INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La première couche 21 présente en outre une concentration en dopants supérieure à 10 19 /cm 3 . Les dopants sont habituellement souhaités de même type que les dopants de la future couche mince 10, donc en l’occurrence, de même type que les dopants du substrat initial 11 ; dans les structures composites en SiC destinées aux applications de puissance, les dopants sont le plus souvent choisis de type N (Azote). La concentration en dopants de la première couche 21 est choisie entre 10 19 /cm 3 et quelques 10 21 /cm 3 . En particulier, la concentration en dopants est supérieure ou égale à 5.10 19 /cm 3 , par exemple supérieure ou égale à 3.10 20 /cm 3 , notamment comprise entre 4.10 20 /cm 3 et 6.10 20 /cm 3 . Un tel niveau de dopage du carbure de silicium poly-cristallin va favoriser l’établissement d’une bonne conduction électrique entre la couche mince 10 (qui sera transférée ultérieurement du substrat initial 11) et le substrat support 20 (qui inclut, entre autres, la première couche 21).
Le dépôt p-SiC de l’étape b) est opéré à une température supérieure à 1100°C. Il est avantageusement réalisé par une technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), par exemple à base de précurseurs chlorés, et à une température comprise entre 1100°C et 1600°C. Encore plus avantageusement, la température de dépôt est comprise entre 1200°C et 1600°C, notamment entre 1200°C et 1400°C. Les paramètres du premier dépôt sont déterminés de sorte que la première couche 21 présente, outre sa bonne conductivité électrique du fait du fort dopage et de son uniformité en termes de polytype (avantageusement 3C), une haute conductivité thermique (typiquement, supérieure ou égale à 200 W.m -1 .K -1 ) et un coefficient de dilatation thermique similaire à celui de la future couche mince 10 (typiquement entre 3,8 E -6 /K et 4,2 E -6 /K à température ambiante).
Le premier dépôt de l’étape b), parce qu’il est opéré à hautes températures, voire à très hautes températures, favorise la formation d’un poly-cristal SiC de bonne qualité et présentant un faible niveau de contrainte, avec des caractéristiques structurelles compatibles avec les propriétés électriques, thermiques et mécaniques visées.
A titre d’exemple, la première couche intermédiaire 21 pourra comporter des grains de type 3C SiC, orientés 111, de taille moyenne 1 à 10µm, et une concentration en dopants N de l’ordre de 5.10 20 /cm 3 (équivalent à une résistivité de l’ordre de 2 mohm.cm).
De manière avantageuse, le procédé de fabrication comprend, avant l’étape b), une étape de préparation du substrat initial 11 comportant au moins une séquence de désoxydation de la face avant 11a dudit substrat initial 11. Cette séquence pourra par exemple s’opérer par immersion dans un bain d’acide fluorhydrique (HF), par exposition à des vapeurs de HF ou encore par recuit sous hydrogène en phase préliminaire du premier dépôt p-SiC. L’étape de préparation peut également comprendre des séquences de nettoyage pour éliminer tout ou partie de contaminants particulaires, métalliques ou organiques potentiellement présents sur les faces 11a,11b du substrat initial 11.
Selon une variante, le procédé peut comprendre, avant l’étape b), une étape a’) de formation d’une couche intermédiaire sur la face avant 11a du substrat initial 11 pour favoriser la conduction électrique, la première couche 21 étant destinée à être ensuite formée sur ladite couche intermédiaire au cours de l’étape b).
La composition polymère comprend au moins une charge conductrice choisie parmi les noirs d’acétylène, notamment en quantité suffisante pour rendre la couche semi-conductrice.
La composition polymère peut comprendre au moins 6% en poids environ de charge conductrice, de préférence au moins 15% en poids environ de charge conductrice, et de façon particulièrement préférée au moins 25% en poids environ de charge conductrice, par rapport au poids total de la composition polymère.
La composition polymère peut comprendre au plus 45% en poids environ de charge conductrice, et de préférence au plus 40% en poids environ de charge conductrice, par rapport au poids total de la composition polymère.
