Brevet FR3097084A1 — publié le 20201211

Description Titre de l'invention : Ensemble de commutation démontable pour connexion de distribution d'énergie électrique [0001] L'invention concerne, de manière générale, les boîtiers de distribution d'énergie électrique et, plus particulièrement, l'agencement de commutateurs pour un tel boîtier de distribution d'énergie, notamment pour aéronef [0002] Un aéronef possède en général un système électrique d'alimentation comprenant notamment un circuit de distribution primaire d'énergie électrique. [0003] 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 modifies externes ou vers d'autres boîtiers de distribution de l'aéronef [0004] Un circuit de distribution primaire comprend généralement une partie puissance et une partie commande. [0005] La partie puissance utilise des boîtiers de distribution qui comportent généralement une connexion de distribution comprenant une ou plusieurs barres de distribution montées en surface sur une platine de support et assurant la distribution de la puissance fournie par des générateurs électriques. [0006] Des composants de distribution, tels que des commutateurs, sont montés sur la connexion de distribution et, en fonction de leur état ouvert ou fermé, autorisent ou non le passage du courant dans les barres de distribution ou permettent de commuter l'énergie électrique reçue vers une autre barre de distribution ou vers un autre boîtier de distribution d'énergie électrique. [0007] Ces commutateurs sont généralement des contacteurs aptes à supporter des courants importants et sont couplés à des moyens de raccordement électrique qui viennent coopérer avec les barres de distribution. [0008] 11 est nécessaire d'assurer la tenue mécanique de l'ensemble pour garantir ledit couplage. [0009] Plusieurs solutions ont été proposées comme l'utilisation d'une platine en époxy assurant le support mécanique des moyens de raccordement et des commutateurs. [0010] Une autre solution consiste à fixer sur la structure une tôle dissipatrice qui maintient tous les composants notamment les moyens de raccordement et les commutateurs. [0011] Ces structures augmentent considérablement la masse du boîtier et requièrent un volume et un encombrement significatif. [0012] La présence de commutateurs, indispensables en électronique de puissance, re- présente également une source d'encombrement et de masse dans le boîtier de dis- 2 tribution. [0013] De plus, étant donné que chaque commutateur est démontable unitairement, ce qui est plus communément appelé LRU (« Line Replaceable Unit », en langue anglaise), cette amovibilité exige l'utilisation de vis imperdables de fixation, ce qui augmente le risque de court-circuit et la masse de la structure. [0014] L'enjeu est donc de réussir à s'affranchir de la contrainte LRU et d'agencer les com- mutateurs de manière à réduire l'encombrement et la masse du boîtier. [0015] Au vu de ce qui précède, l'invention a pour objet un ensemble de commutation dé- montable pour connexion de distribution d'énergie électrique comprenant au moins une première barre de distribution électriquement conductrice. [0016] L'ensemble de commutation démontable comprend une pluralité de commutateurs non démontables individuellement et des moyens de raccordement électrique destinés à coupler ladite au moins une première barre de distribution auxdits commutateurs. [0017] Par « ensemble de commutation » on entend un assemblage d'une pluralité de com- mutateurs par exemple des contacteurs, dont la fonction est d'autoriser ou de refuser le passage du courant provenant de ladite au moins une première barre de distribution et destiné alimenter différents modules. [0018] Ladite au moins une première barre de distribution est reliée à l'ensemble de com- mutation par des moyens de raccordement destinés à coopérer avec les commutateurs. [0019] Ces moyens de raccordement sont de préférence des barres permettant ainsi d'alléger la masse de l'ensemble de commutation et le rendre moins encombrant. [0020] L'ensemble de commutation est d'autant plus allégé par l'utilisation de com- mutateurs non amovibles, ce qui permet d'éviter le recours à des vis imperdables de fixation. [0021] Avantageusement, l'ensemble de commutation comporte deux corps identiques di- électriques disposés de part et d'autre des moyens de raccordement, chaque corps