FR3058565A1 - Module electronique de puissance, equipement electrique et compresseur de suralimentation electrique comprenant un tel module electronique de puissance - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un module électronique de puissance (100) comprenant un substrat (110), un composant de puissance (140) monté sur le substrat (110), une borne de puissance (120) agencée pour conduire un signal électrique de puissance. La borne de puissance (120) comprend une plateforme de connexion électrique pour pouvoir être connectée à un composant extérieur au module électronique de puissance (100), le substrat comprenant au moins une surface de brasage (130) sur laquelle la borne de puissance (120) est brasée, la surface de brasage (130) étant reliée électriquement au composant de puissance (140). La borne de puissance (120) comprend une pluralité de pattes de puissance (121), au moins une partie des pattes de puissance (121) étant disposée en parallèle électriquement entre la plateforme de connexion électrique et la surface de brasage (130).
Description
Domaine technique
La présente invention concerne un module électronique de puissance, un ensemble électrique et un compresseur de suralimentation électrique comprenant un tel module électronique de puissance tel qu’utilisé notamment dans le domaine de l’automobile.
État de la technique antérieure
Dans de nombreuses applications industrielles, des modules électroniques de puissance sont mis en œuvre afin de mettre en forme des signaux électriques permettant de piloter le fonctionnement d’un système électrique tel que par exemple un compresseur de suralimentation électrique.
Dans le cadre de l’invention, un compresseur de suralimentation électrique est un dispositif utilisé pour suralimenter un moteur thermique par l’intermédiaire d’une roue de compresseur entraînée en rotation par une machine électrique.
Typiquement, un compresseur de suralimentation électrique est placé sur la ligne d’admission d’air d’un moteur à combustion interne, notamment d’un véhicule, par exemple en complément d’un turbocompresseur. Le compresseur de suralimentation électrique joue le même rôle que le turbocompresseur, à savoir augmenter la pression d’admission des gaz frais dans le moteur à combustion interne. Cependant, il est utilisé principalement, mais non exclusivement, lors des phases transitoires de variations de régimes, comme par exemple durant l’accélération du véhicule, afin de réduire le temps de réponse du turbocompresseur.
Un module électronique de puissance permet de commander l’énergie alimentant la machine électrique du compresseur de suralimentation électrique. D’une manière générale, un module électronique de puissance permet de commander l’énergie alimentant le système électrique auquel il est raccordé. Il est connu d’intégrer ce module électronique de puissance dans le compresseur de suralimentation électrique afin de réduire l’encombrement et de le limiter la distance séparant ledit module électronique de puissance du système électrique qu’il contrôle.
Typiquement, un module électronique de puissance fournit un conditionnement physique à plusieurs puces semi-conductrices interconnectées entre elles selon un circuit électrique. La figure 1 illustre un exemple de module électronique de puissance 1 selon l’art antérieur. Le module électronique de puissance 1 comprend un substrat 3 sur lequel des composants électroniques 2 tels que des transistors de puissance sont montés dans un agencement prédéfini. Le module électronique de puissance 1 comprend aussi une ceinture 4 qui s’étend de manière périphérique au substrat 3, formant ainsi un logement interne recevant les composants électroniques 2. Ce logement interne peut être rempli d’un gel isolant afin de protéger les composants électroniques 2. Le
-2module électronique de puissance 1 comprend un conducteur électrique formant une borne de puissance 5 afin de permettre la connexion électrique du module électronique de puissance 1 avec un système électrique. Plus particulièrement, un composant électronique 2 est électriquement relié à la borne de puissance 5 par l’intermédiaire d’un fil de connexion 6 fixé solidairement — par exemple par brasure — à chacune de ses extrémités avec respectivement la borne de puissance 5 et le composant électronique 2. La borne de puissance 5 est maintenue en position par l’intermédiaire notamment de la ceinture 4 qui est généralement surmoulée autour de ladite borne de puissance 5·
Lin élément de connexion électrique (non représenté) est généralement relié par une première extrémité à la borne de puissance 5, une deuxième extrémité de l’élément de connexion électrique étant connecté à un équipement électrique alimenté par le module électronique de puissance, tel qu’une macbine électrique de compresseur de suralimentation par exemple. L’élément de connexion électrique forme donc une pièce intermédiaire qui relie le conducteur électrique 5 avec l’équipement électrique.