La charge conductrice est une charge électriquement conductrice.
La charge conductrice est choisie parmi les noirs d’acétylène.
À la différence des noirs de fourneau, des graphites, ou d’autres charges conductrices, les noirs d’acétylène présentent les avantages d’avoir une quantité moindre d’impuretés chimiques (e.g. telles que des contaminants ioniques et des traces d’oxydes), une bonne conductivité électrique intrinsèque et de permettre l’obtention d’une bonne qualité de surface.
La charge conductrice peut être sous la forme de particules, de nodules ou d’agrégats, de préférence avec une taille moyenne de particules primaires ayant une dimension d’au plus 50 nm, de préférence allant de 20 à 50 nm environ, et de façon particulièrement préférée allant de 30 à 40 nm environ.
En considérant plusieurs particules, nodules ou agrégats de la poudre de charge conductrice selon l’invention, le terme « dimension » représente la distribution de tailles D50, cette distribution étant classiquement déterminée par des méthodes bien connues de l’homme du métier.
La dimension de la ou des particules conductrices selon l’invention peut être par exemple déterminée par microscopie, notamment par microscope électronique à balayage (MEB), par microscope électronique transmission (MET), ou par diffraction laser.
La distribution des tailles D50 est de préférence mesurée par diffraction laser, par exemple à l’aide d’un granulomètre à diffraction de rayon laser. La distribution des tailles D50 indique que 50% en volume de la population des particules a un diamètre de sphère équivalente inférieure à la valeur donnée.
La présence d’au moins 50% en poids d’un polymère de propylène et d’au plus 10% en poids de polymère(s) polaire(s) par rapport au poids total de polymère(s) dans la composition polymère permet d’incorporer suffisamment de charge conductrice pour rendre la couche semi-conductrice, tout en garantissant de bonnes propriétés mécaniques. A contrario, certains polymères d’éthylène tels que le LDPE ne permettent pas d’incorporer une quantité suffisante de charge conductrice sans éviter une dégradation des propriétés mécaniques.
La charge conductrice peut avoir une surface spécifique selon la méthode BET allant de 50 à 150 m 2 /g environ, de préférence de 70 à 140 m 2 /g environ, et de façon particulièrement préférée de 80 à 120 m 2 /g environ.
Dans la présente description, la surface spécifique de la charge inorganique conductrice peut être facilement déterminée selon la norme DIN 9277 (2010).
La charge conductrice comprend de préférence une quantité faible de substances ioniques, typiquement moins de 100 ppm, par exemple moins de 10 ppm. Cette quantité peut par exemple être déterminée par spectroscopie à plasma à couplage inductif ou la méthode décrite dans J. Tanaka, "Interfacial Aging Phenomena In Power Cable Insulation systems", Institute of Materials Science, University of Connecticut, Progress Report No. 8 and 9, September 13,1988 ([0019]).
Les noirs d’acétylène de l’invention sont de préférence choisis parmi ceux ayant au moins l’une des caractéristiques suivantes : - un nombre d’absorption d’iode (iodine absorption number) allant de 45 g/kg à 300 g/kg environ, mesuré selon la norme (ASTM D-1510), - un nombre d’absorption d’huile de type DBP (dibutylphthalate) allant de 100 cm 3 /100g à 300 cm 3 /100g environ, mesuré selon la norme ASTM D-2414, - une densité apparente allant de 200 g/ml à 400 g/ml environ, mesurée selon la norme ASTM D-1513, - une surface spécifique CTAB (bromure d’hexadécyltriméthyl ammonium) allant de 40 à 300 m 2 /g environ, mesurée selon la norme ASTM D-6556, - un taux de soufre inférieur à 200 ppm.
Le polymère de propylène
De préférence, le passage de l’état de transport à l’état de traitement, et inversement, ne nécessite pas d’outillage.
En position de transport, un écart E est maintenu entre le récipient 8 de neutralisation et la coque 101 externe, la dimension de cet écart correspondant à une épaisseur des montants 14 de l’ossature. La dimension de l’écart E peut être ajustée en fonction notamment de la puissance du ou des aimants à contenir dans le dispositif 100 et de besoins en termes de réduction du champ électromagnétique mesuré à l’extérieur du dispositif 100.
