FR3135369A1 - Ensemble électrique et convertisseur de tension - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un ensemble électrique comprenant un premier sous-module comprenant une première (202) et une deuxième (108B) pièces de connexion électrique présentant chacune une plaque principale, un composant électrique monté sur une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique (202), un élément de liaison électrique connectant électriquement ledit composant électrique à la face supérieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique (108B), un surmoulage isolant électrique (302) recouvrant au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la première (202) et de la deuxième (108B) pièces de connexion électrique, la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) présentant une cavité (C1) située au moins partiellement au-dessus de l’élément de liaison électrique et un deuxième sous-module comprenant une barre omnibus (204) et un surmoulage de matière plastique (402) surmoulant au moins en partie la barre omnibus (204), une face inférieure du surmoulage de matière plastique (402) étant placée au-dessus de l’ouverture de la cavité (C1) dans la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) de sorte que ladite ouverture soit comprise dans la projection orthogonale de la face inférieure du surmoulage de matière plastique (402) sur la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302). Figure pour l’abrégé : Fig. 7
Description
La présente invention concerne un ensemble électrique, un système comprenant un tel ensemble électrique et un dissipateur de chaleur, un convertisseur de tension comprenant un tel système ainsi qu’un engin de mobilité comprenant un tel convertisseur de tension.
On connait des ensembles électriques comprenant un premier sous-module comprenant une première pièce et une deuxième pièce de connexion électrique présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un même plan principal de manière à être sensiblement coplanaires, un composant électrique monté sur une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique, un élément de liaison électrique connectant électriquement le composant électrique à la face supérieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique et un surmoulage isolant électrique recouvrant au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la première pièce et de la deuxième pièce de connexion électrique, la face supérieure du surmoulage isolant électrique présentant une cavité située au moins partiellement au-dessus de l’élément de liaison électrique.
Le fait que la cavité soit située au moins partiellement au-dessus de l’élément de liaison électrique signifie géométriquement que l’intersection entre la projection orthogonale de l’élément de liaison électrique sur le plan principal et la projection orthogonale de la cavité sur ce même plan principal est non vide.
Grâce à cette caractéristique technique, l’épaisseur du surmoulage isolant électrique est ajustée en fonction de l’agencement de l’élément de liaison électrique de sorte que cette épaisseur soit moindre, voire nulle au-dessus d’au moins une partie de cet élément de liaison électrique.
De cette façon, la force de maintien du surmoulage isolant électrique exercée sur l’élément de liaison électrique est faible ce qui permet une rupture de cet élément de liaison électrique lorsqu’il s’échauffe de sorte que l’élément de liaison électrique se rompe avant que le surmoulage isolant électrique ne prenne feu.
Or, lors de la rupture de l’élément de liaison électrique, des débris de cet élément peuvent être projetés vers le haut de la cavité et s’échapper du premier sous-module, mettant ainsi en péril les éléments environnants.
L’invention a pour but de pallier au moins en partie le problème précité.
À cet effet, il est proposé selon un premier aspect de l’invention, un ensemble électrique comprenant :
- un premier sous-module comprenant une première et une deuxième pièces de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un même plan principal de manière à être sensiblement coplanaires ; un composant électrique monté sur une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique ; un élément de liaison électrique connectant électriquement ledit composant électrique à la face supérieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique ; un surmoulage isolant électrique, par exemple en résine, recouvrant au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la première et de la deuxième pièces de connexion électrique, la face supérieure du surmoulage isolant électrique présentant une cavité située au moins partiellement au-dessus de l’élément de liaison électrique ; et
- un deuxième sous-module comprenant une barre omnibus et un surmoulage de matière plastique surmoulant au moins en partie ladite barre omnibus, une face inférieure du surmoulage de matière plastique étant placée au-dessus de l’ouverture de la cavité dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique de sorte que ladite ouverture soit comprise dans la projection orthogonale de la face inférieure du surmoulage de matière plastique sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique.
