Brevet FR2509948A1 — publié le 19830121

La présente invention est relative à des ensem- bles à circuit électrique, et elle vise en particulier des ensembles du type comportant chacun un composant électrique destiné à être alimenté sous une tension éle- vée, supérieure à 3000 volts, ce composant étant enrobé dans un composé d'enrobage diélectrique solide tel qu'un élastomère de silicone. Dans les conditions de service auxquelles est normalement soumis un tel ensemble à circuit électrique, et lorsque le composant est simplement enrobé dans un composé d'enrobage diélectrique solide, il apparaît une charge électrique à la surface de l'enrobage diélectri- que située à distance du composant, à moins que des pré- cautions soient prises pour éliminer cette charge Si la charge n'est pas éliminée, il peut se produire des décharges par effluves ou par arc, ce qui crée des para- sites électriques indésirables en donnant naissance à des champs électriques, lesquels nuisent au bon fonctionne- ment de l'ensemble à circuit Les décharges sont égale- ment susceptibles d'endommager l'enrobage diélectrique. Il est connu de faire en sorte que cette charge de sur- face se trouve drainée en dehors de l'ensemble à circuit, en vue de prévenir les décharges, en munissant le compo- sant enrobé d'une enveloppe ou boîtier métallique faisant également partie de l'ensemble à circuit, cette enveloppe étant contiguë au matériau d'enrobage diélectrique et étant reliée à un organe qui est extérieur à l'ensemble à circuit et est maintenu à un potentiel nul Le recours à une telle enveloppe métallique est également avantageux du fait que cette enveloppe protège le composant des champs électriques, d'origine quelconque, provenant de l'extérieur de l'ensemble à circuit, qu'il confère à l'ensemble à circuit de la robustesse mécanique, et qu'il facilite le montage de l'ensemble à circuit par dessus d'autres organes Cependant, l'existence inévitable de différences entre les coefficients de dilatation du métal de l'enveloppe et du matériau d'enrobage diélec- trique, sous les conditions de variation de température rencontrées normalement, peut donner lieu à un retrait de l'enveloppe par rapport à des portions adjacentes du matériau d'enrobage diélectrique, d'ou s'ensuit la for- mation intempestive d'espaces ou vides dans-lesquels peuvent se produire des décharges Cet effet peut être réduit en recourant à une enveloppe flexible, mais cette solution peut ne pas être souhaitable si l'enveloppe flexible ne confère pas à l'ensemble à circuit une robus- tesse mécanique voulue, ou si l'enveloppe flexible ne peut pas être utilisée de façon satisfaisante pour faci- liter le montage éventuellement imposé de l'ensemble à circuit par dessus d'autres organes. Pour un ensemble à circuit électrique dans lequel un composant électrique faisant partie de celui-ci doit être alimenté par une tension électrique élevée et dans lequel le composant est enrobé dans un composé d'en- robage diélectrique solide et muni d'une enveloppe métal- lique destinée à être reliée à un organe extérieur à l'ensemble à circuit et maintenu à un potentiel nul, l'enveloppe métallique visant à permettre à la charge électrique apparaissant à la surface de l'enrobage-dié- lectrique située à distance du composant d'être éliminée de l'ensemble à circuit, la présente invention a pour but de fournir un agencement d'ensemble à circuit nouveau et avantageux grâce auquel l'enveloppe métallique assure une prévention efficace des décharges électriques dans les vides ou espaces existant au sein de l'ensemble à circuit dans toutes les conditions de service normales, cependant que l'enveloppe métallique peut être conformée de façon à posséder n'importe quelle résistance mécani- que voulue et peut être disposée de façon à pouvoir servir à monter l'ensemble à circuit sur d'autres organes, si désiré. Selon la présente invention, un ensemble à cir- cuit électrique comprenant au moins un composant électri- que destiné à être alimenté par une tension électrique élevée et enrobé dans un composé d'enrobage diélectrique, et une enveloppe métallique associée au composant enrobé, est également pourvu d'un matériau intermédiaire déforma- ble disposé entre le matériau d'enrobage diélectrique et l'enveloppe métallique, l'agencement étant tel que dans toutes les conditions de service normales de l'ensemble à circuit, le matériau intermédiaire demeure contigu aux portions adjacentes du matériau d'enrobage diélectrique et demeure contigu à certaines au moins des portions adja- centes de l'enveloppe métallique, et qu'en service, il ne se produise pas de décharges électriques dans les vides existant au