Brevet FR2524246A1 — publié le 19830930

t 46 SYSTEME D'INTERCONNEXION THERMIQUE La présente invention concerne un système d'interconnexion thermique principalement destiné aux armoires électriques compor- tant une grande densité de cartes imprimées revêtues de composants électriques dissipant des calories La demande française 80 05 198 déposée le 7 mars 1980 décrit un système d'interconnexion ther- mique et électrique pour des armoires électriques comportant une pluralité de cartes imprimées "mères" et "filles". De telles armoires électriques comportant un grand nombre de cartes "mères" et cartes "filles" généralement situées à proximité les unes des autres posent d'importants problèmes de dissipation thermique En effet, les composants utilisés à l'heure actuelle comportent un très grand nombre de fonctions sous forme intégrée responsables d'une importante dissipation thermique La proximité des cartes les unes des autres nécessite une organisation dans l'évacuation des calories et une répartition la plus uniforme possible de la température dans l'ensemble de l'armoire électrique Les systèmes de connexions thermique et électrique actuellement con- nus présentent principalement l'inconvénient d'être difficilement réparables en cas de pannes, dans de, bonnes conditions, les opéra- tions de maintenance étant particulièrement longues et difficiles à réaliser. Le système d'interconnexion thermique selon l'invention per- met d'éviter ces inconvénients Il comporte essentiellement un chassis traversé pas des conduits de circulation de fluide de refroi- dissement, chassis sur lequel sont disposées une pluralité de parois parallèles solidaires dudit chassis, parois entre lesquelles viennent se loger des connecteurs thermiques et/ou électriques comportant des moyens de fixation de type "tenon" qui coopèrent avec des rainures complémentaires disposées dans les parois parallèles De préférence, le chassis est formé par un profilé d'aluminium dans lequel viennent se loger les connecteurs de cartes qui sont maintenus solidaires de ce profilé sans aucune vis de fixation Les opérations de montage des armoires électriques correspondantes ainsi que la maintenance sont donc particulièrement simplifiées en utilisant le système selon l'invention. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent: la figure 1, une vue d'ensemble d'une armoire électrique comportant un système d'interconnexion selon l'art antérieur, la figure 2, une première variante de réalisation du système d'interconnexion thermique selon l'invention, la figure 3, une deuxième variante de réalisation du système selon l'invention, - la figure 4, une troisième -variante du système d'intercon- nexion selon l'invention, la figure 5, divers modes de refroidissement possibles du système selon l'invention. Sur la figure 1, est représentée une armoire électrique com- portant un système de cartes "mères" et cartes "filles" selon l'art antérieur Sur les parois latérales 2 et 3 de l'armoire électrique, sont fixés une pluralité de connecteurs thermiques et/ou électriques 1. Ces connecteurs 1 sont disposés en saillie sur les parois latérales de l'armoire Entré deux connecteurs 1, sont disposées des-cartes mères 5 Ces cartes mères comportent généralement un circuit électrique. rapporté sur un drain thermique qui permet l'interconnexion élec- trique et thermique des cartes filles telles que 10 fixées parallè- lement entre elles entre deux cartes mères 5, chaque carte fille eétant maintenue à l'une de ses extrémités par un connecteur électrique et/ou thermique 11, 12 solidaire d'une carte mère 5. Chaque connecteur est en saillie par rapport à la carte mère La fixation de ces connecteurs sur les parois latérales ou sur les cartes mères s'effectue donc à l'aide de vis ou rivets qui solidarisent ainsi- les deux parties Lorsqu'une panne électrique et/ou thermique se- produit par exemple au niveau d'un connecteur tel que 1 ou 12, il est donc nécessaire pour la maintenance de ce système de démonter et d'extraire de l'appareil électrique au moins une carte mère et l'ensemble des connecteurs 12 fixés sur celle-ci ainsi que l'ensemble des cartes filles 10 reliées auxdits connecteurs 12 Il est ensuite nécessaire de dévisser le connecteur défectueux et le remplacer par un nouveau connecteur puis remonter l'ensemble. La figure 2 représente une première variante du système selon l'invention Sur la figure 2 a, est représentée une vue partielle d'une paroi 22 destinée à remplacer par exemple une carte mère 5 de la figure 1 Cette paroi 22 est constituée d'une partie plane 21 formant la paroi proprement dite sur laquelle sont fixées parallèlement entre elles une pluralité de parois verticales 18, 19, 20 Ces parois verticales telles que 18 et 19 comportent chacune les faces latérales 29 et 30 en contact avec le connecteur thermique 26 Ces parois latérales de même hauteur que la hauteur de la paroi latérale 23 du connecteur 26 se prolongent à l'arrière de celles-ci par une paroi commune 32, séparées toutefois de celle-ci par un espace rectan- gulaire 31 Cette paroi 32, qui peut bien entendu se prolonger verticalement sur la figure