Brevet FR2952762A1 — publié le 20110520

ENSEMBLE DE MONTAGE DE CONTACTEUR AVEC CARACTERISTIQUES THERMIQUES AMELIOREES Contexte de l'invention La présente description concerne généralement le domaine des contacteurs électriques et plus particulièrement un ensemble de montage de contacteur électrique qui peut dissiper la chaleur dans un panneau de montage. On utilise des ensembles de contacteur à monter sur rack ou sur panneau dans des applications électriques, telles que les systèmes de distribution de puissance d'avion, où le contrôle du transit de puissance et de courant d'un système de distribution multiphasé est nécessaire. L'ensemble de contacteur à monter sur rack ou sur panneau a typiquement un panneau sur lequel plusieurs contacteurs électriques sont montés. Les ensembles de montage connus utilisés pour monter des contacteurs électriques sur panneaux sont construits avec des matériaux thermiquement et électriquement résistifs, tels que les matières plastiques. Chacun des contacteurs est raccordé à une barre omnibus électrique, et permet au courant de circuler à travers le contacteur et la barre omnibus correspondante chaque fois que le contacteur est dans une position fermée. Le transit de puissance et de courant électrique à travers les contacteurs est contrôlé en actionnant mécaniquement une plaque de contact à l'intérieur du contacteur de sorte que, lorsque l'on souhaite que le transit de courant traverse le contacteur, la plaque de contact est poussée en contact électrique avec deux fils et forme une trajectoire électrique couplant les fils, permettant ainsi au courant de circuler à travers cette dernière. En raison de la quantité de courant qui se déplace des fils jusqu'au connecteur, la chaleur perdue est générée au niveau des points de contact et doit être retirée afin d'empêcher l'accumulation de chaleur. Des facteurs supplémentaires, tels que des imperfections dans les surfaces de contact ou d'autres imperfections, peuvent s'ajouter à la quantité de chaleur perdue générée. Afin de dissiper la chaleur perdue, les ensembles de montage de contacteur préalablement connus utilisent des connexions électriques thermiquement conductrices pour permettre à la chaleur provenant du contacteur d'être transmise aux barres omnibus raccordées à chacun des fils du contacteur. Les barres omnibus rayonnent ensuite la chaleur dans l'atmosphère environnante en utilisant des techniques de convection classiques. Résumé de l'invention Un connecteur électrique à monter sur panneau a une plaque de base et plusieurs montants faisant saillie de la plaque de base. Chacun des montants est construit avec un matériau électriquement et thermiquement conducteur. Les montants sont connectés à la plaque de base via plusieurs bagues d'isolation, et chacune des bagues d'isolation est construite avec un matériau électriquement résistif et thermiquement conducteur. Un contacteur électrique et une barre omnibus électrique peuvent être couplés électriquement et thermiquement à chacun des montants. Ces caractéristiques de la présente invention ainsi que d'autres ressortiront plus clairement d'après la description suivante et les dessins, dont la partie suivante est une brève description. Brève description des dessins La figure lA illustre un ensemble à monter sur rack ou sur panneau dans un système de puissance d'avion. La figure 1B illustre un boîtier de panneau ayant plusieurs contacteurs électriques contrôlant le transit de courant jusqu'à plusieurs barres omnibus. La figure 2 illustre une vue isométrique d'un ensemble de montage de contacteur. La figure 3 illustre une vue latérale de l'ensemble de montage de contacteur de la figure 2. La figure 4 illustre une vue latérale d'un autre ensemble de montage de contacteur exemplaire. La figure 5 illustre une vue latérale d'une partie de montant d'un autre ensemble de contacteur exemplaire. Description détaillée du mode de réalisation préféré Un avion exemplaire 10 avec un boîtier de panneau 24 pour un système de distribution électrique à monter sur rack ou sur panneau est illustré sur la figure 1A. L'avion exemplaire 10 est un avion commercial, cependant on envisage qu'un système selon cette description peut être utilisé dans d'autres types d'avions. L'avion exemplaire 10 a un système de génération de puissance 20, qui utilise la rotation à l'intérieur des moteurs 22 de l'avion pour générer de la puissance électrique triphasée. La puissance est envoyée au boîtier de panneau 24, qui contient plusieurs buses électriques et contacteurs pour contrôler la façon dont la puissance est distribuée dans l'avion. A l'aide de l'utilisation des contacteurs électriques dans le boîtier de panneau 24, la puissance peut ainsi être mise en marche et arrêtée pour chacun des plusieurs systèmes électroniques embarqués 26 sans affecter les autres systèmes. Chaque contacteur est raccordé au boîtier de panneau 24 via un connecteur de contacteur, qui est décrit ci-dessous. Les procédés pour contrôler les contacteurs et la distribution de puissance dans un système à monter sur rack