WO2018134178A1 - Ensemble comportant un dispositif electronique, notamment variateur de vitesse ou regulateur d'alternateur et deux ensembles d'elements de formes differentes pour la fixation du dispositif - Google Patents

Ensemble comportant un dispositif electronique, notamment variateur de vitesse ou regulateur d'alternateur et deux ensembles d'elements de formes differentes pour la fixation du dispositif Download PDF

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WO2018134178A1
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WO
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housing
transistor
assembly
transistors
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PCT/EP2018/050936
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Samuel Moser
Christophe Guitton
Christophe Monchatre
Jean-François PAILLOU
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Moteurs Leroy-Somer
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Publication date
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    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1815—Rotary generators structurally associated with reciprocating piston engines

Definitions

  • the present invention relates to electronic devices such as dimmers or regulators, having a power stage.
  • Inverters or regulators are devices used in conjunction with industrial motors or generators to control the speed or voltage of these.
  • These devices typically comprise power components, such as radiator-mounted IGBTs or MOSFETs, and relatively large electrochemical capacitors.
  • variable speed drive comprising power components mounted on a printed circuit board, and capacitors arranged at 90 ° of this card.
  • the application US 2010/0202109 describes a device in which the capacitors are arranged next to the radiator, and pass through openings of a cooling air guide.
  • US Pat. No. 8810178 discloses a speed variator comprising a housing provided with openings through which the capacitors pass. A seal in the form of a perforated sheet is disposed under the openings of the housing. A removable cover covers the ends of capacitors protruding from openings.
  • the utility model CN205430848 U describes a drive whose radiator carries, via spacers, a printed circuit board on which the capacitors are soldered.
  • the radiator has a cut-out in which the capacitors extend.
  • the voltage regulators in order to supply an excitation current to the wound rotor generators, the voltage regulators conventionally use a power bridge consisting of a minimum of an IGBT and a freewheeling diode.
  • a half H-bridge can be used to reverse the voltage across the generator inductor.
  • the invention aims to meet all or part of these needs.
  • the subject of the invention is an electronic device, also called apparatus, notably a speed variator or alternator regulator, comprising at least one power component mounted on a heat sink, also called a radiator, and a plurality of capacitors extending through at least one aperture of the dissipator.
  • apparatus notably a speed variator or alternator regulator, comprising at least one power component mounted on a heat sink, also called a radiator, and a plurality of capacitors extending through at least one aperture of the dissipator.
  • the device comprises a recess in which is received a sheet gasket applied on the one hand on an inner face of the dissipator and on the other hand on an inner face facing a housing attached to the dissipator, the inner faces of the dissipator and the housing coming into contact.
  • This aspect of the invention contributes to the compactness of the apparatus while ensuring efficient cooling of the power component.
  • the seal avoids the entry of water into the device, and the fact that it is received in a recess allows to provide contact surfaces between the heatsink and the housing to promote heat transfer of the heatsink to the housing.
  • the recess is preferably made in the housing.
  • the latter can be made in two parts assembled.
  • the housing is for example metal or plastic.
  • At least one of the housing and the dissipator may comprise centering pins and the seal have corresponding holes in which the pins are engaged. centering. This limits the risk of poor positioning of the seal in the aforementioned recess.
  • the seal may include an opening in which is disposed a metal spacer extending between the dissipator and an auxiliary power component, including a diode bridge.
  • the power component is applied to the dissipator through an opening of the housing.
  • the quality of the thermal contact between the power component and the dissipator can be improved.
  • the power component may be soldered to a circuit board of a power board, which board has slots to form flexible tabs on which conductive tracks on which the power component pins are soldered. This provides a mounting capable of a certain elastic deformation, which facilitates the proper positioning of the power component on the heatsink and limits the risk of breakage of the module by effort on the pins thereof.
  • the apparatus may comprise several, for example five capacitors arranged in U, the concavity of the U being oriented towards the power component. This makes it possible to gain even more compactness.
  • the power component may comprise a plurality of power transistors, in particular IGBTs or MOSFETs.
  • the subject of the invention is, according to a second aspect independent of the first but which can advantageously be combined with the latter, an electronic device, in particular a speed variator or alternator regulator, comprising a heat sink and a power card comprising a printed circuit board, housed in a housing.
  • an electronic device in particular a speed variator or alternator regulator, comprising a heat sink and a power card comprising a printed circuit board, housed in a housing.
  • the device comprises a part fixed on the one hand to the dissipator and fixed on the other hand to the plate and coming into contact with at least one conductive track of the power card, so as to ensure an electrical contact between the dissipator and said track, this part having a face accessible from the outside of the device for fixing a terminal connected to a ground cable and / or earth.
  • This arrangement makes it possible to establish the electrical and mechanical connection between the heatsink and the power board, in a reliable manner and contributing to the compactness of the device, since the same part can also be used for an external connection.
  • the part may have a hole for receiving a fixing screw of said terminal.
  • the device may include a housing having an opening for the passage of the workpiece. This housing may comprise two assembled parts, the opening being made in a portion of the housing in contact with the dissipator.
  • the power card can be fixed on the housing, in particular on the screw receiving barrels thereof.
  • the device may include a printed circuit board between that of the power card and the dissipator.
  • This board can carry connectors and / or terminal blocks. The fact of having such a plate makes it possible to use the space left free under the power card and to further improve the compactness of the device.
  • the device preferably comprises connectors and / or terminal blocks on three sides as well as on its front face.
  • the subject of the invention is furthermore independent of the two aspects above but which can advantageously be combined with any one of these, an electronic device, notably a speed variator or an alternator regulator. , comprising a housing having in front a receiving housing of an annex module, a closure door of this housing, and an electronic circuit comprising an interface card defining a housing for receiving a memory card, opening into the housing reception of the annex module.
  • an electronic device notably a speed variator or an alternator regulator.
  • the invention makes it possible to prohibit access to the memory card as long as the hatch is in place, which is the normal situation, the hatch being intended to be removed only for a maintenance operation.
  • the device can thus advantageously comprise a tamper-evident label covering at least partially the hatch.
  • the fact of arranging the receiving slot of the memory card at this location makes it possible to take advantage of the clearance offered by the reception slot of the annex module for the insertion and removal of the card, which contributes to the compactness of the device and its ergonomics.
  • the interface card preferably includes a screen and buttons accessible through holes in the housing.
  • the memory card slot preferably opens into a recess of the housing for receiving a locking tab of the door.
  • This locking tab preferably comprises a hole for the passage of a screw.
  • the device is configured to record a history of operation of the device on the memory card.
  • the device comprises at least one front connector, especially RJ45 or USB type.
  • This connector can be used to update the device, without having to do any disassembly.
  • This or these facade connectors may be carried by extensions of a printed circuit board of the interface card, extending on either side of said recess for receiving the locking tab of the hatch. This makes it possible to gain even more compactness.
  • the housing may have upper and lower parts assembled, the housing being formed in the upper housing part.
  • the lower part is advantageously fixed to a heat sink, the housing housing a power card and a control card superimposed, the interface card being disposed above the control card, the housing extending under the card d interface when the device is arranged vertically with the opening of the receiving slot of the memory card facing downwards.
  • Such an arrangement is ergonomic, compact and easy to assemble and maintain.
  • an electronic device in particular an alternator regulator, comprising a power stage to be connected to a load inductive, in particular to an alternator inductor, comprising at least a first pair of power transistors connected to a terminal of a DC bus, and a control circuit of these transistors, the transistors being arranged in parallel between said bus terminal continuous and a first output to be connected to the load, at least one freewheeling diode connecting the opposite terminal of the DC bus to the first output, the control circuit being arranged to generate a pulsed control signal for regulating the current in the charge and to detect a failure of one of the transistors, the control circuit being arranged during normal operation to send the signal controlling one of the transistors of the first pair while maintaining the other transistor of that pair in a locked state.
  • Such an aspect of the invention provides increased reliability in the operation of the device.
  • the control circuit is advantageously arranged so, in case of failure of a transistor of the first pair causing it to remain in open circuit, send the pulsed control signal to the other transistor of this pair.
