FR3060936A1 - Ceinture de protection, module electronique de puissance et compresseur de suralimentation electrique pilote par un tel module electronique de puissance - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une ceinture de protection (11) pour un module électronique de puissance, ladite ceinture de protection (11) comprenant : un cadre fermé (111) en matière électriquement isolante et délimitant une ouverture centrale (112) dont des bords (1111, 1112) forment une face d'appui (114) dudit cadre fermé (111) ; au moins un terminal de connexion (13) électrique maintenu par la matière du cadre fermé (111). Le terminal de connexion (13) comprend une plateforme de connexion (132) dont une première face est dépourvue de ladite matière isolante et une deuxième face (1321) est opposée à la première face (1321). La face d'appui (114) du cadre fermé (111) comprend au moins une ouverture (116) débouchant sur la deuxième face (1321) de la plateforme de connexion (132) de sorte que la deuxième face (1321) est dépourvue de matière isolante électriquement. L'invention concerne aussi un module électronique de puissance comprenant une telle ceinture de protection (11) ainsi qu'un compresseur de suralimentation électrique piloté par un tel module électronique de puissance.
Description
Domaine technique
La présente invention concerne un module électronique de puissance tel qu’utilisé notamment dans le domaine de l’automobile, ainsi qu’un compresseur de suralimentation électrique.
État de la technique antérieure
Dans de nombreuses applications industrielles, des modules électroniques de puissance sont mis en œuvre afin de mettre en forme des signaux électriques permettant de piloter le fonctionnement d’un système électrique, tel que par exemple un compresseur de suralimentation électrique utilisé dans le domaine automobile.
De tels modules électroniques de puissance comprennent généralement un substrat sur lequel sont monté des composants électroniques, ledit substrat étant logé à l’intérieur d’un boîtier plastique afin de le protéger. Plus particulièrement, le boîtier prend la forme d’un cadre fermé entourant le substrat.
Les modules électroniques de puissance comprennent aussi des terminaux de connexion électrique prenant la forme de pattes de connexion surmoulés dans le boîtier plastique afin de les maintenir en position. Les terminaux de connexion permettent d’acbeminer un signal électrique vers ou depuis le module électronique de puissance. A cet effet, des fils de connexion sont liés solidairement à une première extrémité sur une portion de terminal de connexion électrique et, à une autre extrémité, sur une zone de connexion du substrat du module électronique de puissance afin de permettre d’acbeminer le signal électrique depuis le terminal de connexion vers au moins un des composants électroniques, ou inversement.
De manière connue, les fils de connexion sont soudés par une soudure à ultrasons sur les terminaux de connexion. Or, en fonction de l’état de surface du boîtier plastique situé contre la face opposée des terminaux de connexion électrique, la soudure des fils de connexion sur lesdits terminaux de connexion est de qualité variable : la soudure de certains fils de connexion peut être inopérante ou fragile, et certains fils de connexion se détacbent prématurément du terminal de connexion auquel ils étaient rattacbés.
En effet, en présence de microcavités sur la partie du boîtier plastique située en dessous d’un terminal de connexion électrique, les ondes ultrasonores émises par la sonde durant l’opération de
-2soudage font osciller la partie du fils de connexion située au-dessus de la microcavité, empêchant ce dernier d’être soudé de manière durable au terminal de connexion.
La présente invention a pour objet de proposer une nouvelle ceinture de protection et un nouveau module électronique de puissance pour répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages qui apparaîtront dans la description qui suit.
Un autre but de la présente invention est de faciliter l’assemblage d’un tel module électronique de puissance.
Un autre but de la présente invention est de rendre plus robuste et plus fiable un tel module électronique de puissance.
io Exposé de l’invention
Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec une ceinture de protection pour un module électronique de puissance, ladite ceinture de protection comprenant (i) un cadre fermé en matière électriquement isolante et délimitant une ouverture centrale dont des bords forment une face d’appui dudit cadre fermé, la face d’appui étant destinée à prendre appui contre un bord périphérique d’un substrat du module électronique de puissance, et (ii) au moins un terminal de connexion électrique maintenu par la matière du cadre fermé et comprenant une plateforme de connexion dont :
— une première face destinée à recevoir une connexion électrique avec des composants de puissance du module électronique de puissance est dépourvue de ladite matière isolante ; et — une deuxième face est opposée à la première face.
Dans une ceinture de protection conforme au premier aspect de l’invention, la face d’appui du cadre fermé comprend au moins une ouverture débouchant sur la deuxième face de la plateforme de connexion de sorte que la deuxième face est dépourvue de matière isolante électriquement.
