Brevet FR2973590A1 — publié le 20121005

i DISPOSITIF DE CONNEXION ELECTRIQUE A MATRICE PLASTOFERRIQUE Le secteur technique de la présente invention est celui des dispositifs de connexion électrique voués à mettre en relation une source électrique avec un consommateur. Un tel dispositif de connexion trouve une application particulière dans un compresseur électrique de climatisation pour véhicule automobile. Le fluide réfrigérant est classiquement mis en circulation à l'intérieur d'un circuit de climatisation par l'intermédiaire d'un compresseur. Ce compresseur 1 o comprend d'une manière générale un boîtier qui reçoit un mécanisme de compression entraîné par un moteur électrique installé à l'intérieur du boîtier. Le moteur électrique est placé sous la dépendance d'un dispositif de commande rapporté sur le boîtier, ce dernier étant un onduleur capable d'adapter le courant provenant du véhicule pour le rendre compatible à l'alimentation du moteur 15 électrique. Ce type de compresseur est alimenté par une source électrique dite haute tension. Par ailleurs, le dispositif de commande du moteur électrique est un onduleur. La combinaison de ces deux aspects du compresseur de l'art antérieur génère des incidents techniques consécutifs à des perturbations 20 électromagnétiques qui créées notamment des tensions électriques internes au compresseur. Ces perturbations électromagnétiques influencent et gênent le fonctionnement des autres composants électriques du véhicule installé au voisinage du compresseur. Par ailleurs, ces perturbations électromagnétiques 25 génèrent des tensions d'arbre à haute fréquence au coeur du compresseur qui entraînent une destruction prématurée des roulements supportant l'arbre du compresseur. Des solutions d'atténuation de ces perturbations électromagnétiques existent. Il s'agit de filtrage passif. Cependant, les contraintes d'efficacité dans 30 l'atténuation des perturbations électromagnétiques imposée aux industrielles, par exemple fabricants de compresseur électrique, accroissent le poids et le volume des éléments constituant le filtre passif. II s'agit d'un inconvénient majeur car cette augmentation de volume et de poids sont incompatibles avec les exigences du milieu automobile, qui, d'une manière générale, tend à réduire l'encombrement et le poids des composants installés sur un véhicule. Il convient donc de développer des solutions d'intégrations de ces éléments qui permettent d'atteindre le niveau d'efficacité d'atténuation des perturbations électromagnétiques imposé aux industrielles tout en évitant une augmentation de la taille et du poids du compresseur électrique, notamment. Le but de la présente invention est donc de résoudre l'inconvénient décrit ci-dessus principalement en intégrant la fonction de filtrage qui limite la propagation des perturbations électromagnétiques de manière « transparente » et au plus prés 1 o des conducteurs électriques qui rayonnent ces perturbations. L'invention a donc pour objet un dispositif de connexion électrique agencé pour transporter un courant continu et un courant alternatif, comprenant au moins deux conducteurs électriques primaires destinés à être parcourus par le courant continu et au moins deux conducteurs électriques secondaires destinés à être 15 parcourus par le courant alternatif, lesdits conducteurs électriques primaires et secondaires étant au moins en partie noyés dans une matrice électriquement isolante caractérisé en ce que la matrice comprend au moins un matériau plastique et une ferrite. On notera que les conducteurs électriques primaires sont distincts des 20 conducteurs électriques secondaires. Les termes « primaire » et « secondaire » sont employés pour différencier les conducteurs électriques et ne définissent pas d'ordre d'importance entre ces conducteurs. Selon une première caractéristique de l'invention, la ferrite s'étend au moins à une périphérie des deux conducteurs électriques primaires. 25 Selon une deuxième caractéristique de l'invention, la ferrite s'étend à la périphérie de chaque conducteur électrique primaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, la ferrite s'étend au moins à une périphérie des deux conducteurs électriques secondaires. Selon encore une caractéristique de l'invention, la ferrite s'étend à la 30 périphérie de chaque conducteur électrique secondaire. Avantageusement, la matrice présente un évidement où une extrémité de chaque conducteur primaire et/ou secondaire débouche. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la ferrite est une poudre mélangée au matériau plastique formant une matière plasto-ferrite. Dans une variante de l'invention, la matrice est réalisée entièrement dans la matière plasto-ferrite. Dans une autre variante, la matrice comprend une première portion réalisée 5 en matériau plastique et dépourvue de ferrite alors qu'une deuxième portion de la matrice contenant la ferrite entoure la première portion. Dans une telle situation, la ferrite est une poudre mélangée au matériau plastique formant une matière plasto-ferrite. Avantageusement, les parties des conducteurs électriques primaires et 1 o secondaires entièrement noyées dans la matrice s'étendent dans des plans parallèles. De telles dispositions confèrent un caractère plat au dispositif de connexion ce qui facilite son intégration dans un composant, par exemple un compresseur pour véhicule automobile. L'invention couvre également un compresseur comprenant un boîtier qui 15 reçoit au moins un mécanisme de compression, un moteur électrique, un dispositif de commande dudit moteur électrique alimenté par une source électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de connexion selon l'une quelconque des caractéristiques évoquées ci-dessus qui relie électriquement, d'une part la source électrique au dispositif de commande, et d'autre part le 20 dispositif de commande au moteur électrique. Un tout premier avantage selon l'invention réside dans la possibilité de limiter les perturbations électromagnétiques de manière efficace sans impact négatif sur le volume général du composant qui reçoit le dispositif de connexion électrique selon l'invention. Les appareils installés à proximité du composant ne 25 sont ainsi plus victimes des rayonnements électromagnétiques générés par le composant. Par ailleurs, les tensions d'arbre sont limitées ce qui évite l'altération des roulements à billes installés dans le composant. Un autre avantage de l'invention réside dans la simplicité de conception et de fabrication du dispositif de connexion selon l'invention, malgré les différences 30 de potentiels électriques qui existent entre chaque conducteur primaire ou secondaire. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : -la figure 1 est une vue schématique d'une première variante de réalisation du dispositif de connexion selon l'invention, -la figure 2 est une vue schématique d'une deuxième variante de réalisation du dispositif de connexion selon l'invention, -la figure 3 est une vue de dessus d'un dispositif de connexion électrique adapté à un compresseur électrique. Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant. La figure 1 illustre schématiquement le dispositif de connexion électrique 1 selon l'invention. La fonction d'un tel dispositif de connexion est de transporter une énergie électrique d'un premier point vers un second point par l'intermédiaire de conducteurs tout en organisant la tenue mécanique de ces derniers. Dans le cas d'espèces, le dispositif de connexion électrique 1 transporte simultanément un courant continu et un courant alternatif. Pour ce faire, le dispositif de connexion électrique comprend au moins deux conducteurs électriques primaires 2 et 3 voués au transport du courant continu. Pour ce qui concerne le courant alternatif, le dispositif de connexion électrique 1 comprend au moins deux conducteurs électriques secondaires voués au transport du courant alternatif. Dans le cas illustré sur cette figure, le dispositif de connexion électrique 1 comporte trois conducteurs électriques secondaires référencés 4, 5 et 6 car le dispositif de connexion 1 est agencé pour transporter un courant alternatif triphasé. Chaque conducteur électrique primaire ou secondaire 2 à 6 est formé par une piste plate réalisée en un matériau tel que le cuivre ou l'aluminium. Les conducteurs électriques primaires et secondaires sont noyés au moins partiellement dans une matrice 7 réalisée dans un matériau électriquement isolant. Cette matrice entoure donc les pistes formant les conducteurs électriques primaires et secondaires et assure la tenue mécanique de ces conducteurs. Le dispositif de connexion 1 forme alors un ensemble monobloc et unitaire, la matrice 7 servant à relier mécaniquement chacune des pistes constituant le dispositif de connexion 1. La matrice 7 forme une pièce globalement plate. Elle présente en partie centrale un évidement 8 dans lequel débouchent les deux conducteurs électriques primaires 2 et 3. Par ailleurs, ces derniers débordent également à la périphérie de la matrice 7. Une telle organisation permet de former un plot de connexion électrique à chaque extrémité de chaque conducteur