comprenant une pluralité de commutateurs qui comportent chacun une bobine et un contact mobile, et dans lequel les contacts mobiles des commutateurs de chaque corps sont montés tête-bêche. [0022] Les deux corps monoblocs maintiennent en position les commutateurs et les moyens de raccordement auxquels ils sont couplés. [0023] La configuration « tête-bêche » qui correspond au fait de mettre chaque contact mobile de chaque commutateur face à un autre contact mobile d'un autre commutateur, permet de diminuer l'encombrement de la structure en simplifiant et en raccourcissant le cheminement des moyens de raccordement. [0024] De préférence, les moyens de raccordement comprennent au moins une deuxième barre de distribution électriquement conductrice couplée audit contact mobile de chaque commutateur et à au moins un module récepteur externe audit ensemble de 3 commutation. [0025] Autrement dit, chaque contact mobile comprend au moins deux pastilles de contact, au moins l'une d'elles étant destinée à coopérer avec un module récepteur externe par exemple un autre boîtier. [0026] Ainsi, chaque commutateur, par exemple un contacteur, est apte à autoriser ou à refuser le passage du courant à des modules externes. [0027] Préférentiellement, chaque corps comporte un ensemble de fentes, et chaque contact mobile est maintenu par une poutre comprenant des moyens d'insertion aptes à s'insérer dans ledit ensemble de fentes et à maintenir le couplage entre ledit contact et les moyens de raccordement. [0028] En d'autres termes, la poutre permet de maintenir en position le contact mobile de chaque commutateur et par extension le commutateur lui-même, pour coopérer avec les moyens de raccordement et ainsi établir une connexion électrique entre le contact mobile et les moyens de raccordement. [0029] De préférence, chaque commutateur est de type triphasé ou monophasé. [0030] Le commutateur de type triphasé permet d'appréhender un courant alternatif triphasé utilisé généralement en électronique de puissance et le commutateur de type monophasé permet d'appréhender un courant monophasé. [0031] Avantageusement, l'ensemble de commutation comprend au moins une pièce conductrice thermique et diélectrique tel que la céramique apte à créer un pont thermique entre les moyens de raccordement. [0032] Le pont thermique est apte à transférer la chaleur sur les barres non alimentées en courant, ce qui permet de refroidir l'ensemble de commutation par convection naturelle limitant ainsi l'ajout de matière tel qu'un dissipateur. [0033] Préférentiellement, l'ensemble de commutation comprend un moyen de ventilation apte à refroidir ledit ensemble. [0034] Ce moyen de ventilation fixé sur ledit ensemble permet de refroidir ledit ensemble de commutation évitant ainsi l'utilisation de tôle. [0035] L'invention a encore pour objet un boîtier de distribution d'énergie électrique comprenant une connexion de distribution d'énergie électrique comportant au moins une première barre de distribution électriquement conductrice, comprenant au moins un ensemble de commutation démontable tel que décrit ci-avant. [0036] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée des modes de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : [0037] [fig.1] représente de manière schématique un ensemble de commutation selon un mode de réalisation de l'invention ; [0038] [fig.2] illustre un exemple d'une poutre de maintien d'un commutateur selon un mode de réalisation de l'invention ; [0039] [fig.3] [0040] [fig.4] représentent une coupe de l'ensemble de commutation selon différents modes de réalisation de l'invention ; [0041] [fig.5] illustre schématiquement un moyen de ventilation fixé sur ledit ensemble de commutation selon un mode de réalisation de l'invention. [0042] La figure 1 illustre un exemple de réalisation d'un ensemble de commutation conforme à l'invention, désigné par la reference numérique générale 1. [0043] L'ensemble de commutation 1 est généralement intégré dans un boîtier de dis- tribution d'énergie électrique, non représenté ici, comprenant une connexion de distribution d'énergie électrique externe de l'aéronef. [0044] L'ensemble de commutation 1 comporte deux corps identiques diélectriques 11 et 12 sur lesquels sont disposés une pluralité de commutateurs 2, ici douze commutateurs sur chaque corps. [0045] Ce nombre est donné