sein de l'ensemble à circuit. Il est essentiel de faire en sorte, par l'une quelconque des dispositions possibles que l'on verra plus loin ou par une combinaison quelconque d'entre elles, qu'il ne puisse exister de vides au moins à l'interface entre le matériau d'enrobage diélectrique et le matériau intermédiaire déformable sous toutes les conditions de service rencontrées normalement, si un tel résultat ne peut pas être obtenu au titre de caractéristique inhérente à l'agencement de l'ensemble à circuit électrique. Il est également essentiel que le matériau intermédiaire soit électriquement conducteur s'il peut exister des vides au sein du matériau intermédiaire ou à l'interface entre l'enveloppe métallique et le matériau intermédiaire, de tels vides étant susceptibles de se former inintentionnellement dans les conditions de service rencontrées normalement Dans ces circonstances, il faut que le matériau intermédiaire àit une conductibilité électrique suffisante et qu'il demeure suffisamment en contact avec l'enveloppe métallique pour que la charge électrique qui apparaîtrait sans cela à la surface de l'enrobage diélectrique s'élimine à une vitesse ou débit propre à rendre impossible l'apparition de déchar- ges au sein du matériau intermédiaire ou à l'interface entre l'enveloppe et le matériau intermédiaire Lorsque le matériau intermédiaire est un matériau cellulaire ou mousse déformable élastiquement, il est essentiel que la charge électrique s'élimine sous un débit au moins suffisant pour faire en sorte qu'il ne puisse se pro- duire de décharges au sein des vides de la mousse, dans toutes les conditions de service rencontrées normalement. Lorsque le matériau intermédiaire électriquement conduc- teur et déformable comporte une matière plastique, et indépendamment du fait qu'il soit également élastique ou non, il peut être rendu électriquement conducteur en y adjoignant aussi une charge ou matière d'apport électri- quement conductrice de toute forme appropriée En général, il est exigé du matériau intermédiaire électriquement conducteur de s'opposer à l'existence et/ou à la forma- tion inintentionnelle de vides au sein de l'ensemble à circuit sous toutes les conditions de service rencontrées normalement, et/ou d'être de conductibilité électrique suffisante pour faire en sorte qu'il ne puisse se produire de décharges au sein de l'ensemble à circuit. Si le matériau intermédiaire déformable n'est pas électriquement conducteur, il peut être considéré comme faisant partie du matériau d'enrobage diélectrique, et la charge électrique apparaît alors à sa surface située à distance du composant enrobé au lieu d'apparaître à la surface de la partie principale de l'enrobage diélectri- que, si l'agencement n'est pas tel que cette charge de surface s'élimine par l'enveloppe métallique Cependant, il est essentiel qu'aucun vide ne soit ménagé ou ne puisse se former accidentellement ni à l'interface entre le matériau intermédiaire et l'enveloppe métallique, ni au sein du matériau intermédiaire, sous toutes les condi- tions de service auxquelles est normalement soumis l'en- semble à circuit électrique. Le matériau intermédiaire, qu'il soit électri- quement conducteur ou non, et qu'il soit ou non sous forme de mousse, peut être déformable élastiquement. Avec un matériau intermédiaire élastiquement déformable, la tendance à l'apparition de vides est moins grande qu'elle le serait autrement aux interfaces du maté- riau intermédiaire avec l'enrobage diélectrique et avec l'enveloppe métallique. Quel que soit l'agencement, le matériau inter- médiaire déformable peut comporter au moins une matière plastique, telle qu'un polyuréthane. Avantageusement, le matériau intermédiaire déformable présente une composition propre à lui permet- tre d'adhérer, d'une façon quelconque, au matériau d'enro- bage diélectrique et/ou à l'enveloppe métallique Dans ces conditions, et indépendamment du fait que le matériau intermédiaire déformable soit ou non élastique, il peut être éventuellement fait en sorte qu'il ne se crée de vides en aucune des interfaces auxquelles adhère le maté- riau intermédiaire Par exemple, lorsque le matériau intermédiaire comporte au moins un polyuréthane et que le matériau d'enrobage diélectrique est un élastomère de silicone, le matériau intermédiaire peut présenter une surface rugueuse, ce qui lui permet d'adhérer par ancrage aux portions contiguës de l'enrobage diélectrique. Les caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus amplement de la description détail- lée qui est donnée ci-après à titre d'exemple non limi- tatif en référence au dessin annexé, qui représente glo- balement en coupe une