FR2952241A1 - Current distributor, has drilling formed by thin conducting membrane whose thickness is lesser than thickness of plate, membrane including central zone that surrounds drilling that is contact zone with component - Google Patents

Abstract

The distributor has a drilling (4) formed by a thin conducting membrane (5) whose thickness is lesser than thickness of a plate. The membrane includes a central zone (6) that surrounds the drilling that is a contact zone with a component. A peripheral zone (7) surrounds the contact zone. The central zone is deformed during assembly of the component to adopt a receiving face of the component. The membrane is connected on the rigid plate that is made of copper, and is comprised of another conducting material such as aluminum, bronze and brass.

Description

REPARTITEUR A PLAQUES CONDUCTRICES. L'invention se rapporte à un répartiteur du type à plaques conductrices rigides. Pour distribuer du courant à des composant électriques notamment de puissance ( condensateur , IGBT etc ...) il est connu d'utiliser un répartiteur constitué par plusieurs plaques conductrices superposées et isolées entre elles par un film mince isolant, ce dispositif est encore appelé « bus bar ». Les plaques sont relativement épaisses de l'ordre de 0,8 à 3 mm et rigides. Elles sont pourvues de perçages afin d'y engager soit directement la vis de fixation d'un composant ou un insert destiné à recevoir une broche d'un composant. Le contact du composant ou de l'insert se fait au niveau des faces planes de la plaque par serrage ou sertissage et ce contact doit être le meilleur possible. Ce type de répartiteur pose différentes difficultés. La première difficulté est due aux tolérances de fabrication ( précision du perçage (position, diamètre), aux variations d'épaisseur des plaques, des isolants minces, des composants etc ...).S'y ajoutent les tolérances de fabrication des composants et de construction du système. La seconde est liée aux variations dimensionnelles induites par les écarts thermiques. En effet, ces composants de puissance chauffent et la chaleur se dissipe en partie dans la plaque du répartiteur qui, étant souvent en cuivre, est à la fois un excellent conducteur électrique et thermique avec un coefficient de dilatation important. Ces effets de variations dimensionnelles entrainent donc des contraintes mécaniques qui jouent, par exemple, sur la longévité du montage. DISTRIBUTOR WITH CONDUCTIVE PLATES. The invention relates to a distributor of rigid conductive plate type. To distribute current to electrical components including power (capacitor, IGBT etc ...) it is known to use a distributor consisting of several conductive plates superimposed and isolated from each other by a thin insulating film, this device is still called " bus bar ". The plates are relatively thick on the order of 0.8 to 3 mm and rigid. They are provided with holes in order to engage either directly the fastening screw of a component or an insert for receiving a pin of a component. The contact of the component or the insert is made at the flat faces of the plate by clamping or crimping and this contact must be the best possible. This type of dispatcher poses different difficulties. The first difficulty is due to manufacturing tolerances (drilling accuracy (position, diameter), thickness variations of plates, thin insulators, components, etc.), plus the manufacturing tolerances of the components and system construction. The second is related to the dimensional variations induced by the thermal differences. Indeed, these power components heat and heat dissipates in part in the splitter plate which, being often copper, is both an excellent electrical and thermal conductor with a significant coefficient of expansion. These effects of dimensional variations therefore lead to mechanical stresses that play, for example, on the longevity of the assembly.

Une première solution connue pour les variations thermiques consiste à prévoir un bossage au niveau du perçage afin de limiter les effets des variations dimensionnelles dues à l'échauffement de la plaque. La présence de fentes radiales contribue à atténuer ce phénomène et donne un peu de souplesse. A first known solution for thermal variations is to provide a boss at the piercing to limit the effects of dimensional changes due to the heating of the plate. The presence of radial slots helps to mitigate this phenomenon and gives a little flexibility.

