INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Afin de pouvoir être correctement fixée sur une des pattes de connexion du module de puissance, et notamment présenter une extrémité venant reposer à plat contre la patte de connexion correspondante, l'extrémité de chaque barre de connexion présente une forme coudée, en forme de L. Cette forme coudée implique de prévoir un orifice traversant de grande dimension, aussi bien pour laisser passage à cette extrémité coudée mais aussi le cas échéant à l'outil qui permet d'assurer la fixation de l'extrémité coudée sur la patte de connexion correspondante.
Ces dimensions importantes de l’orifice traversant posent des difficultés lors de l’agencement des composants sur la carte de circuit imprimé, cet orifice traversant constituant en effet un espace nécessairement dépourvu de composants. La présence de cet orifice traversant implique également un agencement particulier des pistes de cuivre formées dans l’épaisseur de la carte de circuits imprimés pour assurer une continuité électrique entre les composants, ces pistes de cuivre devant contourner l’au moins un orifice traversant.
La présente invention vise à pallier cet inconvénient en proposant une réduction de la taille de l’orifice traversant, sans pour autant complexifier la liaison du module de puissance au moyen d’alimentation.
La présente invention a ainsi pour principal objet un onduleur comprenant un module de puissance, une carte de circuit imprimé disposée au moins partiellement en recouvrement du module de puissance, au moins une patte de connexion s’étendant à partir du module de puissance sensiblement parallèlement à la carte de circuit imprimé, et au moins une barre de connexion qui est configurée pour relier électriquement le module de puissance à un moteur électrique, la patte de connexion et la barre de connexion étant reliées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’un moyen de connexion électrique s’étendant au travers d’un orifice de la carte de circuit imprimé.
L’onduleur selon l’invention est destiné à équiper un véhicule, par exemple un véhicule automobile, en vue de l’alimentation de son moteur électrique. L’onduleur comprend pour ce faire un module de puissance, qui a pour rôle de hacher le courant en le décomposant en plusieurs phases. Ce module de puissance comprend un boîtier au sein duquel sont regroupés au moins une pluralité de transistors, et il comprend au moins une patte de connexion, qui participe à le raccorder électriquement au moteur électrique. Plus précisément, la patte de connexion est reliée à un moyen de connexion électrique, lui-même relié à une barre de connexion qui assure la liaison électrique avec le moteur électrique. Le moyen de connexion électrique est donc une pièce intermédiaire entre la patte de connexion et la barre de connexion. La carte de circuits imprimés de l’onduleur est agencée entre le module de puissance et le moteur électrique de telle sorte que la connexion entre ce module de puissance et le moteur électrique induit nécessairement un passage au travers de la carte de circuit imprimé. Cette carte de circuit imprimé comprend ainsi un orifice, qui la traverse de part en part. Au sein de cet orifice est disposé le moyen de connexion électrique, qui consiste en une pièce distincte de la patte de connexion et de la barre de connexion. Une telle disposition, qui diffère de l’art antérieur dans lequel c’est une extrémité coudée de la barre de connexion qui passe à travers la carte de circuit imprimé, permet d’adapter les dimensions de l’orifice à des dimensions du moyen de connexion, qui présente un encombrement moindre par rapport à une extrémité coudée de barre de connexion. Un agencement de différents composants sur la carte de circuit imprimé est donc facilité, puisque l’onduleur selon la présente invention conduit à un gain de place sur cette carte de circuit imprimé en réduisant la taille de l’au moins un orifice. Une interconnexion des composants d’une première zone de la carte de circuit imprimé à une deuxième zone de celle-ci est également simplifiée.
Par ailleurs, une telle configuration permet de prévoir une barre de connexion qui s’étend essentiellement parallèle à la carte de circuit imprimé, sans qu’il soit nécessaire de prévoir un pliage approprié de l’extrémité pour réaliser la connexion électrique avec le module de puissance.
