ELECTROMAGNETIQUE SERVANT AU REFROIDISSEMENT D'UN

CIRCUIT ELECTRIQUE DU SYSTEME

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

L'invention concerne un système électrique comprenant un circuit électrique et un dispositif de refroidissement à pompe électromagnétique destiné à refroidir un ou plusieurs éléments ou composants électriques et/ou électroniques du circuit.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE

Il est connu de réaliser un refroidissement de composants électroniques par air ou par eau. Bien que simple à réaliser, un tel refroidissement par air ou eau ne permet pas d'évacuer des flux de chaleur importants pouvant être générés par exemple par des composants électroniques de puissance (mettant en jeu des tensions allant d'environ 10 V à plusieurs kV et des courants compris entre quelques ampères et quelques kA) , ces flux de chaleur pouvant atteindre environ 1 kW/cm ² .

Afin d'améliorer les performances de refroidissement, il est connu d'utiliser, en tant que fluides caloporteurs , des métaux liquides ayant une meilleure conductivité thermique que l'air ou l'eau. Ces fluides caloporteurs , conducteurs électriques, peuvent être entraînés par une pompe électromagnétique, également appelée accélérateur magnétohydrodynamique ou pompe magnétohydrodynamique , grâce à des champs électromagnétiques générés par la pompe.

Une telle pompe a notamment pour avantage, par rapport à une pompe classique comportant un moteur électrique, de ne pas comporter de pièce mécanique en mouvement, et donc de ne pas comporter de pièce d'usure.

Le métal liquide utilisé en tant que fluide caloporteur a pour avantage, par rapport à l'air ou l'eau, de présenter une plus grande conductivité thermique. On améliore donc, en utilisant un tel métal liquide en tant que fluide caloporteur, les transferts de chaleur entre les composants électroniques à refroidir et le fluide caloporteur, et donc le refroidissement réalisé. Le document US 2009/279257 Al décrit par exemple un circuit faisant appel à un tel système de refroidissement.

Un tel système de refroidissement à pompe électromagnétique a toutefois pour inconvénient de nécessiter la présence d'une alimentation électrique spécifique pour alimenter électriquement la pompe électromagnétique. L'ajout d'une telle alimentation électrique de la pompe électromagnétique pose donc des problèmes de coûts, d'encombrement, etc. De plus, il est difficile de réguler la puissance du pompage réalisé par la pompe électromagnétique en fonction du refroidissement que l'on cherche à réaliser et qui peut varier en fonction de l'intensité des flux de chaleur générés par les composants que l'on cherche à refroidir, ces flux de chaleur variant au cours du temps lors du fonctionnement des composants électroniques . EXPOSÉ DE L ' INVENTION

Un but de la présente invention est de proposer une solution aux problèmes d'alimentation électrique et de régulation des dispositifs de refroidissement à pompe électromagnétique de l'art antérieur exposés ci-dessus.

Pour cela, la présente invention propose un système électrique comprenant au moins un circuit électrique formé par au moins :

- une source d'alimentation électrique,

- une charge électrique destinée à être alimentée par la source d'alimentation électrique et reliée électriquement à la source d'alimentation électrique,

le système électrique comprenant également au moins un dispositif de refroidissement, distinct de la charge électrique, comportant au moins une pompe électromagnétique apte à faire circuler un fluide caloporteur électriquement conducteur dans un circuit de circulation de fluide permettant de refroidir au moins une partie du circuit électrique, et dans lequel la pompe électromagnétique est alimentée électriquement par un courant électrique circulant dans le circuit électrique .

Le système électrique selon l'invention utilise donc le courant électrique circulant dans le circuit électrique pour alimenter directement la pompe électromagnétique. Ce système ne fait donc pas appel à une alimentation électrique extérieure au circuit électrique pour alimenter électriquement la pompe électromagnétique du dispositif de refroidissement utilisé pour refroidir une partie du circuit électrique, par exemple des composants électriques et/ou électroniques du circuit.

