FR3084557A1

FR3084557A1 - Dispositif de commande electrique

Info

Publication number: FR3084557A1
Application number: FR1857091A
Authority: FR
Inventors: Stephane Sorel; Gael BLONDEL; Erick Henry
Original assignee: Safran Electrical and Power SAS
Current assignee: Safran Electrical and Power SAS
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2038-07-30
Also published as: US20210315122A1; WO2020025890A1; FR3084557B1; US11510332B2; EP3831174A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de commande électrique (1) comportant au moins un module de puissance (2) comprenant au moins un interrupteur de puissance commandé, au moins une carte de commande (17) fixée sur le module de puissance (2), et des moyens de connexion électrique reliant ladite carte de commande (17) et ledit module de commande, caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique comportent au moins une broche (4) reliée électriquement et s'étendant depuis le module de puissance (2), ou respectivement la carte de commande (17), et au moins un réceptacle (18) relié électriquement et monté sur la carte de commande (17), ou respectivement le module de puissance (2), la broche (4) étant insérée, au moins en partie, dans le réceptacle (18), ladite broche (4) et le réceptacle (18) étant conçus pour assurer une connexion électrique entre eux tout en autorisant un retrait de la broche (4) par rapport audit réceptacle (18).

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE ELECTRIQUE

DOMAINE [001] La présente invention concerne un dispositif de commande électrique, destiné en particulier au domaine aéronautique.

CONTEXTE [002] Un dispositif de commande électrique comporte classiquement un module de puissance comprenant des interrupteurs de puissance commandés par au moins une carte de commande. Les interrupteurs de puissance sont par exemple des transistors à effet de champ à grille isolée plus couramment dénommés MOSFET (acronyme anglais de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ou des transistors bipolaires à grille isolée, dénommés IGBT, (acronyme anglais de Insulated Gate Bipolar Transistor). La carte de commande peut être déportée par rapport au module de puissance ou, au contraire, peut être fixée sur ledit module, de façon à augmenter la compacité de l’ensemble et réduire les longueurs des connexions électriques entre la carte de commande et le module de puissance afin de limiter les parasites.

[003] Les moyens de connexion électrique reliant ladite carte de commande et ledit module de commande peuvent être formés par un ou plusieurs connecteurs dédiés regroupant chacun, au sein d’une même zone, les différentes entrées ou sorties à relier. Cela nécessite d’adapter la carte de commande et le module de puissance de façon à regrouper lesdites entrées ou sorties par zones. Par ailleurs, une telle solution présente un coût important et nécessite l’utilisation d’un composant spécifique, à savoir le connecteur.

[004] Une autre solution connue est de relier une broche à chaque zone concernée du module de puissance afin de relier ladite zone du module de puissance à une zone spécifique de la carte de commande. Une telle forme de réalisation ne nécessite alors pas de regrouper les entrées et les sorties dans une même zone de la carte de commande et du module de puissance. [005] Les broches traversent des orifices de la carte de commande et sont brasées sur des pistes de ladite carte, ce qui empêche ou complique le démontage ultérieur de la carte de commande et du module de puissance. Par ailleurs, les opérations de brasage sont particulièrement fastidieuses et coûteuses. De plus, l’élévation de la température de la broche à son extrémité connectée à la carte de commande peut générer une hausse de la température à son autre extrémité, risquant d’endommager la brasure de cette autre extrémité sur le module de commande. Enfin, une telle élévation de la température risque d’endommager différents composants de la carte de commande et/ou du module de puissance.

[006] Les phases de maintenance et de tests peuvent être nombreuses, en particulier dans le domaine aéronautique. De telles phases peuvent nécessiter le démontage de la carte de commande et du module de puissance, en vue d’un remplacement de l’un de ces composants, d’un contrôle visuel des composants, ou en vue de la réalisation de tests sur un seul de ces composants, isolé de l’autre.