Selon une caractéristique optionnelle de l’invention, l’onduleur comprend un premier moyen de liaison reliant la patte de connexion au moyen de connexion électrique et un deuxième moyen de liaison reliant ce moyen de connexion électrique à la barre de connexion.
Le moyen de connexion électrique est ainsi solidarisé à la patte de connexion au niveau d’une première extrémité et à la barre de connexion au niveau d’une deuxième extrémité, respectivement par le premier moyen de liaison et le deuxième moyen de liaison.
Afin d’optimiser l’anti-résonance du réflecteur 3, chaque première sous-couche 301 présente avantageusement une épaisseur telle que
où . Ainsi, les épaisseurs des premières sous-couches 301 présentent des valeurs éloignées de afin de limiter la résonance du mode dans les premières sous-couches 301 et découpler ainsi le mode stationnaire du substrat 2. De manière préférée, , voire .
L’épaisseur peut être ajustée dans l’intervalle précédent en réalisant une optimisation, par exemple numérique, cherchant à minimiser la transmission du mode stationnaire vers le substrat 2.
Dans un mode de réalisation, l’épaisseur peut être comprise dans
Par exemple, l’épaisseur peut être égale à
Il s’agit d’une épaisseur qui est l’exact opposé de l’épaisseur pouvant être mis en œuvre dans un réflecteur résonant tel qu’un réflecteur de Bragg.
Dans un mode de réalisation préféré, l’épaisseur est :
où , et sont respectivement une épaisseur effective du mode stationnaire dans la source 1 et l’indice optique effectif vu par le mode stationnaire dans la source 1. L’épaisseur effective du mode correspond à une épaisseur que le mode stationnaire présente dans la source 1. Elle correspond par exemple à une épaisseur d’une cavité 11 de la source 1 dans laquelle s’établit le mode stationnaire. L’indice effectif peut être déterminé à partir des indices optiques des éléments composants la cavité 11 dans laquelle s’est établi le mode stationnaire. L’indice effectif peut être égal à la moyenne des indices optiques des constituants de la cavité 11.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, la source 1 est une source laser. Elle comprend une cavité laser 11 configurée pour émettre un champ électromagnétique et confiner ce champ électromagnétique dans un mode stationnaire. La cavité 11 s’étend parallèlement au plan P. Elle présente par exemple une largeur, mesurée selon la direction X, parallèle au plan (et dans le plan de la figure 1) compris entre 2 et 50 µm. Elle peut en outre présenter une hauteur, que l’on appellera également épaisseur , mesurée perpendiculairement au plan P, comprise entre 2 µm et 10 µm. Elle peut également présenter une longueur, mesurée selon la direction Z, comprise entre 20 µm et 1000 µm, voire entre 100 µm et 5000 µm (il s’agit d’un laser de type « ridge »).
Dans le mode de réalisation de la , la source 1 comprend une cavité 11 dans laquelle peut s’établir le ou les modes stationnaires. La cavité 11 comprend une pluralité de couches s’étendant parallèlement au plan P. La cavité 11 comprend par exemple une première couche 110, que l’on nomme « région active » ou « région amplificatrice ». La région active 110 est configurée pour émettre le champ électromagnétique. La cavité 11 comprend également une deuxième couche semiconductrice 111, dite « couche de cladding inférieure », s’étendant entre la région active 110 et le réflecteur 3. La région active 110 repose sur la couche de cladding intérieure 111. La cavité 11 comprend également une troisième couche semiconductrice 112, dites « couches de cladding supérieure », reposant sur la région active 110. La région active 110 sépare les couches de cladding 111, 112. Les trois couches forment ainsi un empilement vertical. Ledit empilement est délimité par un ou plusieurs flancs 11a, 11b de sorte que les trois couches précitées 110, 111, 112 soient à l’aplomb l’une de l’autre.