Pour améliorer l’intégration du compresseur de suralimentation dans le véhicule, notamment avec le moteur à combustion interne, il est nécessaire de maîtriser son encombrement et de faciliter son assemblage. En particulier, les pattes de liaisons électriques entre la macbine électrique et le module électronique de puissance destiné à recevoir une énergie électrique alimentant la macbine électrique peuvent être complexes à réaliser.
De manière connue, la borne de puissance peut être formée d’un seul conducteur électrique dont la section transverse dépend des puissances électriques des signaux qui la traversent : plus la puissance électrique est grande, et plus la section transverse du conducteur augmente. Cette configuration peut rendre difficile la dissipation thermique de la borne de puissance. L’intégration de telles bornes de puissance dans le module électronique de puissance peut être complexe, notamment du fait qu’il est nécessaire de souder les fils de connexions 6 entre les bornes de puissance et les composants électronique 2.
La présente invention a pour objet de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages.
Un autre but de l’invention est de proposer un nouveau module électronique de puissance pour résoudre au moins un de ces problèmes.
Un autre but de la présente invention est de faciliter la conception d’un tel module électronique de puissance.
Un autre but de l’invention est de simplifier l’interconnexion électrique d’un tel module électronique de puissance avec un système électrique, et plus particulièrement avec un compresseur de suralimentation électrique.
Exposé de l’invention
Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un module électronique de puissance comprenant (i) un substrat, (ii) au moins un composant de puissance monté sur le
-3substrat, (iii) au moins une borne de puissance agencée pour conduire un signai électrique de puissance, la borne de puissance comprenant une plateforme de connexion électrique pour pouvoir être connectée à un composant extérieur au module électronique de puissance, le substrat comprenant au moins une surface de brasage sur laquelle la borne de puissance est brasée, la surface de brasage étant reliée électriquement à l’au moins un composant de puissance. Dans un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention, la borne de puissance comprend une pluralité de pattes de puissance, au moins une partie des pattes de puissance étant disposée en parallèle électriquement entre la plateforme de connexion électrique et la surface de brasage.
Ainsi le module électronique de puissance selon l’invention comprend au moins un composant de puissance pouvant prendre la forme :
— d’un composant électronique passif tel qu’une résistance électrique ou un composant capacitifs ; et/ou — d’un composant électronique actif tel que par exemple un transistor, par exemple du type transistor à effet de cbamp à structure métal-oxyde-semiconducteur (MOSFET pour « Métal Oxide Semiconductor Field EfFect Transistor ») ou transistor bipolaire à grille isolée (1GBT pour « insulated Gâte Bipolar Transistor ») ; et/ou — d’une puce semi-conductrice permettant de réaliser une ou plusieurs fonctions logiques afin de permettre au module électronique de puissance de mettre en forme les signaux électriques de puissance, le module électronique réalisant l’encapsulation de la puce semi-conductrice.
Le module électronique de puissance peut comporter plusieurs composants de puissance fixés solidairement sur le substrat et reliés entre eux par au moins une piste électrique.
Le substrat est préférentiellement au moins en partie isolant. A titre d’exemple non limitatif, le substrat peut être du type PCB (« Printed Circuit Board » pour circuit imprimé) formé par un assemblage d’une ou plusieurs fines coucbes électriquement conductrices, telle que du cuivre, séparées par un matériau isolant, par exemple une résine époxy.
Les composants électriques sont fixés solidairement au substrat, préférentiellement de manière à établir au moins une connexion électrique entre une partie dudit composant et une piste électrique. Avantageusement, les composants électriques sont fixés sur le substrat par collage, via notamment une colle électriquement conductrice de préférence, par brasage ou par soudage.
De manière à pouvoir interagir avec le composant extérieur auquel il est connecté, et plus particulièrement afin de transporter l’au moins un signal de puissance mis en forme par le module électronique de puissance vers ledit composant extérieur, une partie des composants de puissance est électriquement connectée à la borne de puissance afin de pouvoir transférer une énergie électrique entre la borne de puissance et le ou les composants de puissance correspondants. Ce transfert d’énergie peut se faire du composant de puissance vers la borne de puissance, ou alternativement de la borne de puissance vers le composant de puissance.