Ainsi, la ceinture de protection conforme au premier aspect de l’invention permet de supprimer la matière isolante formant ladite ceinture de protection sur une zone située en dessous de la deuxième face de la plateforme de connexion du terminal de connexion de la ceinture de protection. Ainsi, en l’absence de cette matière isolante, la plateforme de connexion n’entrera plus en résonnance lorsqu’un fil de connexion électrique sera soudé sur la première face de la plateforme de connexion, résolvant ainsi le problème technique exposé précédemment.
-3De manière astucieuse, la géométrie de la ceinture de protection conforme au premier aspect de l’invention au niveau des zones en regard de la deuxième face de la plateforme de connexion du terminal de connexion permet de réaliser une connexion électrique plus solide et plus durable des fils de connexion sur le terminal de connexion.
Consécutivement, il est alors possible de réaliser un assemblage mécanique plus efficace du terminal de connexion avec une surface d’un substrat situé en regard, selon une pluralité de moyens et/ou de méthodes qui seront décrites ultérieurement.
Dans une direction axiale, c’est-à-dire sensiblement perpendiculaire à la surface de la plateforme de connexion, il n’y a pas de matière du cadre fermé de la ceinture de protection entre la plateforme de connexion et la surface du substrat située en regard de la plateforme de connexion. Cela permet de limiter les vibrations et les phénomènes de résonnance qui existaient précédemment durant les opérations de soudage — notamment par ultrasons — des fils de connexion sur le terminal de connexion. Il en résulte que la mise en résonnance de la plateforme de connexion est considérablement réduite, voire éliminée durant ces opérations de montage et/ou câblage électrique.
La ceinture de protection conforme au premier objet de l’invention permet ainsi de faciliter les opérations d’assemblage de ladite ceinture de protection sur un module électronique de puissance, et d’en fiabiliser son fonctionnement et/ou sa manipulation puisqu’il est désormais possible de fixer plus solidement les fils de connexion sur le terminal de connexion correspondants.
De manière avantageuse, la ceinture de protection conforme au premier aspect de l’invention peut comprendre au moins une des perfectionnements suivants dont les caractéristiques peuvent être prises seules ou en combinaison :
— la ou les ouvertures sont situées vers un bord extérieur de la ceinture de protection afin d’augmenter les dimensions de la ou les ouvertures et donc d’augmenter la dimension des surfaces en regard entre le substrat du module électronique de puissance et la plateforme de connexion du terminal de connexion ;
— la ou les ouvertures sont délimitées latéralement par un bord formé par la ceinture de protection. Préférentiellement, la ceinture de protection forme un bord fermé pour l’ouverture correspondante, de sorte que ladite ouverture ne débouche pas sur l’ouverture centrale de ladite ceinture de protection ;
— la ceinture comprend une pluralité de ladite ouverture, une nervure s’étendant transversalement entre deux ouvertures adjacentes afin d’assurer une rigidité mécanique de la ceinture de protection au niveau desdites ouvertures. Plus particulièrement la nervure s’étend depuis un bord situé vers l’extérieur de l’ouverture par rapport à l’ouverture centrale
-4de la ceinture de protection, jusqu’à un bord situé vers l’intérieur de ladite ouverture par rapport à l’ouverture centrale de la ceinture de protection ;
l’ouverture forme une rainure s’étendant péripbériquement autour de l’ouverture centrale de la ceinture de protection. En d’autres termes, la rainure forme une gorge débouchant d’un premier côté vers la face d’appui de la ceinture de protection, et d’un deuxième côté au niveau de la plateforme de connexion du terminal de connexion de ladite ceinture de protection, de sorte que la deuxième face de la plateforme de connexion soit dépourvue de la matière isolante formant ladite ceinture de protection : la deuxième face de la plateforme de connexion débouche directement dans la rainure, et est donc directement en regard de la surface d’un substrat sur lequel la ceinture est en contact ;
la rainure est délimitée du côté de l’ouverture centrale par un bord intérieur continu ;
selon une première variante de réalisation, la plateforme de connexion du terminal de connexion est située entre la face d’appui et une face supérieure de la ceinture de protection. Selon cette première variante de réalisation, la deuxième face de la plateforme de connexion est donc située à une distance non nulle de la face d’appui de la ceinture de protection, et consécutivement à une distance non nulle de la surface du substrat du module électronique avec laquelle ladite ceinture est destinée à être solidarisée. Selon une deuxième variante de réalisation, la deuxième face de la plateforme de connexion du terminal de connexion est située dans le même plan que la face d’appui de la ceinture de protection ;
la plateforme de connexion du terminal de connexion chevauche au moins en partie l’ouverture située en regard. En d’autres termes, une partie — préférentiellement centrale — de la deuxième face de la plateforme de connexion est située au niveau de l’ouverture, tandis qu’une autre partie — préférentiellement périphérique - de la deuxième face de la plateforme de connexion est située au niveau du bord délimitant l’ouverture ;
