Brevet FR2421465A1 — publié le 19791026

La présente invention concerne une diode de puissance à élément semi-conducteur destinée notamment à équiper le pont redresseur d'un alternateur utilisé pour l'alimentation électrique des véhicules automobiles. On sait que les ponts redresseurs du type visé ci-dessus comportent généralement une plaque métallique jouant le raie de radiateur dans lequel sont pratiqués des orifices qui reçoivent des diodes de puissance. Les diodes de ce genre comportent le plus souvent un bottier métallique étanche à l'intérieur duquel est disposé l'élément semi-conducteur. La paroi latérale du boftier est obturée à l'une de ses extrémités par une embase de grande épaisseur, donc de grande rigidité mécanique, qui favorise simultanément les échanges thermiques. L'embase du bottier est emmanchée à force à l'intérieur de l'un des orifices pratiqués à cet effet dans la plaque-radiateur du pont redresseur et pour assurer une bonne liaison mécanique, elle est le plus souvent striée ou cannelée.L'extrémité du bottier de diode, qui est opposée à l'embase, est ouverte et peut etre bouchée de façon étanche par un élément de fermeture réalisé en un matériau isolant électrique. L'une des deux connexions électriques du cristal semi-conducteur est formée par le bottier métallique tandis que l'autre connexion électrique peut astre obtenue au moyen d'un conducteur filiforme qui traverse l'élément de fermeture du bottier. Les diodes de puissance du type ci-dessus indiqué donnent généralement satisfaction sur le plan du fonctionnement, mais leur assemblage avec la plaque-radiateur soulève des difficultés car il convient d'assurer, avant l'opération d'emmanchement à force, le positionnement relatif de chacune des diodes par rapport à l'orifice correspondant, c'est-à-dire de centrer correctement la diode dans l'orifice en faisant en sorte que l'axe de l'orifice et celui de la diode soient sensiblement confondus, l'opération d'emmanchement pouvant être alors effectuée sans aucune difficulté à la presse. La présente invention a pour but de décrire un boiter de diode dont la configuration assure l'autocentrage de la diode dans l'orifice qui la reçoit. Selon l'invention, il est prévu un épaulement annulaire qui divise la surface latérale extérieure du bot- tier en deux zones : en premier lieu, une zone de plus faible section qui assure l'autocentrage de la diode dans l'orifice, avant son emmanchement à force et,- en second lieu, une zone striée, de plus grande section, qui est disposée du caté de l'embase.Outre# la plus grande facilité de mise en place, la diode de puissance selon l'invention procure deux avantages supplémentaires : la zone de plus faible section du bottier fait saillie, après assemblage, par rapport à la plaque-radiateur et joue, en conséquence, le roAle d'une ailette de refroidissement qui favorise le#s échanges thermiques ; en outre, la zone de plus faible section du bottier délimite un réceptacle ou une cavité de moulage où peut astre in Bectée une résine électriquement isolante utilisée pour fermer de façon étanche le bottier. La présente invention a donc pour objet une diode de puissance à élément semi-conducteur destinée notamment à un pont redresseur d'alternateur, cette diode comportant un bottier à llin- térieur duquel est disposé l'élément semi-conducteur, le bottier comportant extérieurement une surface latérale qui est sensiblement de révolution autour d'un axe, l'une des extrémités du bottier étant obturée par une embase alors que son autre extrémité, qui est ouverte, est bouchée par un élément de fermeture électriquement isolant, cet élément de fermeture étant traversé par un conducteur filiforme qui constitue l'une des connexions électriques de l'~lement semi-conducteur, l'autre connexion électrique étant constituée par le bottier, la partie formant l'embase du bottier de diode étant destinée à eAtre emmanchée à force à l'ln- térieur d'un orifice pratiqué dans une plaque métallique faisant office de radiateur, caractérisée par le fait que sur la surface latérale du bottier est ménagé un épaulement annulaire qui la divise en deux zones, en premier lieu, une zone de plus faible section située du cAoté de l'ouverture du bottier qui sert à posi- tionner la diode dans l'orifice avant son emmanchement à force, de façon que l'axe du bottier soit sensiblement confondu avec celui du manchon formé par la paroi intérieure de l'orifice, la hauteur de la zone de faible section, mesurée parallèlement à l'axe du bottier, étant égale ou supérieure à celle du manchon précité et, en second lieu, une zone de plus grande section située du c8té de l'embase et