[007] Une autre alternative consiste à assurer chaque connexion électrique entre la carte de commande et le module de puissance à l’aide d’un ressort de connexion, venant en appui sur une piste de la carte de commande ou du module. Une telle forme de réalisation est peu adaptée aux vibrations puisque celles-ci risquent de générer des décollements du ressort par rapport à la piste de connexion. Or, dans le domaine aéronautique en particulier, de tels phénomènes vibratoires peuvent se produire dans différentes phases de fonctionnement d’un aéronef.

RESUME DE L’INVENTION [008] L’invention vise à remédier à ces inconvénients, de manière simple, fiable et peu onéreuse.

[009] A cet effet, l’invention concerne un dispositif de commande électrique comportant au moins un module de puissance comprenant au moins un interrupteur de puissance commandé, au moins une carte de commande fixée sur le module de puissance, et des moyens de connexion électrique reliant ladite carte de commande et ledit module de commande, caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique comportent au moins une broche reliée électriquement et s’étendant depuis le module de puissance, ou respectivement la carte de commande, et au moins un réceptacle relié électriquement et monté sur la carte de commande, ou respectivement le module de puissance, la broche étant insérée, au moins en partie, dans le réceptacle, ladite broche et le réceptacle étant conçus pour assurer une connexion électrique entre eux tout en autorisant un retrait de la broche par rapport audit réceptacle.

[010] De cette manière, chaque broche peut être introduite dans le réceptacle correspondant de manière à assurer la connexion électrique entre la carte de commande et le module de puissance, tout en autorisant un démontage de ces derniers, par exemple en cas de maintenance, de remplacement, de contrôle visuel, ou de test de l’un au moins de ces éléments.

[011] Par ailleurs, il n’est pas nécessaire de réaliser une brasure, et donc de chauffer la broche. On évite ainsi de détériorer la zone de brasage préexistante entre la broche et le reste du module de puissance, par exemple.

[012] Le réceptacle peut être brasé à la carte de commande. La broche peut comporter une extrémité brasée au module de puissance et une extrémité opposée, engagée dans le réceptacle.

[013] Un tel dispositif est particulièrement adapté aux contraintes aéronautiques, qui nécessitent un grand nombre de phases de maintenance ou de phases de test avant déploiement du dispositif de commande sur un aéronef.

[014] La broche peut être rectiligne.

[015] Le réceptacle peut être réalisé, au moins en partie, en matériau électriquement conducteur et comporte une partie creuse dans laquelle s’étend au moins organe élastique apte à venir en appui sur la broche, de manière à réaliser la connexion électrique entre le réceptacle et la broche.

[016] L’organe élastique peut être formé par une languette élastiquement déformable. L’organe élastique peut être intégré à la partie creuse. Ladite partie creuse peut être reliée électriquement, par exemple par brasage ou tout autre moyen approprié, à une piste ou un élément conducteur de la carte de commande.

[017] Le réceptacle peut comporter au moins deux organes élastiques s’étendant à l’opposé l’un de l’autre dans ladite partie creuse.

[018] De cette manière, en cas de vibrations, même si la connexion électrique entre l’un des organes élastiques et la broche n’est plus assurée temporairement, l’autre organe élastique maintient la connexion électrique entre le réceptacle et la broche, ce qui permet d’augmenter la fiabilité de la connexion électrique entre la carte de commande et le module de puissance. De tels phénomènes vibratoires peuvent apparaître lors de plusieurs phases de fonctionnement d’un aéronef.

[019] Chaque réceptacle peut comporter entre quatre et huit languettes.

[020] Le module de puissance peut comporter une partie de connexion à laquelle est connectée la broche, et un corps creux délimitant un volume interne avec la partie de connexion, la carte de commande étant fixée sur le corps, le corps comportant un orifice de passage de la broche, la broche s’étendant au moins en partie dans ledit volume interne et traversant ledit orifice, la carte de commande étant située à l’extérieur dudit volume.

[021] La carte de commande peut être fixée sur le corps par l’intermédiaire de vis ou de rivets. Les vis ou les rivets peuvent s’étendre parallèlement à la broche.

[022] Dans le cas d’une fixation à l’aide de vis, chaque vis peut être engagée dans une partie taraudée borgne du corps. On évite ainsi l’entrée de polluants dans le volume interne du corps, au travers de la partie taraudée du corps.