électrique primaire 2 et 3. L'extrémité des conducteurs électriques primaires qui s'étend dans l'évidement 8 forme un plot de connexion 16, en vue d'un raccordement électrique à une carte électronique adjacente. On notera enfin que les conducteurs électriques primaires 2 et 3 sont rectilignes et parallèles à un plan général d'extension de la matrice 7. Les conducteurs électriques secondaires 4, 5 et 6 débouchent aussi dans la partie ouverte créée par l'évidement 8, des plots de raccordement 14 étant réalisés à l'extrémité de chaque conducteur électrique secondaire. L'autre extrémité de ces conducteurs électriques secondaires déborde de la périphérie de la matrice 7 de sorte à autoriser un raccordement électrique avec la machine tournante destinée à être alimentée. Les trois conducteurs électriques 4 à 6 présentent chacun deux extrémités qui s'étendent selon des directions perpendiculaires. Autrement dit, la piste qui forme le conducteur électrique secondaire présente une courbe, un pli ou une série de plis de sorte à obtenir cette disposition orthogonale. L'évidement 8 forme ainsi un puits de raccordement où les conducteurs électriques primaires et secondaires sont raccordés par exemple par soudage à la carte électronique disposée sous le dispositif de connexion électrique 1 et dans le prolongement de ce dernier. Cette carte électronique forme le composant principal du dispositif de commande d'un compresseur. Un tel dispositif de connexion transporte un courant continu à haute tension (supérieure à 100 Volts), ce qui provoque des perturbations électromagnétiques. Par ailleurs, ce dispositif de connexion électrique 1 est raccordé à la carte électronique qui comprend des composants électroniques chargés de transformer un courant continu en courant alternatif. Ce processus créé également des perturbations électromagnétiques et des courants induits. L'invention prévoit que la matrice 7 comprend, ou est réalisée à partir de, un matériau plastique et d'une ferrite. Une telle expression couvre à la fois le cas où le matériau plastique juxtapose la ferrite mais également le cas où le matériau plastique est chargé en ferrite, par exemple par un mélange de poudre de ferrite dans un plastique, ce qui confère à la matière ainsi obtenue des propriétés mécaniques pour maintenir ensemble les conducteurs électriques primaires et secondaires et des propriétés d'absorption des perturbations électromagnétiques. Dans une première variante de l'invention représentée à la figure 1, la ferrite s'étend à la périphérie de chaque conducteur électrique primaire 2 ou 3. Autrement dit, que la ferrite soit mélangée au matériau plastique ou réalisée de manière indépendante, cette dernière entoure complètement chaque conducteur primaire 2 ou 3, à l'exception des extrémités de ces derniers qui débordent à la 1 o périphérie de la matrice 7 ou dans l'évidement 8. De manière similaire, la ferrite est installée à la périphérie de chaque conducteur électrique secondaire 4 à 6. Ici aussi, une telle formulation couvre le cas d'une ferrite réduite en poudre et incorporée au matériau plastique qui entoure les conducteurs électriques secondaires mais elle couvre également le 15 cas où la ferrite est un élément monobloc intégré dans la matrice 7 de sorte à entourer chaque conducteur électrique secondaire 4 à 6, à l'exception de leurs extrémités qui forment chacune un plot de raccordement électrique. La matrice 7 représentée sur la figure 1 est réalisée selon la variante où la ferrite est une poudre mélangée au matériau plastique. Un tel mélange est appelé 20 matière plasto-ferrite. La répartition de la ferrite au coeur de la matière plastique confère à l'ensemble de la matrice des propriétés qui réduisent les perturbations électromagnétiques, la poudre se comportant comme une ferrite à entrefer réparti en confinant les champs magnétiques induits au plus près des pièces actives ce qui contribue à diminuer le rayonnement vers la carte électronique, par exemple. 