Brevet FR3040526A1 — publié le 20170303

Elément de commutation pour plaque de distribution d'énergie électrique et boîtier de distribution d'énergie électrique doté d'un tel élément de commutation L'invention concerne, de manière générale, les boîtiers de distribution d'énergie électrique et, plus particulièrement, un élément de commutation pour un tel boîtier de distribution d'énergie électrique, notamment pour aéronef. Un aéronef possède en général un système électrique d'alimentation comprenant notamment un circuit de distribution primaire d'énergie électrique. Ce circuit de distribution primaire permet de protéger et de distribuer la puissance électrique provenant de sources internes, par exemple des générateurs ou des batteries, ou de sources externes vers des charges utiles ou vers d'autres boîtiers de distribution de l'aéronef. Un circuit de distribution primaire comprend généralement une partie puissance et une partie commande. La partie puissance utilise des boîtiers de distribution qui comportent généralement une plaque de distribution comprenant une ou plusieurs barres de distribution montée en surface sur une platine de support et assurant la distribution de la puissance fournie par des générateurs électriques. Des composants de distribution, tels que des éléments de commutation, sont montés sur la plaque de distribution et, en fonction de leur état ouvert ou fermé, autorisent ou non le passage de la puissance dans les barres de distribution sur lesquelles ils sont montés ou permettant de commuter l'énergie électrique reçue vers une autre barre de distribution ou vers un autre boîtier de distribution d'énergie électrique. Sur la figure 1, on a représenté un exemple de structure de boîtier de distribution d'énergie électrique pour aéronef selon l'état de la technique. Comme on le voit, un boîtier de distribution d'énergie électrique comporte essentiellement une plaque de distribution P comprenant une ou plusieurs barres de distribution 1 électriquement 3040526 2 conductrices montées sur une plaque de support 2 et un ou plusieurs éléments de commutation, en l'espèce des contacteurs 3, assurant la commutation de puissance dans les barres 1 en fonction de leur état ouvert ou fermé. 5 Comme on le voit, les commutateurs 3 sont dotés de barres de connexion 4 par lesquelles ils viennent se monter sur la plaque de distribution P par l'intermédiaire de fixations de puissance 5 comprenant d'une part des vis 6 prévues sur les barres de connexion 4 et des écrous flottants 7 prévus sur la platine de support 2. 10 L'état ouvert ou fermé du commutateur 3 est commandé par un signal véhiculé par un toron de câblage 8. Intérieurement, le commutateur 3 comporte une bobine (non représentée) agissant sur un contact mobile 9 conducteur doté de pastilles de contact conductrices 10 destinées à coopérer avec des 15 pastilles correspondantes 11 prévues sur les barres de connexion 4 en position fermée de l'élément de commutation (figure 2). Un tel montage est avantageux dans la mesure où il permet de véhiculer des puissances relativement importantes au sein des boîtiers de distribution tout en permettant la commutation de puissance grâce à 20 la présence des éléments de commutation. La présence des barres de connexion et des fixations de puissance augmente de manière significative la masse, le volume et les coûts de fabrication des boîtiers de distribution d'un circuit de distribution primaire, étant donné le grand nombre de boîtiers utilisés 25 pour la réalisation d'un réseau d'alimentation d'un aéronef. Le réseau de bord d'un aéronef étant doté d'un grand nombre de tels boîtiers de distribution, on conçoit que ce type de montage présente une masse, un volume et des coûts de fabrication relativement importants. 30 Le but de l'invention est donc de pallier cet inconvénient. L'invention a donc pour objet, selon un premier aspect, un élément de commutation pour plaque de distribution d'énergie électrique comprenant une barre de distribution et une platine de support sur laquelle est fixée une barre de distribution, l'élément de 3040526 3 commutation comprenant une bobine et un contact mobile sous l'action de la bobine, ledit contact étant monté dans une chambre. En outre, la chambre comporte deux parties destinées à venir se monter sur la plaque de distribution de sorte que le contact mobile 5 agisse sur ladite barre. Ainsi, en montant directement la chambre de l'élément de commutation sur la plaque de distribution, on évite l'utilisation des barres de connexion et des fixations de puissance, ce qui permet de réduire la masse, le volume et les coûts de fabrication d'un tel 10 montage. Avantageusement, la chambre est munie de moyens de fixation sur la barre de distribution ou sur la platine. Le contacteur est avantageusement un contacteur inamovible fixé par ladite chambre sur la plaque de distribution. 