[023] Le corps peut être fixé par collage à la partie de connexion du module de puissance. Le corps peut être fixé de façon hermétique à ladite partie de connexion, de façon à éviter l’entrée de polluants.

[024] Le corps peut comporter au moins un élément tubulaire formant l’orifice de passage de la broche, ledit élément tubulaire comportant une paroi interne conique évasée en direction de la partie de connexion.

[025] De cette manière, lors du montage du corps sur le reste du module de puissance, l’extrémité libre de la broche, c’est-à-dire l’extrémité de la broche opposée à la partie de connexion du module de puissance, peut être guidée par la paroi conique dans l’élément tubulaire avant de le traverser.

[026] Le corps peut comporter une paroi dite supérieure, située du côté de la carte de commande, le corps comportant une partie en saillie de ladite paroi supérieure, la carte de commande venant en appui sur ladite partie en saillie.

[027] De cette manière, un jeu est formé entre la carte de commande et la paroi supérieure du corps. Ce jeu est orienté selon l’axe de la broche et de la partie tubulaire. Ce jeu est par exemple d’environ plusieurs dixièmes de millimètre.

[028] Les parties en saillie au niveau desquelles se trouvent les broches, empêchent l’introduction de polluants, par gravité ou ruissellement le long des broches, en particulier de condensais liquides. De tels condensais peuvent éventuellement être collectés sur la paroi supérieure du corps mais ne peuvent pas être introduits dans l’orifice formé par la partie tubulaire en saillie de la paroi supérieure.

[029] L’orifice de passage de la broche peut être dimensionné de manière à former un jeu avec la broche.

[030] La broche peut être cylindrique, ledit orifice pouvant être circulaire. Le diamètre dudit orifice peut être plus important que le diamètre de la broche. Le jeu, orienté radialement par rapport à l’axe de la broche, peut être d’environ plusieurs dixièmes de millimètre.

[031] Un tel jeu permet de compenser d’éventuelles tolérances de dimensionnement ou de montage. On évite ainsi d’exercer sur broche des efforts orientés radialement par rapport à l’axe de ladite broche. Ceci limite notamment le flambage de la broche.

[032] L’extrémité libre de la broche peut être engagée dans le réceptacle est arrondie ou conique.

[033] Ladite extrémité libre de la broche peut par exemple présenter une forme hémisphérique ou une forme d’ogive.

[034] Le réceptacle peut comporter une première extrémité ouverte par laquelle est engagée la broche, ladite première extrémité comportant une partie conique évasée en direction du module de puissance.

[035] Ladite partie conique évasée permet de guider la broche et de faciliter son introduction dans le réceptacle, de manière à compenser d’éventuelles tolérances de dimensionnement ou de montage.

[036] Le réceptacle peut comporter une deuxième extrémité fermée, opposée à la première extrémité.

[037] On évite ainsi l’entrée de polluants dans le volume interne du corps, au travers de la seconde extrémité du réceptacle et de l’orifice de passage de la broche formé dans le corps.

[038] L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES la figure 1 est une vue éclatée, en coupe, d’un dispositif de commande électrique selon une forme de réalisation de l’invention, la figure 2 est une vue assemblée, en coupe, dudit dispositif de commande électrique.

DESCRIPTION DETAILLEE [039] Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de commande électrique 1 comportant un module de puissance 2 comprenant une partie de connexion 3 comportant des interrupteurs de puissance commandés, tels par exemple que des transistors à effet de champ à grille isolée plus couramment dénommés MOSFET (acronyme anglais de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ou des transistors bipolaires à grille isolée, dénommés IGBT, (acronyme anglais de Insulated Gate Bipolar Transistor).

[040] Des broches cylindriques 4 s’étendent selon un axe depuis la partie de connexion 3, vers le haut sur les figures.

[041] Les broches 4 sont métalliques, par exemple en cuivre. Chaque broche 4 comporte une première extrémité 5, brasée sur une piste de connexion, et une seconde extrémité 6, opposée à la première extrémité 5. La seconde extrémité 6 présente une forme arrondie, par exemple hémisphérique ou en forme d’ogive, ou encore une forme conique. La première extrémité 5 peut être élargie, de façon à renforcer la connexion entre la broche 4 et la partie de connexion 3.

