un contacteur amovible. Ce type de contacteur peut être monté directement sur la barre de distribution au travers d'épargnes réalisées dans la seconde platine de support. De plus, un tel contacteur inamovible permet de supprimer les rivets de fixation utilisés entre la barre de distribution et une platine de support pour la rigidité de la plaque, en utilisant la fixation du contacteur inamovible. La suppression des vis imperdables et des rivets permet d'éliminer deux éléments conducteurs en contact direct avec la plaque de distribution et pouvant entrer en contact avec des objets environnants. On réduit ainsi les risques de court-circuit. La barre de distribution est en outre complètement protégée contre les corps étrangers.
La plaque peut avantageusement comprendre un dispositif de refroidissement fixé sur une face de la première platine de support opposée à la face en regard de la barre de distribution. Le contacteur est un composant de commutation de puissance et dégage, par conséquent, une quantité importante d'énergie calorifique.
Le dispositif de refroidissement fixé sur la première platine de support permet une meilleure dissipation de la chaleur dégagée par le contacteur. De préférence, le dispositif de refroidissement est collé sur la première platine de support. La colle conductrice thermique utilisée pour la fixation du dispositif de refroidissement sur la première platine de support permet également d'améliorer la résistance de contact et par conséquent améliorer les échanges thermiques. Le dispositif de refroidissement peut également être riveté sur la première platine de support et/ou la seconde platine de support en dehors des zones comprenant la barre de distribution, le rivet ne traversant que la ou les platines de support, sans contact avec la barre de distribution. L'utilisation de rivets permet d'améliorer la rigidité de la plaque. Le dispositif de refroidissement peut avantageusement comprendre une plaque d'aluminium ou bien un caisson étanche permettant de faire circuler un gaz ou un fluide de refroidissement. Le refroidissement de la plaque peut ainsi être amélioré par l'utilisation de la convection forcée, ou l'utilisation d'un fluide de refroidissement, la circulation de ce dernier dans le caisson étanche améliorant les échanges thermique par rapport à un fluide quasi-statique dans le caisson. De préférence, la seconde platine de support comprend un routage électronique définissant un circuit électrique sur une surface de la seconde platine de support opposée à la surface de ladite seconde platine de support en regard de la barre de distribution. L'utilisation d'une carte électronique routée sur la seconde platine de support à la place de repiquages de tension sur la plaque de distribution permet de supprimer les risques de court-circuit et d'arc électrique au niveau des repiquages. De préférence, la seconde platine de support est fixée sur la barre de distribution par une colle conductrice. Le lien électrique entre le routage électrique de la seconde platine de support et la barre de distribution est réalisé par la colle conductrice au niveau de via créés entre la face de la seconde platine de support en regard de la barre de distribution et la face opposée de la seconde platine de support. La plaque peut avantageusement comprendre des composants électriques couplés au routage électronique sur la seconde platine de support.
La plaque peut ainsi intégrer des composants électriques ou électroniques pour les fonctions d'alimentation, et/ou de protection, et/ou de commande, et/ou de communication, et/ou de logique. Avantageusement, la plaque peut comprendre une connexion d'interfaçage permettant de coupler le routage électrique de ladite plaque à un rack électrique. La connexion d'interfaçage est utilisée pour réaliser l'interface des signaux du routage électrique de la seconde platine de support. La plaque peut comprendre une portion libre de barre de distribution permettant de réaliser à une extrémité de la barre de distribution un couplage entre la barre de distribution et une interface de puissance du rack électrique. Sur la portion libre, la barre de distribution n'est pas intégrée entre la première platine de support et la seconde platine de support. L'interface de puissance, comme un connecteur, une fourche, un contact, ou encore une lamelle de puissance par exemple, est utilisée pour coupler électriquement la barre de distribution à un circuit de distribution qui peut être couplé à d'autres barres de distribution. Il est ainsi possible de coupler une pluralité de plaques de distribution d'énergie électrique ensemble. L'interface de puissance est isolée électriquement par rapport à la connexion d'interfaçage. Dans cette configuration, la plaque est une plaque enfichable dans un rack. La seconde platine de support peut également comprendre des plans de dissipation thermique compris entre la surface en regard de la barre de distribution et la surface sur laquelle le routage électronique est réalisé. Les plans de dissipation thermique peuvent être réalisés en cuivre ou autre matériau conducteur. Ils permettent une meilleure diffusion thermique sur toute la plaque.
La barre de distribution possède une épaisseur de 2mm à 0.5mm près et plus particulièrement à 0,2mm près, et la première platine de support possède une épaisseur de 1,6mm à 0,5mm près et de préférence à 0,2mm près, et la seconde platine de support possède une épaisseur de 0,5mm à 0,2mm près.