La région active 110 peut être configurée pour que l’émission du champ électromagnétique soit au moins spontanée et préférentiellement spontanée et stimulée. Ce dernier cas permet un fonctionnement en mode laser de la source 1. L’émission peut être basée sur l’émission inter-bandes également appelée « interband cascade emission » en anglais. Elle peut être préférentiellement basée sur l’émission inter-sous bandes également appelée « émission à cascade quantique » ou « quantum cascade emission » en anglais. Pour permettre une émission à cascade quantique, la région active 110 comprend par exemple un empilement de sous-couches en matériau III-V, formant une succession de puits quantiques et de barrières de potentiel. L’empilement de sous-couches s’étend par exemple parallèlement au plan P.
Les couches de cladding 111, 112 permettent de contribuer au confinement du champ électromagnétique dans la cavité 11, notamment selon la direction Y, normale au plan. De la sorte, le champ électromagnétique reste localisé au niveau de la région active 110 et permet par exemple de favoriser l’émission stimulée de la région active 110. Pour cela, les couches de cladding 111, 112 sont par exemple configurées pour présenter des indices optiques , strictement inférieurs à un indice optique moyen de la région active 110. Par indice optique moyen de la région active 110, on entend un indice optique prenant en compte les indices des couches ou sous-couches composant la région active 110. De la sorte, le champ électromagnétique émis par la région active 110 est confiné au voisinage de la région active 110.
Les indices optiques , et des couches de cladding 111, 112 et de la région active 110 sont reportés sur la courbe d’indice .
Afin d’activer l’émission spontanée de la région active 110, la source 1 comprend des moyens pour faire circuler un courant électrique dans la région active 110. Ces moyens comprennent par exemple les couches de cladding 111, 112 lorsque ces dernières sont dopées. Elles permettent ainsi la conduction du courant électrique à travers la région active 110.
La source 1 peut également comprendre des électrodes 12 conductrices permettant la circulation du courant électrique dans les couches de cladding 111, 112 et en particulier dans la région active 110. Une première électrode 121 conductrice, par exemple en Au ou Ti, s’étend au contact de la couche de cladding supérieur 112 (si cette dernière est dopée) de manière à établir un contact électrique. De manière similaire, deux deuxièmes électrodes 122 conductrices, par exemple en Au ou Ti, s’étendent contre une portion de la couche de cladding inférieure 111 de manière à établir un contact électrique. Les deux deuxièmes électrodes 122 s’étendent également parallèlement aux flancs 11a, 11b de la cavité 11. Pour éviter que les couches de cladding 111, 112 et la région active 110 ne soient court-circuitées par les deuxièmes électrodes 122, la source 1 comprend également deux espaceurs isolants, par exemple en SiN, disposés entre la cavité 11 et chaque deuxième électrode 122. Les espaceurs s’étendent par exemple au contact de chaque flanc 11a, 11b de la cavité 11 et séparent la cavité 11 des deuxièmes électrodes 122.
Lorsque la source 1 est une source de type III-V. Les couches de cladding 111, 112 sont par exemple en alliage III-V tel que l’InP. La région active 110 comprend par exemple une multicouches de InGaAs/AlInAs ou de InAlAs/AlGaInAs. Pour intégrer la source III-V sur le substrat 2 en Si, chaque première sous-couche 301 du réflecteur 3 peut être en Ge et chaque deuxième sous-couche 302 du réflecteur 3 peut être en Si.
Pour cela, par exemple, le pied 20 comprend un patin d’appui 22. Le patin d’appui 22 est ici fixe par rapport à la jambe de coulissement 21 et est formé dans la direction X1 par rapport à la jambe de coulissement 21. Quelle que soit la position du pied 20 par rapport à l’embase 10 pour son coulissement, le patin d’appui 22 est disposé dans la direction X1 par rapport à l’extrémité distale 12 de l’embase 10, et forme ainsi une extrémité distale de la cartouche 1. Le patin d’appui 22 forme par exemple une surface axiale discoïde, tournée dans la direction X1, pour venir en appui suivant la direction X1. De préférence, le patin d’appui 22 est de forme générale discoïde. De préférence, le patin d’appui 22 présente un diamètre extérieur inférieur ou égal à celui de la paroi périphérique 13, ce qui, comme expliqué ci-après, permet une insertion de la cartouche 1 suivant la direction X1 lors de la fabrication de la pile 50. De préférence, plus généralement, le pied 20 présente un encombrement radial inférieur à celui de l’embase 10, autour de l’axe X10.