L’ensemble électrique selon l’invention comprend ainsi un deuxième sous-module comprenant une barre omnibus et un surmoulage de matière plastique surmoulant au moins en partie la barre omnibus. Ce surmoulage de matière plastique, comprend une face inférieure placée au-dessus de l’ouverture de la cavité dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique du premier sous-module de sorte que cette ouverture soit comprise dans la projection orthogonale de la face inférieure du surmoulage de matière plastique sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique.
De cette façon, la face inférieure du surmoulage de matière plastique empêche que des débris de l’élément de liaison électrique lorsqu’ils sont projetés vers le haut ne puissent ne puissent s’échapper de l’ensemble formé par le premier et le deuxième sous-module.
L’ensemble électrique selon le premier aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques des modes particuliers de réalisation ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Selon une première caractéristique, la face inférieure du surmoulage de matière plastique comprend une cavité débouchant sur une tranche du surmoulage de matière plastique de sorte que l’intersection de l’ouverture de la cavité dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique et de la projection orthogonale de l’ouverture de la cavité dans la face inférieure du surmoulage de matière plastique sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique soit non vide.
Selon une première caractéristique, la première pièce de connexion électrique est différente de la deuxième pièce de connexion électrique.
Selon une autre caractéristique, la première pièce de connexion électrique est destinée à être connectée à une phase d’une machine électrique tournante.
Selon une autre caractéristique, l’ensemble électrique est un module de puissance.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique est intégral en une seule pièce.
Selon une autre caractéristique, la cavité dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique est remplie de gel ou d’une résine présentant une dureté moindre que celle du surmoulage isolant électrique.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique recouvre totalement le premier élément de liaison électrique et le premier composant électrique.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique recouvre totalement le composant électrique.
Selon une autre caractéristique, une partie de l’élément de liaison électrique est située dans la cavité situé dans la face supérieure du surmoulage isolant électrique et le surmoulage isolant électrique recouvre le reste de l’élément de liaison électrique.
Selon une autre caractéristique, la première pièce de connexion électrique comprend au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale.
Selon une autre caractéristique, la deuxième pièce de connexion électrique comprend au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale.
Selon une autre caractéristique, la barre omnibus est connecté électriquement à la première pièce de connexion électrique par soudure, brasage ou vissage.
Selon une autre caractéristique, le deuxième sous-module comprend en outre un tore magnétique, ledit tore magnétique étant enroulé autour de la barre omnibus.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage de matière plastique surmoule au moins en partie le tore magnétique.
Selon une autre caractéristique, le composant électrique est connecté électriquement à la face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique.
Selon une autre caractéristique, le composant électrique est un interrupteur commandable, par exemple un transistor.
Selon une autre caractéristique, le transistor est un transistor de type FET (de l’anglais « Field-Effect Transistor ») ou de type IGBT (de l’anglais « Insulated-Gate Bipolar Transistor »).
Selon une autre caractéristique, le transistor de type FET est un MOSFET en silicium (Si-MOSFET) ou en carbure de silicium (SiC-MOSFET) ou est un transistor FET en nitrure de gallium (GaN-FET).
Selon une autre caractéristique, le transistor est un transistor HEMT (de l’anglais « high-electron-mobility transistor ») par exemple en nitrure de gallium.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est également proposé un système comprenant un ensemble électrique selon le premier aspect de l’invention et un dissipateur de chaleur dans lequel une surface inférieure de la première pièce et/ou de la deuxième pièce de connexion électrique présente une portion non recouverte dudit surmoulage isolant électrique, la portion non recouverte du surmoulage isolant électrique étant fixée audit dissipateur de chaleur via un élément de liaison électriquement isolant.
Le système selon le deuxième aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques techniques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Selon une première caractéristique, le dissipateur de chaleur comprend au moins une cavité, l’ensemble électronique étant positionné sur le fond de la cavité du dissipateur de chaleur.
Selon une première caractéristique, la cavité du dissipateur de chaleur est au moins partiellement remplie d’un isolant électrique, d’un gel ou d’une résine époxy de sorte à recouvrir au moins partiellement l’ensemble électronique.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est également proposé un convertisseur de tension comprenant un ensemble électrique selon le premier aspect de l’invention ou un système selon le deuxième aspect de l’invention.
