Brevet FR3067871A1 — publié le 20181221

Dispositif de protection pour un système de distribution électrique d'un réseau électrique d'aéronef L'invention concerne un dispositif de protection pour un système de distribution électrique d'un réseau électrique d'aéronef ainsi qu'un système de distribution électrique comprenant un ou plusieurs dispositifs de protection. Le système de distribution électrique d'un réseau électrique d'aéronef comporte un ou plusieurs dispositifs de protection. Ces dispositifs de protection peuvent être sous la forme de disjoncteurs électromécaniques ou de commutateurs statiques, tels que des commutateurs à base de semi-conducteurs comme les SSPC ou « Solid State Power Controller ». Ces dispositifs de protection peuvent être complétés par un ou plusieurs éléments fusibles. En particulier dans le cas de semi-conducteurs comme les SSPC, ces derniers sont associés à un ou plusieurs éléments fusibles garantissant l'ouverture en cas de panne dudit semi-conducteur. En effet, lesdits semi-conducteurs ont un mode de panne incompatible avec la fonction principale d'ouvrir le circuit électrique en cas de présence d'un défaut. L'élément fusible est choisi en fonction de la tension de service délivrée, du temps imparti pour ouvrir en cas de défaut, du pouvoir de coupure et de l'allure de la courbe de fusion. La courbe de fusion correspond à une courbe de courant de seuil en fonction du temps qui garantit, pour tout courant au-delà du courant fixé par ladite courbe, l'ouverture de la ligne du réseau de distribution. Les éléments fusibles répondant aux problématiques imposées par l'utilisation de dispositifs de protection tels que les disjoncteurs électromécaniques ou les commutateurs statiques sont généralement des éléments fusibles du type cartouche ou des éléments fusibles proposés par le fabricant de SSPC. Cependant, ce type d'éléments fusibles présente un encombrement important associé à une complexité de montage, un 2 positionnement de la courbe de fusion mal maîtrisé et une impossibilité de remplacement des fusibles. Il existe donc un besoin de fournir un dispositif de protection ne présentant pas les inconvénients précités. 5 Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un dispositif de protection pour un système de distribution électrique d'un réseau électrique d'aéronef, ledit dispositif comportant un substrat comprenant une pluralité d'éléments conducteurs électriques, lesdits éléments conducteurs électriques étant reliés deux à deux par un 10 élément fusible, et un matériau d'enrobage disposé sur le substrat et chaque élément fusible. L'invention permet de : - maîtriser la courbe de fusion et d'adapter cette dernière en fonction du besoin ; 15 - dissocier le processus de fabrication de l'élément fusible en tant que tel du substrat accueillant ledit élément, comme par exemple une carte électronique ; - fabriquer et remplacer aisément et à faible coût des composants, en utilisant des moyens de pose et de dépose standards ; 20 - limiter et ajuster l'encombrement en fonction des contraintes thermiques imposées aux éléments fusibles. Selon des modes particuliers de l'invention, le dispositif de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les combinaisons possibles : 25 - un ou plusieurs éléments conducteurs électriques sont réalisés dans du cuivre ou de l'alumine ; - les éléments fusibles sont réalisés dans des alliages ou des matériaux fusibles, tels que l'aluminium, le cuivre, l'or, l'étain ou le plomb ; 30 - au moins un élément fusible comprend une pluralité d'éléments fusibles filaires ; - au moins un élément fusible comprend un élément fusible de type bande parallélépipédique ou cylindrique ; - le matériau d'enrobage est une résine époxy ou un gel ; 3 - le dispositif de l'invention comprend en outre une enveloppe de protection montée sur le matériau d'enrobage ; - le substrat comporte de la poudre de silice. Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un 5 système de distribution électrique d'un réseau électrique d'aéronef comprenant un circuit électrique sur lequel sont fixés un ou plusieurs dispositifs de protection fusible, le ou lesdits dispositifs de protection fusibles étant connectés électriquement au circuit électrique. De préférence, une zone de non implantation de composant 10 électrique est disposée autour du ou des dispositifs de protection fusible. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins 15 annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention monté sur un circuit électrique d' accueil ; -la figure 2 est une vue schématique partielle de dessus d'un 20 substrat du mode de réalisation de la figure 1 comprenant plusieurs conducteurs électriques sans fusible ; - la figure 3 est une vue schématique éclatée partielle du dessus du mode de réalisation de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue schématique assemblée partielle du 25 dessus du mode de réalisation de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue schématique assemblée partielle du dessous du mode de réalisation de la figure 2 ; - la figure 6 est une vue schématique partielle de dessus d'un mode de réalisation de l'invention comprenant un substrat, deux 30 conducteurs électriques et un élément fusible de type bande parallélépipédique ; - la figure 7 est un diagramme schématique correspondant à un mode de montage du mode de réalisation de la figure 1 ; 4 - la figure 8 est un diagramme schématique correspondant à un mode de démontage du mode de réalisation de la figure 1. Comme illustré sur les figures, le dispositif de protection 1 de l'invention permet de protéger un système de distribution électrique 3 5 d'un réseau électrique d'aéronef (non représenté). Le réseau électrique peut être un réseau électrique basse tension. Ainsi, le dispositif de l'invention permet de protéger de manière efficace contre les courts-circuits ou les surcharges. Le système de di stribution électrique de l' invention 3 10 comprend un circuit électrique 5 sur lequel sont fixés un ou plusieurs dispositifs de l'invention. Le ou lesdits dispositifs de l'invention 1 sont connectés électriquement au circuit électrique 5. Selon un mode de réalisation, une zone de non implantation de composant électrique 7 est réservée autour du ou des dispositifs de 15 l'invention 1. Ladite zone de non implantation 7 permet de faciliter la désolidarisation éventuelle du dispositif de l'invention 1 du circuit électrique. Ladite zone 7 présente une forme appropriée, notamment une forme sensiblement complémentaire à la forme extérieure du dispositif de l'invention 1. 20 Le dispositif de l'invention 1 comporte un substrat 11 comprenant une pluralité d'éléments conducteurs électriques 13. A titre d'exemples non limitatifs d'éléments conducteurs électriques, on peut citer les éléments du type wire bonding, ribbon bonding, pâte de sérigraphie, lame métallique découpée ou plus généralement tout 25 élément de caractéristiques géométriques contrôlées, et de conducteur électrique ayant la propriété principale de changer d'état en cas d'échauffement important. Lesdits éléments conducteurs électriques 13 sont reliés deux à deux par un élément fusible 15, et un matériau d'enrobage 17 disposé 30 sur le substrat 11 et chaque élément fusible 13. Grâce à l'invention, il est possible de : - maîtriser la courbe de fusion et d'adapter cette dernière en fonction du besoin ; 5 - fabriquer et remplacer facilement et à faible coût des composants, en utilisant des moyens de pose et de dépose standards ; - limiter et ajuster l'encombrement en fonction des contraintes thermiques imposées aux éléments fusibles. 5 De préférence, un ou plusieurs éléments conducteurs électriques 13 sont réalisés dans du cuivre ou de l'alumine. Avantageusement, le substrat 11 peut être un substrat de type circuit imprimé ce qui permet d'optimiser la masse et le coût de réalisation du dispositif de protection 1 de l'invention. Le substrat 11 10 peut également être de type Direct Bonding Copper. Selon un mode de réalisation, les éléments fusibles 15 peuvent être réalisés dans des alliages ou des matériaux fusibles, tels que l'aluminium, le cuivre, l'or, l'étain ou le plomb. La nature de l'élément fusible utilisé est choisie en fonction des performances 15 attendues. Selon un mode de réalisation, au moins un élément fusible 15 comprend une pluralité d'éléments fusibles filaires comme illustré sur la figure 3 ou de type bande parallélépipédique ou cylindrique, comme illustré sur la figure 6. 20 Ainsi, de manière avantageuse, la courbe de fusion desdits éléments fusibles 15 peut être réalisée en utilisant une unique géométrie de l'élément fusible élémentaire ce qui facilite le procédé de l'invention. Selon un mode de réalisation, le matériau d'enrobage 17 est un 25 matériau ayant une fonction d'enrobage et/ou de protection mécanique. A titre d'exemple, on peut citer une résine époxy, telle que les résines employées en microélectronique selon le procédé Damn et Fill. Il peut également être un gel tel que ceux employés lors de la fabrication de composants électroniques de puissances. 30 Le matériau d'enrobage 17 permet d'absorber de manière avantageuse l'énergie générée par la fusion du ou des éléments fusibles 13. Ledit matériau d'enrobage 17 participe également à la maîtrise de la courbe de fusion. 