INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La illustre pour sa part le disque rotatif 30 sur lequel l’aube mobile 10 est prévue pour être montée. Une pluralité d’alvéoles 31 sont pratiquées dans la surface extérieure du disque 30 : ces alvéoles 31 sont rectilignes et s’étendent axialement d’amont en aval tout le long du disque 30. Elles sont en outre régulièrement réparties tout autour de l’axe A du disque 30. De cette manière, chaque alvéole 31 définit avec sa voisine une dent 32 qui s’étend ainsi également axialement d’amont en aval tout le long du disque 30. Chaque alvéole 31 possède un fond 33, deux surfaces latérales convergentes 34, formant des surfaces de retenue, et une ouverture resserrée 35.
L’aube mobile 10 est montée sur le disque 30 en engeant la partie en queue d’aronde 20 de son pied 11 dans une alvéole 31 du disque 30. Ainsi, la largeur de l’ouverture 35 est prévue pour correspondre sensiblement à la largeur du col 21 du pied d’aube 11. Dès lors, dans l’état monté, les surfaces de portée 22 du pied d’aube 11 sont en contact avec les surfaces de retenue 34 de l’alvéole 31 du disque 30.
Dans la présente invention, au moins le pied d’aube 11, et de préférence l’ensemble de l’aube mobile 10, est réalisé essentiellement en TiAl, éventuellement grenaillé. Le disque 30 est réalisé pour sa part essentiellement en Inconel 718 (marque déposée), de préférence grenaillé.
Afin de protéger les surfaces de portée 22 du pied d’aube 11 contre l’usure causé par le frottement avec les surfaces de retenue 34 du disque 30, les surfaces de portée 22 du pied d’aube 11 sont munies d’un revêtement anti-usure. Plusieurs matériaux sont envisageables pour réaliser ce revêtement anti-usure : dans un premier exemple, le revêtement anti-usure est réalisé en Cr 3 C 2 -Ni20Cr ; dans un deuxième exemple, le revêtement anti-usure est réalisé en René 80 ; dans un troisième exemple, le revêtement anti-usure est réalisé en Inconel 718 (marque déposée); et dans un quatrième exemple, le revêtement anti-usure est réalisé en Tribaloy T-800 (marque déposée).
Dans tous ces exemples, le revêtement anti-usure peut être déposé par projection plasma ; toutefois, dans d’autres exemples, d’autres modes de projection seraient possibles, par exemple projection thermique hypersonique (HVOF), canon à détonation ou encore arc fil. L’épaisseur du revêtement est comprise entre 0,1 et 0,3 mm ; de préférence, cette épaisseur est déterminée de manière à assurer un contact permanent entre les surfaces de portée 22 de l’aube 10 et les surfaces de retenue 34 du disque 30. Les autres surfaces du pied d’aube 11 sont dépourvues d’un tel revêtement : elles sont en effet masquées durant l’étape de projection plasma. Par ailleurs, il convient de préciser que, dans ces exemples, aucun vernis lubrifiant additionnel n’est déposé par-dessus ce revêtement anti-usure.
Un revêtement anti-usure de même nature peut être déposé sur les surfaces de talon 18 de la tête d’aube 13 afin de les protéger de l’usure causée par le contact avec les surfaces de talon des aubes adjacentes.
Des essais mettant en évidence les performances des différents exemples de revêtements anti-usure vont maintenant être décrits.
La illustre une partie du dispositif de test 40 utilisé au cours de ces essais. Ce dispositif de test 40 comprend ainsi un poinçon 41, fixe, contre lequel est appuyé un bouton 42, mobile. Au cours de l’essai, un actionneur (non représenté) pousse le bouton 42 contre le poinçon 41 selon un contact plan tout en le déplaçant le long d’une trajectoire rectiligne alternative, le long de la surface du poinçon 41.