25 Une telle organisation de la ferrite mélangée dans la matière plastique permet d'assurer la fonction de filtrage sur une distance plus importante, équivalente à la longueur de la partie noyée dans la matrice 7 des conducteurs électriques primaires et secondaires. La figure 2 montre une deuxième variante de réalisation du dispositif de 30 connexion 1 selon l'invention. La différence entre la structure de la figure 1 et la structure de la figure 2 réside dans le fait que la matrice 7 comprend une première portion 9 réalisée en matériau plastique et dépourvue de ferrite alors qu'une deuxième portion 10 de la matrice 7 contient de la ferrite et entoure la première portion 9. L'avantage de cette solution est consécutif au fait que le filtrage de mode commun est meilleur que selon la variante de la figure 1. On s'affranchit alors des problématiques de tenue en tension du matériel plasto-ferrite, en particulier pour le cas où la tension véhiculé par le dispositif selon l'invention est proche de 500 V, notamment en transitoire. Dans l'exemple concret de la figure 2, la première portion 9 s'étend autour des conducteurs électriques primaires 2 et 3 et débute ainsi sur un premier bord de la matrice 7 pour se terminer au bord de l'évidement 8. De manière complémentaire, cette première portion 9 se poursuit autour des trois conducteurs électriques secondaires 4 à 6 en débutant au niveau d'un bord de l'évidement 8 pour se terminer à la périphérie de la matrice 7 au droit de la zone de sortie de matière des conducteurs électriques secondaires 4 à 6. On comprend ainsi que la matrice comprend deux premières portions 9 distinctes qui s'étendent chacune de part et d'autre de l'évidement 8. La première portion 9 entoure les conducteurs électriques primaires et secondaires. Cette première portion 9 est ainsi réalisée en polytéréphtalate de butylène chargé à 30% de fibre de verre, par exemple, ce qui permet de mouler aisément la première portion 9. Cette première portion 9 est entourée de la deuxième portion 10, cette dernière étant notamment un bloc de ferrite ou une matière plasto-ferrite dans laquelle la ferrite réduite en poudre est mélangée au matériau plastique. La limitation des perturbations électromagnétiques est alors opérée sur toute la longueur de la matrice 7 grâce à la présence de la deuxième portion 10 qui entoure la première portion 9. A la fois dans la variante de la figure 1 et de la figure 2, on notera tout particulièrement que les conducteurs électriques primaires 2 et 3 sont retenus à plat dans la matrice 7. On considère que les conducteurs électriques primaires 2 et 3 s'étendent dans un même plan. Les conducteurs électriques secondaires 4 à 6 sont également moulés dans le plastique de la matrice et s'étendent dans un même plan. Ces deux plans sont parallèles au moins pour la partie des conducteurs électriques primaires et secondaires qui est noyée dans la matière qui forme la matrice 7. La figure 3 montre un exemple de réalisation plus concret du dispositif de connexion 1 selon l'invention. Cet exemple de réalisation est particulièrement adapté à une utilisation au sein d'un compresseur électrique d'une boucle de climatisation pour véhicule automobile. Ce compresseur électrique (non représenté) est délimité par un boîtier. Ce boîtier reçoit un mécanisme de compression, un moteur électrique, par exemple triphasé et un dispositif de commande dudit moteur électrique. Le dispositif de commande est un onduleur qui reçoit en entrée un courant continu transporté par le dispositif de connexion au moyen des conducteurs électriques primaires 2 et 3, et le transforme en courant alternatif triphasé qui circule également dans le 1 o dispositif de connexion 1 au travers des conducteurs électriques secondaires 4, 5 et 6. Le dispositif de commande se matérialise par la carte électronique évoquée plus haut. On comprend que le dispositif de connexion 1 assure le transport du courant électrique à la fois avant le dispositif de commande, c'est-à-dire entre un 15 connecteur électrique qui amène la source de courant et le dispositif de commande matérialisé par la carte électronique, mais aussi après celui-ci, en particulier entre cette carte électronique et des câbles qui raccordés au stator du moteur électrique. Les conducteurs électriques primaires 2 et 3 comprennent chacun un plot 20 d'alimentation 11 a et 11 b, l'indice a étant utilisé ci-après pour le conducteur électrique primaire référencé 2 alors que l'indice b étant utilisé pour le conducteur électrique primaire référencé 3. Ces deux conducteurs électriques primaires 2 et 3 cheminent dans la matrice 7 pour apporter le potentiel positif et le potentiel négatif du courant continu en des endroits choisis de la carte électronique. Pour ce faire, 25 les conducteurs électriques primaires 2 et 3 sont terminés par une multiplicité de plots de sortie 12a et 12b, ces plots débordant de la périphérie externe de la matrice 7. Les conducteurs électrique secondaires 4, 5 et 6 sont englobés ou noyés dans la matière qui constitue la matrice 7. L'extrémité de ces conducteurs 30 électriques secondaires qui débouche dans l'évidement 8 est terminée par un plot de