De telles dimensions permettent d'obtenir une plaque de distribution d'énergie électrique dont l'épaisseur est semblable aux plaques déjà connues ne bénéficiant pas des avantages de l'invention. La première platine de support et la seconde platine de support sont obtenues en découpant en deux une platine de support utilisée dans l'art antérieur. Ainsi, l'épaisseur globale n'est pas augmentée. Selon un autre aspect, il est proposé, dans un mode de réalisation, un boîtier de distribution électrique comprenant une plaque de distribution d'énergie électrique telle que définie ci-dessus. D' autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description d'un mode de réalisation détaillé de l'invention nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1, déjà décrite, illustre de manière schématique une vue en coupe d'une plaque de distribution d'énergie électrique selon l'état de l'art ; - les figures 2 et 3 illustrent respectivement, de manière schématique, une vue en coupe et une vue de dessus d'une plaque de distribution d'énergie électrique selon un mode de réalisation. Sur les figures 2 et 3 ont été respectivement représentées une vue en coupe et une vue de dessus d'une plaque 10 de distribution d'énergie électrique selon un mode de réalisation de l'invention. La plaque 10 de distribution d'énergie électrique comprend une barre de distribution 11 comprise entre une première platine de support 12 et une seconde platine de support 13, un contacteur 14 et un dispositif de refroidissement 15.
La barre de distribution 11 est collée sur la première platine de support 12 et sur la seconde platine de support 13 à l'aide d'une colle conductrice afin d'améliorer les échanges thermiques et la conduction électrique comme cela sera décrit par la suite. La première et la seconde platines de support 12 et 13 sont réalisées dans cet exemple en époxy afin d'assurer une bonne isolation électrique entre la barre de distribution 2 et des corps étrangers qui pourraient tomber sur les première et seconde platines de supports 12 et 13. Dans cet exemple illustré, la barre de distribution 11 possède une épaisseur de 4 mm à 0,2 mm près, la première platine de support possède une épaisseur de 1,6mm à 0,2mm près, et la seconde platine de support possède une épaisseur de 0,5mm à 0,2mm près. Le contacteur 14 est un contacteur 14 inamovible, ou « non Line Replaceable Unit » en langue anglaise. Le contacteur 14 est fixé dans cet exemple sur la première platine de support 12 au travers d'une première épargne réalisée dans la seconde platine de support 13 et d'une seconde épargne réalisée dans la barre de distribution électrique 11 coaxiale avec la première épargne. Le contacteur 14 est directement raccordé électriquement à la barre de distribution 11. La fixation du contacteur permet d'améliorer la rigidité de l'ensemble composé de la barre de distribution 11 et de la première platine de support 12 et de la seconde platine de support 13. Le dispositif de refroidissement 15 est collé sur une face de la première platine de support 12 opposée à la face en regard de la barre de distribution 11, à l'aide d'une colle thermiquement conductrice. La colle conductrice favorise les échanges thermiques entre le dispositif de refroidissement 15 et la seconde platine de support 13 qui est directement en contact avec la barre de distribution 11 et le contacteur 15 qui sont deux composants de puissance dégageant une chaleur importante lorsqu'ils sont en fonctionnement. Dans cet exemple, le dispositif de refroidissement 15 comprend un caisson étanche 16 dans lequel circule un liquide de refroidissement 17 (exemple : 60% de glycol et 40% d'eau). Comme cela est illustré sur la figure 3, la seconde platine de support 13 comprend un circuit électrique 18 routé sur la surface de la seconde platine de support 13 opposée à la surface de la seconde platine de support 13 en regard de la barre de distribution 11. Le routage du circuit électronique 18 sur la seconde platine de support 13 permet de définir la seconde platine de support 13 comme une carte électronique. La seconde platine de support 13 comprend des composants électronique 19 électriquement couplés au circuit électronique 18, une connexion d'interfaçage 20 électriquement raccordée au circuit électronique 18, et des via 21 permettant de coupler électriquement la électronique 18. La connexion d'interfaçage 20 permet de circuit commander les barre de distribution 11 au signaux électriques émis vers les composants électriques 19 via le circuit électronique 18. La connexion d'interfaçage 20 est couplée à un connecteur correspondant sur un rack électrique 30. Le rack électrique 30 comprend également une interface de puissance 31 qui est raccordée électriquement à la barre de distribution 11 lorsque la plaque 10 de distribution d'énergie électrique est enfichée dans le rack électrique 30. Le couplage électrique entre la barre de distribution 11 et l'interface de puissance 31 est réalisée en enfichant une portion libre 110 de la barre de distribution 11, c'est-à-dire une portion non recouverte par la seconde platine de support 13 et/ou la première platine de support 12, dans l'interface de puissance 31.