  • the device comprises a second pair of transistors connected in parallel between a second output to be connected to the load and the opposite terminal of the DC bus, at least one diode connecting the second output to the terminal of the DC bus, one to the less transistors of the second pair being driven by the control circuit so as to be on during normal operation of the apparatus.
  • the other transistor of the second pair is controlled by the control circuit so as to be blocked during normal operation.
  • the control circuit is preferably arranged to, in case of failure of one of the transistors of the second pair causing it to remain in open circuit, driving the other transistor of this pair to saturate it.
  • the control circuit is preferably arranged to, in case of failure of a transistor of the first pair causing it to remain short-circuited, drive the second transistor of this pair to saturate it, maintain a transistor of the other pair in the off state and send the pulsed control signal to the other transistor of this second pair.
  • the device may comprise two freewheeling diodes in parallel.
  • the device may also include two diodes in parallel connecting the second output to the terminal of the DC bus.
  • the device is advantageously designed so as to be able to operate in a mode of inversion of the voltage at the terminals of the load, also called “negative forcing", when the current in the load must be quickly canceled for the purposes of regulation, a mode in which which transistors of the first pair are controlled blocked and the two transistors of the second pair also.
  • the pulsed control signal is preferably a PWM control signal.
  • the transistors of the first pair may belong to a power module comprising three branches in parallel, each branch comprising two transistors in series, and a seventh transistor in series with a diode, the assembly formed by this transistor in series with the diode being connected in parallel with the three branches, the transistors of the first pair being each taken within a respective branch.
  • One of the transistors of the second pair can be taken within the remaining branch and the other transistor is constituted by the transistor which is in series with the diode.
  • the transistors may be IGBTs or MOSFETs, or may be replaced by thyristors or bipolar transistors.
  • the components used to make the bridge are IGBTs.
  • the subject of the invention is also a method of regulating an alternator in which the inductor of the alternator is connected to the outputs of a regulator comprising:
  • a power stage comprising: a first pair of power transistors connected in parallel between a terminal of a DC bus and a first terminal of the inductor,
  • control circuit arranged to generate a pulsed control signal making it possible to regulate the current in the inductor and to detect a failure of one of the transistors
  • At least one of the transistors of the second pair is driven by the control circuit so as to be on, the control signal is sent on one of the transistors of the first pair while now the other transistor of this pair in a blocked state,
  • the transistors of the first pair and the transistors of the second pair are controlled blocked,
  • control signal pulsed on the other transistor of this pair is sent for the purpose of regulating the current in the inductor
  • the second transistor of this pair is piloted to saturate it, a transistor of the other pair is kept in the off state and the pulsed control signal is sent to the other transistor of this second pair for the purpose of regulating the current in the inductor.
  • the invention also has the object of combining with the preceding, a set comprising:
  • An electronic device in particular a speed variator or alternator regulator, comprising a housing provided at the rear with a heat sink made from a metal profile, for cooling at least one power component, a first set of fastening elements of the device on a support, each comprising at least one tongue to engage in the profile by sliding it therein, the section may comprise at least one slide for this purpose, and a tab fastening device provided with at least one screw hole,
  • a second set of fastening elements of the device on a support each comprising at least one tongue to be engaged in the profile by sliding it in the latter
  • the section may comprise at least one slide for this purpose, and a tab fastening device provided with at least one screw hole
  • the elements being of different shapes.
  • the invention according to this aspect facilitates the mounting of the device in different configurations of available space, allowing to choose the most suitable elements.
  • the elements of the first and / or second set may each comprise two tabs.
  • the elements of the first set may comprise at least one hole arranged substantially in the extension of a tongue.
  • the elements of the second set may each comprise at least one hole disposed laterally on the side of the dissipator.
  • the elements may each axially abut against a longitudinal end of the dissipator.
  • the legs may be, when the elements are mounted on the dissipator, located in a plane offset from that of the tabs.
  • the profile may comprise tongues receiving rails each formed of two fins provided with returns directed towards each other and an intermediate fin of a smaller height, provided with a pad on its free edge.
  • the tongues may have tapped holes to receive clamping screws of the aforementioned pads, bearing on the latter when tightened.
  • FIG. 1 schematically shows in perspective an example of an apparatus according to the invention
  • FIG. 2 represents the apparatus seen from below
  • FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 of an alternative embodiment
  • FIG. 4 shows the apparatus with the radiator removed
  • FIG. 5 is a view similar to FIG. 4 with the capacitor outlet gasket removed
  • FIG. 6 represents, in perspective, the lower part of the housing
  • FIG. 7 represents a front view of the apparatus
  • FIG. 8 is a view similar to FIG. 7 after removal of the access door to the additional module
  • FIG. 9 represents, in isolation, the upper part of the housing
  • FIG. 10A represents the apparatus with the upper part of the housing removed
  • FIG. 10B is a cross section of the apparatus
  • FIG. 10C represents the power card on the side of its face opposite to the radiator
  • FIG. 10D is a schematic partial cross section of the apparatus
  • FIG. 10E represents the device with the plate of the power card removed
  • FIG. 11 represents a detail of FIG. 10A
  • FIG. 12 is an exploded view showing some constituent components of the apparatus
  • FIG. 13 is a diagram of the power bridge of the apparatus.
  • FIG. 14 illustrates the correspondence between the bridge transistors and the power module in an exemplary embodiment.
  • the apparatus 1 shown in FIGS. 1 to 12 is an alternator regulator, but the invention is not limited to an alternator regulator and also applies to a variable speed drive or to an inverter, among others devices employing relatively bulky power components and electrochemical capacitors.
  • the apparatus 1 comprises at the rear a heat sink 10, also called radiator, which has parallel fins 11 connected at their base to a wall 12.
  • the radiator 10 is conventionally made of aluminum or aluminum alloy to the help of a sector for example.
  • the apparatus 1 may be devoid of a fan, the cooling of the radiator 10 being carried out by natural convection only.
  • the radiator 10 defines two longitudinal rails 13 each extending along the fin 1 the outermost, intended to receive fasteners 20 or 20 'of different shapes, shown respectively in Figures 2 and 3.
  • the fin l ia has on its free edge a return 11b inwardly.
  • This return 1 lb faces a return 11c directed towards the fin l ia, carried by a fin l ld of the radiator 10, as can be seen in Figure 10B.
  • Returns 1 lb and 11c are coplanar.
  • An intermediate wing 11g, less high, extends between the fins 11a and 11d. This fin 11g is provided on its free edge with a pad 1 lh ribbed.
  • Each element 20 comprises two tongues 21 each engaged in a slideway 13, these tongues 21 being joined by a strip 22 doubly bent so as to define a bracket 23 parallel to the strip 22, or perpendicular to the tongues 21, but located at a height different.
  • the tabs 23 are each traversed by two holes 24.
  • the strip 22 is replaced by a bracket 25 provided with two fixing lugs 26 directed towards the apparatus 1, while in the example of Figure 2 the lugs 23 are directed outwards and not to the apparatus 1.
  • Each tab 26 is provided with a hole 24.
  • Each tongue 21 engaged in a slide 13 abuts by a face against the returns 1 lb and 1 the
  • the user wishing to fix the device 1 selects the fastening elements 20 or 20 'adapted to the case, engages them in the slideways 23.
  • One or more screws through the elements 20 or 20' in the tapped holes 21a provided for this purpose come under pressure on the ribbed pad 1 lh to maintain the element 20 or 20 'in position in the slideways 13, then proceeds to the attachment of the apparatus 1 through screws engaged in the holes 24 for example .
  • the apparatus 1 comprises several electronic boards including a so-called power board 30 which carries electrochemical capacitors 31 of continuous bus, relatively bulky, for example of capacity greater than or equal to 200 ⁇ under an insulation voltage greater than or equal to 250 VDC, in particular 400 VDC These capacitors 31 extend rearwards in an opening 15 of the radiator 10.
  • the capacitors 31 are five in number, and the opening 15 has the general shape of a U, whose concavity is turned inward, as can be seen in Figures 2 or 3 in particular.
  • the height of the fins 11 is sufficient so that the capacitors 31 do not protrude radiator 10 backwards; thus, the capacitors 31 remain relatively protected from shocks by the fins 11.