[042] Le module de puissance 2 comporte en outre un corps 7 en matériau plastique, monté sur la partie de connexion 3. Le corps 7 présente une paroi latérale 8, et une paroi dite supérieure 9, opposée à la partie de connexion

3. L’extrémité inférieure de la paroi latérale 8 est fixée hermétiquement à la partie de connexion 3, par exemple par collage.

[043] La paroi supérieure 9, la paroi latérale 8 et la partie de connexion 3 délimitent un volume interne 10 dans lequel sont notamment logés les interrupteurs de puissance et, en partie, les broches 4.

[044] Des parties tubulaires 11 s’étendent selon l’axe des broches 4, depuis la paroi supérieure 9. Une partie tubulaire 11 est associée à chaque broche

4. Chaque partie tubulaire 11 comporte une partie 12 en saillie vers le haut, c’est-à-dire à l’opposé de la partie de connexion 3, et une partie 13 en saillie vers le bas. Chaque partie tubulaire 11 comporte une surface interne annulaire. La partie supérieure 14 de chaque surface interne est cylindrique. La partie inférieure 15 de chaque surface interne est conique et est évasée vers le bas, de manière à faciliter l’introduction des secondes extrémités 6 des broches 4 dans les parties tubulaires 11.

[045] Le diamètre de la partie supérieure cylindrique 14 est supérieur au diamètre des broches 4, de manière à former un jeu radial entre chaque broche 4 et la partie tubulaire 11 associée.

[046] Le corps 7 comporte en outre des zones de fixation 16 taraudées et borgnes, s’étendant parallèlement aux broches 4 et aux parties tubulaires 11. Les zones de fixation 16 sont ouvertes vers le haut.

[047] Le dispositif de commande électrique 1 comporte en outre une carte de commande 17 comportant des composants aptes notamment à générer un signal de commande pour les interrupteurs de puissance.

[048] La carte de commande 17 comporte des orifices dans lequel sont logés des réceptacles métalliques 18. Chaque réceptacle 18 comporte une partie creuse 19 borgne, comportant une extrémité inférieure débouchante et une extrémité supérieure fermée. L’extrémité inférieure ouverte peut comporter une surface intérieure présentant une partie conique destinée à faciliter le guidage et l’insertion de la seconde extrémité 6 de la broche 4 correspondante. Chaque réceptacle 18 comporte en outre des languettes 20 (figure 1) élastiquement déformables, venant de matière avec la partie creuse 19. Les languettes 20 sont régulièrement réparties sur la circonférence. Le nombre de languettes 20 est par exemple compris entre 4 et 8.

[049] Chaque languette 20 vient en appui élastique sur la seconde extrémité 6 de la broche 4 de manière à réaliser une connexion électrique entre le réceptacle 18 et la broche 4 et, plus généralement entre la carte de commande 17 et la partie de connexion 3 du module de puissance 2. Les languettes 20 autorisent le retrait de la broche 4 hors du réceptacle 18.

[050] Les réceptacles 18 sont brasés sur des pistes de connexion de la carte de commande 17 et maintenus ainsi fixement sur ladite carte de commande 17.

[051] La carte de commande 17 est fixée au corps 7 par l’intermédiaire de vis 21, engagées dans des trous 22 de la carte de commande 17 et vissées dans les zones de fixation taraudées 16 du corps 7. Une rondelle 23 est montée entre la tête de chaque vis 21 et la carte de commande 17.

[052] La surface inférieure 24 de la carte de commande 17 est en appui sur les extrémités supérieures 25 des zones de fixation 16 du corps 7, un jeu étant formé entre ladite surface inférieure 24 de la carte de commande 17 et la paroi supérieure 9 du corps 7.