à titre d'exemple et n'est pas limitatif Les deux corps identiques peuvent comporter x commutateurs sur chaque corps, le nombre x étant choisi en fonction des besoins. [0046] Ces commutateurs 2 sont généralement des contacteurs aptes à établir ou interrompre le passage de courants importants. [0047] Un contacteur, de structure classique, comprend généralement une bobine agissant sur un contact mobile conducteur doté de pastilles de contact conductrices destinées à être couplées à ladite connexion de distribution d'énergie ou à des modules externes. [0048] La disposition et le maintien des commutateurs 2 par exemple de type contacteur sur les deux corps diélecniques 11 et 12 sont réalisés par l'insertion de poutres diélectriques 4 dans ledit corps par exemple 11 comme illustré dans la figure 2. [0049] La poutre 4 comprend des moyens d'insertion 5 par exemple des chicanes aptes à s'insérer dans des fentes prévues à cet effet dans ledit corps 11 ou 12. [0050] Chaque poutre 4 peut accueillir un commutateur 2. Pour cela, la poutre 4 comprend un premier passage central 3 apte à accueillir un contact mobile du commutateur 2 qui sera isolé, un deuxième passage 6 dans lequel une première pastille de contact est apte à s'insérer, et un deuxième passage 7 dans lequel une deuxième pastille de contact est également apte à s'insérer. [0051] La poutre 4 comprend également deux autres passages 41 et 42 aptes à accueillir des vis de fixation pour maintenir la poutre 4 en position. [0052] Dans l'exemple de réalisation illustré dans la figure 3 qui représente une coupe de l'ensemble de commutation 1 décrit dans la figure 1, chaque poutre 4 accueille un commutateur 2, ici deux commutateurs 2 disposés sur le corps 11 et deux commutateurs 2 disposés sur le corps 12. [0053] Comme décrit ci-avant, chaque poutre 4 permet le passage d'un contact mobile 22 du commutateur 2 et plus précisément d'une première pastille de contact 220 et d'une deuxième pastille de contact 221. [0054] La deuxième pastille de contact 221 est destinée ici à coopérer avec des moyens de raccordement électriques 8 et notamment une barre de raccordement 92 reliée à une première barre de distribution électriquement conductrice, elle-même reliée à la connexion de distribution externe de l'aéronef [0055] La première pastille de contact 220 est destinée ici à coopérer avec les moyens de raccordement électrique 8 et particulièrement avec une ou plusieurs deuxièmes barres de distribution électriquement conductrices 91 chacune couplée à un ou à des modules externes, par exemple d'autres boîtiers. [0056] Cette configuration permet au commutateur 2, s'il est dans un état passant, d'alimenter le ou les modules externes ou s'il est dans un état non passant, d'interdire le passage du courant. [0057] Ainsi comme on peut le voir sur cette figure, l'ensemble de commutation 1 a aussi pour fonction, par ses deux corps 11 et 12 ainsi agencés, de diminuer l'encombrement, maintenir en position les moyens de raccordement 8 et les contacts mobiles 22 des commutateurs 2. [0058] Autrement dit, l'ensemble de commutation 1 permet d'assurer une bonne tenue mécanique desdits éléments sans avoir besoin d'utiliser des supports en époxy et/ou de la tôle. [0059] L'ensemble de commutation 1 peut évacuer son flux de chaleur en insérant entre les banes 91 et 92 des pièces 50 conductrices thermiques et diélectriques tel que la céramique, créant un pont thermique qui permet de transférer la chaleur sur les barres non alimentées en courant. [0060] Ces pièces 50 en matériau conducteur thermique et diélectrique permettent d'obtenir une continuité thermique quelle que soit la position du commutateur 2. [0061] L'agencement desdites deuxièmes barres électriques 91, c'est-à-dire à l'extérieur de l'ensemble de commutation 1, permet en utilisant les pièces 50 de refroidir l'ensemble de commutation 1 par convection naturelle évitant ainsi l'utilisation d'un dissipateur tel que la tôle. [0062] 11 est à noter également que chaque contact mobile 22 de chaque commutateur 2 du corps 11 fait face au contact mobile 22 de chaque commutateur du corps 12. Cet agencement, communément appelé « tête-bêche » permet de diminuer l'encombrement de la structure en simplifiant et en raccourcissant le cheminement des moyens de raccordement 8. [0063] 11 est à noter que, comme illustré dans la