Selon un quatrième aspect de l’invention, il est également proposé un engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension selon le troisième aspect de l’invention ou un système selon le deuxième aspect de l’invention ou un ensemble électronique selon le premier aspect de l’invention.
Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un aéronef ou un drone.
Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé, un train ou un fauteuil roulant motorisé.
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
En référence à la , un système électrique 100 mettant en œuvre l’invention dans un premier mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
Le système électrique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un engin de mobilité tel qu’un véhicule automobile.
Le système électrique 100 comporte tout d’abord une source d’alimentation électrique 102 conçue pour délivrer une tension continue U, par exemple comprise entre 10 V et 100 V, par exemple 48 V ou bien 12 V.
La source d’alimentation électrique 102 est donc une source de tension continue. Cette source d’alimentation électrique comporte par exemple une batterie.
Le système électrique 100 comporte en outre une machine électrique 130 comportant plusieurs phases (non représentées) destinées à présenter des tensions de phase respectives.
Le système électrique 100 comporte en outre un convertisseur de tension 104 connecté entre la source d’alimentation électrique 102 et la machine électrique 130 pour effectuer une conversion entre la tension continue U et les tensions de phase.
Le convertisseur de tension 104 comporte tout d’abord une barre omnibus positive 106 et une barre omnibus négative 108 destinées à être connectées à la source d’alimentation électrique 102 pour recevoir la tension continue U, la barre omnibus positive 106 recevant un potentiel électrique haut et la barre omnibus négative 108 recevant un potentiel électrique bas.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre au moins un module de puissance 110 comportant une ou plusieurs barres omnibus de phase 122 destinées à être respectivement connectées à une ou plusieurs phases de la machine électrique 130, pour fournir leurs tensions de phase respectives.
Dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 104 comporte trois modules de puissance 110 comportant chacun deux barres omnibus de phase 122 connectées à deux phases de la machine électrique 130.
Plus précisément, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 comporte deux systèmes triphasés comportant chacun trois phases. Les deux systèmes triphasés sont destinés à être électriquement déphasés de 120° l’un par rapport à l’autre. De préférence, les premières barres omnibus de phase 122 des modules de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du premier système triphasé, tandis que les deuxièmes barres omnibus de phase 122 des modules de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du deuxième système triphasé.
Chaque module de puissance 110 comporte, pour chaque barre omnibus de phase 122, un interrupteur de côté haut 112 connecté entre la barre omnibus positive 106 et la barre omnibus de phase 122 et un interrupteur de côté bas 114 connecté entre la barre omnibus de phase 122 et la barre omnibus négative 108. Ainsi, les interrupteurs 112, 114 sont agencés de manière à former un bras de commutation, dans lequel la barre omnibus de phase 122 forme un point milieu.
Chaque interrupteur 112, 114 comporte des première et deuxième bornes principales 116, 118 et une borne de commande 120 destinée à sélectivement ouvrir et fermer l’interrupteur 112, 114 entre ses deux bornes principales 116, 118 en fonction d’un signal de commande qui lui est appliqué. Les interrupteurs 112, 114 sont de préférence des transistors, par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semi-conducteur (de l’anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) présentant une grille formant la borne de commande 120, et un drain et une source formant respectivement les bornes principales 116, 118.
Dans l’exemple décrit, les interrupteurs 112, 114 ont chacun la forme d’une plaque, par exemple sensiblement rectangulaire, présentant une face supérieure et une face inférieure. La première borne principale 116 s’étend sur la face inférieure, tandis que la deuxième borne principale 118 s’étend sur la face supérieure.
Il sera apprécié que la barre omnibus positive 106, la barre omnibus négative 108 et les barres omnibus de phase 122 sont des conducteurs électriques rigides conçus pour supporter des courants électriques d’au moins 1 A. Elles présentent de préférence une épaisseur d’au moins 1 mm et/ou une section conductrice électrique d’au moins 1 mm².