  • the apparatus 1 comprises a housing comprising a lower portion 40 and an upper portion 50, shown in Figures 6 and 9 respectively.
  • These parts 40 and 50 are preferably made of plastic, preferably reinforced, but alternatively are made of metal, for example aluminum,.
  • the lower part 40 is made with an opening 41 for the passage of the capacitors 31.
  • a recess 42 is formed on the rear face of this lower part around the opening 41 to accommodate a seal 70 formed of a sheet of an elastomeric material provided with holes for the passage of each of the capacitors 31.
  • the seal 70 applies both to the periphery of the cylindrical body of each capacitor 31 and to the facing faces of the lower housing part 40 and the radiator 10.
  • the lower housing portion 40 has positioning pins 48 and the seal 70 corresponding holes 72 (visible in Figure 4).
  • the gasket 70 comprises in the illustrated example a window 74 for the passage of a spacer 80 fixed against the radiator 10, the thickness of which is slightly greater than that of the gasket 70.
  • the lower part 40 of the housing has an opening 49 for placing against the radiator 10 of a power module 90.
  • This opening 49 communicates with the opening 41, which allows the fixing on the spacer 80 of a component to be cooled, for example a diode bridge or any other component requiring heat dissipation.
  • Fig. 10C which shows the power board 30 with the lower part 40 of the housing removed
  • the module 90 is soldered to the printed circuit board 38 of the power board 30 by means of pins 92. These are connected to tracks Conductors of the plate 38. At the welding zone of the pins 92 to the plate 38, slots 37 are made in order to impart elasticity to the fixing of the module 90 on the plate 38.
  • the latter can be pressed against the radiator 10 by its opposite side to the plate even in case of bad parallelism between the plate 38 and the inner face facing the radiator 10.
  • the slots 37 limit the force on the pins of the module, created by the tolerances of assembly of the product.
  • the device 1 comprises a control card 110 which is superimposed on the power card and which comprises one or more microcontrollers or analog circuits for managing the operation of the apparatus 1.
  • An HMI interface card 120 is disposed above the control card 110 and has a display 121 and several control buttons 122 carried by a plate 129.
  • the apparatus 1 also comprises cards 130 to 133 which carry connectors and terminal blocks accessible from the side and bottom faces of the housing.
  • the lower housing portion 40 is made with openings 46 for the output connectors and terminal blocks.
  • the apparatus 1 also comprises a card 190 which carries terminal blocks and connectors, and which is located on the side of the apparatus 1 opposite the card 130.
  • the card 190 comprises a printed circuit board 191 which extends parallel to the inside face of the radiator 10 between the latter and the plate 38 of the power card 30.
  • the plate 191 is fixed on the plate 38 by means of spacers 193.
  • FIG. 10D It can be seen in FIG. 10D that the plate 38 rests on the screw receiving barrels 200 of the lower part 40 and the plate 118 of the card 110 on the barrels 201. It can also be seen that the inner face 205 of the casing 40 rests on the inner face 206 of the radiator 10.
  • the plate 191 carries connectors and / or terminal blocks 195.
  • the apparatus 1 comprises a part 100 which serves to fix a terminal connected to the electrical ground and / or the ground.
  • This piece 100 is accessible laterally through a corresponding opening 45 made on the bottom portion 40 of the housing, and has a threaded hole 101 for fixing a lug holding screw.
  • the piece 100 is fixed on the radiator 10 by two screws 102, visible in Figure 5. These screws 102 provide electrical contact between the radiator 10 and the part 100.
  • the screws 102 have heads 104 which are applied on corresponding conductive tracks of the power card 30, so as to electrically connect these tracks to the radiator 10 and to the ground and / or ground lug.
  • the piece 100 thus plays a dual function, namely on the one hand ensure the electrical connection between the radiator 10 and the power card 30 and an external connection by terminal, and on the other hand a mechanical attachment of the power card 30 on the radiator 10.
  • the use of a single piece with this dual function contributes to the compactness of the device.
  • the upper portion 50 of the housing comprises, as can be seen in FIG. 9 in particular, an opening 51 for the screen 121 and holes 52 for the buttons 122.
  • a housing 53 is provided to receive a complementary module 140, visible in Figure 8, provided with a connector which connects to the control card through an opening 56 opening into the bottom of the housing 53.
  • the housing 53 is closed by a hatch 150, visible in Figure 7 in particular, which is fixed on the upper part 50 by a lug 151 provided with a screw which engages in a corresponding thread 57 provided on the upper part 50.
  • Means such as a tamper-evident label may be disposed at hatch 150 to signal the removal thereof.
  • the interface card HMI 120 carries a reader defining a memory card slot M, for example of the "micro SD" type, which opens into a recess 58 in the upper part 50 intended to receive the tab 151 for locking the hatch 150. .
  • the device 1 can be configured to store in the memory card M different operating parameters, and thus have a useful history to perform a diagnosis in case of failure for example.
  • the M memory card can still be useful for firmware update operations or to download application-specific settings.
  • the HMI interface card 120 may also carry, as seen in Figure 10 in particular, one or more connectors 127 front, for example RJ45 or USB type. The presence of these connectors accessible on the front facilitates the updating, programming and diagnosis of the device 1 by an operator. These connectors 127 are carried by extensions 128 of the board circuit board 129 of the card 120, which extend on either side of the recess 58, thus contributing to the compactness of the mounting of the card 120 in the housing of FIG. the device 1.
  • the apparatus 1 may comprise, as seen in FIG. 10A, a backup battery 60 connected by an electric cable 162 to the control card 110.
  • This backup battery 160 is flat and oriented perpendicularly to the control card 110. being housed in a corresponding housing 161 formed in the upper housing part 50 next to the housing 53 receiving the additional module 140.
  • FIG. 13 shows a power half-bridge used to perform a PWM type control when the apparatus 1 is an alternator regulator, this half-bridge being connected by terminals 230 and 232 to the inductor L of the alternator. Also shown schematically in this figure a control circuit 240, belonging for example to the control card 110, and capable of generating a control signal 241.
  • the half-bridge illustrated in FIG. 13 presents a redundancy of the piloted power components, in order to ensure control and supply of the excitation current even in the event of failure of one of these components, for example short-circuit. circuit of a transistor or permanent blocking of the transistor.
  • the half-bridge comprises a first pair TH1 and TH2 of power transistors, electrically connected in parallel between the terminal + of the DC bus 310 and the terminal 230 of the inductor L.
  • Two freewheel diodes DL1 and DL2 are connected in parallel between the terminal 230 of the inductor L and the terminal - of the DC bus. Diodes DL1 and DL2 have their cathode connected to terminal 230.
  • the half-bridge comprises a second pair TB1, TB2 of power transistors electrically connected in parallel between the terminal - of the DC bus and the terminal 232 of the inductor L.
  • Two diodes DF1 and DF2 are arranged in parallel between the terminal 232 and the terminal + of the DC bus, with their cathode connected to this + bus terminal.
  • Monitoring is provided for example by the control circuit 240, to verify that the transistors TH1, TH2, TB1, TB2 operate without failure.
  • the voltage across the inductor L is monitored by the apparatus 1 to verify that it corresponds to the PWM command.
  • transistor TB1 In normal operation, in the absence of transistors failure, transistor TB1 is controlled in permanent saturated mode and TB2 is kept blocked pending. Only the transistor TH1 receives the control signal 241, the transistor TH2 being kept in standby blocked.
  • the transistor TH1 When the transistor TH1 is driven in conduction, the current passes through this transistor, the inductor and the transistor TBl. At the blocking of the transistor TH1, the current flowing in the inductor circulates in a loop in the transistor TBl and in the freewheeling diodes DL1 and DL2.
  • the transistor TH2 is controlled saturated to maintain the short-circuit in parallel of TH1 and the PWM command is sent on TB1; TB2 is kept blocked.
  • the transistor TH1 is controlled blocked to avoid potential erratic switching, and the transistor TH2 receives the PWM command instead of TH1.
  • TB1 is kept in the saturated state and TB2 in the off state.