6 Selon encore un autre mode de réalisation (non représenté), le dispositif de l'invention peut en outre comporter une enveloppe de protection montée sur ledit matériau d'enrobage 17. Une telle enveloppe de protection permet de rigidifier le dispositif de 5 l'invention 1. A titre d'exemple, on peut citer un capot en céramique ou plastique, un gel ou encore un vernis. Comme illustré sur la figure 7, le diagramme 100 illustre un mode de réalisation d'un mode de réalisation d'un dispositif de l'invention monté sur un circuit électronique d'accueil. 10 Dans l'étape A 101, le circuit électronique d'accueil et le dispositif de l'invention sont dans un premier temps assemblés dans une étuve pour être chauffés à une température permettant d'enlever l'humidité contenue dans ledit circuit d'accueil. Dans l'étape B 103, un procédé de fabrication du circuit 15 électrique est appliqué sur les parties 8 du circuit 5 non occupées par le dispositif de l'invention 1 et non comprises dans la zone 7. Le procédé de fabrication peut être un procédé de sérigraphie. Dans ce cas, la zone à sérigraphier reçoit une pâte à braser. Dans l'étape C 105, le dispositif de l'invention est posé sur le 20 circuit d'accueil du dispositif 7 soit manuellement soit à l'aide d'une machine de placement. Dans l'étape D 107, l'ensemble comprenant le dispositif de l'invention et le circuit d'accueil est ensuite chauffé par un four où la chaleur fait fondre la pâte à braser afin de solidariser, notamment 25 chauffé dans un four. Comme illustré sur la figure 8, le diagramme 200 illustre un mode de réalisation de démontage du dispositif de l'invention monté sur un circuit électronique d'accueil. Dans l'étape E 201, l'ensemble circuit électronique d'accueil 30 contenant le dispositif de l'invention est mis en étuve pour enlever l'humidité dans ledit ensemble, notamment dans un four chauffé. Dans l'étape F 202, l'ensemble de circuit d'accueil contenant le dispositif de l'invention est préchauffé afin de faciliter le démontage. 7 Dans l'étape G 203, le dispositif de l'invention est désolidarisé du circuit électronique d'accueil avec une machine comprenant une buse chauffante adaptée à la taille du dispositif de l'invention. L'utilisation d'une telle buse permet de démonter ledit dispositif sans 5 endommager le circuit électronique d'accueil. La buse vient se placer autour du dispositif de l'invention, au niveau de la zone 7 de non implantation. Ainsi la buse peut avoir un diamètre compris entre 3x3 mm et 45x45mm. Dans l'étape H 204, on nettoie la zone mise à nue suite au 10 démontage du dispositif de l'invention. Dans l'étape I 205, le circuit d'accueil de l'invention est sérigraphié. La zone d'accueil de l'invention reçoit une pâte à braser. Dans l'étape J 206, le nouveau dispositif de l'invention est monté sur le circuit d'accueil, selon le même procédé que celui décrit 15 à l'étape C 104. Dans l'étape K 207, et selon le même mode d'utilisation, une machine à buse chauffante est utilisée pour solidariser le dispositif de l'invention au circuit électronique d'accueil. REVENDICATIONS1. Dispositif de protection (1) pour un système de distribution électrique (3) d'un réseau électrique d'aéronef, ledit dispositif (1) comportant un substrat (11) comprenant une pluralité d'éléments conducteurs électriques (13), lesdits éléments conducteurs électriques (13) étant reliés deux à deux par un élément fusible (15), et un matériau d'enrobage (17) disposé sur le substrat (11) et chaque élément fusible (15). 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel, un ou plusieurs éléments conducteurs électriques (13) sont réalisés dans du cuivre ou de l'alumine. 3. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les éléments fusibles (15) sont réalisés dans des alliages ou des matériaux fusibles, tels que l'aluminium, le cuivre, l'or, l'étain ou le plomb. 4. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un élément fusible (15) comprend une pluralité d'éléments fusibles filaires. 5. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un élément fusible (15) comprend un élément fusible de type bande parallélépipédique ou cylindrique. 6. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau d'enrobage (17) est une résine époxy ou un gel. 7. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une enveloppe de protection montée sur le matériau d'enrobage (17). 8. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat (11) comporte de la poudre de silice. 9. Système de distribution électrique (3) d'un réseau électrique d'aéronef comprenant un circuit électrique (5) sur lequel sont fixés un ou plusieurs dispositifs de protection (1) selon l'une quelconque des 9 revendications précédentes, le ou lesdits dispositifs de protection (1) étant connectés électriquement au circuit électrique (5). 10. Système (3) selon la revendication 9, dans lequel une zone de non implantation de composant électrique (7) est disposée 5 autour du ou des dispositifs de protection (1).