L'invention a pour objectif de proposer une autre solution. A cet effet, l'invention se rapporte à un répartiteur de courant à plaque conductrice rigide, la dite plaque présentant au moins un perçage destiné à recevoir un organe mâle d'un moyen de fixation par serrage d'un composant ce répartiteur étant caractérisé en ce que le perçage est présenté par une membrane conductrice mince d'épaisseur inférieure à l'épaisseur de la plaque. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente schématiquement : FIG 1 : Un exemple de membrane vue en coupe selon l'invention avant fixation sur une plaque FIG 2 : Une membrane fixée sur une plaque avant mise en place d'un composant FIG 3 : La membrane de la figure 2, le composant étant fixé FIG 4 : Le montage de la figure 3 avec une membrane légèrement différente. FIG 5 et 6 : deux variantes de membrane En se reportant au dessin, on voit un répartiteur 1 à plaques 2 conductrices. The invention aims to propose another solution. For this purpose, the invention relates to a current distributor with a rigid conductive plate, the said plate having at least one piercing intended to receive a male member of a fastening means by clamping a component which distributor is characterized by that the drilling is presented by a thin conductive membrane of thickness less than the thickness of the plate. The invention will be better understood from the following description given by way of non-limiting example with reference to the drawing which shows schematically: FIG. 1: An example of a membrane seen in section according to the invention before fixing on a plate FIG 2: A membrane fixed on a plate before placing a component FIG 3: The membrane of Figure 2, the component being fixed FIG 4: The assembly of Figure 3 with a slightly different membrane. FIGS. 5 and 6: two membrane variants Referring to the drawing, there is shown a distributor 1 with 2 conductive plates.

Ce répartiteur est constitué souvent d'au moins deux plaques 2 conductrices superposées. Une feuille isolante 3 sépare électriquement les deux plaques conductrices. Le nombre de plaques n'est pas limitatif. This splitter is often made up of at least two superposed conductive plates 2. An insulating sheet 3 electrically separates the two conductive plates. The number of plates is not limiting.

L'épaisseur des plaques est de l'ordre de deux à trois millimètres. Elles sont donc considérées rigides. Le produit final étant souvent multicouche il est encore plus rigide. Ces plaques sont souvent en cuivre mais pourraient être en un autre matériau 5 conducteur tel l'aluminium, le bronze, le laiton etc... Pour y fixer des composants, la plaque présente des perçages 4 destinés à recevoir chacun un organe mâle de liaison porté par le composant. Il peut s'agir directement d'un organe mâle solidaire du composant ou d'un insert sur lequel se monte le composant. Il peut s'agir également de la tige d'une vis qui 10 s'engage dans un trou taraudé du composant. Cet organe mâle présente un filet de vis de sorte à coopérer avec une partie femelle taraudée en sorte de pincer la plaque et d'établir le passage du courant. La zone qui entoure le perçage et est couverte par est la zone de contact avec au moins indirectement le composant. Avantageusement, le perçage 4 est présenté par une membrane 5 conductrice 15 mince d'épaisseur inférieure à l'épaisseur de la plaque. Cette membrane a une étendue supérieure à la zone de contact avec le composant. Cette membrane 5 a donc une zone dite centrale 6 entourant le perçage 4 qui est une zone 6 de contact électrique avec le composant et une zone périphérique 7 qui entoure cette zone de contact qui est une zone 7 dite de déformation. C'est 20 cette zone de déformation qui va permettre d'absorber les variations et donner de la souplesse. De préférence, cette membrane sera circulaire (disque) pour une répartition des forces. Avantageusement, cette zone 7 de déformation n'est pas plane, elle comporte 25 (vue en section) une forme 8 soit angulaire ( dent de scie) soit d'ondes arrondies plus ou moins prononcée ( sinusoïde). Cette zone de déformation va donc avoir des changements de directions qui vont permettre d'absorber les variations à la fois dans un plan parallèle au plan de la plaque mais également selon une direction orthogonale à cette plaque. En effet, en se dilatant, les effets ne se cumuleront pas dans un seul plan. Selon la forme des ondes, la hauteur de ces ondes et la pente, le résultat obtenu sera variable. L'étendue de cette zone centrale 6 est de l'ordre de 20 à 25% de la surface développée de la membrane. Dans une forme de réalisation (figures 1 à 4), avant mise en place du composant, la zone centrale 6 où est réalisé le contact du composant est sécante au plan de la plaque. Cette partie centrale a une forme de tronc de cône avant fixation du composant par serrage sur cette partie centrale 6 de la membrane. Le montage du composant va, par un effet de serrage, déformer cette zone 6 centrale en faisant fluer la matière pour se déformer plastiquement et appliquer la membrane sur le composant lorsque le serrage est terminé. The thickness of the plates is of the order of two to three millimeters. They are therefore considered rigid. The end product is often multilayered and is even stiffer. These plates are often made of copper but could be made of another conductive material such as aluminum, bronze, brass, etc. To fix components, the plate has holes 4 intended to each receive a male link member. worn by the component. It can be directly a male member integral with the component or an insert on which the component is mounted. It may also be the rod of a screw which engages in a threaded hole of the component. This male member has a screw thread so as to cooperate with a female threaded portion so as to pinch the plate and establish the passage of the current. The area that surrounds the piercing and is covered by is the area of contact with at least indirectly the component. Advantageously, the bore 4 is presented by a thin conductive membrane 15 of thickness less than the thickness of the plate. This membrane has a greater extent than the area of contact with the component. This membrane 5 thus has a so-called central zone 6 surrounding the piercing 4 which is a zone 6 of electrical contact with the component and a peripheral zone 7 which surrounds this contact zone which is a so-called deformation zone 7. This is the zone of deformation that will allow the variations to be absorbed and to give flexibility. Preferably, this membrane will be circular (disk) for a distribution of forces. Advantageously, this deformation zone 7 is not flat, it comprises 25 (seen in section) a shape 8 either angular (sawtooth) or rounded waves more or less pronounced (sinusoid). This zone of deformation will therefore have changes in directions that will allow the variations to be absorbed both in a plane parallel to the plane of the plate but also in a direction orthogonal to this plate. Indeed, by expanding, the effects will not accumulate in a single plane. Depending on the shape of the waves, the height of these waves and the slope, the result will be variable. The extent of this central zone 6 is of the order of 20 to 25% of the developed surface of the membrane. In one embodiment (FIGS. 1 to 4), before placing the component in place, the central zone 6 where the contact of the component is made is intersecting with the plane of the plate. This central portion is in the form of a truncated cone before clamping the component on this central portion 6 of the membrane. The assembly of the component will, by a clamping effect, deform the central area 6 by flowing the material to plastically deform and apply the membrane on the component when the clamping is completed.