-4Conformément au premier aspect de l’invention, la borne de puissance n’est pas formée d’un seul élément, à la différence de l’art antérieur connu, mais d’une pluralité de pattes de puissance disposées électriquement en parallèle les unes des autres, entre la plateforme de connexion électrique et la surface de brasage correspondante.
La surface de brasage est située sur le substrat, préférentiellement à une première extrémité de la borne de puissance. La surface de brasage est formée par une zone électriquement conductrice et reliée à l’au moins un composant de puissance du module électronique de puissance via au moins une piste électrique. La zone électriquement conductrice peut éventuellement être avantageusement formée par une partie d’une piste électrique du substrat.
Ainsi, l’invention conforme à son premier aspect permet de simplifier la conception du module électronique de puissance par une connexion électrique simplifiée entre la borne de puissance et le composant de puissance : les fils de connexion électriques qui étaient mis en œuvre sur les modules électroniques de puissance connus ne sont plus nécessaire. Consécutivement, la fabrication d’un tel module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention est simplifiée, plus rapide à mettre en œuvre et moins coûteuse.
Alternativement, la surface de brasage peut être formée par une pièce constituée au moins en partie par un matériau électriquement conducteur et fixée solidairement au substrat.
La plateforme de connexion électrique est située au niveau d’une deuxième extrémité de la borne de puissance, préférentiellement à l’opposé de la surface de brasage. Un signal électrique parcourant la borne de puissance passe successivement par la plateforme de connexion électrique et par la surface de brasage, dans un sens ou dans l’autre selon le sens du signal électrique. La plateforme de connexion électrique permet d’interfacer électriquement le composant extérieur au module électronique de puissance, et plus particulièrement à la borne de puissance correspondante. Elle permet notamment de faciliter le soudage ou le brasage d’un élément de connexion électrique du composant extérieur avec la borne de puissance.
Selon un premier mode de réalisation, la plateforme de connexion électrique est formée par une pluralité de surfaces de contact disposées transversalement à au moins une partie des pattes de puissance d’une borne de puissance. Plus particulièrement, chaque surface de contact est en contact électrique avec une seule patte de puissance ou avec plusieurs pattes de puissance d’une même borne de puissance, préférentiellement des pattes de puissance adjacentes. Avantageusement, au moins une partie des surfaces de contact formant la plateforme de connexion électrique d’une même borne de puissance sont destinées à être toutes connectée à un même élément de connexion électrique du composant extérieur auquel le module électronique de puissance est connecté. Les pattes de puissance de la borne de puissance sont ainsi disposées en parallèle électriquement les unes des autres.
Selon un deuxième mode de réalisation, la plateforme de connexion électrique est disposée transversalement à toutes les pattes de puissance d’une même borne de puissance. En d’autres termes, la plateforme de connexion électrique est formée par une seule surface de contact disposée transversalement à toutes les pattes de
-5puissance de la borne de puissance, de manière à ce que toutes les pattes de puissance de ia borne de puissance soient disposées en parallèle électriquement les unes des autres.
Ainsi, dans un module électronique conforme au premier aspect de l’invention, les bornes de puissance comprennent une pluralité de pattes de connexion qui sont disposées électriquement en parallèle et qui permettent de répartir entre chacune des pattes de puissance le signal électrique de puissance arrivant sur ladite borne de puissance correspondante au niveau de la plateforme de connexion électrique ou de la surface de brasage. En fonction des caractéristiques électriques de chaque patte de puissance, notamment leur résistivité électrique, leur section, leur matériau, le signal électrique incident est divisé au niveau d’une première extrémité en une pluralité de signaux électriques parcourant chacune des pattes de puissance. L’intensité électrique du signal électrique incident est sensiblement égale à la somme des intensités électriques des signaux électriques parcourant chaque patte de puissance. Au niveau de l’autre extrémité, les signaux électriques traversant chaque patte de puissance sont recomposés en un unique signal électrique. Ainsi, l’énergie électrique transportée par le signal électrique incident et arrivant au niveau de la première extrémité de la borne de puissance est reportée par parties sur chaque patte de puissance avant d’être recomposée au niveau de l’autre extrémité de la borne de puissance.
