FR2995494A1

FR2995494A1 - Circuit electrique, dispositif electrique et compresseur electrique

Info

Publication number: FR2995494A1
Application number: FR1258430A
Authority: FR
Inventors: Hubert Lescot; Yoann Legendre
Original assignee: Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Current assignee: Valeo Electrification SAS
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-14
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: FR2995494B1

Abstract

Circuit électrique, dispositif électrique et compresseur électrique Le circuit électrique (104) comporte un substrat métallique (202), une couche de matériau diélectrique (206) s'étendant sur une première partie du substrat métallique (202). Le substrat métallique (202) comprend une seconde partie (302) sur laquelle la couche de matériau diélectrique (206) est absente, la seconde partie (302) du substrat métallique (202) étant destinée à être reliée à une borne d'un composant électrique (210) par fusion de matière.

Description

Circuit électrique, dispositif électrique et compresseur électrique [1] La présente invention concerne un circuit électrique, un dispositif électrique et un compresseur électrique. [2] La figure 5 représente un dispositif électrique de l'état de la technique comportant un boîtier 2 formant une masse électrique et supportant un circuit électrique 4. Le circuit électrique 4 comporte un substrat métallique 6, une couche de matériau diélectrique 8 s'étendant sur toute la face supérieure du substrat métallique 6, et des pistes métalliques, telles que la piste 10 représentée, s'étendant sur la couche de matériau diélectrique 8. [3] Des composants électriques, tels que le composant 12 représenté, sont connectés électriquement aux pistes de manière à être électriquement connectés entre eux, afin de réaliser une fonction souhaitée. [4] Afin d'assurer un filtrage du courant de mode commun issu du composant 12 (illustré par une ligne pointillée), le dispositif électrique comporte en outre un condensateur 14, par exemple un condensateur de classe Y, présentant une borne reliée à la piste métallique 10 et une borne reliée au boîtier 2. Une barre omnibus 16, de l'anglais « busbar », relie une borne du condensateur 14 à la piste 10, tandis qu'une autre barre omnibus 18 relie une autre borne du condensateur 14 au boîtier 2. Les barres omnibus 16, 18 sont généralement vissées aux éléments qu'elles relient. Le courant de mode commun circule par l'intermédiaire du boîtier 2. [05] Ces barres omnibus présentent comme inconvénient d'être complexes et de nécessiter des opérations de montage spécifiques pour les mettre en place. [06] Il est donc apparu le besoin d'un nouveau type de circuit électrique permettant de relier une borne d'un composant électrique au substrat métallique d'un circuit électrique sans utiliser de barre omnibus. [07] Afin d'atteindre cet objectif, l'invention concerne un circuit électrique comportant un substrat métallique, et une couche de matériau diélectrique s'étendant sur une première partie du substrat métallique, caractérisé en ce que le substrat métallique comprend une seconde partie sur laquelle la couche de matériau diélectrique est absente, la seconde partie du substrat métallique étant destinée à être reliée à une borne d'un composant électrique par fusion de matière. [8] Grâce à l'invention, il est possible de relier, directement une borne d'un composant électrique au substrat métallique, et ainsi de se passer de barres omnibus, dont le raccordement complexifie le montage du dispositif électrique. La solidité mécanique de la fixation du composant électrique est améliorée car il n'est plus monté par des barres omnibus sujettes à des vibrations mécaniques. En outre, le fait de pouvoir relier la borne du composant électrique par fusion de matière sur le substrat métallique permet d'améliorer le chemin des courants de mode commun, en réduisant l'impédance le long de ce chemin. Contrairement à l'art antérieur dans lequel un busbar est connecté au circuit, dans l'invention, le courant circule directement par l'intermédiaire du substrat métallique, ce qui limite les impédances liées aux interfaces. [9] De manière optionnelle, le substrat métallique est en aluminium. [10] De manière optionnelle, le matériau diélectrique est de la céramique. [11] De manière optionnelle, le circuit électrique comporte en outre une piste métallique, par exemple en cuivre, s'étendant sur la couche de matériau diélectrique. [12] De manière optionnelle, le circuit électrique comporte en outre un composant électrique présentant deux bornes, une première reliée par fusion de matière à la piste métallique, et une seconde reliée par fusion de matière à la seconde partie du substrat métallique. [13] De manière optionnelle, la seconde borne du composant électrique est reliée par brasage à la seconde partie du substrat métallique. [14] De manière optionnelle, le composant électrique est un condensateur destiné à réaliser un filtrage d'un courant de mode commun dans ledit circuit. [15] L'invention concerne également un dispositif électrique, comportant un circuit électrique selon l'invention, et un boîtier métallique formant un support pour le circuit électrique. [16] [09] De manière optionnelle, le dispositif électrique comporte en outre de la graisse conductrice thermique intercalée entre le boîtier métallique et le substrat métallique du circuit électrique de manière à assurer une continuité thermique entre les deux. [17] L'invention concerne également un compresseur électrique comportant un dispositif électrique selon l'invention, dans lequel le dispositif électrique est un onduleur. [18] Bien entendu les différentes variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [19] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux figures 1 à 4 qui illustrent des formes non limitatives de réalisation de l'invention.

