Brevet FR2665817A1 — publié le 19920214

-1 DIODE A ELECTRODES ET A BOITIER ASSEMBLES SANS SOUDURE NI SERTISSAGE, ET PONT REDRESSEUR REALISE AVEC DE TELLES DIODES La présente invention concerne une diode à électrodes et à boîtier assemblés sans soudure ni sertissage et un pont redresseur réalisé avec de telles diodes. En dehors des batteries et des génératrices à courant continu à collecteur, le courant continu peut être également fourni par des alternateurs redresseurs ou par des transformateurs redresseurs à partir d'une source de courant alternatif Ces alternateurs redresseurs et transformateurs redresseurs comportent un ou plusieurs ponts redresseurs qui convertissent le courant alternatif à l'entrée en courant continu ou redressé à la sortie Un pont redresseur est constitué par un certain nombre de diodes dont le fonctionnement génère des pertes calorifiques qui exigent une efficace évacuation de la chaleur pour éviter toute élévation nuisible de température Les diodes connues vendues dans le commerce sont généralement enfermées individuellement dans des boîtiers standards hermétiques -qui les protègent contre toutes agressions extérieures d'origine mécanique, chimique ou électrique Dans leur exploitation, ces diodes connues sont en général associées à des radiateurs en matériau bon conducteur de la chaleur fixés sur leurs boîtiers de protection afin d'augmenter leur surface d'échange thermique avec le milieu ambiant ou avec une convection de fluide de refroidissement et d'évacuer efficacement la chaleur engendrée par leurs pertes thermiques lors de leur fonctionnement Aux volumes et masses des boîtiers de ces diodes connues s'ajoutent aussi le volume et la masse de leurs radiateurs de sorte qu'un pont redresseur réalisé avec ces diodes connues est relativement volumineux et pesant Un tel pont redresseur se révèle peu recommandable pour certains équipements tels que par exemple les équipements aéronautiques o un encombrement réduit et une faible masse sont généralement exigés. Par ailleurs pour assurer une meilleure fiabilité de fonctionnement, on choisit fréquemment pour constituer le pont redresseur, des diodes à surcapacité, c'est-à-dire des diodes qui fonctionnent non pas à leur courant nominal mais à une valeur inférieure à ce courant De plus on associe généralement à ces diodes, des radiateurs correspondant à leur puissance nominale Ces diodes surpuissantes avec leurs radiateurs associés sont normalement plus encombrantes et plus pesantes que les diodes à capacité normale munies de leurs radiateurs. Des ponts redresseurs réalisés avec ces diodes surpuissantes sont de ce fait relativement volumineux et pesants. Les diodes connues sont en outre relativement onéreuses, étant donné que l'assemblage de leurs électrodes et boîtiers métalliques ou métallo-céramiques, par soudage et sertissage, fait souvent appel à des procédés complexes et des outillages généralement coûteux. La présente invention visant à éviter les inconvénients ci-dessus permet de réaliser une diode efficace en fonctionnement, économique en fabrication, faible en encombrement, faible en masse et pourvue d'électrodes et boîtier assemblés sans soudure ni sertissage. Elle a également pour objet un pont redresseur économique, efficace, léger et peu encombrant réalisé avec de telles diodes. Selon l'invention une diode à électrodes et à boîtier assemblés sans soudure ni sertissage, est caractérisée en ce que les électrodes sont maintenues assemblées aux deux faces opposées d'une pastille à passage unidirectionnel de courant électrique, par simple contact intime de conduction électrique et thermique sous l'action permanente d'une pression exercée par un organe élastique, et en ce que le boîtier est fermé par un couvercle maintenu solidement en position de fermeture par simple effet de coincement sous une poussée continue exercée par cet organe élastique. Un pont redresseur destiné à convertir un courant alternatif polyphasé en un courant continu ou redressé est caractérisé en ce qu'il est constitué par des sous-ensembles à plusieurs diodes et ayant chacun pour l'une des deux électrodes de ces diodes, une électrode commune qui sert également de boîtier et de radiateur, et pour l'autre des deux électrodes de ces diodes, des électrodes individuelles. Pour mieux faire comprendre l'invention on en décrit ci-après un certain nombre d'exemples de réalisation illustrés par des dessins ci-annexés dont: la figure 1 représente une vue partielle schématique en coupe verticale d'une