De manière avantageuse, le module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention peut comprendre au moins un des perfectionnements suivants dont les caractéristiques peuvent être prises seules ou en combinaison :
— chaque borne de puissance s’étend à l’aplomb du substrat de manière à ce que la plateforme de connexion électrique soit située dans un plan différent de celui du substrat, et préférentiellement audessus dudit substrat. Cette configuration permet de faciliter la connexion électrique du module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention avec le composant extérieur, et notamment d’éviter d’endommager les composants de puissance situés sur le substrat lors de ladite connexion électrique ;
— chaque borne de puissance s’étend dans une zone s’étendant perpendiculairement depuis la surface du substrat de manière à rendre plus compact le module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention ;
— au moins une partie des pattes de puissance sont géométriquement parallèles entre elles. Préférentiellement, toutes les pattes de puissances d’une même borne de puissance sont parallèles entre elles ;
— au moins une partie des pattes de puissance ont le même diamètre afin de pouvoir transporter des signaux électriques de même intensité. Avantageusement, les pattes de puissance d’une même borne de puissance ont toutes le même diamètre. Préférentiellement encore, toutes les pattes de puissances de toutes les bornes de puissance du module électronique de puissance ont le même diamètre ;
— au moins une partie des pattes de puissance ont la même section transverse. Par section transverse, on entend la forme générale et/ou les dimensions générales d’une patte de puissance prise dans un plan sensiblement perpendiculaire à une élongation longitudinale de la patte de puissance s’étendant
-6entre la surface de brasage et la plateforme de connexion électrique. Avantageusement, les pattes de puissance d’une même borne de puissance ont toutes la même section transverse. Préférentiellement encore, toutes les pattes de puissances de toutes les bornes de puissance du module électronique de puissance ont la même section transverse ;
le module électronique de puissance comprend au moins une patte de commande électriquement reliée à l’au moins un composant de puissance du module électronique de puissance, la patte de commande étant agencée pour pouvoir conduire un signal électrique de commande du composant de puissance auquel elle est reliée, la superficie d’une section transverse d’une patte de puissance étant égale à celle de l’au moins une patte de commande. Eventuellement, les sections transverses des pattes de puissance sont identiques à celle de l’au moins une patte de commande. De manière avantageuse encore, le module électronique de puissance comprend une pluralité de ladite patte de commandes, les pattes de commandes étant identiques — en forme et/ou en matériaux — aux pattes de puissance. Ainsi, dans un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention, les pattes de puissance formant une borne de puissance sont similaires voire identiques aux pattes de commande transportant le signal électrique de commande dudit module électronique de puissance. A tout le moins, les pattes de puissances sont agencées pour pouvoir transporter un signal électrique dont l’intensité est au moins égale à celle circulant dans les pattes de commande ;
au moins une borne de puissance est agencée pour pouvoir conduire un courant électrique, dit maximal, inférieur ou égal à 5θθ ampères, ledit courant électrique maximal pouvant être du type d’un courant impulsionnel ;
les pattes de puissance de chaque borne de puissance ont une section transverse dont la superficie est comprise entre 0,4 et 2 mm2. Éventuellement, une partie seulement des bornes de puissance ont une section transverse dont la superficie est comprise entre 0.4 et 2 mm2. Préférentiellement, la superficie de la section transverse des pattes de puissance est de 0,8 mm2 ;
chaque patte de puissance a une section transverse constante entre une première et une deuxième extrémité. On entend par section transverse constante une section transverse dont les dimensions et/ou la superficie sont constantes entre la première extrémité formée par la surface de brasage et la deuxième extrémité formée par la plateforme de connexion électrique ;
toutes les pattes de puissance sont disposées en parallèle entre la plateforme de connexion électrique et la piste de brasage ;
l’au moins une borne de puissance est configurée pour pouvoir être connectée à une machine électrique alimentée par le module électronique de puissance ou l’au moins une borne de puissance est configurée pour pouvoir être connectée à une source d’énergie électrique. Avantageusement, le module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention comprend au moins trois bornes de puissance, chaque borne de puissance étant associée à une phase électrique de la machine électrique. D’une manière générale, le module de puissance conforme au premier aspect de l’invention peut comprendre une pluralité de composants de puissance permettant de mettre en
-Ίforme une pluralité de signaux électriques de puissance associés à des phases électriques d’un équipement électrique, chaque signai électrique de puissance étant acheminé vers ou depuis l’équipement électrique par l’intermédiaire d’une borne de puissance spécifique ;
— au moins une partie des pattes de puissance comprend au moins une zone de flexion agencée pour permettre un débattement par flexion d’une extrémité de la patte de puissance correspondante. La zone de flexion permet de faciliter la connexion du module électrique de puissance conforme au premier aspect de l’invention avec le composant extérieur, et de rendre ladite connexion électrique moins sensible aux vibrations et plus durable en fonctionnement ;
— les pattes de puissance ont chacune un profil longitudinal en forme de « S » ;
— les pattes de puissance sont obtenues par pliage ;
— les pattes de puissance sont en forme de lames, notamment de section transverse rectangulaire — les pattes de puissance sont formées au moins en partie dans un matériau électriquement conducteur, préférentiellement du cuivre ou un alliage comprenant du cuivre.