Le système électrique selon l'invention a également pour avantage de réaliser une régulation automatique de la puissance du pompage réalisé par la pompe électromagnétique en fonction de la chaleur à dissiper par le dispositif de refroidissement. En effet, si le courant électrique circulant dans les éléments du circuit à refroidir est faible, les pertes thermiques dans ces éléments (qui sont dépendantes de la chaleur à évacuer) sont également faibles. Dans ce cas, l'évacuation de la chaleur générée par ces pertes thermiques ne nécessite pas un fort refroidissement. Par contre, si ce courant électrique est important, les pertes thermiques le sont également, ce qui nécessite un refroidissement plus important. Du fait que la pompe électromagnétique soit alimentée directement par le courant électrique circulant dans le circuit électrique, et notamment par le courant circulant dans un élément du circuit avec lequel la pompe est reliée électriquement en série, par exemple par le courant électrique traversant ou circulant dans les éléments à refroidir, la puissance du pompage réalisé par la pompe électromagnétique, et donc l'importance du refroidissement obtenu, varie donc dans le même sens que ce courant électrique alimentant la pompe électromagnétique, et donc dans le même sens que la chaleur à dissiper.

La pompe électromagnétique est reliée électriquement en série avec au moins un élément électrique, ou au moins un composant électrique, du circuit électrique telle que la pompe électromagnétique soit apte à être alimentée électriquement par un courant destiné à circuler dans ledit élément électrique du circuit. La pompe est donc alimentée électriquement par le même courant que celui circulant dans ledit élément électrique du circuit.

La pompe électromagnétique peut être reliée électriquement en série à la source d'alimentation électrique et/ou à la charge. La pompe électromagnétique et la charge peuvent être reliées électriquement en série à la source d'alimentation électrique .

Grâce à l'invention, la puissance de pompage, et donc les échanges thermiques réalisés entre les éléments à refroidir et le fluide caloporteur circulant grâce à la pompe électromagnétique, augmentent ou baissent dans le même sens que les pertes, et donc que la chaleur à évacuer.

Une telle autorégulation de la puissance de pompage de la pompe électromagnétique permet également, par rapport à une puissance de pompage constante, de réduire les variations de température dans les éléments à refroidir, et donc de réduire les contraintes thermomécaniques subies par ces éléments, améliorant donc la fiabilité des éléments du circuit électrique.

La source d'alimentation électrique peut correspondre à une source de tension et/ou de courant couplée éventuellement à des moyens de conversion et/ou d'adaptation de la tension et/ou du courant délivrés par la source en une tension et/ou un courant dont les caractéristiques sont adaptées pour alimenter électriquement et faire fonctionner la charge électrique. La source de tension et/ou de courant peut être un générateur de tension et/ou de courant, ou bien un réseau électrique fournissant une tension et/ou un courant continus ou variables dans le temps. La source d'alimentation électrique peut fournir une tension et/ou un courant monophasés ou triphasés.

Le terme « charge électrique » désigne ici un ou plusieurs dispositifs ou éléments ou composants électriques et/ou électroniques et/ou microélectroniques consommant de la puissance électrique. De plus, la charge électrique peut fonctionner avec une tension et/ou un courant variables dans le temps ou continus, monophasés ou polyphasés (par exemple triphasés) .

Le terme « circuit électrique » est utilisé pour désigner par exemple un circuit électrique et/ou électronique de puissance, la charge correspondant dans ce cas par exemple à un ou plusieurs moteurs électriques ou plus généralement à un ou plusieurs éléments électriques et/ou électroniques de puissance. Le terme « circuit électrique » peut désigner également un circuit électronique et/ou microélectronique dans lequel la charge peut correspondre à un ou plusieurs composants électroniques et/ou microélectroniques tels que des microprocesseurs, des ordinateurs, des mémoires, ou un ou plusieurs composants optoélectroniques tels que des LED, des lasers, etc.

Le dispositif de refroidissement peut être configuré pour refroidir la source d'alimentation électrique et/ou la charge électrique. Dans ce cas, la pompe électromagnétique peut être destinée à être alimentée par un courant délivré par la source d'alimentation et/ou un courant destiné à traverser la charge électrique.

Le dispositif de refroidissement peut comporter en outre des moyens d'évacuation de la chaleur émise par ladite partie du circuit électrique (celle destinée à être refroidie) dans le fluide caloporteur électriquement conducteur, et/ou au moins un échangeur thermique couplé au circuit de circulation de fluide et apte à refroidir le fluide caloporteur électriquement conducteur.

La pompe électromagnétique peut être du type à conduction (à courant continu ou alternatif) ou à induction (à courants polyphasés) . De manière générale, le type de pompe électromagnétique utilisée sera choisi en fonction des courants circulant dans le circuit électrique à refroidir.