  • transistor TB1 is controlled blocked to avoid possible erratic switching.
  • the transistor TB2 receives the command saturate replacing TBl.
  • the transistor TH1 continues to receive the PWM command and the transistor TH2 is controlled blocked.
  • the transistors TB1, TB2, TH1 and TH2 belong to a monolithic power module 90, shown in FIG. 14, which comprises seven transistors, being marketed for another application, these transistors being distributed in three parallel branches 301, 302, 303 each comprising two transistors in series and a seventh transistor in parallel of the three branches, in series with a diode 305.
  • the transistors of the module 90 which can be used to constitute the transistors TB1, TB2, TH1 and TH2 have been identified in FIG.
  • the invention is not limited to the example which has just been described.

Abstract

Ensemble comportant: - Un dispositif électronique (1), notamment variateur de vitesse ou régulateur d'alternateur, comportant un boîtier muni à l'arrière d'un dissipateur thermique (10) réalisé à partir d'un profilé métallique, pour le refroidissement d'au moins un composant de puissance, - un premier ensemble d'éléments (20) de fixation du dispositif sur un support, comportant chacun au moins une languette à engager dans le profilé en la faisant coulisser dans celui-ci, et une patte de fixation pourvue d'au moins un trou de passage de vis, - un deuxième ensemble d'éléments de fixation du dispositif sur un support, comportant chacun au moins une languette à engager dans le profilé en la faisant coulisser dans celui-ci, et une patte de fixation pourvue d'au moins un trou de passage de vis, les éléments étant de formes différentes.

Description

ENSEMBLE COMPORTANT UN DISPOSITIF ELECTRONIQUE, NOTAMMENT VARIATEUR DE VITESSE OU REGULATEUR D'ALTERNATEUR ET DEUX ENSEMBLES D'ELEMENTS DE FORMES DIFFERENTES POUR LA FIXATION DU
DISPOSITIF
La présente invention concerne les dispositifs électroniques tels que variateurs ou régulateurs, comportant un étage de puissance.
Etat de la technique
Les variateurs ou régulateurs sont des dispositifs utilisés en liaison avec des moteurs ou alternateurs industriels pour contrôler la vitesse ou la tension de ceux-ci.
Ces dispositifs comprennent classiquement des composants de puissance, tels que des IGBT ou MOSFET par exemple, montés sur radiateur, et des condensateurs électrochimiques assez volumineux.
La tendance est de chercher à réduire leur encombrement.
Il a déjà été proposé de nombreuses solutions à cet effet.
La demande US 2014/0198455 divulgue un variateur de vitesse comportant des composants de puissance montés sur une carte de circuit imprimé, et des condensateurs disposés à 90° de cette carte.
La demande US 2010/0202109 décrit un dispositif dans lequel les condensateurs sont disposés à côté du radiateur, et traversent des ouvertures d'un guide d'air de refroidissement.
Le brevet US 8810178 divulgue un variateur de vitesse comportant un boîtier pourvu d'ouvertures traversées par les condensateurs. Un joint d'étanchéité sous la forme d'une feuille perforée est disposé sous les ouvertures du boîtier. Un capot amovible vient recouvrir les extrémités des condensateurs qui dépassent des ouvertures.
Le modèle d'utilité CN205430848 U décrit un variateur dont le radiateur porte, via des entretoises, une carte de circuit imprimé sur laquelle sont soudés les condensateurs. Le radiateur présente une découpe dans laquelle s'étendent les condensateurs.
Il existe un besoin pour perfectionner encore les dispositifs électroniques tels que les variateurs ou régulateurs, afin notamment de les rendre encore plus compacts, tout en gardant une fiabilité élevée et un coût de fabrication compatible avec les exigences industrielles pour ce type de produit.
Par ailleurs, afin de fournir un courant d'excitation aux alternateurs à rotor bobiné, les régulateurs de tension utilisent classiquement un pont de puissance constitué à minima d'un IGBT et d'une diode de roue libre. Afin de permettre la désexcitation rapide sous certaines conditions, un demi pont en H peut être utilisé afin d'inverser la tension aux bornes de l'inducteur de l'alternateur. Certaines conditions extrêmes de fonctionnement peuvent entraîner la casse d'un de ces composants de puissance, comme par exemple une surexcitation ou une utilisation sous température ambiante excessive. Cette casse rend le dispositif totalement inopérant et la surexcitation ou sous excitation générée peut, dans certaines applications telles que l'extraction des fumées de tunnel, la fourniture d'électricité à un hôpital, ou l'alimentation des pompes de refroidissement des réacteurs nucléaires, s'avérer critique.
II y a par conséquent un intérêt pour améliorer encore la fiabilité des régulateurs d'alternateur.
Il existe encore un besoin pour faciliter la fixation de l'appareil sur un support.
L'invention vise à répondre à tout ou partie de ces besoins.
Résumé
Selon un premier de ses aspects, l'invention a pour objet un dispositif électronique, encore appelé appareil, notamment variateur de vitesse ou régulateur d'alternateur, comportant au moins un composant de puissance monté sur un dissipateur thermique, encore appelé radiateur, et une pluralité de condensateurs s 'étendant à travers au moins une ouverture du dissipateur.
De préférence, le dispositif comporte un renfoncement dans lequel est reçu un joint d'étanchéité en feuille s'appliquant d'une part sur une face intérieure du dissipateur et d'autre part sur une face intérieure en regard d'un boîtier rapporté sur le dissipateur, les faces intérieures du dissipateur et du boîtier venant en contact.
Cet aspect de l'invention contribue à la compacité de l'appareil tout en assurant un refroidissement efficace du composant de puissance. Le joint permet d'éviter l'entrée d'eau dans l'appareil, et le fait qu'il soit reçu dans un renfoncement permet de ménager des surfaces de contact entre le dissipateur et le boîtier pour favoriser un transfert thermique du dissipateur vers le boîtier.
Le renfoncement est de préférence réalisé dans le boîtier. Ce dernier peut être réalisé en deux parties assemblées. Le boîtier est par exemple métallique ou en matière plastique.
L'un au moins du boîtier et du dissipateur peut comporter des picots de centrage et le joint présenter des trous correspondants dans lesquels sont engagés les picots de centrage. On limite ainsi le risque d'un mauvais positionnement du joint dans le renfoncement précité.
Le joint peut comporter une ouverture dans laquelle est disposée une entretoise métallique s 'étendant entre le dissipateur et un composant de puissance annexe, notamment un pont de diodes.
De préférence, le composant de puissance s'applique sur le dissipateur au travers d'une ouverture du boîtier. Ainsi, on peut améliorer la qualité du contact thermique entre le composant de puissance et le dissipateur.
Le composant de puissance peut être soudé sur une platine de circuit imprimé d'une carte de puissance, cette platine présentant des fentes pour former des languettes flexibles sur lesquelles s 'étendant des pistes conductrices sur lesquelles les broches du composant de puissance sont soudées. On réalise ainsi un montage capable d'une certaine déformation élastique, ce qui facilite le bon positionnement du composant de puissance sur le dissipateur et limite le risque de casse du module par effort sur les broches de celui-ci.
L'appareil peut comporter plusieurs, par exemple cinq, condensateurs disposés en U, la concavité du U étant orientée vers le composant de puissance. Cela permet de gagner encore en compacité.
Le composant de puissance peut comporter une pluralité de transistors de puissance, notamment d'IGBT ou de MOSFET.
L'invention a encore pour objet, selon un deuxième aspect indépendant du premier mais qui peut avantageusement se combiner avec celui-ci, un dispositif électronique, notamment variateur de vitesse ou régulateur d'alternateur, comportant un dissipateur thermique et une carte de puissance comportant une platine de circuit imprimé, logée dans un boîtier.
De préférence, le dispositif comporte une pièce fixée d'une part au dissipateur et fixée d'autre part à la platine et venant au contact d'au moins une piste conductrice de la carte de puissance, de façon à assurer un contact électrique entre le dissipateur et ladite piste, cette pièce ayant une face accessible depuis l'extérieur du dispositif pour la fixation d'une cosse reliée à un câble de masse et/ou de terre.