La figure 1 est une vue simplifiée d'un compresseur électrique selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe, de côté, d'un boîtier et d'un circuit électrique du compresseur électrique de la figure 1. La figure 3 est une vue de dessus du circuit de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe, de côté, d'un ensemble électrique selon l'invention comprenant le circuit de la figure 2. - circuit de la figure 2. La figure 5, déjà décrite, est une vue en coupe, de côté, d'un boîtier et d'un circuit électrique selon l'art antérieur. [20] En référence aux figures 1 à 3, un dispositif électrique 102 selon l'invention va à présent être décrit. [21] Le dispositif électrique 102 est en particulier un onduleur, ayant pour fonction de délivrer une tension et/ou un courant alternatif à partir d'une source d'énergie électrique continue. En référence à la figure 1, le dispositif 102 peut être compris dans un ensemble électrique tel qu'un compresseur électrique 100. [22] Le dispositif 102 comporte un circuit électrique 104 destiné à réaliser par exemple, au moins en partie, la fonction d'onduleur, et un boîtier métallique 106 renfermant le circuit 104. Le boîtier 106 forme une masse électrique. En outre, dans l'exemple décrit, le boîtier 106 forme un support plan pour le circuit 104. [23] En référence aux figures 2 et 3, le circuit électrique 104 comporte tout d'abord un substrat métallique 202 positionné sur le boîtier 106. Dans l'exemple décrit, le substrat 202 est sous la forme d'une plaque présentant une face inférieure plaquée contre le boîtier 106. Le substrat 202 est par exemple une couche d'aluminium. [24] Dans l'exemple décrit, le circuit 104 comporte en outre de la graisse conductrice thermique 204 intercalée entre le boîtier 106 et le substrat 202, de manière à assurer une continuité thermique entre les deux et ainsi dissiper dans le boîtier 106 la chaleur dégagée par le circuit 104. [25] Le circuit 104 comporte en outre une couche de matériau diélectrique 206 s'étendant sur une première partie du substrat 202, sur une face supérieure de ce dernier, c'est-à-dire sur la face du substrat métallique 302 qui est opposée à la face en contact avec le boîtier 106. Le matériau diélectrique est par exemple de la céramique. [26] Le circuit électrique 104 comporte en outre une ou plusieurs pistes métalliques, telles que la piste 208 représentée, s'étendant sur la couche de matériau diélectrique 206. Dans l'exemple décrit, les pistes 208 sont en cuivre. [27] Un circuit électrique tel que le circuit 104 est souvent désigné par l'acronyme SMI, signifiant « Substrat Métallique Isolé », ou bien l'acronyme IMS, de l'anglais « Insulated Metal Substrate ». [28] Le substrat 202 présente une ou plusieurs secondes parties 302, sur sa face supérieure, dépourvues de couche de matériau diélectrique 206 et de pistes 208. Ces secondes parties 302 sont appelées par la suite parties découvertes 302 du substrat 202. Chaque partie découverte 302 est ainsi destinée à être reliée à une borne d'un composant par fusion de matière comme cela sera expliqué par la suite. De préférence, les parties découvertes 302 sont traitées en surface de manière à pouvoir recevoir la brasure. Par exemple, un substrat métallique en aluminium peut subir des traitements chimiques connus en soi qui permettent le dépôt d'une brasure de cuivre. [29] Le circuit 104 comporte en outre des composants électriques connectés électriquement aux pistes métalliques 208 de manière à être électriquement connectés entre eux, afin de réaliser par exemple, au moins en partie, la fonction d'onduleur. Parmi les composants électriques, se trouvent un ou plusieurs premiers composants électriques 210 destinés à être reliés à la masse électrique pour réaliser un filtrage de modes communs. Dans l'exemple décrit, la masse électrique comporte le boîtier métallique 106. D'autres composants, dits seconds composants 211, réalisent plus spécifiquement la fonction du circuit 104, par exemple la fonction d'onduleur. Plus précisément, chacun de ces premiers composants électriques 210 présente au moins deux bornes, une première reliée par fusion de matière à une des pistes métalliques 208, et une seconde reliée par fusion de matière à la partie découverte 302 du substrat métallique 202. Dans l'exemple décrit, les première et seconde bornes sont reliées par brasage. Ainsi, deux brasures 212 sont formées respectivement entre la première borne et la piste métallique 208, et entre la seconde borne et la partie découverte 302 du substrat métallique 202. Dans l'exemple décrit, les premiers composants électriques 210 sont des condensateurs, par exemple des condensateurs de classe Y, connus en soi. [30] La figure 2 illustre un chemin 214 de courant de mode commun issu d'un second composant 211. Comme cela est visible sur la figure 2, le chemin 214 du courant de mode commun part du composant électrique 211, parcourt la piste métallique 208 pour atteindre la borne du composant électrique 210, puis sort du composant électrique 210 par la borne reliée au substrat métallique 202 pour circuler le long du substrat métallique 202, puis traverse la couche de matériau diélectrique 206 et la piste métallique 208 pour revenir dans le composant 211. Dans l'exemple décrit, le courant de mode commun est alternatif. [31] En référence à la figure 4, un ensemble électrique comportant un autre dispositif électrique 400 selon l'invention va à présent être décrit. [32] Le dispositif électrique 400 comporte les mêmes éléments que le dispositif 102 des figures précédentes, à savoir en particulier le circuit électrique 104 et le boîtier métallique 106. [33] Le dispositif électrique 400 est en outre relié électriquement à un moteur électrique 402 fixé au boîtier 106. Le moteur 402 est par exemple positionné sur une face du boîtier 106 qui est opposée à la face sur laquelle est positionnée le circuit 104. Le moteur électrique 402 sert par exemple à entraîner un arbre mécanique pour la circulation d'un fluide. [34] Un connecteur électrique 404 relie électriquement le moteur électrique 402 à un des seconds composants 211 du dispositif électrique 400. [35] Dans ce cas, le chemin 406 du courant de mode commun part du moteur électrique 402, passe par le connecteur électrique 404 pour traverser le composant électrique 211, continue sur la piste métallique 208, rentre dans le composant électrique 210 par sa borne reliée à la piste métallique 208, sort du composant électrique 210 par sa bonne reliée au substrat métallique 202, traverse la couche de graisse 204 et le boîtier métallique 106 pour revenir dans le moteur 402. Dans l'exemple décrit, le courant de mode commun est alternatif. [36] Comme dans l'exemple illustré aux figures 1 à 3, la couche de graisse 204 permet de dissiper dans le boîtier 106 la chaleur dégagée par le circuit 104. [37] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits en référence aux figures 1 à 4, mais au contraire définie par les revendications qui suivent.