La source d'alimentation électrique peut comporter des moyens de conversion, par exemple statique, d'une première tension et/ou un premier courant en une seconde tension et/ou un second courant différents de la première tension et/ou du premier courant et adaptés à l'alimentation électrique de la charge électrique, les moyens de conversion pouvant être reliés électriquement à la charge électrique.

Les moyens de conversion peuvent comporter au moins un convertisseur statique de type DC/DC ou AC/DC ou DC/AC ou AC/AC. Les moyens de conversion peuvent comporter au moins un hacheur du type abaisseur de tension ou élévateur de tension ou à accumulation inductive, et/ou un onduleur de tension apte à réaliser une conversion de tension de type DC/AC triphasé, et/ou un redresseur de tension apte à réaliser une conversion de tension de type AC/DC et/ou un onduleur de courant apte à réaliser une conversion de courant de type DC/AC. Ces moyens de conversion peuvent délivrer une tension et/ou un courant monophasés ou polyphasés (par exemple triphasés ) .

La pompe électromagnétique peut être du type à induction, la source d'alimentation électrique peut être apte à délivrer une tension continue, et les moyens de conversion peuvent comporter au moins un onduleur de tension.

Ladite partie du circuit électrique destinée à être refroidie peut comporter ledit élément électrique relié en série à la pompe électromagnétique.

La pompe électromagnétique peut être reliée électriquement en série avec ladite partie du circuit électrique destinée à être refroidie (en série avec le ou les éléments à refroidir) telle que la pompe électromagnétique puisse être apte à être alimentée par un courant destiné à circuler dans ladite partie du circuit électrique.

Ledit élément électrique relié en série à la pompe électromagnétique peut comporter au moins un élément inductif faisant partie de la source d'alimentation électrique ou de la charge électrique ou des moyens de conversion de tension et/ou de courant. Une telle configuration a pour avantage que la pompe électromagnétique est alors alimentée avec un courant faiblement ondulé, ce qui réduit les pertes thermiques par courants de Foucault dans la pompe électromagnétique.

La pompe électromagnétique peut être du type à conduction et être reliée électriquement à un potentiel électrique destiné à être constant et nul. Dans cette configuration, les rayonnements électromagnétiques engendrés par la pompe sont alors réduits. De plus, la sécurité des personnes est également assurée du fait qu'un potentiel électrique constant et nul est appliqué sur le fluide caloporteur de la pompe électromagnétique.

Le circuit électrique peut comporter en outre une capacité, par exemple de découplage, reliée en parallèle à une source de tension faisant partie de la source d'alimentation électrique, la pompe électromagnétique pouvant être reliée électriquement en série avec la source de tension, entre la source de tension et la capacité. Cette configuration est avantageuse du fait que la pompe électromagnétique est alimentée alors par un courant moins haché que si la pompe était disposée en aval de la capacité, permettant d'obtenir un meilleur fonctionnement de la pompe électromagnétique. Cette capacité peut être disposée dans le circuit entre la source de tension et des moyens de conversion de tension et/ou de courant. Cette capacité peut être vue comme faisant partie de la source d'alimentation électrique. Le circuit électrique peut comporter en outre une capacité reliée en parallèle à la charge électrique, la pompe électromagnétique pouvant être reliée électriquement en série avec la charge électrique, entre la charge électrique et la capacité. Cette capacité peut être disposée dans le circuit entre la charge électrique et des moyens de conversion de tension et/ou de courant.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :

- les figures 1, 4 à 10, 12 à 21, 27A à

29B, et 31A à 31B, représentent des schémas équivalents électriques idéaux d'un système électrique, objet de la présente invention, selon plusieurs variantes d'un premier mode de réalisation,

- les figures 2, 11A et 11B représentent un système électrique, objet de la présente invention, et son dispositif de refroidissement,

- les figures 3 et 23 représentent de manière schématique différentes pompes électromagnétiques faisant parties de systèmes électriques, objets de la présente invention,

- les figures 22, 24 à 26 et 30 représentent des schémas équivalents électriques idéaux d'un système électrique, objet de la présente invention, selon d'autres modes de réalisation. Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.

Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles .

Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS

On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un système électrique 100 comportant un circuit électrique formé par des éléments, ici des composants électroniques, destinés à être refroidis par un dispositif de refroidissement comportant une pompe électromagnétique, selon un premier mode de réalisation. Le circuit électrique du système 100 est par exemple un circuit électrique de puissance. Sur la figure 1, seule une partie du dispositif de refroidissement, à savoir la pompe électromagnétique, est représentée.

Le circuit électrique du système 100 comporte une source d'alimentation électrique 101 alimentant électriquement une charge électrique 104, par exemple un moteur électrique. La source d'alimentation électrique 101 comprend ici une source de tension 102, correspondant par exemple à un générateur de tension ou un réseau d'alimentation électrique pouvant être couplé à une capacité de découplage. La source d'alimentation électrique 101 comporte également des moyens de conversion 106 de la tension délivrée par la source de tension 102 en une seconde tension électrique adaptée pour alimenter électriquement la charge électrique 104.

Le circuit électrique du système 100 forme un circuit électrique fermé, ou une boucle fermée, dans lequel circule un courant représenté symboliquement sur la figure 1 par des flèches.

Afin de réaliser un refroidissement des moyens de conversion 106, et plus particulièrement des composants électriques et/ou électroniques formant les moyens de conversion 106, le circuit électrique du système 100 est couplé à un dispositif de refroidissement 150 apte à réaliser un tel refroidissement en faisant circuler un fluide caloporteur électriquement conducteur au niveau de ces éléments. Cette circulation du fluide caloporteur électriquement conducteur est réalisée grâce à une pompe électromagnétique 108 reliée électriquement au circuit électrique et alimentée électriquement par le courant électrique circulant dans le circuit électrique. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, la pompe électromagnétique 108 est reliée électriquement en série entre une sortie de la source 102 et une entrée des moyens de conversion 106, et est donc traversée et alimentée électriquement par le courant délivré par la source 102 et reçu dans les moyens de conversion 106. Un exemple de réalisation du dispositif de refroidissement 150 est représenté de manière détaillée sur la figure 2. Le dispositif de refroidissement 150 comporte un circuit 152 de circulation du fluide caloporteur électriquement conducteur comprenant des canaux et connexions hydrauliques dans lesquels le fluide est destiné à circuler. La circulation du fluide caloporteur dans le circuit 152 est représentée sur la figure 2 par des flèches.

Le fluide caloporteur électriquement conducteur est de préférence un métal liquide pouvant correspondre à un alliage comprenant du gallium et/ou de l'étain et/ou de l'indium et/ou du plomb et/ou du bismuth et/ou du cadmium et/ou de l'antimoine et/ou tout autre métal adapté. Le fluide caloporteur électriquement conducteur peut correspondre également à une solution liquide de sels fondus (par exemple à base de NaK) ou d ' électrolytes .

Le dispositif de refroidissement 150 comporte des moyens d'évacuation de la chaleur produite par les composants électroniques des moyens de conversion 106 dans le fluide caloporteur. Ces moyens sont par exemple formés d'un élément 154 disposé contre les composants électroniques des moyens de conversion 106 et dans lequel circule le fluide caloporteur, permettant ainsi de faire passer le fluide à proximité des composants électroniques à refroidir. La chaleur dégagée par les composants électroniques est capturée par le fluide caloporteur circulant dans l'élément 154.

Le dispositif de refroidissement 150 comporte également un échangeur thermique 156 couplé au circuit de circulation 152. Cet échangeur thermique 156 permet d'évacuer la chaleur capturée par le fluide caloporteur dans l'air ambiant ou par l'intermédiaire un flux d'air traversant l 'échangeur thermique 156, ou plus généralement vers un autre fluide.

La circulation du fluide caloporteur électriquement conducteur dans le circuit 152 est assurée par la pompe électromagnétique 108 alimentée électriquement par le courant fourni par la source 102. La pompe électromagnétique 108 est reliée électriquement en série dans le circuit électrique qui comporte les composants électroniques à refroidir.