Ce montage permet d'établir la connexion à la fois électrique et mécanique entre le dissipateur et la carte de puissance, d'une façon fiable et contribuant à la compacité du dispositif, puisque la même pièce peut également servir pour une connexion externe.
La pièce peut avoir un trou pour recevoir une vis de fixation de ladite cosse. Le dispositif peut comporter un boîtier ayant une ouverture pour le passage de la pièce. Ce boîtier peut comporter deux parties assemblées, l'ouverture étant réalisée dans une partie du boîtier en contact avec le dissipateur. La carte de puissance peut être fixée sur le boîtier, notamment sur des fûts de réception de vis de celui-ci.
Le dispositif peut comporter une platine de circuit imprimé entre celle de la carte de puissance et le dissipateur. Cette platine peut porter des connecteurs et/ou borniers. Le fait de disposer une telle platine permet d'utiliser l'espace laissé libre sous la carte de puissance et d'améliorer encore la compacité du dispositif.
Le dispositif comporte de préférence des connecteurs et/ou borniers sur trois côtés ainsi que sur sa face frontale.
L'invention a encore pour objet, selon un troisième de ses aspects, indépendant des deux aspects ci-dessus mais pouvant avantageusement se combiner à l'un quelconque de ceux-ci, un dispositif électronique, notamment variateur de vitesse ou régulateur d'alternateur, comportant un boîtier ayant en façade un logement de réception d'un module annexe, une trappe de fermeture de ce logement, et un circuit électronique comportant une carte d'interface définissant un logement de réception d'une carte mémoire, débouchant dans le logement de réception du module annexe.
L'invention, selon cet aspect, permet d'interdire l'accès à la carte mémoire tant que la trappe est en place, ce qui est la situation normale, la trappe n'étant destinée à être enlevée que pour une opération de maintenance. Le dispositif peut ainsi avantageusement comporter une étiquette d'inviolabilité recouvrant au moins partiellement la trappe. De plus, le fait de disposer le logement de réception de la carte mémoire à cet emplacement permet de profiter du dégagement offert par le logement de réception du module annexe pour la mise en place et le retrait de la carte, ce qui contribue à la compacité du dispositif et à son ergonomie.
La carte d'interface comporte de préférence un écran et des boutons accessibles au travers de trous du boîtier.
Le logement de carte mémoire débouche de préférence dans un renfoncement du boîtier destiné à recevoir une patte de verrouillage de la trappe. Cette patte de verrouillage comporte de préférence un trou de passage d'une vis.
Diverses informations peuvent être enregistrées dans la carte mémoire. De préférence, le dispositif est configuré pour enregistrer un historique de fonctionnement du dispositif sur la carte mémoire.
De préférence, le dispositif comporte au moins un connecteur en façade, notamment de type RJ45 ou USB. Ce connecteur peut être utilisé pour la mise à jour du dispositif, sans avoir à procéder à aucun démontage.
Ce ou ces connecteurs de façade peuvent être portés par des extensions d'une platine de circuit imprimé de la carte d'interface, s'étendant de part et d'autre du renfoncement précité destiné à recevoir la patte de verrouillage de la trappe. Cela permet de gagner encore en compacité.
Le boîtier peut comporter des parties inférieure et supérieure assemblées, le logement étant réalisé dans la partie supérieure de boîtier. La partie inférieure est avantageusement fixée à un dissipateur thermique, le boîtier logeant une carte de puissance et une carte de contrôle superposées, la carte d'interface étant disposée au-dessus de la carte de contrôle, le logement s'étendant sous la carte d'interface quand l'appareil est disposé verticalement avec l'ouverture du logement de réception de la carte mémoire orienté vers le bas. Une telle disposition s'avère ergonomique, compacte et facile à assembler et à maintenir.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, qui est indépendant des précédents mais qui peut avantageusement se combiner à ces derniers, un dispositif électronique, notamment régulateur d'alternateur, comportant un étage de puissance à relier à une charge inductive, notamment à un inducteur d'alternateur, comportant au moins une première paire de transistors de puissance reliés à une borne d'un bus continu, et un circuit de commande de ces transistors, les transistors étant disposés en parallèle entre ladite borne du bus continu et une première sortie à relier à la charge, au moins une diode de roue libre reliant la borne opposée du bus continu à la première sortie, le circuit de commande étant agencé pour générer un signal de commande puisé permettant de réguler le courant dans la charge et pour détecter une défaillance de l'un des transistors, le circuit de commande étant agencé durant le fonctionnement normal pour envoyer le signal de commande sur l'un des transistors de la première paire tout en maintenant l'autre transistor de cette paire dans un état bloqué.
Un tel aspect de l'invention procure une fiabilité accrue au fonctionnement du dispositif.
Le circuit de commande est avantageusement agencé pour, en cas de défaillance d'un transistor de la première paire l'amenant à rester en circuit ouvert, envoyer le signal de commande puisé sur l'autre transistor de cette paire.
De préférence, le dispositif comporte une deuxième paire de transistors reliés en parallèle entre une deuxième sortie à relier à la charge et la borne opposée du bus continu, au moins une diode reliant la deuxième sortie à la borne du bus continu, l'un au moins des transistors de la deuxième paire étant piloté par le circuit de commande de façon à être passant pendant le fonctionnement normal de l'appareil.
De préférence, l'autre transistor de la deuxième paire est commandé par le circuit de commande de façon à être bloqué pendant le fonctionnement normal.
Le circuit de commande est de préférence agencé pour, en cas de défaillance de l'un des transistors de la deuxième paire l'amenant à rester en circuit ouvert, piloter l'autre transistor de cette paire pour le saturer.
Le circuit de commande est de préférence agencé pour, en cas de défaillance d'un transistor de la première paire l'amenant à rester en court-circuit, piloter le second transistor de cette paire pour le saturer, maintenir un transistor de l'autre paire à l'état bloqué et envoyer le signal de commande puisé à l'autre transistor de cette deuxième paire.
Le dispositif peut comporter deux diodes de roue libre en parallèle.
Le dispositif peut également comporter deux diodes en parallèle reliant la deuxième sortie à la borne du bus continu.
Le dispositif est avantageusement réalisé de façon à pouvoir fonctionner en mode d'inversion de la tension aux bornes de la charge, encore appelé « forcing négatif », lorsque le courant dans la charge doit être rapidement annulé pour les besoins de la régulation, mode dans lequel les transistors de la première paire sont pilotés bloqués et les deux transistors de la deuxième paire également.
Le signal de commande puisé est de préférence un signal de commande PWM.
Les transistors de la première paire peuvent appartenir à un module de puissance comprenant trois branches en parallèle, chaque branche comprenant deux transistors en série, et un septième transistor en série avec une diode, l'ensemble formé par ce transistor en série avec la diode étant relié en parallèle avec les trois branches, les transistors de la première paire étant pris chacun au sein d'une branche respective. L'un des transistors de la deuxième paire peut être pris au sein de la branche restante et l'autre transistor être constitué par le transistor qui est en série avec la diode.
Les transistors peuvent être des IGBT ou des MOSFET, ou encore peuvent être remplacés par des thyristors ou des transistors bipolaires. De préférence, les composants utilisés pour réaliser le pont sont des IGBT.