ll découle de l’invention que, dans le module électronique de puissance conforme à son premier aspect ou à l’un quelconque de ses perfectionnements, la ceinture entourant le substrat n’est plus indispensable car, les pattes de puissances étant de dimensions réduites, elles n’ont plus besoin d’être prise dans le surmoulage de la ceinture des modules électronique de puissance de l’art antérieur.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un équipement électrique comprenant (i) une machine électrique tournante comprenant un rotor et un stator, le stator comprenant au moins une phase électrique, et (ii) un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention ou à l’un quelconque de ses perfectionnements, l’au moins une borne de puissance étant connectée électriquement à l’au moins une ph ase électrique de la machine électrique tournante.
Avantageusement, dans un équipement électrique conforme au deuxième aspect de l’invention, le module électronique de puissance comprend une pluralité de bornes de puissance, chaque borne de puissance étant associée à une surface de brassage respective, et chaque borne de puissance du module électronique de puissance est connectée électriquement à une ph ase électrique différente de la machine électrique tournante.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un compresseur de suralimentation électrique comprenant (i) un équipement électrique conforme au deuxième aspect de l’invention selon n’importe laquelle de ses variantes, (ii) une roue de compression de gaz configurée pour être entraînée en rotation par la machine électrique tournante de l’équipement électrique, (iii) un convertisseur de tension configuré pour alimenter la machine électrique tournante à partir d’un réseau électrique, le convertisseur de tension comprenant le module de puissance de l’équipement électrique.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
-8Description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
— la FIGURE 1 illustre un module électronique selon l’art antérieur, déjà décrit dans les paragraphes précédents ;
— la FIGURE 2 illustre une vue schématique du dessus d’un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention ;
— la FIGURE 3A illustre une vue schématique de face d’un premier exemple de réalisation d’une borne de puissance d’un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention ;
— la FIGURE 3B illustre une vue schématique de face d’un deuxième exemple de réalisation d’une borne de puissance d’un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l’invention ;
— la FIGURE 4 illustre un compresseur de suralimentation électrique intégrant un tel module électronique de puissance.
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes 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. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Description détaillée de l’invention
En référence aux FIGURES 2 et 3, un module électronique de puissance 100 conforme au premier aspect de l’invention est décrit. Un tel module électronique de puissance 100 comprend un substrat 110 et une pluralité de composants de puissance 140 montés sur le substrat 110. Dans l’exemple illustré, le substrat 110 a une forme générale rectangulaire. Éventuellement, le substrat 110 peut prendre n’importe quelle forme en fonction de l’encombrement disponible de l’environnement dans lequel il fonctionne. Selon les besoins, le substrat 110 peut être plein, comme illustré sur la FIGURE 2, ou comprendre une ou plusieurs ouvertures. Chaque composant de puissance 140 est fixé solidairement au substrat 110, notamment de manière à établir au moins une connexion électrique entre ledit composant de puissance 140 et ledit substrat 110. Plus particulièrement, les composants de puissance 140 sont reliés électriquement à des pistes électriques 135 formés dans un matériau
-9électriquement conducteur à la surface du substrat 110. Le substrat 110 est du type d’un circuit imprimé tel que décrit précédemment. Les composants de puissance 140 peuvent être par exemple du type d’un transistor de puissance afin d’amplifier un signal électrique ou d’un circuit intégré afin de réaliser une fonction logique prédéfinie.