15 Dans un mode de réalisation, la bobine exerce un effort de traction, à la fermeture, sur le contact mobile, qui agit sur une face de la barre tournée vers une platine de support. Dans un autre mode de réalisation, la bobine exerce un effort de poussée, à la fermeture, sur le contact mobile, qui agit sur une face 20 de la barre opposée à la platine de support. Selon un autre aspect, l'invention concerne un boîtier de distribution d'énergie électrique comprenant une plaque de distribution comportant au moins une barre de distribution et une platine de support sur laquelle est montée la barre de distribution, et 25 au moins un élément de commutation comprenant une bobine, un contact mobile sous l'action de la bobine et une chambre dans laquelle est montée le contact, ladite chambre comprenant deux parties destinées à venir se monter de part et d'autre de la plaque de distribution de sorte que le contact mobile agisse sur ladite barre. 30 Dans un mode de réalisation, la plaque de distribution comporte un dispositif de refroidissement fixé sur la platine de support. 3040526 4 Par exemple, le dispositif de refroidissement comporte un caisson étanche permettant de faire circuler un gaz ou un fluide de refroidissement. Le boîtier de distribution peut en outre comporter une carte 5 électronique montée sur la barre de distribution et comprenant des pistes conductrices et des moyens de raccordement électrique de la carte. Avantageusement, la carte électronique comporte un ensemble d'au moins un composant et/ou de prise de tension et/ou de capteur de 10 température. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 15 - les figures 1 et 2, dont il a déjà été fait mention, illustrent schématiquement la constitution d'un boîtier de distribution d'énergie électrique selon l'état de la technique ; - la figure 3 illustre la structure d'un boîtier de distribution d'énergie électrique selon l'invention ; 20 - les figures 4 et 5 illustrent d'autres exemples de réalisation du boîtier de la figure 3 ; - les figures 6 et 7 illustrent des modes de réalisation particuliers d'un boîtier de distribution d'énergie électrique conforme à l'invention. 25 On se référera tout d'abord à la figure 3 qui illustre un exemple de réalisation d'un boîtier de distribution d'énergie électrique conforme à l'invention, désigné par la référence numérique générale 12. Comme dans l'état de la technique, le boîtier 12 comporte une 30 plaque de distribution P comprenant une ou plusieurs barres de distribution 13 électriquement conductrices montées sur une platine de support 14 en matériau électriquement isolant, en l'espèce de l'époxy, et, pour chaque barre 13, un élément de commutation 15 constitué par un commutateur fixé sur la plaque de distribution. 3040526 5 Les barres de distribution 13 peuvent être montées sur la platine de support 14 par tout moyen approprié, par exemple à l'aide de rivets ou au moyen d'une colle conductrice afin d'améliorer les échanges thermiques. 5 Chaque contacteur 15 comporte une bobine (non représentée) placée dans un boîtier 16, commandée et alimentée par un toron 25 et un contact 17 mobile sous l'action de la bobine entre une position d'ouverture du contacteur, visible sur la figure 3, et une position de fermeture du contacteur. 10 Le contact mobile 17 comporte à cet égard des pastilles de contact 18 électriquement conductrices, optionnelles, destinées coopérer, en position de fermeture du contacteur avec des pastilles de contact 19 correspondantes, également optionnelles, prévues sur les barres de distribution 13 en regard des pastilles 18 prévues sur le 15 contact mobile 17. Le contact mobile 17 est ici monté dans une chambre 20 par laquelle le contacteur 15 vient se monter sur la plaque de distribution. La chambre 20 est réalisée en deux parties et comporte une première partie 21 et une deuxième partie 22 ouvertes qui viennent 20 d'assembler l'une sur l'autre. La première partie 21 est destinée à venir se fixer sur une barre de distribution 13, par exemple par collage, la deuxième partie 22 venant se fixer sur la première partie 21, dans une épargne pratiquée dans la platine de support 14, pour fermer la chambre 20. 