La coque 101 externe forme un blindage électromagnétique autour du récipient 8 de neutralisation, et comprend à cet effet la superposition d’au moins trois couches, à savoir : Une couche 1 07 paramagnétique ; Une couche 10 8 diamagnétique ; Une couche 1 09 antiferromagnétique.
Ces couches peuvent être à grains orientés croisés, c'est-à-dire que les grains des couches 107 paramagnétique et 108 diamagnétique sont orientés dans des directions opposées. Les grains de la couche 109 antiferromagnétique peuvent être orientés de manière quelconque. Ainsi, sous l’effet d’un champ magnétique, les lignes champ magnétique suivent l’orientation des grains dans chaque couche, de manière à s’opposer et à annuler le champ magnétique traversant les parois 9, 10. Le champ magnétique produit par le ou les aimants dans le récipient 8 de neutralisation reste alors contenu à l’intérieur du récipient 8 de neutralisation.
Plus précisément, selon le premier mode de réalisation, chaque panneau 106 comprend une superposition de ces trois couches 107, 108, 109 chacune sous forme de plaque : la plaque de la couche 107 paramagnétique est prévue pour être orientée en direction du récipient 8 de neutralisation lorsque le dispositif 100 est dans l’état de transport tandis que la plaque de la couche 109 antiferromagnétique est orientée à l’opposée, vers l’extérieur de la coque 101 externe. La plaque de la couche 108 diamagnétique est la couche intermédiaire, interposée entre les deux autres plaques des couches 107, 109.
Selon un mode de réalisation, la couche 107 paramagnétique est réalisée en alliage Fer-Silicium (FeSi) ou Fer-Cobalt (FeCo) à grains orientés, la couche 108 diamagnétique est réalisée en Cuivre (Cu) et la couche antiferromagnétique est réalisée en mu-métal.
L’épaisseur de chaque couche 107, 108, 109 peut être déterminée en fonction des besoins en blindage.
Les trois plaques formant les couches 107, 108, 109, sont maintenues rigidement ensemble de manière à former un panneau 106 par exemple à l’aide d’attaches 110 de type pince, et/ou par sertissage et/ou par soudage périphérique. Les attaches 110 facilitent la manipulation des panneaux 106 chacun d’un seul tenant pour passer de l’état de transport à l’état de traitement et inversement.
Le ou les aimants usagés peuvent être placés dans le dispositif 100 de transport et de chargement de plusieurs manières.
Une première manière est particulièrement adaptée lorsque plusieurs aimants doivent être placés dans le même dispositif 100 de transport et de traitement, et consiste à déverser les aimants sans précaution particulière. A cet effet notamment, le récipient 8 de neutralisation comprend la paroi 10a supérieure qui peut former un système de fermeture amovible par exemple sous forme de trappe 111 , et qui donne accès au réceptacle du récipient 8 de neutralisation. La trappe 111 est par exemple formée de plusieurs sections 112 sur une paroi du récipient 8 de neutralisation. Chaque section 112 est montée pivotante sur un montant 104 de l’ossature 103 par exemple l’aide d’une charnière. Chaque section 112 est montée sur ressorts calibrés de sorte que chaque section peut pivoter vers l’intérieur du réceptacle du récipient 8 de neutralisation sous l’effet d’un poids déterminé. Un pivotement vers l’extérieur n’est de préférence pas permis, empêchant la trappe 111 de s’ouvrir par l’intérieur sous le poids des aimants. Un panneau 106 de la coque 101 externe peut recouvrir la trappe 111 lorsque le dispositif 100 est dans l’état de transport.
Ainsi, des aimants D en vrac dans un bac peuvent être chargés dans le réceptacle du le récipient 8 de neutralisation en retirant le panneau 106 qui recouvre la trappe 111, la trappe 111 étant alors orientée vers le haut. Les aimants D sont ensuite déversés par gravité. Les sections 12 pivotent sous le poids des aimants D, ces derniers tombant à l’intérieur du réceptacle du récipient 8 de neutralisation.