de manière à former une armoire métallique complète, est traversée par au moins une canalisation 64 dans laquelle circule un fluide de refroidissement Le connecteur 26 a sensiblement la forme d'un U comportant deux branches 24 et 25 d'inégales longueurs, reliées par une branche 23 représentant la base du U La longueur de la branche 25 est inférieure à celle de la branche 24 de manière à permettre l'introduction de la carte imprimée entre l'extrémité de cette branche 25 et la paroi latérale 29 de la paroi 18 (figure 2 b), cette carte imprimée étant fixée par l'action d'une came non représentée sur la figure qui pivote dans le logement 60 prévu à cet effet Les deux parois 18 et 19 permettent le glissement du connecteur 26 entre elles et le maintien latéral de celui-ci L'extrémité 45 du connecteur 26 comporte une partie sensiblement plane, prolongement du bras 24, dans laquelle est prévue une ouverture 34 pour la fixation à l'aide d'une vis 57 ou d'un rivet 58 de manière à solidariser le connecteur du trou 59 de la paroi froide 21 L'ouverture sensiblement rectangulaire 31 est prévue dans ce but afin de pouvoir atteindre plus aisément cette vis de fixation. L'autre extrémité du connecteur 26 est réalisée par un assemblage de deux tenons 52 et 53 qui viennent coopérer avec deux ouvertures 54 réalisées dans les parois telles que 18 et 19 Ces tenons 52 et 53 sont disposés sensiblement sur un même axe 51 qui traverse la paroi 24 Les ouvertures 54 sont munies d'un chanfrein d'entrée et ont une forme sensiblement rectangulaire comme représentée sur la figure. Bien entendu, la longueur de chaque tenon 52, 53 n'excède pas la moitié de la largeur d'une ouverture 54 (voir figure 2 b). Ce premier mode de réalisation du système selon l'invention permet une fixation simple des connecteurs 26 tandis que l'ensemble de la paroi froide 22 peut être obtenu directement à l'aide d'un prof il extrudé. La figure 3 représente une deuxième variante de réalisation du système selon l'invention, figure sur laquelle les mêmes éléments que ceux des figures précédentes portent les mêmes références. Dans cette seconde variante, la différence essentielle réside dans le mode de fixation de la partie avant 45 du connecteur 26 Celle-ci est munie tenons tels que 39 disposés le long d'un axe 38 traversant la paroi 24 Ces tenons 39 sont destinés à coopérer avec le logement 37 situé dans l'ouverture 31 Pour cela, cette ouverture de forme généralement rectangulaire possède sur sa face latérale gauche (coupe XX figure 3) une saillie 35 délimitant un passage étroit 36 légèrement supérieur à l'épaisseur du tenon 39 f cette saillie déli- mitant le logement 37 de forme sensiblement rectangulaire muni d'un chanfrein d'entrée Les longueurs des logements 37 et 54 sont identiques (dans le sens horizontal sur la figure) pour permettre un déplacement commun des tenons 53 et 39 La fixation s'effectue (figure 3 b) en amenant le tenon 39 du connecteur 26 à l'aplomb du passage 36 de l'ouverture 31, puis mouvement vertical du connecteur 26 et enfin translation horizontale dudit connecteur de manière à faire coulisser les tenons 39 et 53 dans les logements 37 et 54 Afin d'éviter la désolidarisation du connecteur et de la paroi froide 22 dans le cas de chocs ou de vibrations, il est prévu une encoche 61 dans l'ouverture 54, celle-ci étant de section suffisamment faible par rapport au diamètre du tenon 53 pour nécessiter un enclen- S chement en force, de celui-ci qui vient ensuite se loger dans cette cavité semi-cylindrique 61 (on peut aussi réaliser cet encliquetage par un enclenchement à force du tenon dans la rainure 54 résultant d'un léger décalage de l'axe 51 du tenon 53 de manière à déformer légèrement l'axe 51 avant -son redressement lors de son arrivée dans le logement 61) On note que ce type d'assemblage est très simple et très pratique à réaliser, aucune vis de fixation n'étant prévue, tandis que la forme de la paroi 52 peut également être obtenue direc- tement par extrusion. La figure 4 représente une troisième variante de réalisation du système selon l'invention, sur laquelle les mêmes éléments que ceux des figures précédentes portent les mêmes références Cette va- riante se distingue de celle de la figure 2 par son mode de fixation de la partie avant 45 du connecteur 26 dans la paroi froide 22 Pour cela, le profilé obtenu directement d'extrusion a la forme indiquée sur la figure (coupe XX) On constate sur cette figure que l'ouver- ture rectangulaire 31 entre une paroi 19 et la paroi 32 est limitée par une traverse 40 sous laquelle on trouve une seconde ouverture 62 Cette ouverture (figure 4 a) s'étend continument sur la paroi 21,. sensiblement parallèlement à la canalisation 64 La largeur de -la paroi 40 n'est pas constante (figure 4 b) pour permettre de déboucher dans la rainure 62 en fraisant la rainure Au niveau des parois telles que 18, 19, 20, etc, cette traverse 40 relie cette paroi à la paroi arrière 32, tandis qu'au niveau correspondant à un intervalle entre deux parois 18 et 19, cette traverse 40 est légèrement en retrait par rapport au flanc latéral droit de l'ouverture 31 (partie