Plusieurs configurations ont été testées. Trois configurations E1, E2 et E3 sont des configurations selon l’exposé, mettant en œuvre des revêtements anti-usure comprenant des matériaux parmi ceux présentés ci-dessus. Deux configurations C1 et C2 sont des configurations comparatives pour lesquelles le substrat ne dispose d’aucune protection. La configuration comparative C3 prévoit un simple vernis lubrifiant. La configuration comparative C4 correspond à la situation dans laquelle un clinquant réalisé en alliage HS25 (marque déposée) est inséré entre le pied d’aube 11 et l’alvéole 31 du disque 30. Enfin, les configurations comparatives C5 à C7 prévoient d’autres types de revêtements anti-usure associés à un vernis lubrifiant. Ainsi, dans chacun des essais réalisés à l’exception de la configuration C4, le poinçon 41 était réalisé en Inconel 718 (marque déposée) pour correspondre au matériau du disque 30 ; dans l’essai comparatif selon la configuration C4, le poinçon 41 était réalisé en HS25 pour correspondre au matériau habituel d’un clinquant intercalaire. Les différentes configurations testées sont présentées en détails dans le tableau ci-dessous.
Configuration Poinçon Pied d’aube Revêtement Vernis C1 Inconel 718 TiAl - - C2 Inconel 718 TiAl* - - C3 HS25 TiAl - - C4 Inconel 718 TiAl* - Lob-1800 C5 Inconel 718 TiAl* NiFeCrSi (déposé par projection plasma) Lob-1800 C6 Inconel 718 TiAl* NiFeCrSi (déposé par HVOF) Lob-1800 C7 Inconel 718 TiAl* T-800 Lob-1800 E1 Inconel 718 TiAl Cr 3 C 2 -Ni20Cr - E2 Inconel 718 TiAl René 80 - E3 Inconel 718 TiAl Inconel 718 -
Dans chacun de ces essais, la pression moyenne exercée sur le bouton 42 était égale à 212 MPa ; le débattement du bouton 42 par rapport à sa position centrale était égal à ±100µm ; la fréquence du mouvement alternatif était égale à 20 Hz ; la durée du test était égale à 50 000 cycles, soit 42 minutes ; et la température d’essai était égale à 625°C.
Pour chaque configuration testée, ont été mesurés, d’une part, le coefficient de frottement moyen et, d’autre part, les volumes usés, c’est-à-dire les volumes perdus respectivement par le poinçon 41 et le bouton 42.
Les valeurs mesurées pour les coefficients de frottement des différentes configurations testées sont représentées sur le graphe de la . On constate alors que les coefficients de frottement des trois configurations selon l’exposé E1, E2, E3 sont plus faibles que les coefficients de frottement des configurations comparatives C1 et C2 dans lesquelles le substrat est dépourvu de toute protection ; ces coefficients de frottement sont également plus faibles que dans la configuration comparative C3 correspondant à la situation dans laquelle un clinquant en alliage HS25 est inséré entre le pied d’aube 11 et l’alvéole 31 du disque 30. On constate également que les coefficients de frottement de ces trois configurations E1, E2 et E3 sont comparables aux coefficients de frottement des configurations comparatives C5 à C7 mettant en œuvre un revêtement d’un autre type associé à un vernis lubrifiant.
Dans un mode de réalisation, avant l’étape de réalisation d’une opération de frittage à basse température sur le précipité, et après l’étape d’ajout d’une solution alcaline dans la solution de sel métallique et de réalisation d’opérations de réaction et de séchage, le procédé de préparation d’un matériau à haute teneur en nickel et sans cobalt comprend en outre l’étape suivante :
l’écrasement du précipité.
Dans un mode de réalisation, avant l’obtention du matériau à haute teneur en nickel et sans cobalt, et après la réalisation d’une opération de frittage à haute température sur le matériau après le traitement de revêtement, le procédé de préparation d’un matériau à haute teneur en nickel et sans cobalt comprend en outre l’étape suivante :
la réalisation d’un lavage alcalin sur le précurseur après l’opération de frittage à haute température avec une solution d’hydroxyde de lithium.
Dans un mode de réalisation, l’étape d’ajout d’hydroxyde de lithium au précipité, et de réalisation d’une opération de frittage à basse température, comprend les étapes suivantes :
l’ajout d’hydroxyde de lithium au précipité pour une opération de mélange afin d’obtenir un matériau à fritter ; et
la réalisation d’un traitement de frittage primaire à basse température sur le matériau à fritter.
