FR2995496A1 - Circuit electrique, dispositif electrique et compresseur electrique - Google Patents

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Abstract

Circuit électrique, dispositif électrique et compresseur électrique Le circuit électrique (104) comporte un substrat métallique (202), et une couche de matériau diélectrique (206) s'étendant sur le substrat métallique. Au moins une perforation (210) est ménagée dans la couche de matériau diélectrique (206), la perforation (210) atteignant le substrat métallique (202), et le circuit électrique (104) comporte en outre une embase métallique (212) s'étendant au-dessus de la couche de matériau diélectrique (206) et présentant un picot (214) inséré dans la perforation (210) et venant au contact du substrat métallique (202).

Description

Circuit électrique, dispositif électrique et compresseur électrique [1] La présente invention concerne un circuit électrique, un dispositif électrique et un compresseur électrique. [2] La figure 6 représente un dispositif électrique de l'état de la technique comportant un boîtier 2 formant une masse électrique et supportant un circuit électrique 4. Le circuit électrique 4 comporte un substrat métallique 6, une couche de matériau diélectrique 8 s'étendant sur toute la face supérieure du substrat métallique 6, et des pistes métalliques, telles que la piste 10 représentée, s'étendant sur la couche de matériau diélectrique 8. [3] Des composants électriques, tels que le composant 12 représenté, sont connectés électriquement aux pistes de manière à être électriquement connectés entre eux, afin de réaliser une fonction souhaitée. [4] Afin d'assurer un filtrage du courant de mode commun issu du composant 12 (illustré par une ligne pointillée), le dispositif électrique comporte en outre un condensateur 14, par exemple un condensateur de classe Y, présentant une borne reliée à la piste métallique 10 et une borne reliée au boîtier 2. Une barre omnibus 16, de l'anglais « busbar », relie une borne du condensateur 14 à la piste 10, tandis qu'une autre barre omnibus 18 relie une autre borne du condensateur 14 au boîtier 2. Les barres omnibus 16, 18 sont généralement vissées aux éléments qu'elles relient. Le courant de mode commun circule par l'intermédiaire du boîtier 2. [05] Ces barres omnibus présentent comme inconvénient d'être complexes et de nécessiter des opérations de montage spécifiques pour les mettre en place. [06] Il est donc apparu le besoin d'un nouveau type de circuit électrique permettant de relier une borne d'un composant électrique au substrat métallique d'un circuit électrique sans utiliser de barre omnibus. [07] Afin d'atteindre cet objectif, l'invention concerne un circuit électrique comportant un substrat métallique, et une couche de matériau diélectrique s'étendant sur le substrat métallique, caractérisé en ce qu'au moins une perforation est ménagée dans la couche de matériau diélectrique, la perforation atteignant le substrat métallique, et en ce qu'il comporte en outre une embase métallique s'étendant au- dessus de la couche de matériau diélectrique et présentant un picot inséré dans la perforation et venant au contact du substrat métallique. [8] Grâce à l'invention, il est possible de relier, directement ou indirectement une borne d'un composant électrique à l'embase, et ainsi de se passer de barres omnibus, dont le raccordement complexifie le montage du dispositif électrique. La solidité mécanique de la fixation du composant électrique est améliorée car il n'est plus monté par des barres omnibus sujettes à des vibrations mécaniques. En outre, le fait de pouvoir relier la borne du composant électrique par fusion de matière sur le substrat métallique permet d'améliorer le chemin des courants de mode commun, en réduisant l'impédance le long de ce chemin. Contrairement à l'art antérieur dans lequel un busbar est connecté au circuit, dans l'invention, le courant circule directement par l'intermédiaire du substrat métallique, ce qui limite les impédances liées aux interfaces. [9] De manière optionnelle, la perforation s'enfonce dans le substrat métallique. [10] De manière optionnelle, la perforation traverse le substrat métallique. [11] De manière optionnelle, l'embase métallique est en cuivre. [12] De manière optionnelle, le circuit comporte en outre au moins une piste métallique, par exemple en cuivre, s'étendant sur la couche de matériau diélectrique. [13] De manière optionnelle, le circuit comporte en outre un composant électrique présentant deux bornes, une première reliée par fusion de matière à la piste métallique, et une seconde reliée électriquement à l'embase métallique. [14] De manière optionnelle, le composant électrique est un condensateur destiné à réaliser un filtrage d'un courant de mode commun