la ceinture de protection comprend un rebord orienté vers l’ouverture centrale de la ceinture de protection ;
le terminal de connexion comprend une patte de connexion qui s’étend à l’aplomb de la plateforme de connexion correspondante afin de faciliter la connexion électrique de la ceinture de protection — et le module électronique de puissance avec lequel elle est destinée à collaborer — avec un équipement électrique extérieur audit module électronique de puissance ;
la plateforme de connexion du terminal de connexion s’étend radialement par rapport à l’ouverture centrale vers l’extérieur de la ceinture de protection afin de faciliter la connexion électrique de la ceinture de protection — et le module électronique de puissance avec lequel
-5elle est destinée à collaborer — avec l’équipement électrique extérieur audit module électronique de puissance ;
— la plateforme de connexion du terminal de connexion est fixée solidairement à la ceinture de protection. Selon une première variante, la plateforme de connexion du terminal de connexion est brasée sur la ceinture de protection. Selon une deuxième variante alternative ou complémentaire, la plateforme de connexion du terminal de connexion est collée sur la ceinture de protection, préférentiellement à l’aide d’une colle électriquement isolante ;
— la ceinture de protection est réalisée par moulage, la plateforme de connexion étant fixée solidairement à la ceinture de protection par ledit moulage ;
— la ceinture de protection est formée au moins en partie d’un matériau électriquement isolant. Préférentiellement, le matériau électriquement isolant formant la ceinture de protection est un matériau plastique.
Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un module électronique de puissance comprenant (i) un substrat, (ii) un composant de puissance monté sur le substrat, et (iii) une ceinture de protection conforme au premier aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements et dont la face d’appui est en appui contre une face du substrat.
De manière avantageuse, le module électronique de puissance conforme au deuxième aspect de l’invention peut comprendre au moins un des perfectionnements suivants dont les caractéristiques peuvent être prises seules ou en combinaison :
— le substrat est collé contre la deuxième face de la plateforme de connexion de la ceinture de protection, lorsque la deuxième face de la plateforme de connexion est située dans le même plan que la face d’appui de la ceinture de protection. Cette configuration avantageuse permet de solidariser directement le substrat avec le terminal de connexion de ladite ceinture de protection et d’optimiser le couplage mécanique entre le substrat et le terminal de connexion. Lorsque la deuxième face de la plateforme de connexion est située entre la face d’appui et la face supérieure de la ceinture de protection, alors il est nécessaire d’introduire de la colle dans l’espace séparant ladite face d’appui de la ceinture de protection de ladite deuxième face de la plateforme de connexion. De manière avantageuse, le substrat est collé contre la deuxième face par l’intermédiaire d’une colle électriquement isolante ;
— l’ouverture est située en périphérie d’au moins une partie du substrat, voire sur un bord périphérique de tout le substrat ;
— le substrat est en appui contre au moins une partie du rebord d’une ceinture de protection conforme au premier aspect de l’invention et comprenant au moins ce perfectionnement ;
-6le module électronique de puissance comprend au moins un fil de connexion électrique reliant la plateforme de connexion du terminal de connexion à une piste électrique du substrat reliant électriquement le composant de puissance. Il est ainsi possible d’établir un contact électrique entre ladite plateforme de connexion et ladite piste électrique correspondante, et consécutivement de transporter un signal électrique vers ou depuis l’équipement électrique extérieur — tel que par exemple un compresseur de suralimentation électrique - et respectivement depuis ou vers ledit module électronique de puissance. Préférentiellement, l’au moins un fil de connexion électrique est soudé sur la plateforme de connexion, préférentiellement encore à l’aide d’une soudure à ultrasons ;
l’au moins un composant de puissance est brasé sur le substrat, le composant de puissance étant électriquement relié à au moins une piste électrique ;
le module électronique de puissance comprend un matériau électriquement isolant dans lequel au moins une partie du substrat et/ou au moins une partie des composants de puissance sont noyés afin de protéger lesdits composants de puissance et/ou ledit substrat. Le matériau électriquement isolant est préférentiellement du type d’un gel silicone. Avantageusement, le matériau électriquement isolant s’étend à l’intérieur de la ceinture de protection ; notamment ce matériau électriquement isolant forme un élément qui est distinct de la ceinture de protection ;