Dans un mode de réalisation, le matériau à fritter est soumis à un traitement de frittage primaire à basse température à une vitesse de chauffage de 5°C/minute à 6°C/minute, et le matériau à fritter est chauffé entre 380°C et 420°C et maintenu à cette température pendant 2,8 h à 3,5 h.
Dans un mode de réalisation, le matériau à fritter est soumis à un traitement de frittage primaire à basse température dans une atmosphère d’oxygène.
Dans un mode de réalisation, l’élément nickel-fer et l’élément lithium dans le matériau à fritter ont un rapport molaire de 1 : 1,05 à 1,2.
Dans un mode de réalisation, l’élément nickel-fer et l’élément lithium dans le matériau à fritter ont un rapport molaire de 1 : 1 : 1,1.
Dans un mode de réalisation, avant l’étape de réalisation d’un traitement de revêtement sur le précurseur avec l’oxyde résistant aux hautes températures, et après l’étape de réalisation d’un traitement de frittage primaire à basse température sur le matériau à fritter, le procédé de préparation d’un matériau à haute teneur en nickel et sans cobalt comprend en outre l’étape suivante : la réalisation d’un traitement de refroidissement sur le précurseur.
Dans un mode de réalisation, le précurseur est soumis à un traitement de refroidissement jusqu’à température ambiante.
Dans un mode de réalisation, l’étape de réalisation d’un traitement de revêtement sur le précurseur avec l’oxyde résistant aux hautes températures comprend les étapes suivantes :
la réalisation d’une opération de congélation par pulvérisation sur le précurseur avec l’oxyde résistant aux hautes températures pour obtenir un précurseur revêtu ; et
la réalisation d’une lyophilisation sur le précurseur revêtu.
La montre un dispositif de connexion 100 dont le contre-conducteur 4 comporte deux extrémités de contre-conducteur 5, opposées, c’est-à-dire les structures de contre-conducteur. Ici, il y en a un en haut et un en bas qui ont respectivement un premier flanc 7, un second flanc 8, un sommet 6 qui relie les deux flancs 7, 8 ainsi qu’un évidement de sommet 16. Les deux sommets s’écartent l’un de l’autre respectivement vers l’extérieur (le sommet supérieur 6 est tourné vers le haut et le sommet inférieur 6 vers le bas). Ils sont orientés respectivement vers le conducteur 1 qui doit être mis en contact avec l’extrémité respective 5 de contre-conducteur ou avec la structure respective de contre-conducteur. Le contre-conducteur 4 a, ici à titre d’exemple, sensiblement la forme d’un S tourné autour de l’axe vertical.
Dans le mode de réalisation présenté, à l’extrémité supérieure du contre-conducteur 5 ou encore suivant la structure de contre-conducteur, au moins l’un des deux évidements de flanc 9, 10 ici le second évidement de flanc 10 a un filetage 11. Ce filetage (intérieur) 21 dans le second flanc 8 ou dans l’évidement 10 du second flanc rend inutile un élément 23 avec un élément de filetage 24 sur le côté extérieur 22 du flanc comme aux figures 2a-2c. Le moyen de fixation 11 est réalisé à titre d’exemple sous la forme d’une vis 18. Cette vis comporte à son extrémité libre un anneau de sécurité 33 pour un montage anti-perte sur les évidements de flanc 9, 10. Le moyen de fixation 11 se trouve à l’état de sortie Z1 et le conducteur 1 est ensuite engagé entre les deux flancs 7, 8 en passant par l’évidement de sommet 16 pour arriver dans l’espace de contact 65 entre les deux flancs 7, 8.
A la , l’extrémité inférieure 5 de contre-conducteur ou encore la structure inférieure de contre-conducteur porte le moyen de fixation 11, par exemple sous la forme d’un rivet 19. Le conducteur 1 est engagé à travers l’ouverture de sommet 16 entre les flancs 7, 8. Le contact est établi ici ; le moyen de fixation 11 est dans l’état de contact Z2.
La direction d’enfichage E du conducteur supérieur 1 se fait ici de haut en bas ; la direction d’enfichage E du conducteur inférieur 1 se fait en sens opposé qui est ici de bas en haut.