Par ailleurs, dans l’exemple décrit, la barre omnibus positive 106 comporte tout d’abord une barre omnibus commune positive 106A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale positive 106B connectée à la barre omnibus commune positive 106A. De manière similaire, la barre omnibus négative 108 comporte une barre omnibus commune négative 108A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale négative 108B pour chaque interrupteur de côté bas 114, les barres omnibus locales négatives 108B étant connectées à la barre omnibus commune négative 108A. Les connexions sont représentées sur la par des losanges.
En outre, dans l’exemple décrit, la barre omnibus commune positive 106A et la barre omnibus commune négative 108A sont chacune formée d’une seule pièce conductrice.
En outre, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 a à la fois une fonction d’alternateur et de moteur électrique. Plus précisément, le véhicule automobile comporte en outre un moteur thermique (non représenté) présentant un axe de sortie auquel la machine électrique 130 est reliée par une courroie (non représentée). Le moteur thermique est destiné à entraîner des roues du véhicule automobile par l’intermédiaire de son axe de sortie. Ainsi, en fonctionnement comme alternateur, la machine électrique fournit de l’énergie électrique en direction de la source d’alimentation électrique 102 à partir de la rotation de l’axe de sortie. Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme redresseur. En fonctionnement comme moteur électrique, la machine électrique entraîne l’arbre de sortie (en complément ou bien à la place du moteur thermique). Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme onduleur.
La machine électrique 130 est par exemple localisée dans une boîte de vitesses ou bien dans un embrayage du véhicule automobile ou bien en lieu et place de l’alternateur.
Dans la suite de la description, la structure et la disposition des éléments du convertisseur de tension 104 vont être décrits plus en détails, en référence à une direction verticale B-H, « H » représentant le haut et « B » représentant le bas.
En référence à la , le module de puissance 110 (représenté ici sans surmoulage) est un ensemble électrique qui comporte un premier sous-module 200 et un deuxième sous-modules 201.
Le premier sous-module 200 comporte la barre omnibus locale positive 106B et les barres omnibus locales négatives 108B. Il comporte en outre, pour chaque barre omnibus de phase 122, une barre omnibus partielle 202 formant une partie de cette barre omnibus de phase 122.
Il comporte en outre les composants électriques que sont les interrupteurs 112, 114.
Les barres omnibus 106B, 202, 108B ont la forme de plaques planes horizontales ayant une épaisseur comprise entre 1 mm et 2 mm, par exemple 1,2 mm.
Les barres omnibus 106B, 202, 108B présente une plaque principale s’étendant selon un plan principal PP horizontal, c’est-à-dire orthogonal à la direction verticale B-H, le même pour toutes les plaques principales de manière à ce que les plaques principales soient sensiblement coplanaires.
Par ailleurs, les plaques principales sont séparées les unes des autres selon le plan principal PP par au moins un interstice 310. Dans l’exemple décrit, chaque interstice 310 présente une largeur inférieure ou égale à un cinq millimètres, de préférence inférieure ou égale à 1.2 millimètres. Cela signifie que les deux plaques principales délimitant l’interstice 310 sont distantes d’au plus cinq millimètres le long de cet interstice 310, de préférence d’au plus 1.2 millimètres le long de cet interstice 310.
Les barres omnibus 106B, 202, 108B présente en outre au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale. Chaque connecteur électrique est par exemple soit sous la forme d’une broche b, soit sous la forme d’une languette pliée lp, soit encore sous la forme d’une languette droite ld.
Les barres omnibus 106B, 202, 108B sont obtenues dans l’exemple décrit par découpage d’une plaque métallique. Dans l’exemple décrit ici, la plaque métallique est en cuivre. En variante, la plaque métallique pourrait être en aluminium ou encore en or.
Ainsi, la barre omnibus 202 et la barre omnibus 108B forment respectivement une première pièce de connexion électrique et une deuxième pièce de connexion électrique.