le module électronique de puissance comprend au moins un composant de puissance pouvant prendre la forme (i) de composants électroniques passifs tels que des résistances électriques et/ou des composants capacitifs, et/ou (ii) de composants électroniques actifs tels que par exemple des transistors, par exemple du type transistor à effet de cbamp à structure métal-oxyde-semiconducteur (MOSFET pour « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ») ou transistor bipolaire à grille isolée (IGBT pour « insulated Gâte Bipolar Transistor »), et/ou (iii) de puces semi-conductrices permettant de réaliser une ou plusieurs fonctions logiques afin de permettre au module électronique de puissance de mettre en forme les signaux électriques de puissance. Les puces semi-conductrices sont notamment des puces nues dont une encapsulation est réalisée par le module électronique de puissance, en particulier par l’intermédiaire de son matériau électriquement isolant noyant tout ou partie des composants de puissance. Afin de mettre en forme les signaux électriques de puissance, le ou les composants de puissance sont fixés solidairement sur le substrat et, lorsqu’il y en a plusieurs, sont reliés entre eux par au moins une piste électrique ;
le substrat est préférentiellement au moins en partie isolant. A titre d’exemple non limitatif, le substrat peut être du type PCB (« Printed Circuit Board » pour circuit imprimé) formé par
-7un assemblage d’une ou plusieurs fines couches électriquement conductrices, telle que du cuivre, séparées par un matériau isolant, par exemple une résine époxy ;
— le ou les composants de puissance sont fixés solidairement au substrat de manière à établir au moins une connexion électrique entre une partie de chaque composant de puissance et le substrat. Avantageusement, le ou les composants de puissance sont fixés sur le substrat par collage, via notamment une colle électriquement conductrice de préférence, par brasage ou par soudage ;
— de manière à pouvoir interagir avec l’équipement électrique auquel il est connecté, au moins une partie des composants de puissance est électriquement connectée à l’au moins un terminal de connexion afin de pouvoir transférer une énergie électrique entre le module électronique de puissance et le ou les composants de puissance. Ce transfert d’énergie peut se faire depuis le(s) composant(s) de puissance vers le ou les terminaux de connexion, ou alternativement dans le sens du ou des terminaux de connexion vers le(s) composant(s) de puissance.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un compresseur de suralimentation électrique comprenant un module électronique de puissance conforme au deuxième aspect de l’invention ou selon l’un quelconque de ses perfectionnements, et connecté électriquement à un moteur dudit compresseur de suralimentation électrique afin de piloter son fonctionnement.
Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
— la FIGURE 1 illustre une vue en perspective d’un exemple de réalisation d’un module électronique de puissance conforme au deuxième aspect de l’invention ;
— les FIGURE 2 et 3 illustrent des vues de profil d’un exemple de réalisation d’une ceinture de protection conforme au premier aspect de l’invention ;
— la FIGURE 4 illustre une vue de dessous de la ceinture de protection illustrée sur les FIGURES 2 et 3 ;
-8— la FIGURE 5 illustre une vue de coupe partielle de la ceinture de protection conforme à une variante de réalisation ;
— la FIGURE 6 illustre un compresseur de suralimentation électrique intégrant un module électronique de puissance.
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Description détaillée de l’invention
En référence aux FIGURES 1 à 4, un module électronique de puissance 1 conforme au deuxième aspect de l’invention est décrit. La FIGURE 1 illustre un module électronique de puissance 1 assemblé et les FIGURES 2 à 4 illustrent plusieurs vues d’un mode de réalisation d’une ceinture de protection
Le module électronique de puissance 1 comprend un substrat 12 sur lequel sont montés une pluralité de composants de puissance 122. Dans l’exemple illustré, le substrat 12 a une forme générale rectangulaire. Éventuellement, le substrat 12 peut prendre n’importe quelle forme en fonction par exemple de l’encombrement disponible de l’environnement dans lequel il fonctionne et/ou de la forme d’une ceinture de protection 11 à l’intérieur de laquelle il est logé.
Chaque composant de puissance 122 est fixé solidairement au substrat 12. Plus particulièrement, les composants de puissance 12 sont reliés électriquement à des pistes électriques 121 formées dans un matériau électriquement conducteur à la surface du substrat 12, tel que par exemple du cuivre ou un alliage de cuivre.
Le substrat 12 est préférentiellement du type d’un circuit imprimé tel que décrit précédemment. Les composants de puissance 122 peuvent être par exemple du type d’un transistor de puissance afin
-9d’amplifïer un signal électrique ou d’un circuit intégré afin de réaliser une fonction logique prédéfinie.
La ceinture de protection 11 du module électronique de puissance 1 comprend une pluralité de terminaux de connexion 13 agencés pour conduire un signal électrique entre une piste électrique 121 du substrat 12 et un équipement électrique extérieur — non représenté — auquel le module électronique de puissance 1 est connecté électriquement. De manière connue, l’équipement électrique peut être connecté électriquement à au moins une partie des terminaux de connexion 13 de la ceinture de protection 11 par l’intermédiaire de fils conducteurs.
Les pistes électriques 121 du substrat 12 du module électronique de puissance 1 sont agencées pour conduire un signal électrique entre un terminal de connexion 13 et/ou un composant de puissance 122, ou entre deux composants de puissance 122. Typiquement, les pistes électriques 121 et les terminaux de connexion 13 sont formées d’un matériau métallique conducteur, tel que le cuivre ou un alliage de cuivre.