En particulier, les termes employés dans les revendications ne sont pas limités aux exemples donnés dans les modes de réalisation décrits. [38] En particulier, dans l'exemple décrit en figure 4, le courant de mode commun en traversant la couche de graisse 204 subie l'impédance électrique de cette couche de graisse. En variante, la graisse conductrice pourrait être omise. Dans ce cas, le substrat métallique serait rapporté directement contre le boîtier, et leurs faces en contact seraient de préférence polies pour améliorer la continuité électrique. [39] En outre, la graisse pourrait être absente sous certains composants, par exemple sous les premiers composants 210 destinés à filtrer les courants de mode commun, pour améliorer la conductivité électrique entre le substrat 202 et le boîtier 106.

Toujours dans ce même but, aux endroits où la graisse est absente, les faces en contact du substrat et du boîtier sont de préférence polies. La graisse pourrait alors être uniquement localisée sous les seconds composants 211. [40] En outre, le brasage pourrait par exemple être fait par passage du circuit électrique 104 dans un four à refusion. [41] En outre, le brasage pourrait être remplacé par du soudage. [42] En outre, les composants électriques 210, 211 pourraient être des composants électriques montés en surface (sur la couche de matériau diélectrique).

Claims

REVENDICATIONS1. Circuit électrique (104) comportant : un substrat métallique (202), une couche de matériau diélectrique (206) s'étendant sur une première partie du substrat métallique (202), caractérisé en ce que le substrat métallique (202) comprend une seconde partie (302) sur laquelle la couche de matériau diélectrique (206) est absente, la seconde partie (302) du substrat métallique (202) étant destinée à être reliée à une borne d'un composant électrique (210) par fusion de matière.
2. Circuit électrique (104) selon la revendication 1, dans lequel le substrat métallique (202) est en aluminium.
3. Circuit électrique (104) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau diélectrique (206) est de la céramique.
4. Circuit électrique (104) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant en outre une piste métallique (208), par exemple en cuivre, s'étendant sur la couche de matériau diélectrique (206).
5. Circuit électrique (104) selon la revendication 4, comportant en outre un composant électrique (210) présentant deux bornes, une première reliée par fusion de matière à la piste métallique (208), et une seconde reliée par fusion de matière à la seconde partie (302) du substrat métallique (202).
6. Circuit électrique (104) selon la revendication 5, dans lequel la seconde borne du composant électrique (210) est reliée par brasage à la seconde partie (302) du substrat métallique (202).30
7. Circuit électrique (104) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le composant électrique est un condensateur destiné à réaliser un filtrage d'un courant de mode commun dans ledit circuit.
8. Dispositif électrique (102, 400), comportant : un circuit électrique (104) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, un boîtier métallique (106) formant un support pour le circuit électrique (104).
9. Dispositif électrique (102, 400) selon la revendication 8, comportant en outre de la graisse conductrice thermique (204) intercalée entre le boîtier métallique (106) et le substrat métallique (202) du circuit électrique (104) de manière à assurer une continuité thermique entre les deux.
10. Compresseur électrique (100) comportant un dispositif électrique (102, 400) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le dispositif électrique (102, 400) est un onduleur.