25 Le contacteur, fixé par la chambre 20 sur la barre de distribution, est ainsi un contacteur inamovible non-LRU (« non Line Replaceable Unit », en langue anglaise) permettant de supprimer les vis imperdables de fixation traditionnellement utilisées. La suppression de telles vis est par ailleurs avantageuse dans la 30 mesure où ces vis constituent des éléments conducteurs avec lesquels des objets conducteurs extérieurs au boîtier de distribution peuvent entrer en contact pour créer des courts-circuits. Ainsi, contrairement à l'état de la technique dans lequel le contacteur est doté de barres de connexion qui viennent se fixer sur la 3040526 6 plaque de distribution au moyen de fixations de puissance, la chambre 20, dans laquelle se déplace le contact mobile 17, est fixée sur la barre de distribution 13 ce qui permet de réduire de manière sensible les coûts de fabrication, le volume et la masse du boîtier de distribution. 5 Dans le mode de réalisation de la figure 3, la bobine 16 assure un effort de traction, à la fermeture du contact, sur le contact mobile 17 de sorte que les pastilles conductrices qui reçoivent les pastilles 18 portées par le contact mobile sont fixées sur la face de la barre de distribution 13 tournée vers la platine de support 14. 10 Par conséquent, la deuxième partie 22 de la chambre 20 s'étend en saillie à partir de la platine de support 14. En référence à la figure 4, dans le but de réduire encore l'encombrement du boîtier de distribution du côté de la platine de support 14, la bobine 16 exerce un effort de poussée sur le contact 15 mobile 17, à la fermeture du contact, les pastilles 19 étant montées sur la face de la barre de distribution 13 opposée à la platine de support 14. Ainsi, alors que dans le mode de réalisation de la figure 3 le contact mobile est déplaçable dans la deuxième partie 22 de la 20 chambre, dans le mode de réalisation de la figure 4, le contact mobile 17 est déplaçable dans la première partie 21 de la chambre sur le dessus de la plaque de distribution P. Dans ce mode de réalisation, la deuxième partie 22 de la chambre vient se fixer sur la barre de distribution 13. Grâce à cet 25 agencement, la chambre 20 ne s'étend plus en saillie à partir de la platine de support 14. Selon une variante, visible sur la figures 5, qui permet de faciliter l'assemblage en permettant de monter les deux parties 21 et 22 du même côté de la plaque de distribution P, la première partie 21 30 vient se monter sur la face externe de la barre de distribution 13, tandis que l'autre partie 22 s'insère entre de deux parties de barre, sensiblement dans le prolongement et dans le plan de ces dernières, sous l'élément de commutation. 3040526 7 On notera toutefois que l'on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque la chambre 2 est montée sur la plaque de distribution selon d'autres agencements. On notera à cet égard que la chambre peut venir se monter sur la barre de distribution ou sur la platine. 5 En référence à la figure 6, dans un mode de réalisation compatible avec l'une ou l'autre des variantes décrites précédemment en référence aux figures 3 et 4, le boîtier de distribution peut être doté d'une carte électronique routée 23 recouvrant la barre conductrice 13. La carte électronique 23 comporte des pistes conductrices (non 10 représentées) permettant, par exemple, de raccorder le commutateur 15 à un ou plusieurs connecteurs 24 raccordés à l'extérieur de la plaque par un ou plusieurs câbles 26. Dans ce mode de réalisation, le toron 25 qui assurait l'alimentation de la bobine dans le mode de réalisation de la figure 3 15 peut être omis, la commande et l'alimentation de la bobine pouvant ici être réalisées par la carte, à partir d'un connecteur 24 d'alimentation qui communique avec une broche 27 de commande et d'alimentation de la bobine montée sur la carte. L'état ouvert ou fermé du contacteur 15 est par ailleurs recopié 20 au niveau d'un connecteur 24 et peut être fourni au moyen d'un câble 26 à un circuit électronique externe. La carte électronique routée 23 permet également le routage en surface d'un certain nombre de composants 30. Il peut par exemple s'agir de composants d'opto-couplage, de transistors, de diodes, ou de 25 composants de modulation du courant circulant dans la bobine. La carte électronique routée 23 permet par ailleurs d'intégrer à la plaque de distribution P un