La face inférieure de chaque interrupteur de côté haut 112 est plaquée contre la face supérieure de la barre omnibus locale positive 106B et brasée à cette dernière afin de fixer mécaniquement l’interrupteur de côté haut 112. Cette fixation permet en outre de connecter électriquement sa première borne principale à la barre omnibus locale positive 106B.
En outre, le premier sous-module 200 comporte, pour chaque interrupteur de côté haut 112, un élément de liaison électrique connectant électriquement cet interrupteur à la face supérieure de la plaque principale de la barre omnibus partielle 202.
Cet élément de liaison électrique est formé d’un ou, de préférence, plusieurs rubans 210, par exemple en aluminium, s’étendant de la face supérieure de l’interrupteur de côté haut 112 considéré à l’une respective des barres omnibus partielles 202 afin de les connecter électriquement. Les rubans 210 présentent de préférence une section conductrice électrique au moins dix fois inférieure à la section conductrice électrique des barres omnibus 106B, 202, 108B.
De manière similaire, la face inférieure de chaque interrupteur de côté bas 114 est plaquée contre la face supérieure de la barre omnibus partielle 202 et brasée à cette dernière afin de fixer mécaniquement l’interrupteur de côté bas 114. Cette fixation permet en outre de connecter électriquement sa première borne principale à la barre omnibus de phase 122.
En outre, le premier sous-module 200 comporte, pour chaque interrupteur de côté bas 114, un ou, de préférence, plusieurs rubans 212, par exemple en aluminium, s’étendant de la face supérieure de l’interrupteur de côté bas 114 à l’une respective des barres omnibus locale négative 108B afin de les connecter électriquement. Les rubans 212 présentent de préférence une section conductrice électrique au moins dix fois inférieure à la section conductrice électrique des barres omnibus 106B, 202, 108B.
Le deuxième sous-module 201 comporte une autre barre omnibus partielle 204 fixée à la barre omnibus partielle 202, par exemple par brasure, soudure ou vissage, afin que les deux soient fixées mécaniquement et connectées électriquement l’une à l’autre. Ainsi, chaque barre omnibus de phase 122 comporte les deux barres omnibus partielles 202, 204.
A l’exception de leurs extrémités, les barres omnibus partielles 204 ont également une forme de plaques planes horizontales ayant une épaisseur comprise entre 1 mm et 2 mm, par exemple 1,2 mm. L’une des extrémités des barres omnibus partielles 204 pouvant prendre une forme courbée pour faciliter leur fixation aux barres omnibus partielles 202.
La barre omnibus partielle 204 comporte en outre une borne de connexion 207 destinée à être connectée à une phase de la machine électrique 130. De manière générale, la forme des bornes de connexion 207 est liée à la forme des bornes des phases de la machine électrique 130.
Le deuxième sous-module 201 comporte, autour de chaque barre omnibus partielle 204, un tore magnétique 208 muni d’un entrefer où un capteur à effet Hall (non représenté) est destiné à être disposé afin de mesurer le courant de phase passant par la borne de connexion 207 correspondante.
En référence à la , le premier sous-module 200, comporte en outre un surmoulage isolant électrique 302 s’étendant autour de la barre omnibus locale positive 106B, des barres omnibus locales négatives 108B, des barres omnibus partielles 202, des interrupteurs 112, 114 et des bandes conductrices 210, 212 pour les protéger. Le surmoulage isolant électrique 302 forme ainsi un isolant électrique recouvrant en particulier les barres omnibus 106B, 202, 108B et les interrupteurs 112, 114.
Le surmoulage isolant électrique 302 est par exemple en résine, par exemple encore en époxy. De préférence, le surmoulage isolant électrique 302 est intégral en une seule pièce.
Le surmoulage isolant électrique 302 présente une face supérieure 304 à l’opposé des barres omnibus 106B, 202, 108B. Cette face supérieure 304 est plane et horizontale.
Pour chaque interrupteur de côté bas 114, la face supérieure 304 présente une cavité C1situées au moins partiellement au-dessus des bandes conductrices 212. De même, pour chaque interrupteur de côté haut 112, la face supérieure 304 présente une cavité C2situées au moins partiellement au-dessus des bandes conductrices 210.