forme de réalisation d'un ensemble à circuit électrique selon la présente invention. L'ensemble à circuit électrique représenté comporte une multiplicité de composants électriques, désignés globalement par le repère 10, et destinés à être soumis à une alimentation à haute tension, non représentée, qui est par exemple de 15 000 volts Les composants 10 sont enrobés dans un composé d'enrobage diélectrique 11, formé par exemple par un élastomère de silicone ou par une résine de matière plastique pleine Si, dans l'ensemble à circuit, les composants 10 sont simplement enrobés dans le composé d'enrobage dié- lectrique 11, il apparaît dans les conditions de service rencontrées normalement une charge électrique à la sur- face 12 de l'enrobage diélectrique située à distance des composants Une telle charge peut provoquer des déchar- ges par effluves ou par arc, qui donnent naissance à des parasites électriques indésirables, par création de champs électriques qui nuisent au-bon fonctionnement de l'ensemble à circuit En outre, de telles décharges sont susceptibles d'endommager l'enrobage diélectrique. Il est connu de munir l'ensemble à circuit électrique comprenant le composant enrobé d'une enveloppe métallique, comme indiqué en 13, celleci étant par exemple en aluminium L'enveloppe métallique 13 est reliée à un organe, globalement désigné par le repère 14, qui est extérieur à l'ensemble à circuit et est maintenu à un potentiel nul Ainsi, si l'enveloppe métallique 13 est contiguë au matériau d'enrobage diélectrique, la charge apparaissant à la surface de l'enrobage diélectri- que se trouve éliminée, ce qui supprime les décharges électriques. La mise en oeuvre d'une telle enveloppe est également avantageuse en ceci qu'elle protège les compo- sants des champs électriques d'origine quelconque prove- nant de l'extérieur de l'ensemble à circuit, qu'elle confère à l'ensemble à circuit de la résistance mécanique et qu'elle facilite le montage de l'ensemble à circuit sur d'autres organes Toutefois, l'existence inévitable de différences entre les coefficients de dilatation du métal de l'enveloppe et du matériau d'enrobage diélec- trique, sous les conditions de variation de température usuelles, peut donner lieu à un retrait du matériau d'enrobage diélectrique par rapport à l'enveloppe, en donnant accidentellement naissance à des vides dans les- quels les décharges peuvent se produire Il est connu de réduire cet effet en faisant appel à une enveloppe flexible, mais cette solution peut ne pas être souhaita- ble si l'enveloppe flexible ne confère pas à l'ensemble à circuit une robustesse voulue, ou si l'enveloppe flexi- ble ne peut pas être utilisée de façon satisfaisante pour faciliter le montage éventuellement imposé de l'ensemble à circuit par dessus d'autres organes. Selon la présente invention, l'agencement clas- sique d'ensemble à circuit qui a été considéré plus haut est modifié de la façon représentée par le dessin ci- annexé par la disposition d'un matériau intermédiaire électriquement conducteur et déformable élastiquement 15 entre le matériau d'enrobage diélectrique 11 et l'enve- loppe diélectrique 13. La disposition est telle qu'il ne peut pas se créer de vides au moins à l'interface entre le matériau d'enrobage diélectrique et le matériau intermédiaire déformable, sous toutes les conditions de service usuel- les de l'ensemble à circuit électrique Ce résultat peut être obtenu au titre de caractéristique propre à l'agence- ment de l'ensemble à circuit électrique, ou bien en recou- rant à l'une quelconque ou à une combinaison quelconque des dispositions possibles qui seront considérées plus loin. Le matériau intermédiaire élastiquement défor- mable comprend un matériau cellulaire ou mousse compor- tant des vides dans lesquels des décharges peuvent se produire Ainsi, il faut que le matériau intermédiaire cellulaire ait une conductibilité électrique suffisante et qu'il reste suffisamment en contact avec l'enveloppe métallique pour faire en sorte que la charge soit dissi- pée sous un débit propre à empêcher que des décharges puissent se produire, au moins dans ces vides Un maté- riau intermédiaire comportant une matière plastique telle que la matière cellulaire considérée plus haut peut être rendu électriquement conducteur par incorpora- tion à celui-ci d'une charge ou matière d'apport électri- quement conductrice de toute forme approprée, telle que du carbone. Le matériau intermédiaire 15 est suffisamment déformable élastiquement, et l'agencement de l'ensemble à circuit est tel que le matériau intermédiaire demeure contigu tant à l'enrobage diélectrique qu'à l'enveloppe métallique, sous toutes les