Le ressort 30 prend appui sur l’embase 10 pour appliquer un effort presseur F30 sur le pied 20 suivant la direction X1, par élasticité du ressort 30. De préférence, le ressort 30 est un ressort qui agit en compression, suivant la direction X1. Ici le ressort 30 est un ressort hélicoïdal, centré sur l’axe X10. Le ressort 30, qu’il soit hélicoïdal ou non, est préférentiellement configuré pour que la valeur de l’effort presseur F30 qu’il produit dépende d’une valeur d’allongement du ressort 30, mesurée suivant l’axe X1, pour permettre un réglage de la valeur de l’effort presseur F30 par réglage de la valeur d’allongement. Par « allongement », on entend une variation de longueur du ressort 30, mesurée d’une extrémité à l’autre du ressort 30 parallèlement à la direction X1. Dans le cas d’un ressort de compression, l’effort F30 augmente lorsque l’on réduit la longueur du ressort de compression. Ainsi, on augmente l’effort F30 pour une valeur d’allongement négative.
Par exemple, afin d’appliquer l’effort F30 sur le pied 20 tout en prenant appui sur l’embase 10, on prévoit que, parallèlement à la direction X1, le ressort 30 est interposé entre l’extrémité distale 12 de l’embase et le patin d’appui 22. L’extrémité 12 et le patin 22 forment respectivement des parois d’appui en regard l’une de l’autre, recevant chacune une extrémité respective appartenant au ressort 30. Le ressort 30 est par exemple disposé autour de la jambe 21.
Radialement par rapport à l’axe X10, le ressort 30 présente avantageusement un encombrement radial inférieur à celui de l’embase 10, en particulier à la paroi 13, et aussi, dans l’exemple, à celui du patin d’appui 22. Autrement dit, radialement, le ressort 30 et le pied 20 ne dépassent pas de l’embase 10.
Comme expliqué ci-après, la cartouche 1 est configurée pour basculer entre une configuration précontrainte, montrée sur les figures 1, 2 et 5, et une configuration libérée, montrée sur la , grâce au système de maintien 40.
De préférence, le conduit 14 forme un épaulement axial 41, disposé à l’extrémité 11, ou entre l’extrémité 11 et le conduit de coulissement 18, et tourné en sens opposé de la direction X1. L’épaulement est centré sur l’axe X10. L’épaulement 41 est par exemple formé sur un col intérieur appartenant au conduit 14. L’épaulement axial 41 forme une portion de retenue primaire appartenant au système de maintien 40 et étant solidaire de l’embase 10.
De préférence, un fut taraudé 42 est ménagé dans la jambe 21 en étant centré sur l’axe X10 et en débouchant de la jambe 21 en direction de l’embase 10. Dans le présent exemple, le fut 42 traverse même le pied 20 de part en part. Le fut taraudé 42 est parallèle à la direction X1. Le fut taraudé 42 est disposé dans l’axe de l’épaulement 41. Le fut taraudé forme une portion de retenue secondaire appartenant au système de maintien 40 et étant solidaire du pied 20.
De préférence, le système de maintien 40 comprend en outre une vis 43, avec une tête 44 et un corps fileté 45. La vis 43 constitue avantageusement un organe de maintien appartenant au système de maintien 40 et qui interagit avec la portion de retenue primaire et la portion de retenue secondaire.