Eventuellement, un dévidoir 113 placé à l’interface entre le collecteur 11 intermédiaire et le récipient 8 de neutralisation peut guider la chute des aimants dans le dispositif 100 en toute sécurité.
Afin de recevoir les aimants D déversés, et comme abordé plus haut, le réceptacle à l’intérieur du récipient 8 de neutralisation est adapté pour support le choc des aimants D déversés. Plus précisément, à cet effet, le réceptacle du récipient 8 de neutralisation est muni d’un fond 114 renforcé, en face de la trappe 111. Le fond 114 renforcé est formé de manière à absorber les chocs, évitant au matériau formant les parois du récipient 8 de neutralisation de se déformer. Il comprend par exemple un caillebotis surélevé par rapport au fond du récipient 8 de neutralisation, c'est-à-dire à distance de la paroi du récipient 8 de neutralisation qui fait face à la trappe 111, et est recouvert d’un treillis. La souplesse du treillis est déterminée de manière à absorber le choc des aimants D déversés en vrac lors de leur chute. A cet effet, il peut notamment être ondulé. Le treillis peut en outre être perforé, de manière à permettre, comme évoqué plus haut, la récupération des déchets dans un espace de récupération, sous le fond 114 renforcé. Enfin, le treillis et/ou le caillebotis peuvent être en matériau ferromagnétique, de manière à exercer une force d’attraction sur les aimants D dans le réceptacle du récipient 8 de neutralisation et limiter les mouvements des aimants D à l’intérieur du récipient 8 de neutralisation.
Afin de faciliter le nettoyage de l’espace de récupération, et notamment la vidange des cendres pouvant s’y trouver, en plus ou à la place de la paroi 10a supérieure, un dispositif de fermeture amovible peut être formé sur la paroi 10b inférieure du récipient 8 de neutralisation.
De manière avantageuse, le fond 114 renforcé peut être amovible, en étant par exemple fixé par glissière ou par un système vis/écrou dans le réceptacle du récipient 8 de neutralisation. Le fond 114 renforcé peut ainsi aisément être remplacé notamment en cas d’usure ou de casse dus aux chocs répétés.
Selon un mode de réalisation, le récipient 8 de neutralisation peut comprendre une voire deux portes 115 d’accès, en complément ou en variante de la trappe 111. Les portes 115 d’accès sont situées latéralement, sur un côté du dispositif 100, c'est-à-dire qu’elles donnent accès sur un côté du fond du récipient 8 de neutralisation et/ou du fond 114 renforcé. Elles sont articulées en rotation par exemple par des paumelles 116 sur des montants 104 de l’ossature 103, et des gâches de verrouillage intégrées permettent de bloquer ou d’autoriser leur ouverture. Les portes 115 facilitent notamment l’accès aux aimants D, par exemple une fois ceux-ci traités dans l’installation 1 de recyclage, et le nettoyage de l’espace de récupération. Elles sont recouvertes d’un panneau 106 de la coque 101 externe lorsque le dispositif 100 de transporte et de traitement est dans l’état de transport.
La représente une vue en perspective d’un réducteur mécanique après fabrication selon le procédé du présent exposé,
La représente une vue de face du réducteur mécanique de la ,
La représente une vue de face d’un pignon satellite après une étape de marquage d’orientation,
La représente une vue de face de la face opposée du pignon satellite de la , après une étape de marquage d’assemblage,
La représente une vue de face d’un pignon central après l’étape de marquage d’assemblage,
La représente le réducteur mécanique de la , avec une vue détaillée du pignon central, et une vue détaillée des dents marquées engrenant entre elles de la couronne externe et d’un pignon satellite,
La représente les différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un réducteur mécanique selon le présent exposé.