Dans ce mode de réalisation, pour chaque interrupteur de côté bas 114, une partie des rubans 212 est située dans la cavité C1et le surmoulage isolant électrique 302 recouvre le reste des rubans 212. En d’autres termes, le surmoulage isolant électrique 302 recouvre partiellement les rubans 212 de sorte que seule la partie la plus élevée, par rapport à la direction verticale B-H, des rubans 212 n’est pas recouverte par le surmoulage isolant électrique 302 et est en outre située dans la cavité C1.
De même, pour chaque interrupteur de côté haut 112, une partie des rubans 210 est située dans la cavité C2et le surmoulage isolant électrique 302 recouvre le reste des rubans 210. En d’autres termes, le surmoulage isolant électrique 302 recouvre partiellement les rubans 210 de sorte que seule la partie la plus élevée, par rapport à la direction haut-bas, des rubans 210 n’est pas recouverte par le surmoulage isolant électrique 302 et est en outre située dans la cavité C2.
De cette façon, le surmoulage isolant électrique 302 n’exerce aucune force de maintien sur la partie la plus élevée des rubans 210, 212 ce qui permet une rupture facile de ces rubans lorsque ces rubans s’échauffent.
Le surmoulage isolant électrique 302 comprend en outre au moins un orifice de positionnement OPadapté pour recevoir un pion de centrage du deuxième sous-module 201.
Comme cela est visible sur la , le surmoulage isolant électrique 302 laisse apparent la face inférieure de la plaque principale des barres omnibus 106B, 202, 108B. Cette partie laissée apparente est conçue pour être plaquée contre un dissipateur thermique 206, également appelé dissipateur de chaleur. Ainsi, le dissipateur thermique 206 est en contact thermique avec les faces inférieures laissées apparentes par le surmoulage 302. Ce contact thermique peut être un contact direct ou bien via un élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur.
En outre, le surmoulage 302 remplit chaque interstice 310 et présente, dans chaque interstice 310, une face inférieure affleurant les faces inférieures des plaques principales.
Le surmoulage 302 présente au moins un plot en résine 506 se projetant vers le bas et conçu pour venir au contact direct du dissipateur thermique 206 afin de définir un écartement prédéfini entre les faces inférieures des plaques principales des barres omnibus 106B, 202, 108B et le dissipateur thermique 206, et ainsi l’épaisseur de l’élément conducteur thermique remplissant cet écartement. Dans l’exemple décrit, chaque plot en résine 506 se projette depuis la face inférieure du surmoulage présent dans l’un des interstices 310 entre les plaques principales des barres omnibus 106B, 202, 108B.
En référence aux figures 5 et 6, le deuxième sous-module 201 comporte en outre un surmoulage de matière plastique 402 s’étendant autour des tores magnétiques 208 et des barres omnibus partielles 204, afin de maintenir les tores magnétiques 208 mécaniquement fixés aux barres omnibus partielles 204.
En outre, une face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 comprend une cavité C3débouchant sur une tranche du surmoulage de matière plastique 402.
La face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 comprend en outre un pion de centrage PCadapté pour s’introduire dans l’orifice de positionnement OPdu premier sous-module 200.
Ainsi, le module de puissance 110 complet représenté avec ses surmoulages à la comporte le premier sous-module 200 tel qu’illustré sur la et à la et le deuxième sous-module 201 tel qu’illustré sur les figures 5 et 6, fixés l’un à l’autre.
Le positionnement du premier sous-module 200 avec le deuxième sous module 201 s’effectue en introduisant le pion de centrage PCdans l’orifice de positionnement OP.
Une fois les deux sous-modules positionnés, la barre omnibus partielle 204 est connecté électriquement à la barre omnibus partielle 202 par soudure, brasage ou vissage.
Après assemblage du premier sous-module 200 et du deuxième sous-module 201, la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 se trouve, par rapport à la direction bas-haut, placée au-dessus de l’ouverture de la cavité C1réalisée dans la face supérieure 304 du surmoulage isolant électrique 302. De part ce positionnement de la face inférieure 403, l’ouverture de la cavité C1est comprise entièrement dans la projection orthogonale de la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 sur la face supérieure 304 du surmoulage isolant 302.