ou sur panneau sont connus, et peuvent être modifiés par l'homme du métier pour être utilisés avec la présente description. Un intérieur exemplaire d'un boîtier de panneau 24 de la figure lA est illustré sur la figure 1B. L'intérieur du boîtier de panneau 24 a plusieurs barres électriques omnibus 50, qui sont interrompues par les connexions de contacteur électrique 52. Lorsque les connexions de contacteur 52 sont fermées, le courant électrique et la chaleur sont autorisés à circuler entre les barres omnibus connectées 50 et un contacteur 54. Dans les systèmes connus, la totalité de la chaleur en excès générée dans les contacteurs 54, est transmise dans les barres omnibus 50 et rayonnée dans l'atmosphère ambiante. La figure 2 illustre un ensemble de contacteur exemplaire 100 qui peut être utilisé pour connecter un contacteur électrique 200 (illustré sur la figure 3) aux barres omnibus dans un ensemble à. monter sur rack ou sur panneau tel que celui qui est utilisé dans l'avion 10 de la figure 1. L'ensemble de contacteur 100 a plusieurs montants 104 pour connecter un contacteur 200 (illustré sur la figure 3) à un premier côté d'une barre omnibus triphasée 204 (illustrée sur la figure 3), et plusieurs montants 106 pour connecter le contacteur 200 à un deuxième côté d'une barre omnibus triphasée 204. L'ensemble de connecteur 100 a de plus une plaque de base 102 qui a plusieurs trous de vis 108. L'ensemble de connecteur 100 a également des bagues d'isolation 110 connectant chaque montant 106, 104 à la plaque de base 102, et un support structurel 112 pour les montants 104, 106. Une vue latérale de l'ensemble de connecteur 100 de la figure 2 est illustrée sur la figure 3. Un contacteur électrique 200 connecte les montants 104, 106 de l'ensemble de connecteur 100 via un ensemble de fil électrique 202 utilisant des techniques de connexion électrique et thermique connues. Les montants 104, 106 sont couplés électriquement et thermiquement aux barres omnibus 204 d'un ensemble à monter sur rack ou sur panneau. Les trous de vis 108 de la plaque de base 102 correspondent aux trous de vis 208 dans le panneau 220, et la plaque de base 102 peut être connectée au panneau 220 via des vis. La plaque de base 102 et les supports structurels 112 de l'ensemble de connecteur sont électriquement et thermiquement conducteurs. A titre d'exemple, le corps de l'ensemble de connecteur 100 peut être construit à partir d'aluminium ou de cuivre. Les bagues d'isolation 110, raccordant les montants 104, 106 à l'ensemble de connecteur 100, sont thermiquement conductrices et électriquement isolantes. A titre d'exemple, chacune des bagues d'isolation 110 peut être construite à partir de nitrure d'aluminium ou de n'importe quel matériau similaire. Les bagues d'isolation 110 peuvent raccorder les montants 104, 106 à la plaque de base 102 et au support structurel 112, à l'aide d'une technique d'ajustement à la presse ou par l'application d'un adhésif thermiquement conducteur. En variante, la plaque de base 102 et les supports structurels 112 peuvent également être construits à partir d'un matériau thermiquement conducteur et électriquement résistif. La conductivité thermique des montants 104, 106 et des bagues d'isolation 110 permet de transférer la chaleur du contacteur 200 dans la plaque de base 102. Simultanément, la résistivité électrique des bagues d'isolation 110 empêche la purge du courant électrique dans la plaque de base 102. La chaleur se transfère ensuite à travers la plaque de base 102 dans une région de contact 222 du panneau 220 en raison du contact physique entre l'ensemble de connecteur 100 et le panneau 220. Une fois dans le panneau 220, la chaleur traverse le panneau 220 et est dissipée dans l'air environnant en utilisant le rayonnement et la convection de la même manière que lorsque la chaleur est dissipée des barres omnibus 204 dans les systèmes connus. Le panneau 220 a une surface considérablement plus grande qui est exposée à l'atmosphère ambiante que les barres omnibus 204, et ainsi on peut dissiper davantage de chaleur dans l'atmosphère, se traduisant par une tolérance de génération de chaleur plus importante pour les contacteurs 200. Un deuxième ensemble de contacteur exemplaire 300 est illustré sur la figure 4. L'ensemble de connecteur 300 de la figure 4 est construit de la même manière que l'ensemble de contacteur exemplaire 100 de la figure 3 avec les mêmes numéros qui indiquent les mêmes éléments. Cependant, l'exemple de la figure 4 ajoute des ailettes de refroidissement 302 à la plaque de base 102 de l'ensemble de connecteur 300. Les ailettes de refroidissement 302 aident à dissiper la chaleur en fournissant une surface supplémentaire exposée à l'atmosphère ambiante et fournissant ainsi une surface supplémentaire à partir de laquelle la chaleur peut être dissipée. Les ailettes de refroidissement 302 peuvent être un composant séparé thermiquement couplé à la plaque de base 102, ou les ailettes de refroidissement 302 peuvent être construites conjointement à la plaque de base 102 d'un seul