figure 4, les moyens de raccordement 8 peuvent comprendre, de façon alternative, au moins deux barres de raccordement 92, 6 chacune reliée à ladite première barre de distribution d'énergie électrique, et 4 deuxièmes barres électriques 91 chacune destinées à coopérer avec la première pastille de contact 220 de chaque commutateur ici 4. [0064] Chaque deuxième barre de raccordement 92 individuelle peut comporter à l'extérieur dudit ensemble 1 des moyens de connexion clipsés par exemple, aptes à assurer un couplage avec des modules externes ou un couplage inter-commutateurs. [0065] Les deux deuxièmes pastilles de contact 221 des deux commutateurs 2 disposés tête- bêche, sont ici destinées à coopérer avec les moyens de raccordement électrique 8 et plus particulièrement avec la première barre de distribution électrique via la première barre de raccordement 92. [0066] Les deux autres commutateurs 2 également disposés tête-bêche sont destinés à coopérer avec les moyens de raccordement électrique 8 et plus particulièrement avec la première barre de distribution électrique via la deuxième barre de raccordement 92. [0067] La figure 5 représente une vue de profil de l'ensemble de commutation 1 qui met en évidence un moyen de ventilation 10 fixé sur ledit ensemble de commutation, en son centre, et plus particulièrement sur les deux corps 11 et 12. [0068] Ce moyen de ventilation 10 permet de refroidir ledit ensemble de commutation 10 évitant ainsi l'utilisation de tôle. [0069] L'homme du métier saura choisir le composant ayant ladite fonction par exemple un ventilateur, selon le volume du boîtier et de l'espace fourni. [0070] Par ailleurs, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation mais en embrasse toutes les variantes, par exemple, les commutateurs peuvent être agencés en parallèle ou en série et les deuxièmes ban-es de distribution peuvent être reliées en une seule banc si besoin. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] REVENDICATIONSEnsemble de commutation (1) démontable pour connexion de distribution d'énergie électrique, la connexion comprenant au moins une première barre de distribution électriquement conductrice, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de commutateurs (2) non démontables individuellement ct des moyens de raccordement électrique (8) destinés à coupler ladite au moins une première barre de distribution auxdits commutateurs (2). Ensemble de commutation (1) selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble de commutation (1) comporte deux corps identiques diélectriques (11, 12) disposés de part et d'autre des moyens de raccordement (8), chaque corps (11, 12) comprenant une pluralité de commutateurs (2) comprenant chacun une bobine et un contact mobile (22), et dans lequel les contacts mobiles (22) des commutateurs (2) de chaque corps (11, 12) sont montés tête-bêche. Ensemble de cormiautation (1) selon la revendication 2, dans lequel les moyens de raccordement (8) comprennent au moins une deuxième barre de distribution électriquement conduchice (91) couplée audit contact mobile (22) de chaque commutateur (2) et à au moins un module récepteur externe audit ensemble de commutation (1). Ensemble de commutation (1) selon la revendication 3, dans lequel chaque corps (11, 12) comporte un ensemble de fentes, chaque contact mobile (22) étant maintenu par une poutre (4) comprenant des moyens d'insertion (5) aptes à s'insérer dans ledit ensemble de fentes et à maintenir le couplage entre ledit contact mobile (22) et les moyens de raccordement (8). Ensemble de commutation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque commutateur (2) est de type triphasé ou monophasé. Ensemble de commutation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une pièce (50) conductrice thermique et diélectrique telle que la céramique, apte à créer un pont thermique entre les moyens de raccordement (8). Ensemble de commutation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un moyen de ventilation (10) apte à refroidir ledit ensemble (1). Boîtier de distribution d'énergie électrique comprenant une connexion de distribution d'énergie électrique comportant au moins une première barre de distribution électriquement conductrice, comprenant au moins un ensemble de commutation (1) démontable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.