diode réalisée selon l'invention, la figure 2 représente une vue latérale schématique en coupe partielle d'une variante de réalisation sous forme d'un sous-ensemble à plusieurs diodes de la figure 1, et la figure 3 représente une vue de dessus schématique, partielle du sous-ensemble à plusieurs diodes de la figure 2. Une diode 1 illustrée dans la figure 1 comprend une pastille à passage unidirectionnel de courant électrique 2 d'un type connu et deux électrodes d'entrée et de sortie de courant électrique 4 et 5 respectivement assemblées aux deux faces opposées de cette pastille 2. La pastille à passage unidirectionnel de courant électrique 2 qui constitue la diode proprement dite est disposée dans un creux 9 formé dans l'une 5 de ces deux électrodes 4 et de la diode 1 de manière à faire accomplir par cette électrode 5 parallèlement trois fonctions: celle d'une électrode pour une entrée ou une sortie de courant électrique, celle d'un radiateur qui évacue la chaleur engendrée par des pertes thermiques de la diode 1 en fonctionnement, et celle d'un boîtier de protection de cette pastille à passage unidirectionnel de courant 2 contre toutes agressions extérieures d'origine mécanique, chimique, électrique. Le creux 9 de l'électrode 5 est fermé par un couvercle Dans la diode 1, les électrodes 4 et 5 et le couvercle 10 de boîtier sont respectivement assemblés sans soudure ni sertissage. Les deux électrodes 4 et 5 sont maintenues assemblées aux deux faces opposées de la pastille à passage unidirectionnel de courant électrique 2 par simple contact intime de conduction électrique et thermique sous l'action permanente d'une pression exercée par un organe élastique tandis que le couvercle 10 est maintenu solidement en position de fermeture dans le creux de boîtier 9 par simple coincement sous une poussée continue exercée par cet organe élastique. Dans la diode 1 de l'exemple de la figure 1, la pastille à passage undirectionnel de courant électrique 2 a une forme circulaire et comprend deux faces opposées destinées à recevoir respectivement les deux électrodes 4 et 5 dont l'une est une électrode d'entrée de courant électrique et l'autre est une électrode de sortie de courant électrique. Dans la diode 1, l'électrode 4 a une forme d'une vis ayant une tête plate 11, un corps lisse 12 et un bout fileté 13. La tête plate 11 est appliquée en contact intime de conduction électrique et thermique contre une première des deux faces opposées de la pastille 2 et le bout fileté 13 est destiné à la fixation d'un fil ou câble électrique de connexion L'électrode servant également de boîtier et de radiateur de la diode 1, a une forme géométrique prédéterminée et comprend une partie massive dite boîtier électrode 14 et une partie radiateur 15 à structure massive ou taillée en ailettes La partie boîtier électrode 14 de l'électrode 5 comprend un creux de boîtier 9 destiné à recevoir la pastille à passage unidirectionnel de courant électrique 2 et l'électrode 4 dont la tête plate 11 est appliquée en contact intime de conduction électrique et thermique contre la première des deux Eaces opposées de la pastille 2 Le fond du creux de boîtier 9 de l'électrode 5 est pourvue d'une saillie plate circulaire 16 contre laquelle est appliquée en contact intime de conduction électrique et thermique, la deuxième des deux faces opposées de cette pastille à passage unidirectionnel de courant 2. Le couvercle 10 qui ferme le creux de boîtier 9 de l'électrode 5 comprend deux éléments complémentaires concentriques emboîtables l'un dans l'autre, à savoir, d'une part, une coupelle centrale 17 ayant une face pleine 18 orientée vers l'extérieur, une face creuse 19 tournée vers l'intérieur du creux 9, une ouverture axiale 20 pour le passage de l'électrode 4 et un bord périphérique tronconique ou pyramidal 21 dont le périmètre grandit progressivement de la face pleine 18 vers la face creuse 19 et d'autre part un anneau extérieur, concentrique fendu 22 ayant un trou tronconique ou pyramidal 23 complémentaire et ajusté au bord périphérique tronconique ou pyramidal 21 de la coupelle centrale 17, et un bord extérieur concentrique 24 parallèle et ajusté à la paroi latérale 25 du creux de boîtier 9 de l'électrode 5. Dans la diode 1, la pastille à passage unidirectionnel de courant 2 est fortement serrée contre la saillie plate 16 du fond du creux de boîtier 9 et la tête plate 11 de l'électrode 4, par un organe élastique 30 constitué par un ou plusieurs ressorts sous forme de rondelles ou un ressort à