destinée à astre introduite à force à l'intérieur du manchon. Dans un mode préféré de réalisation, la surface latérale du bottier constitue deux cylindres à base circulaire, le manchon de l'orifice correspondant étant également de forme cylindrique ; le diamètre extérieur de la zone de plus petite section du bottier est légèrement inférieur au diamètre intérieur du manchon de l'ori- fice, alors que le diamètre de la zone de plus grande section du bottier est légèrement supérieur au diamètre intérieur dudit manchon ; 1'épaulement annulaire s'étend perpendiculairement à l'axe du bottier ; la largeur de l'épaulement annulaire, mesurée radialement, est comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,4 mm ; la zone de plus grande section du bottier est sensiblement constituée par 1;embase ; sur la paroi latérale de la z-one de plus grande section du bottier sont pratiquées des stries disposées cSte-à- côte parallèlement à l'axe du bottier, l'épaulement annulaire étant formé par les dents disposées entre deux stries successives; l'extrémité ouverte du bottier est obturée au moyen d'un bouchon de résine électriquement isolante qui est moulée à l'intérieur du bottier ; la surface latérale du bottier est rétreinte dans sa zone d'extrémité libre qui est opposée à l'embase. Dans une première variante de réalisation, le bottier de la diode de puissance selon l'invention est réalisé d'une seule pièce, par exemple par filage de métal. Dans ce cas, l'épaulement est avantageusement obtenu en striant la partie de la surface latérale cylindrique du bottier qui est située du c8té de l'embase, le diamètre extérieur de la partie non striée étant compris entre le diamètre de la partie striée, mesuré à fond de stries, et celui de cette meme partie striée, mesuré au sommet des dents qui séparent les stries. Avantageusement, ltëpaulement peut être formé par la demi hauteur des dents. Dans une deuxième variante de réalisation, le bottier de diode résulte de ltassemblagedede deux pièces, d'une part, une embase métallique dont la périphérie constitue la zone de plus grande section du bottier et, d'autre part, un fourreau rapporté sur embase, par exemple par encliquetage, fourreau qui constitue la zone de plus petite section du bottier. Le fourreau peut être réalisé en tous matériaux appropriés, par exemple en une matière plastique. La présente invention a également pour objet un pont redresseur pour alternateur de petite puissance, destiné, en particulier, à l'alimentation électrique des véhicules automobiles, ledit pont comportant des diodes de puissance, caractérisé par le fait que les diodes de puissance utilisées sont du type ci-dessus défini. Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente inven tion, on va en décrire ci-après, à titre d'exemples purement il- lustratifs et non limitatifs, deux modes de réalisation représentés sur le dessin annexé. Sur ce dessin : - la figure 1 représente, en élévation avec arrachement, une diode de puissance selon l'invention ; - la figure 2 illustre le mode d'assemblage de la diode de la figure 1 sur la plaque-radiateur d'un pont redresseur ; - la figure 3 représente, en élév#tion avec arrachement, une autre variante de réalisation du bottier de la diode de puissance de la figure 1. En se référant au dess n, on voit que l'on a désigné par 1 dans son ensemble une diode de puissance destinée à équiper un pont redresseur pour alternateur de veeule automobile. Ce pont, qui est le plus souvent destiné à être mis en place sur l'un des flasques de l'alternateur, comporte généralement deux plaques l'une qui constitue le circuit électrique et l'autre, désignée par 2, qui fait office de radiateur. Sur la plaque-radiateur 2 sont pratiqués des orifices 3 à l'intérieur desquels sont emmanchées à force les diodes de puissance 7. Les orifices 3 sont délimités par un manchon cylindrique 4 de hauteur H et de diamètre D. Les diodes de puissance 1 sont uranies d'un bottier cyln- drique a a 11 intérieur duquel est disposé un cristal ou élément semi-conducteur 6. Le bottier 5 est ouvert a l'une de ses extré- mités et fermé à son autre extrémité par un fond ou embase 7 de forte épaisseur. Dans la variante de réalisation de la figure 1, le bottier cylindrique 5 est réalisé d'une seule pièce par filage d'une pastille de métal conducteur, par exemple de cuivre. Le bottier ainsi obtenu présente extérieurement une surface latérale cylindrique de diamètre sensiblement constant.Sur cette surface latérale et à la périphérie de l'embase 7 on ménage, par une opération de moletage de type usuel, des stries 9. L'opération de moletage est effectuée de façon que le diamètre h de la