La pompe électromagnétique 108 permet de faire circuler le fluide caloporteur électriquement conducteur dans le circuit de circulation de fluide 152 grâce aux actions couplées d'un champ magnétique B et d'un courant électrique I créant une force appelée force de Laplace dF sur un élément de longueur dl telle que :

dF = Λ β

Dans ce premier mode de réalisation, la pompe électromagnétique 108 est une pompe à conduction à courant continu dont le principe de fonctionnement est représenté sur la figure 3. Dans ce type de pompe, un aimant ou un circuit magnétique bobiné (ou électroaimant) 110 crée, grâce à ces pôles magnétiques nord 110a et sud 110b, une induction magnétique (champ magnétique B) perpendiculaire (ou plus généralement non colinéaire) au circuit 152 rempli du fluide conducteur et dans lequel ce fluide est destiné à circuler. Ce fluide est traversé par un courant / généré par des électrodes 112 (potentiel positif) et 114 (potentiel négatif) disposées de part et d'autre du circuit 152. Dans cette configuration, le courant / et le champ magnétique B sont perpendiculaires (ou plus généralement non colinéaires) l'un par rapport à l'autre. La force résultante F est donc orientée dans la direction du circuit 152 et correspond à la force subie par le fluide conducteur, entraînant la circulation du fluide dans le circuit 152.

Les moyens de conversion 106 correspondent par exemple à un convertisseur statique continu- continu, ou DC/DC, apte à convertir la tension électrique continue obtenue aux bornes de la source 102 en une seconde tension électrique continue alimentant électriquement la charge 104. Ces moyens de conversion 126 sont reliés électriquement à la source 102 par l'intermédiaire de la pompe électromagnétique 108, ainsi qu'à la charge 104.

Lorsque la tension continue issue de la source 102 doit être abaissée pour alimenter la charge électrique 104, le convertisseur continu - continu peut correspondre à un dispositif de type hacheur abaisseur de tension, tel que représenté sur la figure 4. Sur cette figure 4, la source de tension 102 est assimilée à un générateur de tension continue. Ce générateur de tension 102 peut correspondre à une source de tension couplée à une capacité de découplage (non représentée sur la figure 4) reliée en parallèle à la source de tension, la tension d'alimentation du circuit correspondant à la tension aux bornes de cette capacité de découplage. La charge électrique 104, qui comporte ici un élément inductif, est assimilée à une source de courant continu. La charge électrique 104 est assimilée à une source de courant continue du fait que le courant traversant l'élément inductif de la charge varie peu, ce qui signifie que c'est la charge qui « fixe » la valeur du courant circulant dans le circuit. Le hacheur abaisseur 106 comporte un thyristor GTO 118 (thyristor à extinction par la gâchette) relié électriquement en série à la borne positive du générateur de tension 102 par l'intermédiaire de la pompe 108, et une diode 120 reliée électriquement en parallèle de la source de courant correspondant à la charge électrique 104. Le thyristor GTO 118 pourrait être remplacé par un IGBT (transistor bipolaire à grille isolée) ou un MOSFET (transistor à effet de champ), ou plus généralement par un composant électronique pouvant former un interrupteur commandé en ouverture et en fermeture.

Sur l'exemple de la figure 4, la pompe 108 est reliée électriquement en série au potentiel positif du générateur de tension formé par la source 102. Dans une variante, il est possible de relier électriquement en série la pompe 108 dans le circuit électrique entre la borne négative du générateur de tension formé par la source 102 et les moyens de conversion 106, comme représenté sur les figures 5 et 6. Dans cette variante, la pompe 108 est reliée électriquement à la masse, c'est-à-dire à un potentiel électrique constant et nul, ce qui réduit les rayonnements électromagnétiques engendrés par la pompe 108 et permet d'assurer la sécurité des personnes en raison du potentiel électrique nul auquel est soumis le fluide caloporteur de la pompe 108.