L'invention a encore pour objet un procédé de régulation d'un alternateur dans lequel l'inducteur de l'alternateur est relié aux sorties d'un régulateur comportant :
- un étage de puissance comportant : o une première paire de transistors de puissance reliés en parallèle entre une borne d'un bus continu et une première borne de l'inducteur,
o une deuxième paire de transistors reliés en parallèle entre une deuxième borne de l'inducteur et une borne opposée du bus continu,
o au moins une diode reliant la deuxième borne de l'inducteur à la borne du bus continu,
o au moins une diode de roue libre reliant la borne opposée du bus continu à la première borne de l'inducteur,
- un circuit de commande agencé pour générer un signal de commande puisé permettant de réguler le courant dans l'inducteur et pour détecter une défaillance de l'un des transistors,
procédé dans lequel :
- durant le fonctionnement normal du régulateur, l'un au moins des transistors de la deuxième paire est piloté par le circuit de commande de façon à être passant, le signal de commande est envoyé sur l'un des transistors de la première paire tout en maintenant l'autre transistor de cette paire dans un état bloqué,
- en cas de demande d'annulation rapide du courant dans l'inducteur pour les besoins de la régulation, les transistors de la première paire et les transistors de la deuxième paire sont pilotés bloqués,
- en cas de défaillance d'un transistor de la première paire l'amenant à rester en circuit ouvert, on envoie pour les besoins de la régulation du courant dans l'inducteur le signal de commande puisé sur l'autre transistor de cette paire,
- en cas de défaillance de l'un des transistors de la deuxième paire l'amenant à rester en circuit ouvert, on pilote l'autre transistor de cette paire pour le saturer,
- en cas de défaillance d'un transistor de la première paire l'amenant à rester en court-circuit, on pilote le second transistor de cette paire pour le saturer, on maintient un transistor de l'autre paire à l'état bloqué et on l'envoie le signal de commande puisé à l'autre transistor de cette deuxième paire pour les besoins de régulation du courant dans l'inducteur.
L'invention a encore pour objet, selon un cinquième de ses aspects, qui peut se combiner aux précédents, un ensemble comportant :
- Un dispositif électronique, notamment variateur de vitesse ou régulateur d'alternateur, comportant un boîtier muni à l'arrière d'un dissipateur thermique réalisé à partir d'un profilé métallique, pour le refroidissement d'au moins un composant de puissance, - un premier ensemble d'éléments de fixation du dispositif sur un support, comportant chacun au moins une languette à engager dans le profilé en la faisant coulisser dans celui-ci, le profilé pouvant comporter au moins une glissière à cet effet, et une patte de fixation pourvue d'au moins un trou de passage de vis,
- un deuxième ensemble d'éléments de fixation du dispositif sur un support, comportant chacun au moins une languette à engager dans le profilé en la faisant coulisser dans celui-ci, le profilé pouvant comporter au moins une glissière à cet effet, et une patte de fixation pourvue d'au moins un trou de passage de vis,
les éléments étant de formes différentes.
L'invention selon cet aspect facilite le montage du dispositif dans différentes configurations d'espace disponible, en permettant de choisir les éléments les mieux adaptés.
Les éléments du premier et/ou du deuxième ensemble peuvent comporter chacun deux languettes.
Les éléments du premier ensemble peuvent comporter au moins un trou disposé sensiblement dans le prolongement d'une languette.
Les éléments du deuxième ensemble peuvent comporter chacun au moins un trou disposé latéralement sur le côté du dissipateur.
Les éléments peuvent venir chacun axialement en butée contre une extrémité longitudinale du dissipateur.
Les pattes peuvent être, lorsque les éléments sont montés sur le dissipateur, situées dans un plan décalé de celui des languettes.
Le profilé peut comporter des glissières de réception des languettes formées chacune de deux ailettes munies de retours dirigés l'un vers l'autre et d'une ailette intermédiaire de moindre hauteur, munie d'un patin sur son bord libre.
Les languettes peuvent présenter des trous taraudés pour recevoir des vis de serrage des patins précités, venant en appui sur ces derniers lorsque serrées.
Description détaillée
La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel :
- La figure 1 représente de façon schématique en perspective un exemple d'appareil selon l'invention,
- la figure 2 représente l'appareil vu de dessous, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante de réalisation,
- la figure 4 représente l'appareil avec le radiateur enlevé,
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 avec le joint de sortie des condensateurs enlevé,
- la figure 6 représente isolément, en perspective, la partie inférieure du boîtier,
- la figure 7 représente en vue de face l'appareil,
- la figure 8 est une vue analogue à la figure 7 après enlèvement de la trappe d'accès au module additionnel,
- la figure 9 représente isolément la partie supérieure du boîtier,
- la figure 10A représente l'appareil avec la partie supérieure du boîtier enlevée,
- la figure 10B est une coupe transversale de l'appareil,
- la figure 10C représente la carte de puissance du côté de sa face opposée au radiateur,
- la figure 10D est une coupe transversale schématique et partielle de l'appareil,
- la figure 10E représente l'appareil avec la platine de la carte de puissance enlevée,
- la figure 11 représente un détail de la figure 10 A,
- la figure 12 est une vue éclatée faisant apparaître certains composants constitutifs de l'appareil,
- la figure 13 est un schéma du pont de puissance de l'appareil, et
- la figure 14 illustre la correspondance entre les transistors du pont et le module de puissance dans un exemple de réalisation.
L'appareil 1 représenté sur les figures 1 à 12 est un régulateur d'alternateur, mais l'invention n'est pas limitée à un régulateur d'alternateur et s'applique également à un variateur de vitesse ou à un onduleur, entre autres appareils mettant en œuvre des composants de puissance et des condensateurs électrochimiques relativement encombrants.
L'appareil 1 comporte à l'arrière un dissipateur thermique 10, encore appelé radiateur, qui présente des ailettes parallèles 11 se raccordant à leur base à une paroi 12. Le radiateur 10 est classiquement réalisé en aluminium ou alliage d'aluminium à l'aide d'une filière par exemple.
L'appareil 1 peut être dépourvu de ventilateur, le refroidissement du radiateur 10 s 'effectuant par convection naturelle uniquement.
Le radiateur 10 définit deux glissières longitudinales 13 s 'étendant chacune le long de l'ailette 1 la la plus extérieure, destinées à recevoir des éléments de fixation 20 ou 20' de formes différentes, représentés respectivement sur les figures 2 et 3.
L'ailette l ia présente sur son bord libre un retour 11b vers l'intérieur. Ce retour 1 lb fait face à un retour 11c dirigé vers l'ailette l ia, porté par une ailette l ld du radiateur 10, comme on peut le voir sur la figure 10B. Les retours 1 lb et 11c sont coplanaires. Une ailette intermédiaire 11g, moins haute, s'étend entre les ailettes l ia et l ld. Cette ailette 11g est pourvue sur son bord libre d'un patin 1 lh nervuré.
Fixation de l'appareil
Les éléments 20 et 20' servent à la fixation de l'appareil sur une surface de réception.
La possibilité d'utiliser des éléments 20 et 20' de formes différentes accroît le nombre de configurations de pose de l'appareil.
Chaque élément 20 comporte deux languettes 21 engagées chacune dans une glissière 13, ces languettes 21 étant réunies par un bandeau 22 doublement coudé de façon à définir une patte de fixation 23 parallèle au bandeau 22, ou perpendiculaire aux languettes 21, mais située à une hauteur différente.
Les pattes 23 sont traversées chacune par deux trous 24.
Dans la variante de la figure 3, le bandeau 22 est remplacé par une cornière 25 pourvue de deux pattes de fixation 26 dirigées vers l'appareil 1, alors que dans l'exemple de la figure 2 les pattes 23 sont dirigées vers l'extérieur et non vers l'appareil 1. Chaque patte 26 est pourvue d'un trou 24.
Chaque languette 21 engagée dans une glissière 13 vient en appui par une face contre les retours 1 lb et 1 le
L'utilisateur désirant fixer l'appareil 1 choisit les éléments de fixation 20 ou 20' adaptés au cas d'espèce, les engage dans les glissières 23. Une ou plusieurs vis, traversant les éléments 20 ou 20' dans les trous taraudés 21a prévus à cet effet, viennent en pression sur le patin nervuré 1 lh pour maintenir l'élément 20 ou 20' en position dans les glissières 13, puis procède à la fixation de l'appareil 1 grâce à des vis engagées dans les trous 24 par exemple.
Montage des condensateurs
L'appareil 1 comporte plusieurs cartes électroniques dont une carte 30 dite de puissance qui porte des condensateurs électrochimiques 31 de bus continu, relativement encombrants, par exemple de capacité supérieure ou égale à 200μΡ sous une tension d'isolation supérieure ou égale à 250 VDC, notamment 400 VDC Ces condensateurs 31 s'étendent vers l'arrière dans une ouverture 15 du radiateur 10. Dans l'exemple considéré, les condensateurs 31 sont au nombre de cinq, et l'ouverture 15 présente la forme générale d'un U, dont la concavité est tournée vers l'intérieur, comme on peut le voir sur les figures 2 ou 3 notamment.