Le module électronique de puissance 100 comprend aussi une pluralité de bornes de puissance 120 agencées pour conduire un signal électrique de puissance entre une première extrémité 210 formée par une plateforme de connexion électrique 210 et une deuxième extrémité formée par une surface de brasage 130. Les bornes de puissance 120 comprennent une pluralité de pattes de puissance 121 disposées en parallèle électriquement entre la plateforme de connexion électrique 210 et la surface de brasage 130 correspondantes. Chaque surface de brasage 130 est formée par un matériau électriquement conducteur fixé solidairement au substrat 110 et relié électriquement à au moins une piste électrique 135· Les pistes électriques 135 sont agencées pour conduire un signal électrique entre une borne de puissance 120 et/ou un composant de puissance 140, ou entre deux composants de puissance 140· Typiquement, les pistes électriques sont formées d’un matériau métallique conducteur, tel que le cuivre ou un alliage de cuivre.
Dans l’exemple illustré sur la FIGURE 3A, la plateforme de connexion 210 s’étend transversalement à toutes les pattes de puissance 121, de sorte que toutes les pattes de puissance 121 sont électriquement reliées entre elles au niveau d’une première extrémité. De manière comparable, toutes les pattes de puissance 121 d’une borne de puissance 120 sont reliées entre elles au niveau d’une deuxième extrémité située au niveau de la surface de brasage 130. Ainsi, chaque borne de puissance 120 est formée par une mise en parallèle électrique d’une pluralité de pattes de puissance 121 afin d’être agencée pour pouvoir transporter un signal électrique de puissance dont l’intensité électrique peut atteindre 5θθ ampères dans certaines conditions. La plateforme de connexion électrique 210 permet de connecter le module électronique de puissance 100 à un équipement électrique extérieur non représenté.
Dans l’exemple illustré aux FIGURES 2 et 3A, les pattes de puissance 121 ont une élongation longitudinale rectiligne entre la surface de brasage 130 et la plateforme de connexion électrique 210. Les pattes de puissance 121 ont un profil longitudinale rectangulaire, et une section transverse rectangulaire préférentiellement.
Les pattes de puissance 121 s’étendent ainsi à l’aplomb de la surface du substrat 110, de sorte que toutes les pattes de puissance 121 d’une borne de puissance 100 sont comprises dans une zone s’étendant verticalement depuis la surface du substrat 110. En d’autres termes, vue suivant une direction perpendiculaire à la surface du substrat 110, la borne de puissance 120 ne dépasse pas latéralement du substrat 110 du module électronique de puissance 100, permettant ainsi de réduire sa compacité.
Les bornes de puissance 120 sont en contact électrique avec une surface de brasage 130 correspondante dont les dimensions latérales et longitudinales sont telles qu’il est possible de réaliser un assemblage mécanique entre les pattes de puissance 121 et ladite surface de brasagel30. A titre d’exemple non limitatif, les pattes de puissance 121 d’une borne de puissance 120 peuvent être soudées ou brasées à la surface de brasage 130.
-10Le module électronique conforme au premier aspect de l’invention comprend aussi des pattes de commande 140 reliée électriquement à au moins un composant de puissance 140, chaque patte de commande étant agencée pour transporter un signal électrique dit de commande vers ou depuis le composant de puissance 140 correspondant.
De manière astucieuse, les pattes de commande 150 et les pattes de puissance 121 ont des dimensions et/ou des formes identiques, permettant ainsi de simplifier la conception d’un tel module électronique de puissance 100 en n’intégrant plus qu’un seul type d’élément de connexion.