De manière avantageuse, la pompe 108 est reliée électriquement en série avec la source de courant continu correspondant à la charge 104 comme représenté sur les figures 7 à 10. Dans ces deux configurations (l'une correspondant aux figures 7 et 8, et l'autre correspondant aux figures 9 et 10), lorsque le convertisseur continu - continu 106 correspond à un hacheur abaisseur de tension, la diode 120 est reliée électriquement en parallèle à la source de courant formée par la charge 104 et à la pompe 108 qui sont reliées en série l'un à l'autre. Du fait que la pompe 108 soit reliée en série avec la charge qui comporte un élément inductif, le courant électrique alimentant la pompe 108 est dans ce cas faiblement ondulé, ce qui réduit les pertes thermiques par courants de Foucault dans la pompe 108. Le choix entre la configuration représentée sur les figures 7 et 8 et la configuration représentée sur les figures 9 et 10 est réalisé en fonction du potentiel électrique souhaité appliqué sur la pompe 108 (et donc également appliqué sur le fluide caloporteur) . On réalisera de préférence la configuration représentée sur les figures 7 et 8 car dans ce cas, la pompe 108 est reliée électriquement à la masse, c'est-à-dire à un potentiel électrique constant et nul, ce qui réduit les rayonnements électromagnétiques engendrés par la pompe 108 et permet d'assurer la sécurité des personnes en raison du potentiel électrique nul auquel est soumis le fluide caloporteur de la pompe 108. Dans les exemples précédemment décrits, le dispositif de refroidissement 150 permet de refroidir les composants électriques et/ou électroniques des moyens de conversion 106. De plus, la pompe 108 est ici alimentée par le courant circulant dans la partie du circuit électrique destinée à être refroidie, à savoir les moyens de conversion 106. Dans d'autres configurations, il est également possible que le dispositif de refroidissement 150 réalise le refroidissement d'une partie ou de la totalité de la charge électrique 104, et/ou des moyens de conversion 106 et/ou de la source 102 de tension ou de courant.

Sur les figures 4 à 10 précédemment décrites, seule une partie du dispositif de refroidissement, à savoir la pompe électromagnétique, est représentée.

Lorsqu'une capacité, ou un élément capacitif, est présente dans le système électrique, il peut être avantageux de disposer la pompe électromagnétique 108 en amont de cette capacité. Ainsi, sur l'exemple de la figure 27A qui représente le système 100 tel que précédemment décrit en liaison avec les figures 4 à 10, une capacité de découplage 160 est présente entre la source 102 et les moyens de conversion 106 (la capacité 160 est reliée en parallèle aux moyens de conversion 106 et à la source) . La capacité de découplage 160 permet ici de fournir le courant haché aux moyens de conversion 106 (en raison de l'inductance de câblage présente entre la source 102 et les moyens de conversion 106, cette inductance étant représentée symboliquement sur la figure 27A par la référence 162) . L'ensemble formé par la source 102, l'inductance 162 et la capacité de découplage 160 peut correspondre au générateur de tension 102 précédemment décrit en liaison avec les figures 4 à 10. Du fait que la pompe 108 soit disposée en amont de la capacité 160, c'est-à-dire du côté de la source 102, entre la source 102 et la capacité 160, la pompe 108 est donc alimentée par un courant de forme plus « continue », moins haché que si la pompe était disposée en aval de la capacité 160 (c'est-à-dire entre la capacité 160 et la charge 104), permettant ainsi un meilleur fonctionnement de la pompe électromagnétique 108 qui fonctionne via le courant la traversant. De plus, dans cette configuration, la pompe 108 est également reliée électriquement en série avec un élément inductif du circuit, à savoir l'inductance de câblage 162.

Sur l'exemple de la figure 27A, la pompe électromagnétique 108 est reliée à la borne positive de la source 102. Il est également possible que la pompe 108 soit disposée en amont de la capacité 160, mais soit reliée à la borne négative de la source 102, comme représenté sur la figure 27B. Ainsi, la pompe 108 est reliée à un potentiel électrique constant et nul, ce qui permet en plus de réduire les rayonnements électromagnétiques engendrés par la pompe 108 et d'assurer la sécurité des personnes en raison notamment du potentiel électrique nul appliqué sur le fluide caloporteur .

La figure 11A représente une configuration du dispositif de refroidissement 150 réalisant le refroidissement des moyens de conversion 106 par l'intermédiaire de l'élément 154 dans lequel circule le fluide caloporteur, mais également le refroidissement de la charge électrique 104 grâce à une autre élément 155 dans lequel circule également le fluide caloporteur. Les liaisons électriques reliant électriquement les différents éléments du circuit électrique portent la référence 157.

La figure 11B représente une configuration du dispositif de refroidissement 150 réalisant uniquement le refroidissement de la charge 104 grâce à l'élément 155. Dans cette configuration, les moyens de conversion 106 ne sont donc pas refroidis.