conditions de service aux- quelles est soumis normalement l'ensemble à circuit, sans qu'il demeure ou qu'il se forme accidentellement de vides aux interfaces entre le matériau intermédiaire d'une part et l'enrobage diélectrique et l'enveloppe métallique d'autre part, dans lesquels des décharges pourraient se produire Usuellement, l'agencement est tel que le matériau intermédiaire se trouve déformé élas- tiquement sous toutes les conditions de service rencon- trées normalement. En variante, l'agencement peut être tel que des vides puissent se former accidentellement à l'inter- face entre le matériau intermédiaire et l'enveloppe métallique, et il est imposé au matériau intermédiaire d'être d'une conductibilité électrique suffisante et de demeurer suffisamment en contact avec l'enveloppe métal- lique pour qu'il ne puisse pas se produire de décharges électriques dans de tels vides. Un matériau intermédiaire comportant une matière plastique telle par exemple qu'un polyuréthane est également avantageuse en raison du fait qu'elle pré- sente une surface rugueuse, susceptible de lui permettre d'adhérer par ancrage aux portions contiguës de l'enro- bage diélectrique, par exemple, lorsque l'enrobage diélec- trique comprend un élastomère de silicone. Il est souhaitable, mais non essentiel, que le matériau intermédiaire présente une composition propre a lui permettre d'adhérer, d'une façon quelconque, au matériau d'enrobage diélectrique, et/ou à l'enveloppe métallique, en offrant ainsi un effet complémentaire de celui de l'élasticité du matériau intermédiaire quant à faire en sorte que le matériau intermédiaire demeure contigu aux portions adjacentes de l'enrobage diélectri- que et demeure contigu à certaines au moins des portions adjacentes de l'enveloppe métallique, sous toutes les conditions auxquelles est normalement soumis l'ensemble à circuit. En général, il est demandé au matériau intermé- diaire d'éviter la création et/ou la formation acciden- telle de vides au sein de l'ensemble à circuit sous toutes les conditions de service rencontrées normalement, et/ou de présenter une conductibilité électrique suffisante pour faire en sorte qu'il ne se produise pas de décharges au sein de l'ensemble à circuit. La disposition du matériau intermédiaire à l'intérieur de l'ensemble à circuit permet à l'enveloppe métallique d'avoir n'importe quelle robustesse mécanique voulue Cette robustesse mécanique ne se trouve plus au moins partiellement restreinte par le besoin pour l'enve- loppe de fléchir afin de se prêter de façon satisfai- sante à l'évacuation des charges électriques de la sur- face du matériau d'enrobage diélectrique, sous toutes les conditions de service auxquelles est normalement soumis l'ensemble à circuit De plus, l'enveloppe métal- lique peut présenter toute forme propre à faciliter le montage de l'ensemble à circuit sur d'autres organes. Il est souhaitable, mais non essentiel, que l'enveloppe métallique forme une enceinte complète pour les composants enrobés Il faut qu'à cet égard-l'agence- ment d'un ensemble à circuit électrique selon la-présente invention soit tel que la charge électrique qui apparal- trait sans cela sur toute portion de surface de l'enro- bage diélectrique s'évacue sous un débit garantissant qu'il ne puisse se produire de décharges. L'agencement peut être tel-que le matériau intermédiaire n'entoure pas complètement les composants enrobés, par exemple, si une partie de l'enveloppe métal- lique est flexible, et se trouve ainsi convenable en contiguïté avec le matériau d'enrobage diélectrique, et/ou si une partie de l'enveloppe métallique n'est pas sujette à se rétracter des portions adjacentes du matériau d'en- robage diélectrique auxquelles elle est contiguë, et/ou si l'agencement est tel que, dans les conditions de recouvrement incomplet du matériau intermédiaire présent, la charge électrique tendant à apparaître à la surface du matériau d'enrobage diélectrique se trouve évacuée sous un débit propre à empêcher que des décharges se produisent dans les vides existant au sein de l'ensemble à circuit, de tels vides étant éventuellement formés accidentellement. L'agencement peut aussi être tel que le maté- riau intermédiaire ne soit pas un matériau cellulaire ou mousse, mais que des vides puissent demeurer au sein de l'ensemble à circuit, et/ou que des vides puissent se former accidentellement sous les conditions de services auxquelles est normalement soumis l'ensemble à circuit, l'essentiel étant que de tels vides se trouvent loin de l'interface entre matériau intermédiaire et enrobage diélectrique, d'o s'ensuit qu'il faut que le matériau intermédiaire ait une conductibilité