Des essais ont été réalisés et ne montrent pas de déchirure de la membrane. Le fait d'utiliser une forme conique contraint la matière de la membrane à épouser progressivement la face de réception du composant. On force la matière de la zone centrale à épouser les deux surfaces qui viennent la pincer. On limitera cependant l'angle du cône qui sera de l'ordre de 30° à 40° par 20 rapport à l'horizontal. La faible épaisseur de la membrane de l'ordre de 0,2 millimètre par rapport à une épaisseur de plaque de l'ordre de 0,8 à 3 mm ( un rapport égal à quatre ou supérieur) confère au montage de la souplesse et donc une bonne capacité de déformation. L'épaisseur de la membrane est quasi constante. La section de 25 passage du courant est suffisante. Tests have been carried out and show no tearing of the membrane. The fact of using a conical shape constrains the material of the membrane to gradually marry the receiving face of the component. We force the material of the central area to marry the two surfaces that come to pinch. However, the angle of the cone which will be of the order of 30 ° to 40 ° relative to the horizontal will be limited. The small thickness of the membrane of the order of 0.2 mm compared to a plate thickness of the order of 0.8 to 3 mm (a ratio equal to four or greater) gives the assembly flexibility and therefore good deformation capacity. The thickness of the membrane is almost constant. The passage section of the current is sufficient.