Le sens de circulation du fluide caloporteur peut être différent de celui représenté sur les figures 2, 11A et 11B. La pompe électromagnétique 108 sera de préférence disposée, dans le circuit de circulation du fluide, juste après l'échangeur thermique 156 (comme sur les figures 2, 11A et 11B) afin que la chaleur ne perturbe pas les matériaux magnétiques de la pompe 108.

Dans les configurations du dispositif de refroidissement 150 représentées sur les figures 11A et 11B, la pompe 108 est reliée électriquement entre les moyens de conversion 106 et la charge électrique 104, correspondant ainsi aux cas des systèmes électriques représentés sur les figures 7 à 10. Toutefois, il est possible de réaliser ces mêmes configurations en inversant les dispositions de la pompe 108 et des moyens de conversion 106.

Dans les exemples précédemment décrits, la source 102 n'est pas refroidie par le dispositif de refroidissement 150. Toutefois, et par exemple dans le cas où la source 102 du système électrique correspond à un panneau photovoltaïque, cette source 102 peut être refroidie par le dispositif de refroidissement 150.

Les figures 12 à 15 représentent respectivement les configurations des figures 1, 5, 7 et 9 dans lesquelles le convertisseur continu - continu 112 correspond à un hacheur élévateur de tension, la tension aux bornes de la source 102 étant augmentée par le hacheur pour fournir une tension continue plus importante aux bornes de la charge 104. Du fait que dans ces configurations, la charge 104 soit une charge capacitive, celle-ci est assimilée à une source de tension continue, la source 102 correspondant à une source de courant continu du fait que celle-ci comporte un élément inductif non représenté sur les figures 12 à 15 (la source 102 pourrait également correspondre à une source de tension reliée en série avec une inductance) .

Le hacheur élévateur de tension est formé par une diode 120 reliée en série au potentiel positif du générateur de tension correspondant à la charge 104 (par l'intermédiaire de la pompe 108 dans le cas représenté sur la figure 14), et par un thyristor GTO 118 (ou une IGBT ou un MOSFET) relié électriquement en parallèle à la source de courant 102 (et éventuellement en parallèle également de la pompe 108 lorsque celle-ci est reliée en série à une des bornes de la source de courant formée par la source 102) .

Parmi les configurations représentées sur les figures 12 à 15, on réalise de préférence l'une des configurations représentées sur les figures 12 et 13 dans lesquelles la pompe électromagnétique 108 est reliée électriquement en série à l'une des bornes de la source 102, c'est-à-dire en série avec l'élément inductif du circuit, entre la source 102 et les moyens de conversion 106, la pompe 108 étant dans ce cas alimentée par un courant faiblement ondulé, réduisant ainsi les pertes thermiques dans la pompe 108. Le choix entre la configuration représentée sur la figure 12 et celle représentée sur la figure 13 est réalisé en fonction du potentiel électrique souhaité sur la pompe 108 et sur le fluide caloporteur. On réalisera de préférence la configuration représentée sur la figure 13 car dans ce cas, le potentiel électrique est nul et fixé à la masse.

Dans un tel système, une capacité de découplage 160 peut être présente du côté de la charge 104. Dans ce cas, la pompe électromagnétique 108 est de préférence disposée entre la charge 104 et la capacité 160 (la capacité 160 étant reliée en parallèle à la charge 104, et la pompe 108 est reliée en série à l'une des bornes de la charge 104) . Une telle configuration est représentée sur les figures 28A et 28B. Comme précédemment, la pompe 108 peut être avantageusement reliée au potentiel négatif de la source 102 (cas de la figure 28B) afin de réduire les rayonnements électromagnétiques engendrés par la pompe 108 et assurer la sécurité des personnes.

Dans une autre variante de réalisation du système électrique 100 comportant la pompe électromagnétique 108 à conduction, le circuit de conversion de tension continu - continu 106 peut être réalisé par un hacheur à accumulation inductive. Différentes configurations d'un tel système électrique 100 sont représentées sur les figures 16 à 21. Dans ces configurations, la source 102 et la charge 104 sont assimilées toutes les deux à des générateurs de tension continue .