tenant. Par conséquent, les ailettes de refroidissement 302 peuvent être positionnées sur n'importe quelle partie de la plaque de base 102, selon la conception et les contraintes d'espace. La figure 5 illustre un exemple possible en variante de l'ensemble de montant 106 et de bague d'isolation 110. La bague d'isolation 110 est séparée en deux parties ayant chacune un composant vertical et horizontal. Les composants horizontaux prennent en sandwich une partie du montant 106 qui fait saillie radialement à distance du montant 106 et maintient le montant 106 en place. La plaque de base 402 est construite avec une première plaque 402a et une deuxième plaque 402b qui sont fixées ensemble et maintiennent le montant 106 en place. Alors que les modes de réalisation ci-dessus ont été décrits en référence à un ensemble à monter sur rack ou sur panneau d'avion, on envisage que les exemples peuvent être utilisés conjointement à n'importe quel ensemble de connecteur de contacteur électrique et se trouver encore dans cette description. Bien que de nombreux exemples de la présente invention aient été décrits, l'homme du métier reconnaît que certaines modifications sont dans la portée de la présente invention. Pour cette raison, les revendications suivantes doivent être examinées pour déterminer la véritable portée et le contenu de la présente invention. REVENDICATIONS1. Connecteur électrique à monter sur panneau (100) comprenant : une plaque de base (102) ; une pluralité de montants (104, 106) faisant saillie à travers ladite plaque de base, chacun de ladite pluralité de montants étant construit à partir d'un matériau électriquement et thermiquement conducteur ; une pluralité de bagues d'isolation (110) raccordant ladite pluralité de montants à ladite plaque de base, dans lequel chacune desdites bagues d'isolation est construite avec un matériau électriquement isolant et thermiquement conducteur ; et chacun desdits montants ayant une première extrémité capable de se connecter électriquement et thermiquement à un contacteur électrique (200) et une deuxième extrémité capable de se connecter électriquement et thermiquement à une barre électrique omnibus (204). 2. Connecteur électrique à monter sur panneau selon la revendication 1, dans lequel lesdites bagues d'isolation (110) sont au moins partiellement construites à partir de nitrure d'aluminium. 3. Connecteur électrique à monter sur panneau selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdites bagues d'isolation (110) sont fixées sur lesdits montants (104, 106) et ladite plaque de base (102) via un adhésif thermiquement conducteur. 4. Connecteur électrique à monter sur panneau selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdites bagues d'isolation (110) sont fixées sur lesdits montants (104, 106) et ladite plaque de base (102) via un ajustement à la presse. 5. Connecteur électrique à monter sur panneau selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, dans lequel ledit connecteur électrique à monter sur panneau comprend en outre un support structurel (112) pour supporter chacun de ladite pluralité de montants (104, 106). 6. Connecteur électrique à monter sur panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite plaque de base (102) comprend en outre une partie à ailette ayant au moins une ailette (302) avec un composant perpendiculaire à ladite plaque de base. 7. Connecteur électrique à monter sur panneau selon la revendication 6, dans lequel ladite partie à ailette comprend une pluralité d'ailettes (302), chacune desdites ailettes étant thermiquement conductrice. 8. Connecteur électrique à monter sur panneau selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la majorité d'une surface de ladite partie à ailette est exposée à un environnement ambiant. 9. Connecteur électrique à monter sur panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite plaque de base (102) comprend une région de chevauchement (222), ladite région de chevauchement comprend en outre une surface qui est en contact avec un panneau lorsque ledit connecteur électrique à monter sur panneau est connecté audit panneau. 10. Connecteur électrique à monter sur panneau selon la revendication 9, dans lequel ladite région de chevauchement (222) comprend au moins un trou de passage pour connecter ledit connecteur à un panneau. 11. Connecteur électrique à monter sur panneau selon la revendication 9 ou 10, dans lequel ledit contact entre ladite région de chevauchement (222) et ledit panneau comprend un couplage thermiquement conducteur. 12. Connecteur électrique à monter sur panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite plaque de base est construite au moins partiellement à partir d'aluminium ou de cuivre. 13. Ensemble de boîtier électrique à monter sur panneau comprenant : une pluralité de barres omnibus (50) ; une pluralité de contacteurs électriques (54) ; et une pluralité de connecteurs électriques à monter sur panneau selon l'une quelconque des revendications précédentes, connectant lesdits contacteurs électriques auxdites barres omnibus.