Cette membrane 5 peut être obtenue par usinage de la dite plaque (amincissement) et éventuellement déformation avec un outil de presse mais de préférence, cette membrane 5 sera rapportée sur la plaque et soudée par brasage ou autres techniques. Il est en effet plus simple de laminer une feuille pour l'amincir que d'usiner directement la plaque conductrice. L'avantage de rapporter la membrane est également de pouvoir la travailler plus facilement pour former l'onde. Egalement, c'est moins onéreux qu'un usinage. La membrane à rapporter comporte éventuellement des butés telles des pattes 10, 10A à sa périphérie qui sont découpées et rabattues pour centrer la membrane avant soudure dans la découpe réalisée dans la plaque. La ligne de pliage de la patte est en retrait par rapport au bord externe de la membrane. On défini donc une zone 11 d'appui de la membrane sur la plaque conductrice. Lors de la fabrication de la membrane, cette zone d'appui sera dans un plan parallèle au plan de la plaque lorsque la membrane est insérée dans la découpe de la plaque. C'est à ce niveau qu'on soude la membrane sur la plaque. Au lieu et place d'une patte, il peut s'agir d'une face latérale d'une onde supplémentaire (figure 5,6).On notera que pour les membranes représentées aux figures 5 et 6, la zone centrale est plane. On a représenté schématiquement un composant 12, une partie mâle et une 20 partie femelle avec une surface de contact qui va venir pincer la zone centrale de la membrane qui avant d'être saisie est approximativement conique. This membrane 5 can be obtained by machining said plate (thinning) and possibly deformation with a press tool but preferably, this membrane 5 will be attached to the plate and welded by soldering or other techniques. It is indeed easier to roll a sheet to thin than directly machining the conductive plate. The advantage of bringing back the membrane is also to be able to work it more easily to form the wave. Also, it's less expensive than machining. The membrane to be reported optionally comprises stops such as lugs 10, 10A at its periphery which are cut and folded to center the membrane before welding in the cut made in the plate. The fold line of the tab is recessed relative to the outer edge of the membrane. A zone 11 of support of the membrane is thus defined on the conductive plate. During the manufacture of the membrane, this bearing zone will be in a plane parallel to the plane of the plate when the membrane is inserted into the plate cutout. It is at this level that the membrane is welded to the plate. Instead of a tab, it may be a side face of an additional wave (Figure 5,6). Note that for the membranes shown in Figures 5 and 6, the central area is flat. There is shown schematically a component 12, a male part and a female part with a contact surface which will come to pinch the central zone of the membrane which before being grasped is approximately conical.

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Répartiteur de courant à plaque (2) conductrice rigide présentant au moins un perçage (4) destiné à recevoir un organe mâle d'un composant ce répartiteur étant caractérisé en ce que le perçage est présenté par une membrane (5) conductrice mince d'épaisseur inférieure à l'épaisseur de la plaque. REVENDICATIONS1. Rigid conductive plate current distributor (2) having at least one bore (4) for receiving a male member of a component, said distributor being characterized in that the bore is presented by a thin conductive membrane (5) of thickness less than the thickness of the plate. 2.Répartiteur de courant selon la revendication 1 caractérisé en ce que la membrane comprend une zone centrale (6) entourant le perçage qui est une zone de contact avec le composant et une zone périphérique (7) qui entoure cette zone de contact qui est une zone (7) de déformation, ladite zone (7) périphérique étant non plane. 2.Current distributor according to claim 1 characterized in that the membrane comprises a central zone (6) surrounding the bore which is a contact zone with the component and a peripheral zone (7) which surrounds this contact zone which is a zone (7) of deformation, said peripheral zone (7) being non-planar. 3. Répartiteur de courant selon la revendication 2 caractérisé en ce que avant mise en place du composant, la zone centrale (6) où est réalisé l'appui du composant est sécante au plan de la plaque avant mise en place du composant. 3. Current distributor according to claim 2 characterized in that before introduction of the component, the central zone (6) where the support of the component is made is secant to the plane of the plate before placing the component. 4. Répartiteur de courant selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'avant montage d'un composant, la zone centrale (6) de la membrane est conique. 4. Current distributor according to claim 3 characterized in that before mounting a component, the central zone (6) of the membrane is conical. 5. Répartiteur de courant selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que la zone centrale (6) est déformée lors du montage du composant pour épouser la face de réception dudit composant. 5. Current distributor according to claim 3 or 4 characterized in that the central zone (6) is deformed during assembly of the component to match the receiving face of said component. 6. Répartiteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la membrane est rapportée sur la plaque rigide. 6. Dispatcher according to any one of claims 1 to 5 characterized in that the membrane is attached to the rigid plate. 7. Répartiteur selon la revendication 6 caractérisé en ce que la membrane présente des butés (10) pour son positionnement. 7. Dispatcher according to claim 6 characterized in that the membrane has stops (10) for positioning. 8. Répartiteur selon la revendication 7 caractérisé en ce que les butés (10) sont en retrait par rapport au bord externe de la membrane. 8. Dispatcher according to claim 7 characterized in that the stops (10) are set back relative to the outer edge of the membrane. 9. Répartiteur selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que les butés sont des pattes découpées et pliées.9. Dispatcher according to claim 7 or 8 characterized in that the stops are tabs cut and folded. 10 Répartiteur selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que les butés sont présentées par une face latérale d'une onde supplémentaire. 10. Distributor according to claim 7 or 8 characterized in that the stops are presented by a side face of an additional wave.