Le rack électrique 30 comprend en outre une barre conductrice 32 raccordée à l'interface de puissance 31 et permettant d'acheminer l'énergie électrique depuis la barre de distribution 11 vers d'autres barre de distribution de plaques enfichées dans le rack par exemple. Par ailleurs, comme cela est illustré sur les figures 2 et 3, la seconde platine de support 13 comprend des plans de dissipation thermique 22 réalisés en cuivre et compris entre la surface en regard de la barre de distribution 11 et la surface sur laquelle le routage électronique 18 est réalisé. De plus, la plaque 10 comprend également une liaison de platine isolante 23 collée entre la première platine de support 12 et la seconde platine de support 13 à l'extrémité de la barre de distribution 11 opposée à l'extrémité comprenant la portion libre 110. La liaison de platine isolante peut être comprise sur tout le périmètre à l'exception de la portion libre 110 de manière à isoler la barre de distribution 10.
L'invention proposée permet d'intégrer la barre de distribution d'une plaque de distribution d'énergie électrique entre deux platines de support isolantes de manière à protéger la barre de distribution de corps étrangers pouvant entrer en contact avec la barre de distribution et créer des court-circuit ou des arc électriques.
L'invention permet de réaliser un gain de masse dans l'intégration de la barre de puissance et une réduction du coût de fabrication, étant donné le nombre réduit d'étapes et d'élément de fixation par rapport à l'état de l'art. L'invention permet également d' obtenir une meilleure dissipation thermique du contacteur, ainsi que de l'ensemble constitué de la barre de distribution et des première et seconde platines de support. De plus, la plaque ainsi proposée peut être enfichée dans un rack électrique de manière à permettre un montage en rack de plusieurs plaques, et à faciliter le remplacement.
Par ailleurs, la barre de distribution étant complètement protégée, le boîtier de distribution comprenant la barre de distribution peut être ouvert, et ne pas comprendre de couvercle, réduisant ainsi le volume d'occupation du boîtier de distribution. Enfin, le routage électrique réalisé permet de supprimer le câblage électronique entre les composants électroniques de la plaque et l'électronique de commande.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Plaque (10) de distribution d'énergie électrique comprenant une barre de distribution (11), une première platine de support (12) sur laquelle est fixée la barre de distribution (11) et un contacteur (14) raccordé à la barre de distribution (11), caractérisée en ce qu'elle comprend une seconde platine de support (13) fixée sur la barre de distribution (11) de sorte que la barre de distribution (11) est disposée entre la première platine de support (12) et la seconde platine de support (13).
  2. 2. Plaque (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le contacteur (14) est un contacteur inamovible monté sur la barre de distribution (11) via au moins une épargne réalisée dans la seconde platine de support (13).
  3. 3. Plaque (10) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de refroidissement (14) fixé sur une face de la première platine de support (12) opposée à la face en regard de la barre de distribution (11).
  4. 4. Plaque (10) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de refroidissement (15) est collé sur la première platine de support (12).
  5. 5. Plaque (10) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le dispositif de refroidissement (15) comprend une plaque d'aluminium.
  6. 6. Plaque (10) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le dispositif de refroidissement (15) comprend un caisson étanche (16) permettant de faire circuler un gaz ou un fluide de refroidissement (17).
  7. 7. Plaque (10) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la seconde platine de support (13) comprend un routage électronique définissant un circuit électrique (18) sur une surface de la seconde platine de support (13) opposée à la surface de ladite seconde platine de support (13) en regard de la barre de distribution (11).
  8. 8. Plaque (10) selon la revendication 7, caractérisée en ce que la seconde platine de support (13) est fixée sur la barre de distribution (11) par une colle conductrice.
  9. 9. Plaque (10) selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce qu'elle comprend des composants électriques (19) couplés au routage électronique sur la seconde platine de support (13).
  10. 10. Plaque (10) selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend une connexion d'interfaçage (20) permettant de coupler ladite plaque (10) à un rack électrique (30).
  11. 11. Plaque (10) selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend une portion libre (110) de barre de distribution (11) permettant de réaliser à une extrémité de la barre de distribution (11) un couplage entre la barre de distribution (11) et une interface de puissance (31) du rack électrique (30).
  12. 12. Plaque (10) selon l'une des revendications 7 à 11, dans laquelle la seconde platine de support (13) comprend des plans de dissipation thermique (22) compris entre la surface en regard de la barre de distribution (11) et la surface sur laquelle le routage électronique est réalisé.
  13. 13. Plaque (10) selon l'une des revendications 1 à 12, dans laquelle la barre de distribution (11) possède une épaisseur de 2mm à 0.5mm près et plus particulièrement à 0,2mm près, et la première platine de support (12) possède une épaisseur de 1,6mm à 0,5mm près et de préférence à 0,2mm près, et la seconde platine de support (13) possède une épaisseur de 0,5mm à 0,2mm près.
  14. 14. Boîtier de distribution électrique comprenant une plaque (10) de distribution d'énergie électrique selon l'une des revendications 1 à 13.
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