boudin, inséré entre la coupelle centrale 17 du couvercle 10 de ce creux de boîtier 9 et la tête plate de l'électrode 4 L'électrode 4 est électriquement isolée du couvercle 10 et de l'organe élastique par un fourreau isolant 32 entourant son corps 12 et par une rondelle isolante 33 disposée entre sa tête plate 11 et une couronne de répartition de pression 34 de l'organe élastique 30. Le bord de la pastille à passage unidirectionnel de courant 2 étant espacé de la paroi latérale 25 du creux de boîtier 9, est électriquement isolé par une bande isolante 38 revêtant cette paroi dans sa partie se trouvant au-dessous du couvercle 10 Le creux de boîtier 9 est rempli d'un gaz inerte et rendu hermétique ou étanche aux fluides gazeux et liquides par une couche de résine synthétique 40 recouvrant le couvercle 10 et l'ouverture de ce creux de boîtier 9. Dans un assemblage de la diode 1, la bande isolante 38 revêtant la paroi latérale 25 du creux de boîtier 9 de l'électrode 5 est mise en place et la pastille à passage unidirectionnel de courant 2 est montée sur le fond de ce creux de boîtier 9, centrée sur la saillie plate circulaire 16. L'électrode 4, avec la rondelle isolante 33 et la couronne de répartition de pression 34 posées sur la face interne de sa tête 11 o se trouve son corps 12, et le fourreau isolant 32 enfilé sur son corps 12 ainsi que l'organe élastique 30 et la coupelle 17 montés autour de ce fourreau isolant 32, est appliquée par la face externe de sa tête plate 11 contre la pastille à passage unidirectionnel de courant 2 Une pression préétablie de montage exercée par un dispositif d'un type connu non représenté est appliquée sur la coupelle 17 à l'encontre de l'organe élastique pour mettre la coupelle 17 à une position correspondante à la position de fermeture du couvercle 10 et bander en même temps cet organe élastique 30. L'anneau fendu 22 est inséré dans l'espace entre cette coupelle 17 et la paroi latérale 25 du creux de boîtier 9 jusqu'à son emplacement correspondant à la position de fermeture du couvercle 10. Puis cette pression de montage est supprimée laissant agir seul l'organe élastique bandé 30 Cet organe élastique 30, par une première de ses deux extrémités, pousse axialement la coupelle 17 pour maintenir le couvercle 10 en position de fermeture en bloquant l'anneau fendu 22 et la coupelle centrale 17 dans leur emplacement par coincement engendré par une interaction du bord périphérique tronconique ou pyramidal 21 de cette coupelle centrale 17 et de la paroi du trou tronconique ou pyramidal de cet anneau fendu 22, et par une deuxième de ses deux extrémités pousse axialement la tête plate de l'électrode 4 et la pastille à passage unidirectionnel de courant 2 contre la saillie plate circulaire 16 de l'électrode 5 et maintient, de ce fait, ces électrodes 4 et 5 et la pastille 2 assemblées en contact intime de conduction électrique et thermique sous l'action permanente d'une pression. Le creux du boîtier 9 ainsi fermé par le couvercle 10 est rempli d'un gaz inerte tel que l'azote, et rendu étanche aux fluides gazeux et liquides par une couche de résine synthétique telle qu'une résine époxy. Selon l'invention, des diodes 1 ainsi construites, permettent de réaliser d'une manière économique des ponts redresseurs d'un courant alternatif en un courant continu ou redressé, à la fois efficaces en fonctionnement, réduits en encombrement et faibles en masses. Une variante de réalisation est illustrée dans les figures 2 et 3 o plusieurs diodes sont combinées en un sous-ensemble 50. Selon l'invention un pont redresseur polyphasé suivant un schéma électrique connu non représenté est réalisé avec plusieurs de ces sous-ensembles 50 Un exemple d'un sous-ensemble 50 entrant dans une fabrication de pont redresseur triphasé est illustré dans les figures 2 et 3 Dans ce pont redresseur triphasé les trois diodes de chacun de ces sous-ensembles 50 ont soit leurs électrodes d'entrée de courant soit leurs électrodes de sortie de courant, reliées ensemble. Selon l'invention, le sous-ensemble à trois diodes 50 (figures 2 et 3) comprend une électrode commune 52 et trois électrodes individuelles 54, 55, 56. Les électrodes individuelles 54, 55, 56 ont une forme analogue à celle de l'électrode 4 du premier exemple illustré dans la figure 1, autrement dit, une forme d'une vis ayant une tête plate 11, un corps lisse 12 et un bout fileté 13. L'électrode commune 52 servant aussi de boîtier et de radiateur du sous ensemble à trois diodes 50 comprend comme l'électrode 