Dans l'exemple considéré, la hauteur des ailettes 11 est suffisante pour que les condensateurs 31 ne dépassent pas du radiateur 10 vers l'arrière; ainsi, les condensateurs 31 restent relativement protégés des chocs par les ailettes 11.
L'appareil 1 comporte un boîtier comprenant une partie inférieure 40 et une partie supérieure 50, représentées sur les figures 6 et 9 respectivement.
Ces parties 40 et 50 sont de préférence réalisées en plastique, de préférence renforcée, , mais en variante sont réalisées en métal, par exemple de l'aluminium,.
La partie inférieure 40 est réalisée avec une ouverture 41 pour le passage des condensateurs 31.
Un renfoncement 42 est formé sur la face arrière de cette partie inférieure autour de l'ouverture 41 pour accueillir un joint 70 formé d'une feuille d'un matériau élastomère pourvue de trous pour le passage de chacun des condensateurs 31. Ainsi, le joint 70 s'applique à la fois sur la périphérie du corps cylindrique de chaque condensateur 31 et sur les faces en regard de la partie inférieure 40 de boîtier et du radiateur 10.
On garantit ainsi une sortie étanche des condensateurs 31 et l'on évite qu'en cas de condensation d'eau sur les ailettes 11 du radiateur, celle-ci ne gagne par ruissellement l'intérieur du boîtier.
Dans l'exemple considéré, la partie inférieure de boîtier 40 comporte des picots de positionnement 48 et le joint 70 des trous 72 correspondants (visibles sur la figure 4).
Outre des ouvertures 73 pour le passage des condensateurs 31, le joint 70 comporte dans l'exemple illustré une fenêtre 74 pour le passage d'une entretoise 80 fixée contre le radiateur 10, dont l'épaisseur est légèrement supérieure à celle du joint 70.
La partie inférieure 40 du boîtier présente une ouverture 49 pour la mise en place contre le radiateur 10 d'un module de puissance 90. Cette ouverture 49 communique avec l'ouverture 41, ce qui permet la fixation sur l'entretoise 80 d'un composant à refroidir, par exemple un pont de diodes ou tout autre composant nécessitant une dissipation thermique. Comme on peut le voir sur la figure 10C, qui représente la carte de puissance 30 avec la partie inférieure 40 du boîtier enlevée, le module 90 est soudé sur la platine 38 de circuit imprimé de la carte de puissance 30 à l'aide de broches 92. Ces dernières sont reliées à des pistes conductrices de la platine 38. Au niveau de la zone de soudure des broches 92 à la platine 38, des fentes 37 sont réalisées afin de conférer de l'élasticité à la fixation du module 90 sur la platine 38. Ainsi, ce dernier peut être plaqué contre le radiateur 10 par sa face opposée à la platine même en cas de mauvais parallélisme entre la platine 38 et la face intérieure en regard du radiateur 10. Les fentes 37 limitent l'effort sur les broches du module, crées par les tolérances d'assemblage du produit.
L'appareil 1 comporte une carte de contrôle 110 qui se superpose à la carte de puissance et qui comporte un ou plusieurs microcontrôleurs ou circuits analogiques pour gérer le fonctionnement de l'appareil 1.
Une carte d'interface HMI 120 est disposée au-dessus de la carte de contrôle 110 et comporte un afficheur 121 ainsi que plusieurs boutons de commande 122 portés par une platine 129.
L'appareil 1 comporte également des cartes 130 à 133 qui portent des connecteurs et borniers accessibles depuis les faces latérales et inférieure du boîtier.
Ces cartes 130 à 133 sont orientées perpendiculairement aux cartes de puissance
30 et de contrôle 110. La partie inférieure 40 de boîtier est réalisée avec des ouvertures 46 pour la sortie des connecteurs et borniers.
L'appareil 1 comporte également une carte 190 qui porte des borniers et connecteurs, et qui se situe du côté de l'appareil 1 opposé à la carte 130.
Comme on peut le voir sur les figures 10D et 10E, la carte 190 comporte une platine de circuit imprimé 191 qui s'étend parallèlement à la face intérieure du radiateur 10 entre ce dernier et la platine 38 de la carte de puissance 30. La platine 191 est fixée sur la platine 38 à l'aide d' entretoises 193.
On voit sur la figure 10D que la platine 38 repose sur des fûts de réception de vis 200 de la partie inférieure 40 et la platine 118 de la carte 110 sur des fûts 201. On voit également que la face intérieure 205 du boîtier 40 repose sur la face intérieure 206 du radiateur 10.
La platine 191 porte des connecteurs et/ou borniers 195.
Reprise de masse
L'appareil 1 comporte une pièce 100 qui sert à la fixation d'une cosse reliée à la masse électrique et/ou à la terre. Cette pièce 100 est accessible latéralement grâce à une ouverture correspondante 45 réalisée sur la partie inférieure 40 de boîtier, et présente un trou taraudé 101 pour la fixation d'une vis de maintien de la cosse. La pièce 100 est fixée sur le radiateur 10 par deux vis 102, visibles sur la figure 5. Ces vis 102 assurent un contact électrique entre le radiateur 10 et la pièce 100.
Les vis 102 présentent des têtes 104 qui s'appliquent sur des pistes conductrices correspondantes de la carte de puissance 30, de façon à relier électriquement ces pistes au radiateur 10 et à la cosse de masse et/ou de terre.
La pièce 100 joue ainsi une double fonction, à savoir d'une part assurer la connexion électrique entre le radiateur 10 et la carte de puissance 30 et un raccordement externe par cosse, et d'autre part une fixation mécanique de la carte de puissance 30 sur le radiateur 10. L'utilisation d'une pièce unique exerçant cette double fonction contribue à la compacité de l'appareil.
Connecteur carte mémoire
La partie supérieure 50 de boîtier comporte, comme on peut le voir sur la figure 9 notamment, une ouverture 51 pour l'écran 121 et des trous 52 pour les boutons 122.
Un logement 53 est prévu pour recevoir un module complémentaire 140, visible sur la figure 8, pourvu d'un connecteur qui se raccorde à la carte de contrôle au travers d'une ouverture 56 débouchant dans le fond du logement 53.
Le logement 53 est obturé par une trappe 150, visible sur la figure 7 notamment, qui est fixée sur la partie supérieure 50 par une patte 151 pourvue d'une vis qui s'engage dans un taraudage correspondant 57 prévu sur la partie supérieure 50.
Des moyens tels qu'une étiquette d'inviolabilité peuvent être disposés au niveau de la trappe 150 pour signaler l'enlèvement de celle-ci.
La carte d'interface HMI 120 porte un lecteur définissant un logement 124 de carte mémoire M par exemple du type « micro SD », qui débouche dans un renfoncement 58 de la partie supérieure 50 prévu pour accueillir la patte 151 de verrouillage de la trappe 150.
L'appareil 1 peut être configuré pour enregistrer dans la carte mémoire M différents paramètres de fonctionnement, et ainsi disposer d'un historique utile pour effectuer un diagnostic en cas de panne par exemple. La carte mémoire M peut encore être utile pour des opérations de mise à jour du firmware ou pour télécharger des paramètres spécifiques à l'application.
La carte d'interface HMI 120 peut porter également, comme on le voit sur la figure 10 notamment, un ou plusieurs connecteurs 127 de façade, par exemple de type RJ45 ou USB. La présence de ces connecteurs accessibles en façade facilite les opérations de mise à jour, de programmation et de diagnostic de l'appareil 1 par un opérateur. Ces connecteurs 127 sont portés par des extensions 128 de la platine 129 de circuit imprimé de la carte 120, qui s'étendent de part et d'autre du renfoncement 58, contribuant ainsi à la compacité du montage de la carte 120 dans le boîtier de l'appareil 1.
L'appareil 1 peut comporter, comme on le voit sur la figure 10A, une pile de sauvegardel60 relié par un câble électrique 162 à la carte de contrôle 110. Cette pile de sauvegarde 160 est plate et orienté perpendiculairement à la carte de contrôle 110, étant logé dans un logement correspondant 161 ménagé dans la partie supérieure 50 de boîtier à côté du logement 53 recevant le module additionnel 140.