De cette façon, la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 empêche que des débris des rubans 212 projetés vers le haut lorsque ceux-ci se brisent suite à leur échauffement ne puissent être projetés hors du module de puissance 110. En d’autres termes, les débris projetés restent dans la cavité C1 ou entre la face supérieure 304 du surmoulage isolant 302 et la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402.
De façon optionnelle, l’intégralité ou une partie de la face inférieure 403 du surmoulage de matière plastique 402 est plane et se trouve à une distance inférieure ou égale à 1mm, de préférence inférieure ou égale à 0.8 mm de la face supérieure plane 304 du surmoulage isolant électrique 302.
En outre, le premier sous-module 200 et le deuxième sous-module 201 sont positionnés de sorte que l’intersection de l’ouverture de la cavité C1réalisée dans la face supérieure 304 du surmoulage isolant électrique 302 et de la projection orthogonale de la cavité C3sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique 302 soit non vide.
De même, après assemblage du premier sous-module 200 et du deuxième sous-module 201, une face inférieure du surmoulage de matière plastique 402 se trouve, par rapport à la direction bas-haut, placée au-dessus de l’ouverture de la cavité C2réalisée dans la face supérieure 304 du surmoulage isolant électrique 302.
De cette façon, cette face inférieure du surmoulage de matière plastique 402 empêche que des débris des rubans 210 projetés vers le haut lorsque ceux-ci se brisent suite à leur échauffement ne puissent être projetés hors du module de puissance 110.
En référence à la , le convertisseur de tension 104 comprend le dissipateur thermique 206. Ce dissipateur thermique 206 présente des cavités Cs sur le fond desquelles se trouvent des surfaces d’échanges thermique 234. Les modules de puissance 110 (un seul module de puissance 110 est représenté sur la ) sont chacun positionné respectivement dans une cavité Cs et fixés sur une surface d’échange thermique 234. L’échange thermique entre la surface d’échange thermique 234 du dissipateur thermique 206 et le module de puissance 110 est réalisé par exemple grâce à un contact, direct ou par l’intermédiaire d’une pate conductrice thermiquement, entre la surface d’échange thermique 234 du dissipateur thermique 206 et le module de puissance 110.
Une fois que les modules de puissances 110 sont fixés dans les cavités Cs, celles-ci sont remplies au moins partiellement d’un gel, par exemple diélectrique et/ou en silicone. Le gel peut également avoir une viscosité se situant entre 230 et 600 mPa-s, de préférence entre 400 et 500 mPa-s, par exemple de 465 mPa-s et/ou une dureté comprise entre 65 et 180g, de préférence entre 110 et 160g, par exemple de 123g ou de 154g.
Dans une autre variante, les cavités CSsont remplies au moins partiellement d’une résine différente de la résine formant le surmoulage isolant électrique 302. En particulier, la résine remplissant les cavités possède une dureté moindre que celle formant le surmoulage isolant électrique 302. Par exemple, le surmoulage isolant électrique 302 est formé d’une résine époxy, ayant par exemple une dureté entre 70 et 90 shore et les cavités sont remplies d’une résine élastomère, ayant par exemple une dureté entre 20 et 40 shore. La résine remplissant les cavités Cs peut également appartenir à la classe de feu UL 94 V-0, telle que définie par la compagnie de certification Underwriters Laboratories.
Lorsque les cavités Cs sont au moins partiellement remplies de gel ou de résine, ce gel ou cette résine peut facilement s’introduire dans la cavité C3par la tranche du surmoulage de matière plastique 402 et ainsi remplir la cavité C1du module de puissance 110 puisque l’intersection de l’ouverture de la cavité C1réalisée dans la face supérieure 304 du surmoulage isolant électrique 302 et la projection orthogonale de la cavité C3sur la face supérieure du surmoulage isolant électrique 302 est non vide.