Dans l’exemple illustré sur les FIGURES 1 à 3. les terminaux de connexion 13 s’étendent en saillie audelà du module électronique de puissance 1 et/ou de la ceinture de protection 11. Préférentiellement, les terminaux de connexion 13 sont répartis en périphérie du module de connexion 1 et/ou de la ceinture de protection 11.
Chaque terminal de connexion 13 comprend une plateforme de connexion 132 et une patte de connexion 131 qui s’étend au-delà de la plateforme de connexion 132 afin de faciliter le couplage mécanique et électrique avec un conducteur électrique non représenté. De manière avantageuse, les pattes de connexion 131 des terminaux de connexion 13 s’étendent à l’aplomb des plateformes de connexion 132 correspondantes. Éventuellement, les plateformes de connexion 132 de certains terminaux de connexion 13 peuvent s’étendre radialement vers l’extérieur de la ceinture de protection 11 en fonction des contraintes d’intégration du module électronique de puissance 1 dans son environnement proche. Éventuellement encore, mais non exclusivement, les pattes de connexion 131 peuvent prendre une forme courbe et/ou convexe vers l’extérieur du module électronique de puissance 1.
Afin de garantir un assemblage durable et fiable de la ceinture de protection sur le substrat 12 du module électronique de puissance 1, les plateformes de connexion 132 d’au moins une partie des terminaux de connexion 13 sont fixée solidairement à la ceinture de protection 11, par exemple par brasage ou par collage, préférentiellement à l’aide d’une colle électriquement isolante.
Alternativement, les plateformes de connexion 132 peuvent être fixées solidairement à la ceinture de protection 11 par moulage, notamment au moment de la fabrication — par moulage — de ladite
-10ceinture de protection 11. Les plateformes de connexion 132 prennent chacune la forme d’une lame sensiblement rectangulaire comprenant une face 1321 venant en contact — au moins partiel — avec une face en regard de la ceinture de protection 11 au moment de leur assemblage. Dans le cas où les plateformes de connexion 132 sont fixées par moulage sur la ceinture de protection, la face en regard de la ceinture de protection 11 est formée par la surface moulée qui est en contact avec la face 1321 de la plateforme de connexion 132 correspondante. Notamment, la deuxième face 1321 des plateformes de connexion 132 est logée au moins partiellement dans une zone de la ceinture de protection dépourvue de la matière formant ladite ceinture de protection.
Notamment, la première face 1322 des plateformes de connexion 132 est dépourvue de la matière formant la ceinture de protection afin de permettre de réaliser l’établissement d’une connexion électrique avec les composants de puissance 122 du module électronique de puissance 1.
Les plateformes de connexion 132 ont des dimensions latérales suffisamment larges pour permettre de connecter électriquement une première extrémité d’au moins un fil de connexion électrique 140 sur la première face 1322 de la plateforme de connexion électrique 132, ledit fil de connexion électrique 140 étant connecté électriquement par une deuxième extrémité opposée à une des pistes électriques 121 du substrat 12 et/ou à un composant de puissance 122. De manière avantageuse, les fils de connexion électrique 140 sont soudés sur la plateforme de connexion 132 afin de garantir un couplage électrique et mécanique solide et fiable.
La ceinture de protection 11 s’étend périphériquement au substrat 12. Elle comprend une face d’appui 114 contre le substrat 12 du module électronique de puissance 1, ladite face d’appui 114 formant une face inférieure de la ceinture de protection 11. La ceinture de protection 11 comprend aussi une face supérieure 115 opposée à la face inférieure 114· Comme il sera décrit ultérieurement, la ceinture de protection 11 comprend plusieurs aménagements entre la face d’appui 114 et la face supérieure 115La ceinture de protection 11 est avantageusement formée dans un matériau électriquement isolant afin de ne pas gêner le fonctionnement du module électronique de puissance 1, le routage des signaux électriques étant assuré exclusivement par les pistes électriques 121 du substrat 12, les fils de connexion électrique 140, et/ou les terminaux de connexion 13· Préférentiellement, la ceinture de protection 11 est formée dans un matériau plastique.
La ceinture de protection 11 prend typiquement la forme d’un cadre fermé 111 bordant une ouverture centrale 112. Par rapport à l’ouverture centrale 112, le cadre fermé 111 est délimité radialement vers l’extérieur par un bord extérieur 1111 et radialement vers l’intérieur par un bord intérieur 1112.
La ceinture de protection 11 est agencée pour venir en appui contre le substrat 12 par l’intermédiaire de la face d’ appui 114·
-11La ceinture de protection 11 est avantageusement fixée solidairement au substrat 12, par tout moyen, notamment par collage.