Les deux moyens de fixation 11 représentés ici ne constituent que des exemples. On peut également prévoir d’autres moyens de fixation 11 ou des moyens de fixation 11 engagés autrement (par exemple engagés ou guidés de la gauche vers la droite).
Les deux conducteurs 11 sont, par exemple, des câbles 12 comportant un ensemble de brins 13. Ils peuvent comporter également une extrémité compactée 15. Mais, on peut également envisager des conducteurs, par exemple, sous la forme de barres de bus ou des rails de courant ou encore d’autres formes.
Le mode de réalisation présenté du dispositif de connexion 100 permet avec un encombrement réduit dans la direction radiale R d’assurer une connexion rapide simple et garantie entre les deux conducteurs 1 (extrémité de contact mâle) avec le contre-conducteur 4. Il suffit d’une faible force d’assemblage ou d’enfichage et néanmoins on aura une force normale de contact élevé et ainsi une capacité de passage de courant élevée par l’adaptation de la longueur axiale du dispositif de connexion 100 permet de régler facilement la distance à parcourir entre les conducteurs 1.
La montre un dispositif de connexion 100 dans lequel le contre-conducteur 4 a deux extrémités de contre-conducteur 5 ou structure de contre-conducteur voisines ou opposées l’une à l’autre (dans la direction radiale R) (ici il s’agit de la gauche et de la droite). Les deux extrémités de contre-conducteur 5 ou structure de contre-conducteur ont un premier flanc 7 commun (au milieu) ainsi que chaque fois un second flanc 8 qui est propre (à gauche vers l’extérieur et à droite vers l’extérieur). Le premier flanc 7 est entre les deux seconds flancs. Les deux extrémités de contre-conducteur 5 ou structure de contre-conducteur ont chacune un sommet 6 qui relie le premier flanc 7 au second flanc 8 respectif. Le contre-conducteur 4 a sensiblement la forme d’un « S » tourné de 90° dans le plan de la figure.
Un conducteur 1 avec son extrémité de fixation ne peut s’engager entre le second flanc gauche 8 et le premier flanc 7 (le conducteur 1 vient juste d’être engagé selon la ). Un autre conducteur 1 est engagé entre le second flanc droit 8 et le premier flanc 7.
Les deux sommets 6 sont détournés respectivement des extrémités de fixation 2 des conducteurs 1, c’est-à-dire : le conducteur 1 est engagé entre les flancs 7,8 comme dans une poche (voir également la ). Comme unique moyen de fixation 11 il est prévu ici une vis 18 qui rapproche les seconds flancs 8 vers le premier flanc 7 dans l’étape de contact Z2. Le côté extérieur 22 du second flanc gauche 8 comporte un élément 23 avec un filetage d’élément 24 fixé de manière anti-perte ; l’élément 23 est sous la forme d’un écrou 25. L’extrémité libre de la vis 18 comporte une bague de sécurité 33.
Le dispositif de connexion 100 tel que représenté permet une sorte de couplage volant pour la connexion électrique de deux conducteurs 1 au contre-conducteur 4. Elle est très compacte dans la direction axiale. On a l’avantage dans ce mode de réalisation présenté à titre d’exemple, de ne nécessiter qu’un unique moyen de fixation 11 pour mettre en contact les deux conducteurs 1 avec le contre-conducteur 4.
En principe, on pourrait également envisager une forme de réalisation analogue dans laquelle le premier flanc 7 est plus long de sorte que chaque extrémité de contre-conducteur 5 ou chaque structure de contre-conducteur a son propre premier flanc 7 et à chaque extrémité de contre-conducteur 5 ou chaque structure de contre-conducteur on a un propre moyen de fixation 11.