hachurée de la traverse 40 sur la figure 4 b) Le connecteur 26, quant à lui, comporte une partie avant 45 de sa face 24 munie d'un chanfrein d'entrée 70 La hauteur de la cavité 62 correspond sensiblement à l'épaisseur de cette face d'entrée 45 Toutefois, pour faciliter 1524 t 246. l'introduction du connecteur 26, la rainure 62 est à sa face infé- rieure légèrement en contrebas par rapport à la surface 21 de la paroi froide 22 (hauteur h sur la figure 4 a) L'ouverture 63 (figure 4 b) correspondant à l'introduction de la face avant 45 du connecteur 26 est réalisée par usinage, le profilé obtenu directement d'extrusion comportant une traverse 40 de largeur constante et fermée égale- ment le long de la paroi 69 (figure 4 a). Cette dernière solution présente l'avantage par rapport aux deux solutions précédentes de ne néoessiter qu'un seul axe tel que 51 dans le connecteur 26, tout en permettant un assemblage plus aisé des connecteurs et de la paroi froide 22 (un seul mouvement longitudinal) ainsi qu'une meilleure continuité thermique des parois verticales avec le puit thermique 64 en particulier lorsque celui-ci est situé à lextrémité (gauche sur la figure) de la: paroi froide 22. Bien entendu, dautres canalisations telles que 64 peuvent exister à Pintérieur même de la paroi 21 régulièrement réparties de celles-ci - -La figure 5 représente des exemples de réalisation de sources froides faisant intervenir différents types de puits thermiques tels que 64 Ces exemples illustrent particulièrement bien la nécessité et rutilité de Pinvention, et en particulier les solutions des figures 3 et 4 En effet, si dans le cas de la figure 5 a qui correspond au cas des figures précédentes, le refroidissement est réalisé par circulation d'un fluide, l'utilisation de vis est malgré tout possible dans la mesure o ces vis telles que 57 (figure 2) sont disposées en dehors. des passages du liquide de refroidissement Toutefois, dans des cas de refroidissement tels que représentés sur les figures 5 b et -5 c correspondant à un refroidissement par circulation d'air (figure 5 b) et circulation d'air canalisé refroidissement du système. -524246 REVENDICATIONS 1 Système d'interconnexion thermique et/ou électrique pour l'interconnexion d'une pluralité de cartes imprimées revêtues de composants électriques et munies d'un drain thermique, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi ( 21) munie de moyens de refroidis- sement thermiques ( 64) sur une face de laquelle sont disposées une pluralité de parois parallèles ( 18, 19, 20), perpendiculaires à la paroi froide entre lesquelles viennent se loger des connecteurs thermiques et/ou électriques ( 26) sur lesquels peuvent être fixées des cartes imprimées, lesdits connecteurs thermiques et/ou électriques ( 26) comportant une pluralité de tenons ( 53) coopérant respectivement avec une pluralité de rainures ( 54), chaque rainure étant disposée dans une des parois parallèles ( 18, 19, 20). 2 Système d'interconnexion selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la hauteur des parois parallèles ( 18, 19, 20) est sensiblement identique à celle du connecteur ( 26) qui vient se loger entre elles. 3 Système d'interconnexion selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le connecteur thermique et/ou électrique ( 26) a une section en U dont la base ( 23) s'appuie contre l'une des parois parallèles ( 18, 19, 20), les branches du U étant d'inégale longueur, la branche la plus longue ( 24) étant au contact de la paroi froide ( 21), la branche la plus courte ( 25) ménageant un espacement entre son extrémité et l'autre paroi parallèle entourant le connec- teur pour le passage de la carte imprimée, le connecteur comportant en outre des moyens de fixation ( 100) de celle-ci. 4 Système d'interconnexion selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque connecteur ( 26) comporte deux tenons ( 52, 53) disposés sur un même axe traversant la branche du U de plus grande longueur ( 24), ces tenons étant disposés vers la partie arrière du connecteur, tandis que les parois parallèles qui l'entourent comportent chacune une fente ( 54) qui coopère avec le tenon, 21524246. disposée au niveau de la séparation de la paroi parallèle et de la paroi froide, le système comportant en outre des moyens de verrouillage ( 61) du tenon et de la fente. Système d'interconnexion selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce chaque connecteur comporte deux tenons disposés sur un même axe traversant la branche du U de plus grande longueur, deux saillies ( 35) étant disposées dans la partie arrière ( 32) de manière à ménager un logement qui coopère avec lesdits tenons. 6 Système d'interconnexion selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie avant de chaque connecteur comporte une partie plane ( 45), dans le prolongement du bras de plus grande longueur du U, qui vient s'encastrer dans une ouverture ( 63) correspondante disposée en avant de la partie arrière ( 32), cette ouverture débouchant sur une rainure ( 62) dont le fond est situé en contrebas de l'ouverture, de manière à permettre une introduction aisée du connecteur.