électrique suffisante et qu'il demeure suffisamment en contact avec l'enveloppe métallique pour faire en sorte que des déchar- ges ne puissent se produire dans ces vides. S'il n'y a pas de formation de vides à l'inté- rieur de l'ensemble à circuit, le matériau intermédiaire peut ne pas être électriquement conducteur Dans ces conditions, le matériau intermédiaire peut être considéré comme faisant partie de l'enrobage diélectrique, et la charge électrique apparatt alors sur la surface de celui- ci qui est située à distance des composants enrobés, si l'agencement n'est pas tel que cette charge de surface s'évacue par l'enveloppe métallique Toutefois, il est essentiel qu'aucun vide n'existe ou ne puisse se former accidentellement tant à l'interface entre le matériau intermédiaire et l'enveloppe métallique qu'au sein du matériau intermédiaire, en plus de la condition d'inexis- tence ou d'absence de formation accidentelle de vides à l'interface entre le matériau intermédiaire et l'enro- bage diélectrique, sous toutes les conditions de service auxquelles est normalement soumis l'ensemble à circuit électrique Dans ce genre de conditions, le matériau intermédiaire peut ne pas être une mousse. Le matériau intermédiaire, qu'il soit ou non électriquement conducteur, peut être élastique sans pour autant devoir comprendre une mousse. Le matériau intermédiaire peut ne pas être élastique, mais il lui faut être déformable. Si le matériau intermédiaire présente une adhérence suffisante au matériau d'enrobage diélectrique et/ou à l'enveloppe métallique, il peut ne pas devoir être également élastique, ceci indépendamment du fait que le matériau intermédiaire soit ou non électriquement conducteur. Qu'il soit ou non élastique, le matériau inter- médiaire peut ne pas adhérer au matériau d'enrobage dié- lectrique et/ou à l'enveloppe métallique. REVENDICATIONS 1 Ensemble à circuit électrique comprenant au moins un composant électrique destiné à être alimenté par une tension électrique élevée, ledit composant étant enrobé dans un matériau d'enrobage diélectrique et étant muni d'une enveloppe métallique, caractérisé en ce que l'ensemble à circuit est également muni d'un matériau intermédiaire déformable disposé entre le matériau d'en- robage diélectrique et l'enveloppe métallique, la dispo- sition étant telle que sous toutes les conditions de service auxquelles est normalement soumis l'ensemble à circuit, le matériau intermédiaire demeure contigu à des portions adjacentes du matériau d'enrobage diélectrique et demeure contigu au moins à certaines des portions adjacentes de l'enveloppe métallique, et qu'en service, il ne se produise pas de décharges électriques à l'inté- rieur de l'ensemble à circuit. 2 Ensemble à circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau intermédiaire déforma- ble est électriquement conducteur. 3 Ensemble à circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau intermédiaire est un matériau cellulaire déformable élastiquement. 4 Ensemble à circuit selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le maté- riau intermédiaire déformable comporte une matière plas- tique qui est rendue électriquement conductrice par adjonction à celle-ci d'un matériau d'apport électrique- ment conducteur. 5 Ensemble à circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau intermédiaire est un isolant, et en ce qu'aucun vide n'est ménagé ou ne peut se créer ni à l'interface entre le matériau intermédiaire et l'enveloppe métallique, ni au sein du matériau inter- médiaire, sous toutes les conditions de service auxquelles est normalement soumis l'ensemble à circuit. 6 Ensemble à circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau intermédiaire est déformable élastiquement. 7 Ensemble à circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau intermédiaire déformable est une matière plas- tique. 8 Ensemble à circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que la matière plastique est un polyu- réthane. 9 Ensemble à circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau intermédiaire déformable présente une composi- tion propre à lui permettre d'adhérer à l'enveloppe métal- lique. Ensemble à circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau intermédiaire déformable présente une composi- tion propre à lui permettre d'adhérer au matériau d'enro- bage diélectrique. 11 Ensemble à circuit selon la revendication , caractérisé en ce que le matériau intermédiaire est ancré aux portions contiguës du matériau d'enrobage diélectrique. 12 Ensemble à circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau d'enrobage diélectrique comprend un élastomère de silicone.