Dans l’exemple illustré sur les FIGURES 1 à 4, la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11 est formée d’une part par une face inférieure d’un rebord 1142 situé du côté de l’ouverture centrale 112 de la ceinture de protection 11 et d’autre part par un épaulement 1141 situé de manière périphérique au rebord 1142 et séparé dudit rebord 1142 par une rainure. Alternativement, l’épaulement 1141 est séparé du rebord 1142 par une ou plusieurs ouvertures 116 telles que décrites précédemment.
De manière avantageuse, l’épaulement 1141 est orienté dans une direction opposée à la face supérieure 115, c’est-à-dire du côté de la face inférieure de la ceinture de protection 11. Le rebord 1142 et/ou l’épaulement 1141 permettent ainsi de réaliser un appui plan de la ceinture de protection 11 contre une face en regard du substrat 12.
Comme visible sur les FIGURES 3 et 4, la ceinture de protection 11 comprend une rainure formée par une ouverture 116 non traversante et formant un contour périphérique à l’ouverture centrale 112. La rainure débouche ainsi d’un premier côté au niveau de la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11, telle que définie précédemment, et elle débouche d’un deuxième côté opposé au premier côté au niveau de la deuxième face 1321 de la plateforme de connexion 132. Ainsi, dans la vue de la face inférieure de la ceinture de protection 11 telle qu’illustrée dans la FIGURE 4, le rebord 1142 est distant de l’épaulement 1141, la rainure 116 séparant latéralement ledit rebord 1142 dudit épaulement II4I- Dans l’exemple illustré sur les FIGURES 3 et 4, la rainure est périphérique à l’ouverture centrale 112 de la ceinture de protection 11. La rainure 116 est ainsi délimitée du côté de l’ouverture centrale 112 par un bord intérieur 1112, préférentiellement continu et/ou formant un contour fermé.
D’une manière plus générale, la ceinture de protection 11 comprend au moins une ouverture 116 située en regard du substrat 12. Chaque ouverture 116 débouche d’un premier côté au niveau de la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11 et, d’un deuxième côté opposé au premier côté, au niveau de la deuxième face 1321 de la plateforme de connexion 132.
Éventuellement, la ceinture de protection 11 peut comprendre une pluralité d’ouvertures 116 distantes les unes des autres, chaque ouverture 116 étant séparée de l’ouverture 116 directement adjacente par une nervure qui s’étend transversalement auxdites deux ouvertures 116 adjacentes, ladite nervure étant préférentiellement d’extension radiale par rapport à l’ouverture centrale 112 de la ceinture de protection 11. Chaque ouverture 116 peut être délimitée latéralement par un bord fermé et formé par la ceinture de protection 11 elle-même, de sorte que l'ouverture 116 ne débouche pas sur l’ouverture centrale 112 de ladite ceinture de protection 11. Les ouvertures 116 sont réalisées soit par usinage une fois la ceinture de protection 11 fabriquée, soit obtenue directement durant le procédé de fabrication
-12de la ceinture de protection 11, notamment au moment du moulage. Alternativement, au moins une des ouvertures 116 peut être située contre un bord périphérique intérieur 1112 de la ceinture de protection 11, ladite au moins une des ouvertures 116 étant délimitée latéralement par un bord ouvert formé par la ceinture de protection 11 : une telle ouverture 116 est ainsi débouchante sur l’ouverture centrale 112 de la ceinture de protection.
Notamment, la plateforme de connexion 132 des terminaux de connexion 13 comprend une deuxième face 1321 opposée à la première face 1322, la ou les ouvertures 116 débouchant sur la deuxième face
1321 afin que ladite deuxième face soit dépourvue de la matière isolante formant la ceinture de protection 11. Comme décrit précédemment, cette configuration avantageuse de la ceinture de protection 11, dans laquelle les deuxièmes faces des plateformes de connexion 132 sont en regard d’ouvertures débouchant directement sur le substrat 12 lors de son montage avec la ceinture de protection 11, permet ainsi d’éviter une résonance lors d’une soudure par ultrason de fils électriques sur la plateforme de connexion:
Selon une première variante de réalisation illustrée en figures 3. 4. la deuxième face 1321 est située entre la face d’appui 114 et la face supérieure 115 de la ceinture de protection 11. La deuxième face 1321 de la plateforme de connexion 132 est donc située à une distance non nulle de la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11, et consécutivement à une distance non nulle de la partie du substrat 12 du module électronique 1 avec laquelle ladite deuxième face 1321 de la plateforme de connexion 132 est destinée à être solidarisée.