dans ledit circuit. [15] De manière optionnelle, la couche de matériau diélectrique comporte une partie dépourvue de piste métallique, l'embase métallique s'étendant sur ladite partie de la couche de matériau diélectrique. [16] De manière optionnelle, la seconde borne du composant est reliée par fusion de matière à l'embase métallique. [17] De manière optionnelle, le circuit électrique comporte en outre une piste métallique, dite seconde piste métallique, s'étendant sur la couche de matériau diélectrique, la perforation traversant ladite seconde piste métallique, et l'embase métallique s'étendant sur ladite seconde piste métallique de manière à permettre une conduction électrique entre l'embase métallique et la seconde piste métallique. [18] De manière optionnelle, l'embase métallique est relié par fusion de matière à la seconde piste métallique. [19] De manière optionnelle, la seconde borne est reliée par fusion de matière à la seconde piste métallique. [20] L'invention concerne également un dispositif électrique, comportant un circuit électrique selon l'invention, et un boîtier métallique formant un support pour le circuit électrique. [21] L'invention concerne également un compresseur électrique comportant un dispositif électrique selon l'invention, dans lequel le dispositif électrique est un onduleur. [22] Bien entendu les différentes variantes et formes de réalisation de l'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. [23] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux figures 1 à 4 qui illustrent des formes non limitatives de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue simplifiée d'un ensemble électrique selon l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe, de côté, d'un boîtier et d'un circuit électrique de l'ensemble électrique de la figure 1. La figure 3 est une vue de dessus du circuit de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe, de côté, d'un ensemble comprenant une variante du circuit de la figure 2.
La figure 5 est une vue en coupe, de côté, d'un ensemble électrique selon l'invention comprenant le circuit de la figure 2. La figure 6, déjà décrite, est une vue en coupe, de côté, d'un boîtier et d'un circuit électrique selon l'art antérieur. [24] En référence aux figures 1 à 3, un dispositif électrique 102 selon l'invention va à présent être décrit. [25] Le dispositif électrique 102 est en en particulier un onduleur, ayant pour fonction de délivrer une tension et/ou un courant alternatif à partir d'une source d'énergie électrique continue. En référence à la figure 1, le dispositif 102 peut être compris dans un ensemble électrique tel qu'un compresseur électrique 100. [26] Le dispositif 102 comporte un circuit électrique 104 destiné à réaliser par exemple, au moins en partie, la fonction d'onduleur, et un boîtier métallique 106 renfermant le circuit 104. Le boîtier 106 forme une masse électrique. En outre, dans l'exemple décrit, le boîtier 106 forme un support plan pour le circuit 104. [27] En référence aux figures 2 et 3, le circuit 104 comporte tout d'abord un substrat métallique 202 positionné sur le boîtier 106. Dans l'exemple décrit, le substrat 202 est sous la forme d'une plaque présentant une face inférieure plaquée contre le boîtier 106. Le substrat 202 est par exemple une couche d'aluminium. [28] Dans l'exemple décrit, le circuit 104 comporte en outre de la graisse conductrice thermique 204 intercalée entre le boîtier 106 et le substrat 202, de manière à assurer une continuité thermique entre les deux et ainsi dissiper dans le boîtier 106 la chaleur dégagée par le circuit 104. [29] Le circuit 104 comporte en outre une couche de matériau diélectrique 206 s'étendant sur une face supérieure du substrat 202, c'est-à-dire sur la face du substrat métallique 302 qui est opposée à la face en contact avec le boîtier 106. Le matériau diélectrique est par exemple de la céramique. [30] Le circuit 104 comporte en outre une ou plusieurs pistes métalliques, telles que la piste 208 représentée, s'étendant sur une première partie de la couche de matériau diélectrique 206. Dans l'exemple décrit, les pistes sont en cuivre. [31] Un circuit électrique tel que le circuit 104 est souvent désigné par l'acronyme SMI, signifiant « Substrat Métallique Isolé », ou bien l'acronyme IMS, de l'anglais « Insulated Metal Substrate ». [32] Au moins une perforation 210 est ménagée dans une seconde partie de la couche de matériau diélectrique 206, dépourvue de piste. Chaque performation 210 atteint le substrat 202. Dans l'exemple décrit, chaque perforation 210 traverse le substrat 202 de part en part. [33] Le circuit 104 comporte en outre une embase métallique 212, en cuivre dans l'exemple décrit. L'embase 212 s'étend sur la seconde partie de la couche de matériau diélectrique 