La représente une vue en perspective d’un réducteur mécanique 1 à train planétaire double étage obtenu par un procédé de fabrication conforme au présent exposé. Le réducteur mécanique 1 est configuré pour être disposé dans une turbomachine, par exemple une turbomachine à double flux, et pour entraîner l’arbre d’une soufflante ou d’hélice de la turbomachine (non représentée). En particulier, le réducteur mécanique 1 permet de transformer la vitesse de rotation de l’arbre d’une turbine de puissance, en une vitesse de rotation plus lente pour l’arbre entraînant la soufflante. Par conséquent, selon le présent exposé, l’axe de rotation principal A, autour duquel s’étendent le pignon central 40 et la couronne externe 50, correspond à l’axe de rotation de la soufflante, lorsque le réducteur est disposé dans une turbomachine.
Dans la suite de l’exposé, les termes « radial », « axial » et leurs dérivés s’entendent par rapport à l’axe de rotation principal A et aux axes de rotation secondaires X1, X2, X3 décrits dans la suite de l’exposé.
Le réducteur mécanique 1 comprend un pignon central 40, ou pignon solaire, comprenant une pluralité de dents sur sa face radialement externe et sur deux rangées, et une couronne externe 50 comprenant une pluralité de dents sur sa face radialement interne. Le pignon central 40 et la couronne externe 50 sont coaxiaux et axisymétriques autour de l’axe de rotation principal A. On notera que dans l’exemple non limitatif présenté en référence à la , le réducteur mécanique 1 est un réducteur à deux étages, dans lequel la couronne 50 comprend deux parties 50A, 50B.
Dans cet exemple, le réducteur mécanique 1 comprend en outre trois pignons satellites 100, 200, 300, chacun étant disposé entre le pignon central 40 et la couronne externe 50, en étant en prise avec ces derniers. Plus précisément, chaque pignon satellite comprend deux faces axiales symétriques engrenant chacune avec une des parties 50A, 50B de la couronne externe 50, et avec une rangée de dents du pignon central 40.
Par ailleurs, chaque face axiale de chaque pignon satellite comprend deux étages dentés. Plus précisément, sur chacune de leurs faces axiales, le premier pignon satellite 100 comprend un premier étage 110 et un deuxième étage 120, le deuxième pignon satellite 200 comprend un premier étage 210 et un deuxième étage 220, et le troisième pignon satellite 300 comprend un premier étage 310 et un deuxième étage 320. Pour chacun de ces pignons satellites, le premier étage présente un diamètre supérieur à celui du deuxième étage. Le premier étage 110, 210, 310 de chaque face axiale engrène avec une rangée des dents du pignon central 40, et le deuxième étage 120, 220, 320 de chaque face axiale engrène avec les dents d’une des parties 50A, 50B de la couronne externe 50.
On notera par ailleurs que les faces axiales de chaque pignon satellite 100, 200, 300, sont nommées respectivement face de fabrication et face d’assemblage dans le cadre du procédé selon l’invention. En particulier, le premier pignon satellite 100 comprend une face de fabrication 100A et une face d’assemblage 100B, le deuxième pignon satellite 200 comprend une face de fabrication 200A et une face d’assemblage 200B, et le troisième pignon satellite 300 comprend une face de fabrication (non visible sur la ) et une face d’assemblage 300B.
En outre, le premier pignon satellite 100 est axisymétrique et mobile autour d’un premier axe de rotation secondaire X1. De même, le deuxième pignon satellite 200 est axisymétrique et mobile autour d’un deuxième axe de rotation secondaire X2, et le troisième pignon satellite 300 est axisymétrique et mobile autour d’un troisième axe de rotation secondaire X3. Chacun du premier, du deuxième, et du troisième axe de rotation secondaire X1, X2, X3 est parallèle à l’axe de rotation principal A, et gravite autour de ce dernier lors du fonctionnement du réducteur mécanique 1. Les axes de rotation secondaire X1, X2, X3 sont en outre équidistants à l’axe de rotation principal A. Le réducteur mécanique 1 peut également comprendre un porte-satellite (non illustré) servant de châssis maintenant les pignons satellites à leur position respective.