La montre un autre dispositif de connexion 100 avec deux extrémités de contre-conducteur 5 ou structure de contre-conducteur en forme de poche. Le contre-conducteur 4 forme, ici à titre d’exemple, tout d’abord une forme en U à l’extrémité supérieure comme première extrémité de contre-conducteur 5 ou comme première structure de contre-conducteur puis on a un pliage à 180° et un passage à un flanc extérieur 68 dont l’extrémité a de nouveau un pliage à 180° formant une seconde extrémité de contre-conducteur 5 en U ou une seconde structure de contre-conducteur en forme de U. Les deux sommets 6 sont ici adjacents à titre d’exemple ; ils peuvent tenir directement l’un contre l’autre ou comme, ici, être légèrement écartés. Grâce à la forme choisie du contre-conducteur 4 on a une forme de réalisation particulièrement compacte dans la direction radiale pour un couplage flottant. Comme moyen de fixation 11 on a ici deux vis 18 (préassemblées) qui sont montés, par exemple, à partir de côtés différents. Dans cette forme de réalisation particulière, le moyen de fixation 11 comprime tout d’abord le premier flanc 7, un second flanc 8 et le flanc extérieur 68. On peut toutefois avoir un évidement dans le flanc extérieur 68 pour chaque moyen de fixation 11 ce qui permet, par exemple, ici d’engager une tête de vis 64 pour que la tension de la vis agisse seulement sur le premier flanc 7 et le second flanc 8. Les éléments 24 (ici les écrous 25) sont installés de manière fixe et sans risque de perdre sur le second flanc 8 (extrémité supérieure de contre-conducteur 5 ou de structure de contre-conducteur) ou sur le flanc extérieur 68 (extrémité inférieure de contre-conducteur 5 ou structure de contre-conducteur).
La montre un autre dispositif de connexion 100 qui est très voisin de celui de la : les deux sommets 6 ont chacun un évidement de sommet 16 et les conducteurs sont guidés ou engagés par leurs extrémités de fixation 2 à travers les évidements de sommet 16 entre les flancs 7, 8.
A la différence de la , le contre-conducteur 4 n’a pas une forme de symétrie miroir de « S » mais la forme d’un C, symétrique miroir, c’est-à-dire tourné autour de l’axe vertical. Cette forme de réalisation est aussi de construction très compacte dans la direction radiale R.
On peut également envisager des formes de réalisation dans lesquelles une extrémité de conducteur 5 ou une structure de contre-conducteur est en forme de poche et le sommet 6 est orienté à l’opposé du conducteur 5 et l’autre extrémité de contre-conducteur 5 ou l’autre structure de contre-conducteur est tournée par son sommet 6 vers l’autre conducteur 1 et ce sommet a un évidement par lequel on peut engager l’autre conducteur (dans une forme de réalisation en U des extrémités de contre-conducteur 5 ou de structure de contre-conducteur, on aurait également les deux formes en U avec leur extrémité ouverte orientée dans la même direction). En outre, il est possible de tourner les extrémités de contre-conducteur 5 ou des structures de contre-conducteur selon un angle différent de 0° ou de 180° (par exemple une forme en U avec l’extrémité ouverte orientée vers le haut, une seconde forme en U ouverte vers la droite ou vers la gauche).
Le matériau d’encapsulation 16 remplit de préférence tout l’espace disponible situé entre le substrat 10 et le premier capot 15a et tout l’espace disponible situé entre le substrat 10 et le deuxième capot 15b. Seule la ou les sorties électriques du module de puissance 1 (formée chacune par une extrémité du substrat 10 et/ou un conducteur supplémentaire 12) sont en saillie par rapport au matériau d’encapsulation 16. Le module de puissance 1 est alors compact et étanche, ce qui lui confère une grande résistance. De préférence, la face extérieure des capots 15a-15b n’est pas recouverte par le matériau d’encapsulation 16.
Afin de diminuer les risques de décollement des capots 15a-15b, le matériau d’encapsulation 16 peut enrober en outre une portion intérieure du premier capot 15a et une portion intérieure du deuxième capot 15b. Autrement dit, le matériau d’encapsulation 16 s’étend sur une partie au moins des parois latérales des capots 15a-15b.
A l’instar du substrat 10, les capots 15a-15b ont de préférence une forme générale parallélépipèdique. Chacun des capots 15a-15b présente avantageusement une épaisseur comprise entre 0,2 mm et 2 mm. Ainsi, le module de puissance 1 est peu encombrant, contrairement au module de puissance de l’art antérieur dont les supports métalliques ont des angles droits. L’épaisseur des capots 15a-15b est de préférence constante ou sensiblement constante (variation d’épaisseur inférieure à 100 µm).