Dans l’exemple illustré sur la FIGURE 3B, la plateforme de connexion 210 s’étend transversalement à toutes les pattes de puissance 121, de sorte que toutes les pattes de puissance 121 sont électriquement reliées entre elles au niveau d’une première extrémité. De manière comparable, toutes les pattes de puissance 121 d’une borne de puissance 120 sont reliées entre elles au niveau d’une deuxième extrémité 122 située au niveau de la surface de brasage 130. Chaque deuxième extrémité 122 est avantageusement repliée afin de faciliter sa fixation par brasage sur la surface de brasage 130. Ainsi, chaque borne de puissance 120 est formée par une mise en parallèle électrique d’une pluralité de pattes de puissance 121 afin d’être agencée pour pouvoir transporter un signal électrique de puissance dont l’intensité électrique peut atteindre 5θθ ampères dans certaines conditions. La plateforme de connexion électrique 210 permet de connecter le module électronique de puissance 100 à un un composant extérieur non représenté.
De manière avantageuse, les pattes de puissance 121 de la borne de puissance 120 illustrée sur la FIGURE 3B comprennent en outre une zone de flexion 125 agencée pour permettre un débattement par flexion de la patte de puissance 121 correspondante. La zone de flexion 125 permet ainsi de faciliter la connexion du module électrique de puissance conforme au premier aspect de l’invention avec un composant extérieur, et de rendre ladite connexion électrique moins sensible aux vibrations et plus durable en fonctionnement. En particulier, les zones de flexion 125 des pattes de puissance 121 ont chacune un profil longitudinal en forme de « S ». La forme des pattes de puissance 121 peut avantageusement être obtenue par pliage.
La LIGURE 4 illustre un compresseur de suralimentation électrique 3θθ pour moteur thermique et intégrant un module électronique 100 conforme au premier aspect de l’invention. Le compresseur de suralimentation électrique 3θθ comprend une hélice formant une roue de compression de gaz 31θ logée dans une chambre de compression 320. La chambre de compression 320 est délimitée vers l’avant par une volute 33θ et vers l'arrière par une plaque de fermeture 342. La volute 33θ comprend une première ouverture 332 par laquelle l’air entre dans la chambre de compression, et une deuxième ouverture 334 au travers de laquelle l’air comprimé par la roue de compression de gaz 31θ est évacué. Bien entendu, la deuxième ouverture 334 est configurée pour être connectée aux cylindres d’un moteur thermique non représenté, par l’intermédiaire de moyens de connexion également non représentés. La volute 33θ est fixée sur la plaque de fermeture 342 par l’intermédiaire de vis de fixation 336.
Le compresseur de suralimentation électrique 3θθ est fixé solidairement à un équipement électrique 200 conforme au deuxième aspect de l’invention et agencé pour pouvoir entraîner en rotation la roue de compression de gaz 31θ·
-11Pour ce faire, l’équipement électrique 200 est lié au compresseur de suralimentation électrique 3θθ par l’intermédiaire de la plaque de fermeture 342 qui est maintenue sur un boitier 244 par des vis de fixation 243· L’équipement électrique 200 comprend ainsi le boîtier 244 logeant une machine électrique tournante 240. La machine électrique tournante 240 comporte un stator 250 logé dans la chambre 246. Le stator 250 forme une couronne supportant des bobines électriques 252 disposées radialement à l’intérieur de la chambre 246 de manière à permettre à un arbre 200 de passer au centre du stator 250. Une extrémité arrière 202 de l’arbre 260 est maintenue dans la chambre 246 par l’intermédiaire d’un premier palier 270. Vers l’avant, l’arbre 200 est maintenu par un second palier 272 fixé à la plaque de fermeture 342 du compresseur de suralimentation électrique 3θθ·
Les bobines électriques 252 sont alimentées électriquement par l’intermédiaire d’un module électronique de puissance 100 conforme au premier aspect de l’invention et tel que décrit précédemment dans n’importe laquelle de ses variantes. D’une manière générale, le module électronique de puissance 100 est agencé pour permettre de synchroniser l’alimentation des bobines électriques 252 de la machine électrique tournante 240 afin de générer un couple moteur au niveau de l’arbre 200 et d’entrainer en rotation la roue de compression de gaz 310.
Conformément au premier aspect de l’invention, le module électronique de puissance 100 comprend une borne de puissance 120 dont une plateforme de connexion électrique 210 permet d’établir une connexion électrique avec l’une des bobines électriques 252 de la machine électrique tournante 240.