La représente le réducteur mécanique 1 de la dans une vue parallèle à l’axe de rotation principal A du réducteur mécanique 1, du côté des faces d’assemblage 100B, 200B, 300B des pignons satellites. On comprendra que la représente le réducteur mécanique 1 à la fin de l’assemblage des différents éléments composant ce réducteur, dans leur position initiale, c’est-à-dire avant toute rotation de ces éléments, les marquages décrits dans la suite de l’exposé étant visibles.
Ainsi, le filtrage par décomposition en valeurs singulières permet : à partir de la matrice pivotée K piv (T), d’obtenir des première et deuxième matrices filtrées K piv S (T) et K piv M (T) contenant respectivement les contributions de diffusion simple et multiple, à partir de la première matrice élémentaire K él1 (T), d’obtenir des première et deuxième matrices filtrées K él1 S (T) et K él1 M (T) contenant respectivement les contributions de diffusion simple et multiple, à partir de la deuxième matrice élémentaire K él2 (T), d’obtenir des première et deuxième matrices filtrées K él2 S (T) et K él2 M (T) contenant respectivement les contributions de diffusion simple et multiple.
3.1.3. Rotation inverse des coefficients des matrice filtrées
Une rotation inverse est ensuite mise en œuvre sur les différentes matrices filtrées obtenues à l’étape précédente pour réorienter leurs coefficients selon l’orientation de la matrice inter-angles fenêtrée initiale K(T) (i.e. transformation inverse de la transformation décrite au point 3.1.1.).
Plus précisément, chaque matrice filtrée G filtrée (G filtrée pouvant correspondre à K piv S (T), K piv M (T), K él1 S (T), K él1 M (T), K él2 S (T), ou à K él2 M (T)) est tournée pour obtenir une matrice G tournée en appliquant la règle suivante : lorsque x-y est pair : A Gtournée x,y (T) = a Gfiltrée (x-y)/2+M,( x+y )/2 , lorsque x-y est impair : A Gtournée x,y (T) = a Gfiltrée (x-y-1)/2+M,(x+y-1)/2 .
3.2. Deuxième méthode de séparation par projection sur l’espace de Hankel
En variante à la première méthode de séparation par décomposition en valeurs singulières, une deuxième méthode de séparation par projection sur l’espace de Hankel peut être mise en œuvre.
L’espace de Hankel est un sous espace vectoriel de l’espace des matrices carrées qui est défini en ce que toutes les matrices de l’espace de Hankel ont leurs anti diagonales constantes.
Cette deuxième méthode de projection sur l’espace de Hankel est avantageusement réalisée sur la matrice inter-angles fenêtrée K(T) non tournée, c’est-à-dire que cette méthode ne nécessite pas d’effectuer une rotation de la matrice inter-angles fenêtrée K(T) et utilise tous les coefficients de cette matrice, là où une rotation réduit le nombre de coefficients disponibles.
La deuxième méthode de séparation de Hankel consiste à séparer la matrice inter-angles fenêtrée K(T) en une matrice de Hankel H(T) et une matrice résiduelle R(T). Une matrice de Hankel est une matrice carrée dont les valeurs sont constantes le long des antidiagonale (i.e. diagonales ascendantes), c'est-à-dire une matrice dont les indices vérifient la relation :
H x,y = H x − 1,y + 1
Pour calculer une matrice de Hankel H(T) à partir de la matrice inter-angles fenêtrée K(T), la solution la plus simple est d’effectuer une projection orthogonale sur l’espace de Hankel. Cette solution consiste à remplacer chaque coefficient h x,y d’une antidiagonale de la matrice de Hankel H(T), par la moyenne des coefficients k l,m correspondants de la matrice inter-angles fenêtrée K(T) sur ladite antidiagonale. Plus précisément, chaque coefficient h x,y de la matrice de Hankel H(T) est déterminé selon la formule suivante :
Hx,y (T) =
La matrice de Hankel H(T) ainsi obtenue est représentative de la composante de diffusion simple. Le reste « K(T) – H(T) » est représentatif de la composante de diffusion multiple.
Plus précisément, pour obtenir la matrice R(T) représentative de la composante de diffusion multiple, la matrice de Hankel H(T) est soustraite de la matrice inter-angles fenêtrée K(T) :
R(T) = K(T) - H(T).