partie non striée 8 du bottier soit comprise entre le diamètre D2 de la partie striée du bottier, mesuré à fond de stries, et le diamètre D3 de cette même partie striée, mesuré au sommet des dents qui séparent les stries. Ainsi, l'opération de moletage permet de ménager, sur la surface latérale cylindrique du bottier, un épaulement annulaire 10 disposé perpendiculairement à l'axe du bottier. Cet épaulement a pour épaisseur maximum la demi-hauteur d'une dent, qui sépare deux stries successives, c'est-à-dire la valeur De façon classique, l'embase 7 comporte intérieurement un pied ll sensiblement cylindrique sur lequel est soudé le cristal semi-conducteur 6. Ce pied Il sert à protéger le cristal semiconducteur vis-à-vis des déformations de I'embase 7 dues à son emmanchement à force dans les orifices 3. Le bottier métallique 5 constitue l'une des deux connexions électriques du cristal semi-conducteur 6, l'autre connexion électrique étant formée par un conducteur filiforme 12 qui pénètre à l'intérieur du bottier et vient en contact avec le cristal semi-conducteur 6 par une partie en S. La partie rectiligne du conducteur 12 est sensiblement disposée selon l'axe du bottier 5. L'extrémité libre du conducteur 12 est destinée à etre soudée sur la plaque de circuit électrique du pont redresseur. Dans cet exemple de réalisation, la fermeture étanche du bottier est réalisée au moyen d'un bouchon de résine electriquement isolante 14, par exemple de résine époxy, qui est directement coulée en place à l'intérieur du bottier. La bordure d'extrémité libre 13 de la partie non striée 8 du bottier est légèrement rétreinte, de façon à permettre un bon ancrage du bouchon de résine 14 dans le bottier. La figure 2 du dessin illustre la mise en place et l'assem- blage de la diode de puissance 1, qui vient d'entre décrite, sur la plaque-radiateur 2 du pont redresseur. Pour ce faire, on présente la diode 1 au droit d'un orifice 3 pratiqué dans la plaque 2, la partie non striée 8 étant disposée en vis-à-vis de 11 orifice 3. Lorsqu'on introduit la diode 1 à l'intérieur de l'orifice 3, l'épaulement annulaire 10 dont le diamètre D3, mesuré au sommet des dents, est légèrement supérieur au diamètre D du manchon 4 de l'orifice, vient en appui contre le rebord dudit orifice.Du fait que le diamètre D1 de la partie non striée 8 est légèrement in férieur au diamètre D du manchon 4 et que la hauteur de la partie non striée 8 est supérieure à la hauteur H du manchon 4, on con çoit que la diode 1 puisse être automatiquement centrée à 1 'in- térieur de l'orifice 3, c'est-à-dire que les axes de l'orifice 3 et du bottier 5 coTncident sensiblement. Ainsi, l'opération de mise en place est grandement simplifiée, puisque l'introduction de la diode 1 dans l'orifice 3 entrasse son autocentrage à l'intérieur dudit orifice. Il suffit ensuite d'appuyer au moyen d'une presse sur l'embase 7 pour l'emmancher à force à l'intérieur du manchon 4.En position assemblée, la partie non striée 8 du bottier métallique fait saillie par rapport à la plaque-radiateur 1 et constitue de ce fait une ailette de refroidissement qui fac il lite les échanges thermiques. Sur la figure 3, on a représenté une variante de réalisation, en deux pièces assemblées, du bottier d'une diode de puissance. Un tel bottier a été désigné par 15 dans son ensemble ; sa configuration est sensiblement identique à celle du bottier 5 représenté sur la figure 1. La seule différence importante provient de l'assemblage, par encliquetage, d'une embase 16 en métal avec un fourreau cylindrique 17 en matière plastique. Le fourreau cylindrique 17 comporte, à cet effet, sur l'une de ses bordures périphériques, un jonc de retenue 18 qui coopère avec une gorge de forme complémentaire 19 prévue à la périphérie de l'embase 16. L'autre bordure d'extrémité libre du fourreau 17, qui est opposée à ltembase 16, est légèrement rétreinte, de façon à assurer un bon ancrage du bouchon de résine que le fourreau est destiné à contenir. La surface latérale cylindrique de l'embase 16 est également munie de stries parallèles aux génératrices de sa surface cylindrique, stries qui délimitent par rapport å la surface latérale extérieure du fourreau 17 un épaulement 18 sensiblement analogue à l'épaulement 10 du bottier de la figure 1. Le fourreau rapporté 17 remplit sensiblement les mimes fonctions que la partie non striée 8 du bottier de la figure 1, à savoir celle de réceptacle ou de cavité de moulage pour le bouchon de résine, qui assure la fermeture étanche du bottier, et celle dtautocentrage de la diode de puissance dans l'orifice 3, avant ltopération d'emmanchement à force, Il