Selon une deuxième variante de réalisation, la deuxième face 1321 de la plateforme de connexion 132 est située dans le même plan que la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11. Cette deuxième variante de réalisation permet ainsi de faciliter et d’améliorer la fixation — essentiellement par collage — du substrat 12 sur la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11. En effet, dans ce cas, la deuxième face 1321 fait partie de la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11.
Cette variante de réalisation est représentée par exemple sur la FIGURE 5 qui représente une vue de coupe partielle de la ceinture de protection 11 dans laquelle la deuxième face 1321 de la plateforme de connexion 132 est située suivant un même plan que la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11. En particulier, la plateforme de protection 132 peut s’étendre entre la face supérieure 115 de la ceinture de protection 11 et la face d’appui 114· Dans ce cas, l’épaisseur de la ceinture de protection 11 correspond à l’épaisseur de la plateforme de connexion 132. Alternativement, lorsque la plateforme de connexion 132 a une épaisseur inférieure à l’épaisseur de la ceinture de protection 11, la première face
1322 de la plateforme de connexion 132 peut être comprise entre la face supérieure 115 et la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11 de manière à ce que la deuxième face 1321 de la plateforme de connexion soit située sur le même plan que la face d’appui 114· Dans l’exemple illustre sur la
-13F1GURE 5. la plateforme de connexion est ainsi logée entre le rebord 1142 délimitant l’ouverture centrale 112 d’une part, et le cadre fermé 111 de la ceinture de protection 11 d’autre part.
Dans le cas où la deuxième face 132 est située dans le même plan que la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11, la deuxième face 1321 de la plateforme de connexion 132 peut être facilement mise en contact contre le substrat 12. Ce contact peut être établi durant le montage du module électronique de puissance 1, par exemple par collage de la ceinture de protection 11 sur le substrat 12 ;
La colle utilisée est avantageusement électriquement isolante afin de ne pas perturber les transports électriques du module électronique de puissance 1.
De manière avantageuse, et comme visible sur la FIGURE 2, la plateforme de connexion 132 d’au moins une partie des terminaux de connexion 13 est située entre une face inférieure de la ceinture de protection 11 formant la face d’appui 114 et la face supérieure 115 de ladite ceinture de protection 11 afin de protéger lesdits terminaux de connexion 13 et le substrat 12, ainsi que le couplage électrique et/ou mécanique éventuellement réalisé, et de pouvoir plus facilement nettoyer les excédents de colle débordant sur le substrat 12.
Alternativement, la plateforme de connexion 132 d’au moins une partie des terminaux de connexion 13 peut être située au niveau de la face supérieure 115 ou de la face d’appui 114 de la ceinture de protection 11.
Afin de protéger électriquement et mécaniquement les composants de puissance 122 situés sur le substrat 12 et/ou les plateformes de connexion 132 et/ou les fils de connexion électrique 140, le module électronique de puissance 1 peut comprendre un matériau électriquement isolant dans lequel au moins une partie du substrat 12 et/ou au moins une partie des composants de puissance 122 et/ou au moins une partie des plateformes de connexion 132 et/ou au moins une partie des fils de connexion électrique 140 sont noyés. Le matériau électriquement isolant s’étend préférentiellement à l’intérieur de la ceinture de protection, et préférentiellement encore il est du type d’un gel silicone disposé par-dessus le substrat 12 et à l’intérieur de la ceinture de protection 11.
La FIGURE 6 illustre un compresseur de suralimentation électrique 300 pour moteur thermique et intégrant un module électronique 1 conforme au deuxième aspect de l’invention. Le compresseur de suralimentation électrique 300 comprend une bélice formant une roue de compression de gaz 310 logée dans une chambre de compression 320. La chambre de compression 320 est délimitée vers l’avant par une volute 330 et vers l’arrière par une plaque de fermeture 342. La volute 330 comprend une première ouverture 332 par laquelle l’air entre dans la chambre de compression, et une deuxième ouverture 334 au travers de laquelle l’air comprimé par la roue de compression de gaz 310
-14est évacué. Bien entendu, la deuxième ouverture 334 est configurée pour être connectée aux cylindres d’un moteur thermique non représenté, par l’intermédiaire de moyens de connexion également non représentés. La volute 330 est fixée sur la plaque de fermeture 342 par l’intermédiaire de vis de fixation 336.
Le compresseur de suralimentation électrique 300 comprend un équipement électrique 200 agencé pour pouvoir entraîner en rotation la roue de compression de gaz 310 dudit compresseur de suralimentation électrique 300.