En configuration précontrainte, la vis 43 est reçue dans le conduit central 14 et dans le fut taraudé 42, comme visible sur les figures 2, 3 et 5. La vis 43 assure un couplage mutuel de la portion de retenue primaire avec la portion de retenue secondaire, en ce que la vis 43 est en appui, suivant la direction X1, contre l’épaulement 41, par l’intermédiaire de la tête 44, et en ce que le corps fileté 45 est engagé dans le fut taraudé 42 selon une liaison vis-écrou. La liaison vis-écrou est de préférence non réversible, au sens que l’effort imposé par le ressort ne permet pas de déclencher une rotation relative entre la vis 43 et le pied 20. Dans la configuration précontrainte, le corps fileté 45 est dirigé suivant la direction de compression X1, alors que la tête 44 est dirigée à l’opposé et la vis est avantageusement coaxiale avec l’axe X10. Ce couplage mutuel de la portion de retenue primaire avec la portion de retenue secondaire par l’intermédiaire de l’organe de maintien fait que le système de maintien 40 empêche le coulissement du pied 20 par rapport à l’embase 10, dans la direction X1, en dépit de l’effort presseur F30 appliqué par le ressort sur le pied 20 alors que le ressort prend appui sur l’embase 10. Dans le cas présent, l’engagement du corps fileté 45 dans le fut taraudé 42 fait que la vis 43 est rendue solidaire du pied, alors que, dans le même temps, la tête 44 est maintenu en appui contre l’épaulement 41 de l’embase dans la direction de compression X1, du fait de l’effort F30, qui est transmis à la vis 43 par l’intermédiaire du pied 20. La configuration précontrainte permet ainsi de garder le ressort 30 précontraint, le ressort 30 appliquant l’effort F30.
Le système de maintien 40 du présent exemple permet un réglage d’une position du pied 20 par rapport à l’embase 10 suivant la direction de compression X1, dite « position de maintien », pour laquelle le système de maintien 40 empêche le pied 20 de coulisser. En effet, en vissant ou en dévissant la vis 43 dans le fut taraudé 42, la position de maintien dans laquelle le pied 20 est retenu par la vis 43 est modifiée. En vissant, on rapproche le pied 20 de l’embase 10, alors que, en dévissant, le pied 20 est éloigné de l’embase 10. La position de maintien dans laquelle le pied 20 est maintenu par le système de maintien 40 peut donc être choisie parmi une plage continue de positions du pied 20 suivant la direction X1. Dans le présent exemple, cette plage continue correspond à la course de vissage de la vis 43 dans le fut taraudé 42, parallèlement à la direction X1.
Cette possibilité de réglage de la position de maintien du pied 20 permet de régler la valeur de l’effort presseur F30, en ce que chaque position de maintien correspond à une valeur d’allongement distincte pour le ressort 30, dont dépend la valeur de l’effort presseur F30. En configuration précontrainte, on peut donc choisir, par réglage du système de maintien 40, la valeur de l’effort F30 appliquée par le ressort 30 sur le pied.
Pour mettre la cartouche 1 en configuration libérée, on découple la portion de retenue primaire de la portion de retenue secondaire, de préférence en retirant l’organe de maintien. Dans le présent exemple, on retire la vis 43, notamment en désengageant le corps fileté 45, par dévissage, du fut taraudé 42. La montre la cartouche 1 en configuration libérée, où la vis 43 est absente. En configuration libérée, le pied 20 est donc autorisé à coulisser par rapport à l’embase 10, notamment sous l’action de l’effort F30, car le pied n’est plus retenu par le système de maintien 40. Alors, le pied 20 est apte à transmettre l’effort presseur F30 sur une surface à presser, contre laquelle le pied 20 est en appui suivant la direction de compression X1, lorsque l’embase 10 est par ailleurs retenue en sens inverse de la direction X1.
De préférence, une extrémité de la vis 43, située au niveau de la tête 44, porte une empreinte 46, par exemple une empreinte en creux à six pans, pour qu’une personne, à l’aide d’un outil, ou une machine, puisse actionner la vis 43 en rotation autour de l’axe X10.