206. L'embase 212 présente, pour chaque perforation 210, un picot 214 inséré dans cette perforation 210 et venant au contact du substrat 202, de manière à réaliser une conduction électrique entre le substrat 202 et l'embase 212. Chaque picot 214 est inséré en force dans sa perforation 210 respective, de sorte que l'embase 212 est solidement fixée au substrat 202. L'embase 212 est destinée à être reliée par fusion de matière à une borne d'un composant électrique. De préférence, l'embase métallique 212 est traitée en surface de manière à pouvoir recevoir la matière en fusion. Par exemple, un substrat métallique en aluminium peut subir des traitements chimiques connus en soi qui permettent le dépôt d'une brasure de cuivre. Dans l'exemple décrit, la fusion de matière est du brasage. [34] Le circuit 104 comporte en outre des composants électriques reliés électriquement aux pistes de manière à être électriquement reliés entre eux, afin de réaliser par exemple, au moins en partie, la fonction d'onduleur. Ces composants sont par exemples des composants montés en surface, sur la couche de matériau diélectrique 206. Parmi les composants, se trouve au moins un composant, tel que le composant 216 représenté, destiné à être relié à la masse électrique pour réaliser un filtrage de modes communs. Plus précisément, le composant 216 présente au moins deux bornes, une première reliée par fusion de matière à la piste 208, et une seconde reliée par fusion de matière à l'embase 212. Dans l'exemple décrit, les première et seconde bornes sont reliées par brasage à respectivement la piste 208 et l'embase 212. Ainsi, deux brasures 218 sont formées respectivement entre la première borne et la piste 208, et entre la seconde borne et l'embase 212. Dans l'exemple décrit, le composant électrique 216 est un condensateur, par exemple un condensateur de classe Y. [35] En référence à la figure 4, un circuit électrique 400 formant une variante du circuit 104, va à présent être décrit. [36] Le circuit électrique 400 est identique au circuit 104, sauf pour les différences décrites ci-dessous. [37] Chaque perforation 210 traverse une piste 208*, différente de la piste 208, et l'embase 212 s'étend sur la piste 208*, de manière à permettre une conduction électrique entre l'embase 212 et la piste 208*, et donc entre le substrat 202 et la piste 208*. [38] Contrairement au circuit 104 de la figure 2, la seconde borne du composant 210 est reliée par fusion de matière non pas à l'embase 212, mais à la piste 208*. Dans l'exemple décrit, les brasures 218 sont donc formées respectivement entre la première borne et la piste 208, et entre la seconde borne et la piste 208*. La seconde borne du composant 210 est ainsi reliée à la masse électrique (le boîtier 106) par l'intermédiaire de la piste 208*, de l'embase 212 et du substrat 202. Ainsi, deux brasures 402 sont formées respectivement entre la première borne et la piste 208, et entre la seconde borne et la piste 208*. [39] En référence à la figure 6, un ensemble électrique comportant un autre dispositif électrique selon l'invention va à présent être décrit. [40] Le dispositif électrique comporte les mêmes éléments que le dispositif 102 des figures précédentes, à savoir en particulier le circuit électrique 104 et le boîtier métallique 106 de la figure 2. [41] Le dispositif électrique est en outre relié électriquement à un moteur électrique 502 fixé au boîtier 106. Le moteur 502 est par exemple positionné sur une face du boîtier 106 qui est opposée à la face sur laquelle est positionnée le circuit 104. Le moteur électrique 502 sert par exemple à entraîner un arbre mécanique pour la circulation d'un fluide. [42] Un connecteur électrique 504 relie électriquement le moteur électrique 502 à un composant 211 qui contribue plus spécifiquement à la fonction du circuit 104, par exemple la fonction d'onduleur. [43] Dans ce cas, le chemin 506 du courant de mode commun part du moteur électrique 502, passe par le connecteur électrique 504 pour traverser le composant électrique 211, continue sur la piste métallique 208, rentre dans le composant électrique 216 par sa borne reliée à la piste métallique 208, sort du composant électrique 216 par sa bonne reliée à l'embase 212, traverse le substrat métallique 202, la couche de graisse 204 et le boîtier métallique 106 pour revenir dans le moteur 502. Dans l'exemple décrit, le courant de mode commun est alternatif. [44] Comme dans les exemples illustrés aux figures 1 à 4, la couche de graisse 204 permet de dissiper dans le boîtier 106 la chaleur dégagée par le circuit 104. [45] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits en référence aux figures 1 à 5, mais au contraire définie par les revendications qui suivent. En particulier, les termes employés dans les