raccordement 14, de forme plate pour faciliter son raccordement par soudage sur la carte électronique. L'autre extrémité de chacun des conducteurs électriques secondaires 4 à 6 est terminée par une cosse 15 en forme de « V ». Cette cosse est destinée à être déformée pour s'enrouler autour d'un terminal électrique qui provient des câbles raccordés au stator, ces derniers traversant une paroi du compresseur qui sépare ce dernier en un premier compartiment de réception du moteur électrique et un deuxième compartiment qui reçoit le dispositif de commande. En plus de l'évidement 8, la matrice 7 comprend, d'une part une ouverture 13 qui reçoit les plots d'alimentation 11 a et 11 b, et d'autre part un trou sein par la matrice 7 et dans lequel s'étendent les trois cosses 15. Le dispositif de connexion 1 selon l'invention est réalisé par un procédé de 10 moulage mono-injection, ou bi-injection dans le cas de la variante de la figure 2 ou 3. Le procédé consiste à : a) installer dans un moule les conducteurs électriques primaires destinés à conduire un courant continu, b) installer dans le moule les conducteurs électriques secondaires destinés à 15 transporter un courant alternatif, c) installer une ferrite autour des conducteurs électriques primaires et/ou secondaires, d) injecter un matériau plastique qui relie mécaniquement les conducteurs électriques primaires, les conducteurs électriques secondaires et la ferrite. 20 Selon une autre variante de réalisation de dispositif de connexion, le procédé utilise les étapes a) et b) et remplace les étapes c) et d) par une étape e) qui consiste en une injection d'une matière plasto-ferrite pour relier mécaniquement les conducteurs électriques primaires, les conducteurs électriques secondaires et la ferrite, ladite matière provenant d'un mélange de 25 poudre de ferrite avec un matériau plastique. Le matériau plastique, qu'il soit chargé de poudre de ferrite ou dépourvu de cette dernière, est notamment un polytéréphtalate de butylène. Avantageusement, il peut être chargé à 30% de fibre de verre. De tels matériaux sont donnés à titre d'exemple et ne sauraient limiter la portée de l'invention. 30 REVENDICATIONS1. Dispositif de connexion électrique (1) agencé pour transporter un courant continu et un courant alternatif, comprenant au moins deux conducteurs électriques primaires (2, 3) destinés à être parcourus par le courant continu et au moins deux conducteurs électriques secondaires (4, 5, 6) destinés à être parcourus par le courant alternatif, lesdits conducteurs électriques primaires (2, 3) et secondaires (4, 5, 6) étant au moins en partie noyés dans une matrice (7) électriquement isolante, caractérisé en ce que la matrice (7) comprend au moins un matériau plastique et une ferrite. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la ferrite s'étend à la périphérie de chaque conducteur électrique primaire (2, 3). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel la ferrite s'étend à la périphérie de chaque conducteur électrique secondaire (4, 5, 6). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel la matrice (7) présente un évidement (8) où une extrémité (14, 16) de chaque conducteur primaire (2, 3) et/ou secondaire (4, 5, 6) débouche. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la ferrite est une poudre mélangée au matériau plastique formant une matière plasto-ferrite. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la matrice (7) est réalisée entièrement à partir de la matière plasto-ferrite. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la matrice (7) comprend une première portion (9) réalisée en matériau plastique et dépourvue de ferrite alors qu'une deuxième portion (10) de la matrice contenant la ferrite entoure la première portion (9). 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la ferrite est une poudre mélangée au matériau plastique formant une matière plasto-ferrite. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les parties des conducteurs électriques primaires (2, 3) et secondaires (4, 5, 6) entièrement noyées dans la matrice (7) s'étendent dans des plans parallèles. 10. Compresseur comprenant un boîtier qui reçoit au moins un mécanisme de compression, un moteur électrique, un dispositif de commande dudit moteurIl électrique alimenté par une source électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de connexion (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes qui relie électriquement, d'une part la source électrique au dispositif de commande, et d'autre part le dispositif de commande au moteur électrique.5