5 dans la diode 1 du premier exemple illustré dans la figure 1 une partie massive dite boîtier-électrode 60 et une partie radiateur 61 ayant une structure massive non représentée ou taillée en ailettes (figure 2). Dans la partie massive boîtier-électrode 60 sont formés trois creux de boîtier 62, 63, 64 munis dans leurs fonds, de trois saillies plates circulaires 67, 68, 69 contre lesquelles sont appliquées en contact intime de conduction électrique et thermique, par l'une de leurs deux faces opposées, trois pastilles à passage unidirectionnel de courant 70, 71, 72, l'autre de leurs deux faces opposées étant en contact intime de conduction électrique et thermique avec la tête plate des électrodes individuelles 54, 55, 56. Les trois creux de boîtier 62, 63, 64 sont fermés par trois couvercles 75, 76, 77 qui ont respectivement une structure analogue à celle du couvercle 10, autrement dit des coupelles centrales 78, 79, 80 et des anneaux extérieurs fendus 81, 82, 83 Dans les trois creux de boîtier 62, 63, 64, les pastilles à passage unidirectionnel de courant 70, 71, 72 sont fortement serrées entre les saillies plates circulaires 67, 68, 69 et les têtes plates des électrodes individuelles 54, 55, 56 par des organes élastiques 85, 86, 87 analogues à l'organe élastique 30 du premier exemple (figure 1), constitués chacun par un ou plusieurs ressorts sous forme de rondelles ou un ressort à boudin, et insérés entre les coupelles centrales 78, 79, 80 des couvercles 75, 76, 77 de ces creux et les têtes plates de ces électrodes individuelles 54, 55, 56. Les électrodes individuelles 54, 55, 56 sont électriquement isolées des couvercles 75, 76, 77 et des organes électriques 85, 86, 87 par des fourreaux isolants et des rondelles isolantes analogues au fourreau isolant 32 et rondelle isolante 33 du premier exemple (figure 1) Des couronnes de répartition de pression sont également disposées entre les organes élastiques 85, 86, 87 et les rondelles isolantes des têtes plates des électrodes 54, 55, 56, et des bandes Isolantes analogues à la bande isolante 38 du premier exemple (figure 1) revêtent également les parois latérales des creux du boîtier 62, 63, 64 de l'électrode commune 52 pour isoler les pastilles à passage unidirectionnel de courant 70, 71, 72 vis à vis de ces parois. Les creux de boîtier 62, 63, 64 sont remplis d'un gaz inerte et rendus hermétiques ou étanches aux fluides gazeux et liquides par une couche de résine synthétique telle qu'une résine époxy recouvrant les couvercles 75, 76, 77. Dans la diode 1 et dans le sous-ensemble à plusieurs diodes 50, les électrodes et les boîtiers sont ainsi assemblés d'une manière économique sans soudure ni sertissage Etant donné que l'électrode 5 de la diode 1 et l'électrode commune 52 du sous-ensemble 50 accomplissent à la fois des fonctions d'électrode, de boîtier et de radiateur, la diode 1 et le sous-ensemble à plusieurs diodes 50 ont un encombrement et un poids réduits qui leurs permettent de faire partie des équipements légers et compacts par exemple des équipements aéronautiques. Les électrodes sont réalisées en métal tel que l'aluminium, le bronze REVENDICATIONS 1 Diode à électrodes et à boîtier assemblés sans soudure ni sertissage, caractérisée en ce que les électrodes ( 4, , 52, 54, 55, 56) sont maintenues assemblées aux deux faces opposées d'une pastille à passage unidirectionnel de courant électrique ( 2, 70, 71, 72) par simple contact intime de conduction électrique et thermique sous l'action permanente d'une pression exercée par un organe élastique ( 30, 85, 86, 87) et en ce que le boîtier est fermé par un couvercle ( 10, 75, 76, 77) maintenu solidement en position de fermeture par simple effet de coincement sous une poussée continue exercée par cet organe élastique ( 30, 85, 86, 87). 2 Diode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une ( 5, 52) des deux électrodes assemblées à une pastille à passage unidirectionnel de courant électrique ( 2, 70, 71, 72) accomplit parallèlement trois fonctions: celle d'une électrode pour une entrée ou une sortie de courant électrique, celle d'un radiateur qui évacue la chaleur engendrée par des pertes thermiques de la diode en fonctionnement, et celle d'un boîtier de protection de cette pastille à passage unidirectionnel de courant électrique ( 2, 70,71, 72) contre toutes agressions extérieures d'origine mécanique, chimique, électrique. 