est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIOS 1 - Diode de puissance à élément semi-conducteur destinée notamment à un pont redresseur d'alternateur utilisé pour l'ali- mentation électrique des véhicules automobilesv cette diode comportant un bottier à l'intérieur duquel est disposé l'élément semi-conducteur, le bottier comportant extérieurement une surface latérale qui est sensiblement de révolution autour d'un axe, l'une des extrémités du bottier étant obturée par une embase alors que son autre extrémité, qui est ouverte, est bouchée par un élément de fermeture électriquement isolant, cet élément de fermeture étant traversé par un conducteur filiforme qui constitue l'une des connexions électriques de l'élément semï#conducteur, l'autre connexion électrique étant constituée par le bottier, la partie formant l'embase du bottier de diode étant destinée à astre emmanchée à force à l'intérieur d'un orifice pratiqué dans une plaque métallique faisant office de radiateur, caractérisée par le fait que sur la surface latérale du bottier est ménagé un épaulement annulaire qui la divise en deux zones, en premier lieu, une zone de plus faible section située du ctté de l'ouverture du bottier qui sert à positionner la diode dans ltori ice avant son emmanchement à force, de façon que l'axe du bottier soit sensiblement confondu avec celui du manchon formé par la paroi intérieure de l'orifice, la hauteur de la zone de faible section, mesurée parallèlement à l'axe du bottier, étant égale ou supérieure à celle du manchon précité et, en second lieu, une zone de plus grande section située du cAoté de l'embase et destinée à entre introduite à force à l'intérieur du manchon. 2 - Diode selon la revendication 1 caractérisée par le fait que la surface latérale extérieure du bottier constitue deux cylindres à base circulaire, le manchon de l'orifice eorrespondant étant également de forme cylindrique 3 - Diode selon les revendications 1 et 2 prises simultanément, caractérisée par le fait que le diamètre extérieur de la zone de plus petite section du bottier est légèrement inférieur au diamètre intérieur du manchon formé par l'orifice, alors que le diamètre de la zone de plus grande section du bottier est légèrement supérieur au diamètre intérieur dudit manchon. 4 - Diode selon la revendication 1, caractérisée par le fait que 11 épaulement annulaire s'étend perpendiculairement à l'axe du bottier, la largeur dudit épaulement mesurée radialement étant comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,4 mm. 5 - Diode selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la zone de plus #grande section du bottier est sensiblement constituée par 1'embase. 6 - Diode selon l'une des revendications 1 à 5, caractériel sée par le fait que sur la-zone de plus grande section du bottier sont pratiquées des stries disposées cate-à-cate parallèlement à l'axe du bottier, l'épaulement annulaire étant formé par les dents disposées entre deux stries successives. 7 - Diode selon l'une des revendications I à 6, caractérisée par le fait que l'extrémité ouverte du bottier est obturée au moyen d'un bouchon de résine électriquement isolante qui est moulée à l'intérieur du bottier.- 8 - Diode selon l'une des revendications l à-7, caractérisée par le fait que la surface latérale du bottier est rétreinte dans sa zone d'extremité libre qui est opposée à 1'embase. 9- Diode selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que le bottier est réalisé d'une seule pièce, par exemple par filage de métal. 10 - Diode selon les revendications 1, 2 et 9 prises sil multanément, caractérisée par le fait que l'épaulement annulaire est obtenu en striant la partie de la- surface latérale cylindrique du bottier qui est située du caté de l'embase, le diamètre extérieur de la partie non striée étant compris entre le diamètre de la partie striée, mesuré à fond de stries, et celui de cette partie striée, mesuré au sommet des dents qui séparent les stries. 11 - Diode selon l'une des revendications l à 8, caractérisée par le fait que le bottier de diode résulte de l'assemblage de deux pièces, d'une part, une embase métallique dont la périphérie constitue la zone de plus grande section du bottier et, d'autre part, un fourreau rapporté sur l'embase, par exemple par encliquetage, fourreau qui constitue la zone de plus petite section du bottier. 12 - Pont redresseur pour alternateur de petite puissance, destiné, en particulier, à l'alimentation électrique des véhicules automobiles, ledit pont comportant des diodes de puissance, caractérisé par le fait que les diodes de puissance utilisées sont des diodes selon l'une des revendications l à 11.