Le convertisseur de tension 104 comprend également un boitier support 238 sur lequel est fixé un module électronique secondaire comme un module de contrôle 230. Dans l’exemple de la , le module de contrôle 230 est une carte de contrôle des modules de puissance 110. En outre et de façon optionnelle, le boitier support 238 est monté sur le dissipateur thermique 206.
On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Par exemple, dans un autre mode de réalisation de l’invention, le surmoulage isolant électrique recouvre totalement l’élément de liaison électrique.
Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Claims (10)
- Ensemble électrique comprenant :
- un premier sous-module (200) comprenant une première (202) et une deuxième (108B) pièces de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un même plan principal de manière à être sensiblement coplanaires ; un composant électrique (114) monté sur une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique (202) ; un élément de liaison électrique (212) connectant électriquement ledit composant électrique (114) à la face supérieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique (108B) ; un surmoulage isolant électrique (302), par exemple en résine, recouvrant au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la première (202) et de la deuxième (108B) pièces de connexion électrique, la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) présentant une cavité (C1) située au moins partiellement au-dessus de l’élément de liaison électrique (212) ; et
- un deuxième sous-module (201) comprenant une barre omnibus (204) et un surmoulage de matière plastique (402) surmoulant au moins en partie ladite barre omnibus (204), une face inférieure (403) du surmoulage de matière plastique (402) étant placée au-dessus de l’ouverture de la cavité (C1) dans la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) de sorte que ladite ouverture soit comprise dans la projection orthogonale de la face inférieure (403) du surmoulage de matière plastique (402) sur la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302).
- Ensemble électrique selon la revendication 1 dans lequel la face inférieure (403) du surmoulage de matière plastique (402) comprend une cavité (C3) débouchant sur une tranche dudit surmoulage de matière plastique (402) de sorte que l’intersection de l’ouverture de la cavité (C1) dans la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) et de la projection orthogonale de l’ouverture de la cavité (C3) dans la face inférieure (403) du surmoulage de matière plastique (402) sur la face supérieure (304) du surmoulage isolant électrique (302) soit non vide.
- Ensemble électrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la barre omnibus (204) est connecté électriquement à la première pièce de connexion électrique (202) par soudure, brasage ou vissage.
- Ensemble électrique selon l’une des revendications précédentes dans lequel le deuxième sous-module (201) comprend en outre un tore magnétique (208), ledit tore magnétique (208) étant enroulé autour de la barre omnibus (204).
- Ensemble électrique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le composant électrique (114) est un interrupteur commandable, par exemple un transistor.
- Système comprenant un ensemble électrique selon l’une des revendications précédentes et un dissipateur de chaleur (206) dans lequel une surface inférieure de la première pièce (202) et/ou de la deuxième (108B) pièce de connexion électrique présente une portion non recouverte dudit surmoulage isolant électrique (302), ladite portion non recouverte dudit surmoulage isolant électrique étant fixée audit dissipateur de chaleur (206) via un élément de liaison électriquement isolant.
- Système selon la revendication précédente dans lequel ledit dissipateur de chaleur (206) comprend au moins une cavité (CS), ledit ensemble électronique étant positionné sur le fond de ladite cavité (Cs) dudit dissipateur de chaleur (206).
- Système selon la revendication précédente dans lequel ladite cavité (CS) dudit dissipateur de chaleur (206) est au moins partiellement remplie d’un isolant électrique ou d’un gel ou d’une résine époxy de sorte à recouvrir au moins partiellement ledit ensemble électronique.
- Convertisseur de tension (104) comprenant un ensemble électrique selon l’une des revendications 1 à 5 ou un système selon l’une des revendications 6 à 8.
- Engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension (104) selon la revendication précédente ou un système selon l’une des revendication 6 à 8 ou un ensemble électrique selon l’une des revendications 1 à 5.
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2023
- 2023-05-03 WO PCT/EP2023/061606 patent/WO2023217597A1/fr unknown
Patent Citations (2)
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| WO2021228767A1 (fr) * | 2020-05-11 | 2021-11-18 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Module electrique avec surmoulage et systemes comprenant un tel module electrique |
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