ensemble de capteurs ou de prises de tension raccordés par des pistes de la carte à un connecteur 24 pour délivrer des informations au circuit électronique externe relatives au 30 fonctionnement du boîtier de distribution. Il peut par exemple s'agir de capteurs de température 31 prévus en surface sur la carte 23, ou de prises de tension 32 et 33 prévues sur la face de la carte 23 en contact avec la barre 13, de part et d'autre de 3040526 8 l'élément de commutation. Un via 34 peut encore être prévu entre la carte 23 et la platine 14, en dessous du ou de chaque composant. En se référant enfin à la figure 7, dans un mode de réalisation particulièrement compatible avec le mode de réalisation décrit en 5 référence à la figure 4, le boîtier de distribution peut être doté d'un dispositif de refroidissement 28 fixé sur la platine de support 14. Dans l'exemple de réalisation illustré, le dispositif de refroidissement 28 comporte un caisson étanche, par exemple réalisé en aluminium, dans lequel circule un gaz ou un liquide de 10 refroidissement, par exemple de l'eau ou du glycol, ou un mélange d'eau et de glycol. Un tel caisson peut être placé d'un côté ou de l'autre de la platine du support. On notera que le caisson peut être prévu de manière à s'étendre en regard de la chambre 22, comme représenté, ou à être interrompu à 15 l'endroit de la chambre. Il serait également possible, en variante, de réaliser un tel dispositif de refroidissement sous la forme d'un radiateur à ailettes sur la platine ou en réalisant les barres de distribution sous la forme d'une structure creuse permettant la circulation d'un gaz ou fluide de 20 refroidissement. REVENDICATIONS1. Elément de commutation pour plaque de distribution d'énergie électrique comprenant une barre de distribution (13) et une platine de support (14) sur laquelle est fixée la barre de distribution, l'élément de commutation comprenant une bobine et un contact mobile sous l'action de la bobine, et une chambre (20) dans laquelle est monté ledit contact, caractérisé en ce que ladite chambre comporte deux parties (21, 22) destinées à venir se monter sur la plaque de distribution (P) de sorte que le contact mobile agisse sur ladite barre. 2. Elément de commutation selon la revendication 1, dans lequel la chambre est munie de moyens de fixation sur la barre de distribution (13) ou sur la platine (14). 3. Elément de commutation selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le contacteur est un contacteur inamovible fixé par ladite chambre (20) sur la plaque de distribution (P). 4. Elément de commutation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la bobine exerce un effort de 20 traction, à la fermeture, sur le contact mobile qui agit sur une face de la barre (13) tournée vers la platine de support (14). 5. Elément de commutation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la bobine exerce un effort de poussée, à la fermeture, sur le contact mobile qui agit sur une face de 25 la barre de distribution (13) opposée à la platine de support (14). 6. Boîtier de distribution d'énergie électrique comprenant une plaque de distribution (P) comportant au moins une barre de distribution (13) et une platine de support (14) sur laquelle est montée la barre de distribution, et au moins un élément de commutation (15) 30 comprenant une bobine, un contact mobile sous l'action de la bobine et une chambre dans laquelle est monté le contact, ladite chambre comportant deux parties (21, 22) destinées à venir se monter de part et 3040526 IO d'autres de la plaque de distribution (P) de sorte que le contact mobile agisse sur ladite barre. 7. Boîtier selon la revendication 6, dans lequel la plaque de distribution comporte un dispositif de refroidissement (28) fixé sur la 5- platine de support. 8. Boîtier selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de refroidissement comporte un caisson étanche permettant de faire circuler un gaz ou un fluide de refroidissement. 9. Boîtier selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, 10 comprenant une carte électronique (23) montée sur la barre de distribution et comprenant des pistes conductrices et des moyens de raccordement électrique de la carte de raccordement avec le contacteur et avec des circuits électroniques de la barre de puissance. 10. Boîtier selon la revendication 9, dans lequel la carte électronique comporte un ensemble d'au moins un composant et/ou de prises de tension et/ou de capteurs de température.