Ainsi, il est possible d'accéder à cette pile de sauvegarde 160 en enlevant la trappe 150, comme on peut le voir sur la figure 8, et la maintenance de l'appareil 1 s'en trouve facilitée.
Redondance transistors de puissance
On a représenté à la figure 13 un demi-pont de puissance utilisé pour effectuer une régulation de type PWM lorsque l'appareil 1 est un régulateur d'alternateur, ce demi-pont étant relié par des bornes 230 et 232 à l'inducteur L de l'alternateur. On a également représenté de façon schématique sur cette figure un circuit de commande 240, appartenant par exemple à la carte de contrôle 110, et capable de générer un signal de commande 241.
Le demi-pont illustré à la figure 13 présente une redondance des composants de puissance pilotés, afin de s'assurer du contrôle et de la fourniture du courant d'excitation même en cas de défaillance d'un de ces composants, par exemple court-circuit d'un transistor ou blocage permanent du transistor.
Le demi-pont comporte une première paire TH1 et TH2 de transistors de puissance, reliés électriquement en parallèle entre la borne + du bus continu 310 et la borne 230 de l'inducteur L. Deux diodes de roue libre DL1 et DL2 sont reliées en parallèle entre la borne 230 de l'inducteur L et la borne - du bus continu. Les diodes DL1 et DL2 ont leur cathode reliée à la borne 230.
Le demi-pont comporte une deuxième paire TB1 , TB2 de transistors de puissance reliés électriquement en parallèle entre la borne - du bus continu et la borne 232 de l'inducteur L. Deux diodes DF1 et DF2 sont disposés en parallèle entre la borne 232 et la borne + du bus continu, avec leur cathode reliée à cette borne + du bus.
Une surveillance est assurée par exemple par le circuit de commande 240, afin de vérifier que les transistors TH1, TH2, TB1, TB2 fonctionnent sans défaillance. Par exemple, la tension aux bornes de l'inducteur L est surveillée par l'appareil 1 pour vérifier qu'elle correspond bien à la commande PWM.
En fonctionnement normal, en l'absence de défaillance des transistors, le transistor TBl est piloté en mode saturé permanent et TB2 est maintenu bloqué en attente. Seul le transistor THl reçoit le signal de commande 241, le transistor TH2 étant maintenu en attente bloqué.
Lorsque le transistor THl est piloté en conduction, le courant passe par ce transistor, par l'inducteur et par le transistor TBl . Au blocage du transistor THl, le courant circulant dans l'inducteur circule en boucle dans le transistor TBl et dans les diodes de roue libre DL1 et DL2.
En cas de « forcing » négatif, c'est-à-dire lorsque l'on a besoin de faire chuter rapidement le courant dans l'inducteur L afin d'améliorer la réponse en régulation de tension de l'alternateur sur un délestage de charge, le transistor TBl est bloqué, et le courant circule à travers les diodes DL1, DL2 et DF1, DF2 et à travers les condensateurs du bus continu 310. Cela a pour effet d'inverser la tension aux bornes de l'inducteur L et de faire faire chuter plus rapidement le courant dans ce dernier.
Différentes situations de défaillance des transistors sont traitées par l'appareil 1.
Casse de THl en court-circuit
La conséquence de cette défaillance est que ce transistor ne répond plus à la commande PWM, et le courant d'excitation monte rapidement dans l'inducteur.
Pour pallier au défaut, le transistor TH2 est piloté saturé pour maintenir le court- circuit en parallèle de THl et la commande PWM est envoyée sur TBl ; TB2 est maintenu bloqué.
Seule la fonction de forcing négatif devient indisponible, ce qui constitue une perte acceptable de performance de fonctionnement.
Casse de THl ouvert
Cette défaillance a pour effet que ce transistor ne répond plus à la commande PWM et le courant d'excitation chute rapidement.
Pour répondre à cette défaillance, le transistor THl est piloté bloqué afin d'éviter de potentielles commutations erratiques, et le transistor TH2 reçoit la commande PWM en remplacement de THl . TBl est maintenu à l'état saturé et TB2 à l'état bloqué.
On retrouve à nouveau un état normal de régulation du courant dans l'inducteur.
Casse de TBl en court-circuit
Le mode de fonctionnement normal de ce transistor étant le mode saturé, cette défaillance n'a pas de conséquence sur le courant d'excitation, excepté la perte de performance liée à l'impossibilité d'effectuer un forcing négatif.
Tant que le court-circuit est maintenu, il n'y a pas de correction à faire sur le pilotage pour ce qui est de la régulation du courant d'alternateur en fonctionnement normal.
Casse de TBlouvert
L'effet de cette défaillance est de faire chuter rapidement le courant dans l'inducteur, le transistor ne répondant plus à la commande le maintenant en saturation.
Pour remédier à cette défaillance, le transistor TBl est piloté bloqué pour éviter d'éventuelles commutations erratiques. Le transistor TB2 reçoit la commande saturéz en remplacement de TBl . Le transistor TH1 continue à recevoir la commande PWM et le transistor TH2 est piloté bloqué.
On retrouve un état normal de contrôle du courant d'excitation.
Dans un exemple de mise en œuvre de l'invention, les transistors TBl, TB2, TH1 et TH2 appartiennent à un module de puissance 90 monolithique, représenté à la figure 14, qui comporte sept transistors, étant commercialisé pour une autre application, ces transistors étant répartis en trois branches parallèles 301, 302, 303 comportant chacune deux transistors en série et un septième transistor en parallèle des trois branches, en série avec une diode 305.
On a identifié sur la figure 14 les transistors du module 90 qui peuvent être utilisés pour constituer les transistors TBl, TB2, TH1 et TH2.
Il s'agit des transistors du haut des branches 302, 301 pour les transistors TH1 et TH2, et du transistor du bas de la branche restante 303 pour le transistor TBl, le transistor TB2 étant constitué par le transistor qui est en série avec la diode 305.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit. En particulier, on peut réaliser l'étage de puissance avec des composants discrets au lieu d'un module les regroupant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble comportant :
- Un dispositif électronique (1), notamment variateur de vitesse ou régulateur d'alternateur, comportant un boîtier (40,50) muni à l'arrière d'un dissipateur thermique (10) réalisé à partir d'un profilé métallique, pour le refroidissement d'au moins un composant (90) de puissance,
- un premier ensemble d'éléments (20) de fixation du dispositif sur un support, comportant chacun au moins une languette (21) à engager dans le profilé en la faisant coulisser dans celui-ci, et une patte de fixation (23) pourvue d'au moins un trou (24) de passage de vis,
- un deuxième ensemble d'éléments (20') de fixation du dispositif sur un support, comportant chacun au moins une languette (21) à engager dans le profilé en la faisant coulisser dans celui-ci, et une patte de fixation (26) pourvue d'au moins un trou (24) de passage de vis,
les éléments (20 ; 20') étant de formes différentes.
2. Ensemble selon la revendication 1, les éléments (20) du premier et/ou du deuxième ensemble comportant chacun deux languettes (21).
3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, les éléments (20) du premier ensemble comportant au moins un trou (24) disposé sensiblement dans le prolongement d'une languette
(21).
4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, les éléments (20') du deuxième ensemble comportant chacun au moins un trou (24) disposé latéralement sur le côté du dissipateur (10).
5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, les éléments (20 ;
20') venant chacun axialement en butée contre une extrémité longitudinale du dissipateur (10).
6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, les pattes (23 ; 26) étant, lorsque les éléments sont montés sur le dissipateur, situées dans un plan décalé de celui des languettes (21).
7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, le profilé comportant des glissières de réception des languettes (21) formées chacune de deux ailettes munies de retours (11b, 11c) dirigés l'un vers l'autre et d'une ailette intermédiaire (11g) de moindre hauteur, munie d'un patin (1 lh) sur son bord libre.
8. Ensemble selon les revendications 2 et 7, les languettes présentant des trous taraudés (21a) pour recevoir des vis de serrage des patins (1 lh), venant en appui sur ces derniers lorsque serrées.
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