De préférence, les capots 15a et 15b sont fabriqués en utilisant le ou les mêmes matériaux et présentent des dimensions identiques, rendant le module de puissance 1 globalement symétrique par rapport au substrat 10. Cette symétrie réduit les contraintes mécaniques au sein du module de puissance 1, notamment les contraintes en flexion (en localisant le plan neutre du module dans le substrat 10).
Les premier et deuxième composants 11a-11b sont de préférence des composants actifs, par exemple de type transistor, diode ou thyristor. Ils comprennent au moins deux bornes ou électrodes (non représentées sur la figure). Avantageusement, les premières bornes des premier et deuxième composants 11a-11b sont reliées électriquement au substrat 10, la deuxième borne du premier composant 11a est reliée électriquement à une portion conductrice du premier capot 15a et la deuxième borne du deuxième composant 11b est reliée électriquement à une portion conductrice du deuxième capot 15b. Ainsi, les capots sont fonctionnalisés au sens où ils servent à faire transiter des signaux électriques entre l’extérieur et l’intérieur du module de puissance 1.
Le raccordement électrique du module électronique de puissance 1 s’effectue avantageusement sur les faces extérieures des capots 15a-15b et à l’une au moins des extrémités du substrat 10 central, ce qui facilite encore davantage son intégration, notamment dans des dispositifs électriques où l’espace disponible est restreint. Les faces extérieures des capots 15a-15b sont de préférence planes ou sensiblement planes (variation d’épaisseur inférieure à 100 µm).
Dans ce premier mode de réalisation, les capots 15a-15b comprennent chacun un substrat 151 en un matériau céramique électriquement isolant et un ou plusieurs éléments électriquement conducteurs 152 traversant le substrat 151. Les éléments conducteurs 152, aussi appelés inserts, sont de préférence hermétiques, c’est-à-dire qu’ils empêchent tout échange de fluide (tel que la vapeur d’eau) entre l’extérieur et l’intérieur du module de puissance 1. Ils servent à conduire des courants électriques entre l’extérieur et l’intérieur du module, à destination ou en provenance des composants électroniques de puissance.
Ainsi, au moins un élément conducteur 152 du premier capot 15a est relié électriquement à la deuxième borne du premier composant 11a et au moins un élément conducteur 152 du deuxième capot 15b est relié électriquement à la deuxième borne du deuxième composant 11b. Les composants 11a-11b sont avantageusement reliés aux éléments conducteurs 152 des capots 15a-15b de la même manière qu’au substrat 10, par l’intermédiaire de pistes conductrices 13 (ici disposées sur les faces intérieures des capots 15a-15b) et de joints conducteurs 14.
Les éléments conducteurs 152 peuvent également servir à dissiper la chaleur générée par les composants 11a-11b (éléments conducteurs électriquement et thermiquement).
Les éléments conducteurs 152 peuvent notamment être des via ou des dissipateurs thermiques. Ils sont de préférence formés d’un ou plusieurs métaux, par exemple choisis parmi le cuivre, l’aluminium, le tungstène, l’or, le titane, l’argent, le palladium et leurs alliages.
Les substrats 151 des capots 15a-15b sont de préférence formés d’un même matériau céramique, par exemple du nitrure d’aluminium (AlN), de l’oxyde d’aluminium (Al 2 O 3 ), du carbure de silicium (SiC), de l’aluminium-carbure de silicium (AlSiC) ou du nitrure de silicium (Si 3 N 4 ). Le nitrure d’aluminium est particulièrement avantageux, car il présente une conductivité thermique élevée, une forte résistivité électrique et peut intégrer facilement des inserts hermétiques. Comparativement aux métaux, il présente en outre un coefficient de dilatation thermique plus proche de celui des matériaux semi-conducteurs constituant la base des composants 11a-11b. Des capots 15a-15b comprenant du nitrure d’aluminium présentent donc l’avantage de réduire considérablement les contraintes thermomécaniques au sein du module de puissance 1.
Comme cela est représenté par la , le module de puissance 1 peut comprendre plus de deux composants électroniques de puissance, par exemple deux par étage, soit quatre au total.