Ainsi, l’invention concerne un module électronique de puissance 100 comprenant des composants de puissance 140 fixés à la surface d’un substrat 110 et reliés électriquement entre eux par l’intermédiaire de pistes électriques 135· Le module électronique de puissance comprend aussi une pluralité de bornes de puissance 120 formées par plusieurs pattes de puissance 121 disposées électriquement en parallèle les unes des autres de manière à transporter collectivement une puissance électrique d’un signal électrique traversant ladite borne de puissance 120 supérieur à la puissance électrique que pourrait transporter chacune des pattes de puissance 121.
Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes 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. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.
Claims (10)
- Revendications1. Module électronique de puissance (lOO) comprenant :— un substrat (lio) ;— au moins un composant de puissance (ΐ4θ) monté sur le substrat (lio) ;au moins une borne de puissance (120) agencée pour conduire un signal électrique de puissance, la borne de puissance (120) comprenant une plateforme de connexion électrique (210) pour pouvoir être connectée à un composant extérieur au module électronique de puissance (lOO), le substrat comprenant au moins une surface de brasage (ΐ3θ) sur laquelle la borne de puissance (120) est brasée, la surface de brasage (ΐ3θ) étant reliée électriquement à l’au moins un composant de puissance (140) caractérisé en ce que la borne de puissance (120) comprend une pluralité de pattes de puissance (l2l), au moins une partie des pattes de puissance (l2l) étant disposée en parallèle électriquement entre la plateforme de connexion électrique (210) et la surface de brasage (130).
- 2. Module électronique de puissance (lOO) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque borne de puissance (120) s’étend à l’aplomb du substrat (lio).
- 3. Module électronique de puissance (lOO) selon l’une quelconque des revendications précédentes et comprenant au moins une patte de commande (ΐ5θ) électriquement reliée à l’au moins un composant de puissance (140) du module électronique de puissance (lOO), la patte de commande (ΐ5θ) étant agencée pour pouvoir conduire un signal électrique de commande du composant de puissance (140) auquel elle est reliée, caractérisé en ce que la superficie d’une section transverse d’une patte de puissance (l2l) est égale à celle d’une section transverse de l’au moins une patte de commande (l50).
- 4. Module électronique de puissance (lOO) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’au moins une borne de puissance (120) est agencée pour pouvoir conduire un courant électrique inférieur ou égal à 5θθ ampères.
- 5- Module électronique de puissance (lOO) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque patte de puissance (l2l) a une section transverse constante entre une première et une deuxième extrémité.
- 6. Module électronique de puissance (lOO) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes les pattes de puissance (l2l) sont disposées en parallèle entre la plateforme de connexion électrique (210) et la surface de brasage (130).-137. Module électronique de puissance (l00) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’au moins une borne de puissance (120) est configurée pour pouvoir être connectée à une machine électrique alimentée par le module électronique de puissance (lOO) ou l’au moins une borne de puissance (120) est configurée pour pouvoir être connectée à une source d’énergie électrique.
- 8. Module électronique de puissance (lOO) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une partie des pattes de puissance (l2l) est telle que chaque patte de puissance comprend au moins une zone de flexion agencée pour permettre un débattement par flexion d’une extrémité de la patte de puissance (l2l) correspondante.
- 9- Module électronique de puissance (lOO) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pattes de puissance (l2l) sont en forme de lames, notamment de section transverse rectangulaire.
- 10. Equipement électrique (200) comprenant :— une machine électrique tournante (240) comprenant un rotor et un stator (250), le stator (250) comprenant au moins une phase électrique ;— un module électronique de puissance (lOO) selon l’une quelconque des revendications précédentes, l’au moins une borne de puissance (l20) étant connectée électriquement à l’au moins une pb ase électrique de la machine électrique tournante.
- 11. Compresseur de suralimentation électrique (300) comprenant :— un équipement électrique (200) selon la revendication 10 ;— une roue de compression de gaz (310) configurée pour être entraînée en rotation par la machine électrique tournante de l’équipement électrique ;un convertisseur de tension configuré pour alimenter la machine électrique tournante à partir d’un réseau électrique, le convertisseur de tension comprenant le module de puissance de l’équipement électrique.1/2
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