La montre une pile à combustible 50 équipée de la cartouche 1 des figures 1 et 2. La pile à combustible 50 comporte aussi d’autres cartouches 1’ identiques à la cartouche 1. On peut prévoir que la pile à combustible 50 soit équipée d’une seule cartouche 1, ou de plusieurs cartouches 1.
La pile à combustible 50 comprend un empilement 51 de cellules électrochimiques 52, qui ne sont pas individuellement représentées par souci de simplification, ainsi qu’un carter 60. Les cartouches 1 servent à maintenir en compression l’empilement 51 suivant la direction de compression X1 durant toute la vie de la pile.
L’empilement 51 comporte par exemple entre 200 et 500 cellules 52. Chaque cellule électrochimique 52 est par exemple constituée d’une anode et d’une cathode, séparées par une membrane polymère permettant le passage de protons de l’anode à la cathode. Lors de l’utilisation de la pile 50, chaque anode de l’empilement 51 est alimentée en combustible, par exemple du dihydrogène, et chaque cathode de l’empilement 51 est alimentée en comburant, par exemple de l’oxygène ou de l’air.
Ainsi, le mode stationnaire n’est pas transmis vers le substrat, même si ce dernier présente un indice optique supérieur à l’indice efficace de la source. De plus, le réflecteur ne requiert pas, pour fonctionner, l’usage d’oxyde ou de nitrure. Le mode stationnaire n’est donc pas absorbé par le réflecteur pour une longueur d’onde supérieure ou égale à 4 µm.
Le réflecteur fournit un moyen d’intégrer une source lumineuse pouvant fonctionner dans une gamme spectrale étendue, telle qu’une source III-V, sur un substrat présentant un fort indice optique, tel qu’un substrat Si.
Le réflecteur anti-résonant diffère également d’un réflecteur résonant, tel qu’un miroir de Bragg, en ce qu’une seule des épaisseurs des sous-couches composant ladite au moins une bicouche est contrainte. Ceci permet de faciliter la fabrication dudit réflecteur anti-résonant.
Avantageusement, la deuxième sous-couche de ladite au moins une bicouche peut être confondue avec le substrat. En d’autres termes, elle est indiscernable du substrat. Elle s’étend par exemple directement contre le substrat et est réalisée dans le même matériau que le substrat.
Préférentiellement, l’épaisseur de la première sous-couche de ladite au moins une bicouche est telle que
où est une longueur d’onde dudit au moins un mode stationnaire, et , de préférence , voire .
Selon un développement, l’épaisseur de la première sous-couche de ladite au moins une bicouche est
avec , une longueur d’onde dudit au moins un mode stationnaire et une épaisseur du mode stationnaire.
Selon une variante, l’épaisseur de la première sous-couche de ladite au moins une bicouche est
avec , de préférence , voire .
Avantageusement, le réflecteur anti-résonant comprend une pluralité de bicouches, la deuxième sous-couche d’une première bicouche de la pluralité de bicouches s’étendant contre la première sous-couche d’une deuxième bicouche de la pluralité de bicouches.
Avantageusement, la source comprend une cavité dans laquelle peut s’établir ledit au moins un mode stationnaire du champ électromagnétique, la cavité comprenant une première couche dite « région active » et une deuxième couche dite « couche de cladding inférieure », la région active s’étendant parallèlement au plan et sur la couche de cladding inférieure, la couche de cladding inférieure étant disposée entre la région active et le réflecteur, la région active étant également configurée pour émettre le champ électromagnétique.
Avantageusement, la couche de cladding inférieure est en matériau III-V, tel que l’InP, la première sous-couche de ladite au moins une bicouche étant en Ge et la deuxième sous-couche de ladite au moins une bicouche étant en Si.
Avantageusement, le système comprend une couche de collage séparant la source et le réflecteur, la couche de collage présentant un indice optique tel que et préférentiellement .
Avantageusement, la couche de collage comprend une face, parallèle au plan comprenant un réseau de diffraction, la couche de cladding inférieure s’étendant contre ladite face de la couche de collage, contre le réseau de diffraction.