[053] Le montage d’un tel dispositif 1 peut être réalisé comme suit. Tout d’abord les premières extrémités 5 des broches 4 sont brasées sur la partie de connexion 3, puis le corps 7 est collé à la partie de connexion 3. Lors du montage du corps 7 sur la partie de connexion 3, les broches 4 sont introduites dans les parties coniques 13, 15 des parties tubulaires 11 pour déboucher au-dessus desdites parties tubulaires 11. Par ailleurs, les réceptacles 18 sont brasés sur la carte de commande 17, l’ensemble étant ensuite monté sur le corps 7, de façon à ce que les secondes extrémités 6 des broches 4 viennent s’engager et se connecter électriquement dans les réceptacles 18. La carte de commande 17 est ensuite vissée sur le corps 7 à l’aide des vis 21.

[054] Le démontage de la carte de commande 17 peut être réalisé simplement en retirant les vis 21 et séparant la carte de commande 17 du corps 7. La carte de commande 17 ou le module de puissance 2 peuvent alors être remplacés, testés indépendamment l’un de l’autre, nettoyés ou encore inspectés visuellement par exemple.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande électrique (1 ) comportant au moins un module de puissance (2) comprenant au moins un interrupteur de puissance commandé, au moins une carte de commande (17) fixée sur le module de puissance (2), et des moyens de connexion électrique reliant ladite carte de commande (17) et ledit module de commande, caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique comportent au moins une broche (4) reliée électriquement et s’étendant depuis le module de puissance (2), ou respectivement la carte de commande (17), et au moins un réceptacle (18) relié électriquement et monté sur la carte de commande (17), ou respectivement le module de puissance (2), la broche (4) étant insérée, au moins en partie, dans le réceptacle (18), ladite broche (4) et le réceptacle (18) étant conçus pour assurer une connexion électrique entre eux tout en autorisant un retrait de la broche (4) par rapport audit réceptacle (18).
2. Dispositif de commande (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réceptacle (18) est réalisé, au moins en partie, en matériau électriquement conducteur et comporte une partie creuse (19) dans laquelle s’étend au moins organe élastique (20) apte à venir en appui sur la broche (4), de manière à réaliser la connexion électrique entre le réceptacle (18) et la broche (4).
3. Dispositif de commande (1) selon la revendication 2, caractérisé en que le réceptacle (18) comporte au moins deux organes élastiques (20) s’étendant à l’opposé l’un de l’autre dans ladite partie creuse (19) .
4. Dispositif de commande (1 ) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le module de puissance (2) comporte une partie de connexion à laquelle est connectée la broche (4), et un corps creux (7) délimitant un volume interne (10) avec la partie de connexion (3), la carte de commande (17) étant fixée sur le corps (7), le corps (7) comportant un orifice (14) de passage de la broche (4), la broche (4) s’étendant au moins en partie dans ledit volume interne (10) et traversant ledit orifice (14), la carte de commande (17) étant située à l’extérieur dudit volume (10).
5. Dispositif de commande (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps (7) comporte au moins un élément tubulaire (11 ) formant l’orifice (14) de passage de la broche (4), ledit élément tubulaire (11) comportant une paroi interne conique (15) évasée en direction de la partie de connexion (3).
6. Dispositif de commande (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps (7) comporte une paroi dite supérieure (9), située du côté de la carte de commande (17), le corps (7) comportant une partie (16) en saillie de ladite paroi supérieure (9), la carte de commande (17) venant en appui sur ladite partie en saillie (16, 25).
7. Dispositif de commande (1 ) selon l’une des revendications 4 à

6, caractérisé en ce que l’orifice (14) de passage de la broche (4) est dimensionné de manière à former un jeu avec le broche (4).
8. Dispositif de commande (1 ) selon l’une des revendications 1 à

7, caractérisé en ce que l’extrémité libre (6) de la broche (4) engagée dans le réceptacle (18) est arrondie ou conique.
9. Dispositif de commande (1 ) selon l’une des revendications 1 à

8, caractérisé en ce que le réceptacle (18) comporte une première extrémité ouverte par laquelle est engagée la broche (4), ladite première extrémité comportant une partie conique évasée en direction du module de puissance (2).
10. Dispositif de commande (1) selon l’une des revendications 1 à

9, caractérisé en ce que le réceptacle (18) comporte une deuxième extrémité fermée, opposée à la première extrémité.