revendications ne sont pas limités aux exemples donnés dans les modes de réalisation décrits. [46] En particulier, dans l'exemple décrit en figure 5, le courant de mode commun en traversant la couche de graisse 204 subie l'impédance électrique de cette couche de graisse. En variante, la graisse conductrice pourrait être omise. Dans ce cas, le substrat métallique serait rapporté directement contre le boîtier, et leurs faces en contact seraient de préférence polies pour améliorer la continuité électrique. [47] En outre, la graisse pourrait être absente sous certains composants, par exemple sous le ou les composants 210 destinés à filtrer les courants de mode commun, pour améliorer la conductivité électrique entre le substrat 202 et le boîtier 106. Toujours dans ce même but, aux endroits où la graisse est absente, les faces en contact du substrat et du boîtier sont de préférence polies. La graisse pourrait alors être uniquement localisée sous les seconds composants 211 qui réalisent plus spécifiquement la fonction du circuit 104. [48] L'exemple de la figure 5 aurait pu également être décrit avec un circuit 400 tel qu'illustré en figure 4. [49] En outre, le brasage pourrait par exemple être fait par passage du circuit électrique dans un four à refusion. [50] En outre, le brasage pourrait être remplacé par du soudage.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Circuit électrique (104; 400) comportant : un substrat métallique (202), et une couche de matériau diélectrique (206) s'étendant sur le substrat métallique, caractérisé en ce qu'au moins une perforation (210) est ménagée dans la couche de matériau diélectrique (206), la perforation (210) atteignant le substrat métallique (202), et en ce qu'il comporte en outre : une embase métallique (212) s'étendant au-dessus de la couche de matériau diélectrique (206) et présentant un picot (214) inséré dans la perforation (210) et venant au contact du substrat métallique (202).
  2. 2. Circuit électrique (104; 400) selon la revendication 1, dans lequel la perforation (210) s'enfonce dans le substrat métallique (202).
  3. 3. Circuit électrique (104; 400) selon la revendication 1, dans lequel la perforation (210) traverse le substrat métallique (202).
  4. 4. Circuit électrique (104; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'embase métallique (212) est en cuivre.
  5. 5. Circuit électrique (104) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant en outre au moins une piste métallique (208), par exemple en cuivre, s'étendant sur la couche de matériau diélectrique (206).
  6. 6. Circuit électrique (104) selon la revendication 5, comportant en outre un composant électrique (210) présentant deux bornes, une première reliée par fusion de matière à la piste métallique (208), et une seconde reliée électriquement à l'embase métallique (212).30
  7. 7. Circuit électrique (104) selon la revendication 6, dans lequel le composant électrique (210) est un condensateur destiné à réaliser un filtrage d'un courant de mode commun dans ledit circuit.
  8. 8. Circuit électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la couche de matériau diélectrique (206) comporte une partie dépourvue de piste métallique, l'embase métallique (212) s'étendant sur ladite partie de la couche de matériau diélectrique (206).
  9. 9. Circuit électrique (104) selon la revendication 8 et la revendication 6 ou 7, dans lequel la seconde borne du composant (210) est reliée par fusion de matière à l'embase métallique (212).
  10. 10. Circuit électrique (400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant en outre une piste métallique (208*), dite seconde piste métallique, s'étendant sur la couche de matériau diélectrique (206), la perforation traversant ladite seconde piste métallique (208*), et l'embase métallique (212) s'étendant sur ladite seconde piste métallique (208*) de manière à permettre une conduction électrique entre l'embase métallique (212) et la seconde piste métallique (208*).
  11. 11. Circuit électrique (400) selon la revendication 10, dans lequel l'embase métallique (212) est relié par fusion de matière à la seconde piste métallique (208*).
  12. 12. Circuit électrique (400) selon la revendication 10 ou 11 et la revendication 6 ou 7, dans lequel la seconde borne est reliée par fusion de matière à la seconde piste métallique (208*).
  13. 13. Dispositif électrique (102), comportant : un circuit électrique (104; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, un boîtier métallique (106) formant un support pour le circuit électrique (104).
  14. 14. Compresseur électrique (100) comportant un dispositif électrique (102) selon la revendication 13, dans lequel le dispositif électrique (102) est un onduleur.
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