Pour ce faire, l’équipement électrique 200 est lié au compresseur de suralimentation électrique 300 par l’intermédiaire de la plaque de fermeture 342 qui est maintenue sur un boîtier 244 par des vis de fixation 243· L’équipement électrique 200 comprend ainsi le boîtier 244 logeant une machine électrique tournante 240. La machine électrique tournante 240 comporte un stator 250 logé dans la chambre 246. Le stator 250 forme une couronne supportant des bobines électriques 252 disposées radialement à l’intérieur de la chambre 246 de manière à permettre à un arbre 260 de passer au centre du stator 250. Une extrémité arrière 262 de l’arbre 260 est maintenue dans la chambre 246 par l’intermédiaire d’un premier palier 270. Vers l’avant, l’arbre 260 est maintenu par un second palier 272 fixé à la plaque de fermeture 342 du compresseur de suralimentation électrique 3θθ·
Les bobines électriques 252 sont alimentées électriquement par l’intermédiaire d’un module électronique de puissance 1 conforme au deuxième aspect de l’invention et tel que décrit précédemment dans n’importe laquelle de ses variantes. D’une manière générale, le module électronique de puissance 1 est agencé pour permettre de synchroniser l’alimentation des bobines électriques 252 de la machine électrique tournante 240 afin de générer un couple moteur au niveau de l’arbre l60 et d’entraîner en rotation la roue de compression de gaz 3'θ·
En synthèse, la ceinture de protection 11 comprend en son centre une ouverture centrale 112 délimitée par un cadre fermé 111 formé dans un matériau électriquement isolant. Au moins un terminal de connexion 13 est maintenu en prise dans le cadre fermé 111, ledit terminal de connexion 13 comprenant une plateforme de connexion 132 destinée à permettre la connexion électrique dudit terminal de connexion 132 avec un composant du module électronique de puissance 1 collaborant avec la ceinture de protection 11. La face d’appui 114 du cadre fermé 111 comprend au moins une ouverture 116 débouchant sur la deuxième face 1321 de la plateforme de connexion 132 de sorte que ladite deuxième face 1321 n’est pas en contact avec la matière isolante électriquement formant la ceinture de protection et débouche directement sur la face d’appui 114Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, la ceinture de protection 11 pourrait avoir une forme arrondie au lieu d’une forme rectangulaire.
-15Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.
Claims (8)
- Revendications1. Ceinture de protection (il) pour un module électronique de puissance (l), ladite ceinture de protection (il) comprenant :— un cadre fermé (lll) en matière électriquement isolante et délimitant une ouverture centrale5 (ll2) dont des bords (llll, 1112) forment une face d’appui (114) dudit cadre fermé (lll), la face d’appui (114) étant destinée à prendre appui contre un bord périphérique d’un substrat (l2) du module électronique de puissance (il) ;— au moins un terminal de connexion (13) électrique maintenu par la matière du cadre fermé (lll) et comprenant une plateforme de connexion (l32) dont :10 O une première face (1322) destinée à recevoir une connexion électrique avec des composants de puissance (l22) du module électronique de puissance (l) est dépourvue de ladite matière isolante ; etO une deuxième face (l32l) est opposée à la première face (l32l) ;caractérisée en ce que la face d’appui (114) du cadre fermé (lll) comprend au moins une15 ouverture (ll6) débouchant sur la deuxième face (l32l) de la plateforme de connexion (132) de sorte que la deuxième face (l32l) est dépourvue de matière isolante électriquement.
- 2. Ceinture de protection (il) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l’ouverture (ll6) est située vers un bord extérieur de la ceinture de protection (il).
- 3. Ceinture de protection (il) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée20 en ce que l’ouverture (ll6) est délimitée latéralement par un bord formé par la ceinture de protection (il).
- 4. Ceinture de protection (il) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l’ouverture (ll6) forme une rainure s’étendant périphériquement autour de l’ouverture centrale (ll2).25 5- Ceinture de protection (il) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la plateforme de connexion (l32) du terminal de connexion (13) est située entre la face d’appui (114) et une face supérieure (ll5) de la ceinture de protection (il).-176. Ceinture de protection (il) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la deuxième face (l32l) de la plateforme de connexion (l32) du terminal de connexion (13) est située dans le même plan que la face d’appui (114) de la ceinture de protection (il).
- 7. Ceinture de protection (il) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plateforme de connexion (131) du terminal de connexion (13) s’étend radialement par rapport à l’ouverture centrale (il2) vers l’extérieur de la ceinture de protection (il).
- 8. Module électronique de puissance (l) comprenant :~ un substrat (l2) ;~ au moins un composant de puissance (l22) monté sur le substrat (l2) ;~ une ceinture de protection (il) selon l’une quelconque des revendications précédentes et dont la face d’appui (114) est en appui contre une face du substrat (l2).
- 9. Module électronique de puissance (l) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’ouverture (ll6) est située en périphérie du substrat (l2).
- 10. Compresseur de suralimentation électrique comprenant un module électronique de puissance (l) 15 selon la revendication 8 ou 9. connecté électriquement à un moteur dudit compresseur de suralimentation électrique afin de piloter son fonctionnement.
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