3 Diode selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'une ( 4, 54, 55, 56) des deux électrodes a une forme d'une vis comportant une tête plate ( 11), un corps lisse ( 12) et un bout fileté ( 13) et l'autre électrode ( 5, 52) qui sert également de boîtier et de radiateur, a une forme géométrique prédéterminée et comprend une partie massive dite boîtier électrode ( 14) et une partie dite radiateur ( 15) à structure massive ou taillée en ailettes. 4 Diode selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la première ( 5, 52) des deux électrodes, qui sert également de boîtier et de radiateur comprend dans sa partie massive dite boîtier-électrode ( 14), au moins un creux de il boîtier ( 9, 62, 63, 64) qui reçoit une pastille à passage unidirectionnel de courant électrique ( 2, 70, 71, 72) et la deuxième électrode ( 4, 54, 55, 56), et dont le fond est pourvu d'une saillie plate circulaire ( 16, 67, 68, 69) contre laquelle est appliquée en contact intime de conduction électrique et thermique, l'une des deux faces opposées de la pastille à passage unidirectionnel de courant ( 2, 70, 71, 72), l'autre face de cette pastille étant appliquée contre la tête plate de cette deuxième électrode ( 4, 54, 55, 56). 5 Diode selon la revendication 4, caractérisée en ce que dans la première électrode ( 5, 52) servant également de boîtier et de radiateur, le creux de boîtier ( 9, 62, 63, 64) est fermé par un couvercle ( 10, 75, 76, 77) qui comprend deux éléments complémentaires concentriques emboîtables l'un dans l'autre, à savoir d'une part une coupelle centrale ( 17) ayant une face pleine ( 18) orientée vers l'extérieur, une face creuse ( 19) tournée vers l'intérieur de ce creux ( 9, 62, 63, 64), une ouverture axiale ( 20) pour le passage de la deuxième électrode ( 4, 54, 55, 56) et un bord périphérique tronconique ou pyramidal ( 21) dont le périmètre grandit progressivement de la face pleine ( 18) vers la face creuse ( 19) et, d'autre part, un anneau extérieur concentrique fendu ( 22) ayant un trou tronconique ou pyramidal ( 23) complémentaire et ajusté au bord périphérique tronconique ou pyramidal ( 21) de la coupelle centrale ( 17) et un bord extérieur concentrique ( 24), parallèle et ajusté à la paroi latérale ( 25) de ce creux de boîtier ( 9, 62, 63, 64). 6 Diode selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend dans le creux de boîtier ( 9, 62, 63, 64) de la première ( 5, 52) des électrodes, un organe élastique ( 30, 85, 86, 87) monté autour du corps de la deuxième ( 4, 54, 55, 56) des électrodes, qui pousse axialement, par l'une de ses extrémités la coupelle centrale ( 17) du couvercle ( 10, 75, 76, 77) pour bloquer ainsi simultanément l'anneau extérieur fendu ( 22) et cette coupelle centrale ( 17) dans leur emplacement par coincement, et par l'autre de ses extrémités, la tête plate de la deuxième ( 4, 54, 55, 56) des électrodes et la pastille à passage unidirectionnel de courant électrique ( 2, 70, 71, 72) contre la saillie plate circulaire ( 16, 67, 68, 69) de la première ( 5, 52) des électrodes pour maintenir ces électrodes et cette pastille assemblées en contact intime de conduction électrique et thermique. 7 Diode selon la revendication 6, caractérisée en ce que dans le creux de boîtier ( 9, 62, 63, 64) de la première ( 5, 52) des électrodes, un fourreau isolant ( 32) est monté autour du corps ( 12) de la deuxième électrode ( 4, 54, 55, 56) pour l'isoler du couvercle ( 10, 75, 76, 77) et de l'organe élastique ( 30, 85, 86, 87), une rondelle isolante ( 33) est disposée entre la tête plate de la deuxième ( 4, 54, 55, 56) des électrodes et l'organe élastique ( 30, 85, 86, 87) pour isoler l'une de l'autre, et une bande isolante ( 38) revêt la paroi latérale ( 25) du creux de boîtier ( 9, 62, 63, 64) dans sa partie au- dessous du couvercle de boîtier ( 10, 75, 76, 77) pour isoler de cette paroi ( 15) le bord périphérique de la pastille à passage unidirectionnel de courant ( 2, 70, 71, 72). 8 Pont redresseur destiné à convertir un courant alternatif en un courant continu ou redressé, et ayant une structure compacte et légère, caractérisé en ce qu'il comprend des diodes selon l'une des revendications 1 à 7. 9 Pont redresseur selon la revendication 8, destiné à convertir un courant alternatif polyphasé en un courant continu ou redressé, caractérisé en ce qu'il est constitué par des sous ensembles à plusieurs diodes ( 50) et ayant chacun pour une des deux électrodes de ces diodes, une électrode commune ( 52) qui sert également de boîtier et de radiateur, et pour l'autre des deux électrodes de ces diodes, des électrodes individuelles ( 54, , 56).