Le hacheur à accumulation inductive 106 comporte un thyristor GTO 122 (ou un IGBT ou encore un MOSFET ou tout composant électronique pouvant former un interrupteur commandé en ouverture ou en fermeture) relié électriquement en série à la borne positive du générateur de tension correspondant à la source 102 (éventuellement par l'intermédiaire de la pompe 108 comme sur la configuration représentée sur la figure 16) . Le thyristor GTO 122 est relié également à une diode 124 qui est également reliée électriquement en série à la borne positive du générateur de tension formée par la charge 104 (éventuellement par l'intermédiaire de la pompe 108 comme sur la configuration représentée sur la figure 18) . Enfin, le hacheur à accumulation inductive comporte une inductance 126, ou self, comprenant l'une de ses bornes reliée à la liaison électrique entre le thyristor 122 et la diode 124, et l'autre de ses bornes reliée électriquement aux bornes négatives des générateurs de tension correspondant à la source 102 et à la charge 104 (éventuellement par l'intermédiaire de la pompe 108 comme dans les configurations représentées sur les figures 17 et 19) .

On réalisera de préférence les configurations représentées sur les figures 20 et 21. Dans ces configurations, le convertisseur continu - continu 106 correspond à un hacheur à accumulation inductive formé par le thyristor 122, la diode 124 et l'inductance 126. Dans ces deux configurations, la pompe 108 est reliée directement à l'une des bornes de l'inductance 126. L'autre borne de la pompe 108 est reliée soit au thyristor 122 et à la diode 124 (cas de la figure 20), soit aux bornes négatives des générateurs de tension correspondant à la source 102 et à la charge 104 (cas de la figure 21) .

Lorsqu'une capacité de découplage 160 est présente dans le système 100, comme représenté sur les figures 29A et 29B, la pompe 108 est de préférence disposée en amont de la capacité 160, entre la source 102 et la capacité 160, comme précédemment décrit en liaison avec les figures 27A et 27B. La configuration de la figure 29B est avantageuse en raison du potentiel électrique nul appliqué sur la pompe électromagnétique 108.

II est également possible qu'une capacité

170 soit reliée en parallèle à la charge électrique 104 afin de lisser la tension destinée à être appliquée aux bornes de la charge électrique 104, comme représenté sur les figures 31A et 31B. Cette capacité 170 est disposée entre la charge électrique 104 et les moyens de conversion 106. Dans ce cas, il est possible de relier électriquement la pompe 108 en série avec la charge électrique 104, entre la charge électrique 104 et la capacité 170.

Dans les différentes configurations précédemment décrites, le système électrique 100 comporte une seule pompe électromagnétique 108. Toutefois, il est également possible que le système électrique 100 comporte plusieurs pompes électromagnétiques 108.

Sur les figures 12 à 21 précédemment décrites, seule une partie du dispositif de refroidissement, à savoir la pompe électromagnétique, est représentée.

On décrit maintenant un système électrique 200 comportant des composants électroniques refroidis par un dispositif de refroidissement comportant une pompe électromagnétique, selon un second mode de réalisation représenté sur la figure 22. Sur la figure 22, seule une partie du dispositif de refroidissement, à savoir la pompe électromagnétique, est représentée.

Dans ce second mode de réalisation, le système électrique 200 comporte un circuit électrique formé d'une source d'alimentation électrique 201 fournissant une tension destinée à alimenter une charge 204. Cette charge 204, par exemple un moteur, fonctionne en triphasé. La source d'alimentation électrique comporte donc une source de tension continue 202 couplée à des moyens de conversion 206 aptes à convertir la tension continue fournie par la source 202 en une tension alternative triphasée. Ces moyens 206 correspondent par exemple à un onduleur de tension tel que représenté sur la figure 22 et formé par plusieurs diodes 208 et plusieurs composants électroniques 210 aptes à former des interrupteurs commandés en ouverture et en fermeture, par exemple des thyristors GTO. Le système électrique 200 comporte également une pompe électromagnétique 212 à induction reliée électriquement en série entre l'onduleur de tension 206 et la charge 204. La pompe électromagnétique à induction 212 est représentée schématiquement sur la figure 23.

Le principe de fonctionnement d'une telle pompe électromagnétique à induction est différent de celui d'une pompe électromagnétique à conduction. En effet, lorsqu'un matériau électriquement conducteur est soumis à un champ magnétique variable dans l'espace, celui-ci est le siège de courants de Foucault qui vont créer à leur tour un champ magnétique s 'opposant aux variations du flux magnétique imposé. Un circuit magnétique extérieur 214 de la pompe 212 est tel qu'il permet de créer un champ magnétique glissant permettant la mise en mouvement du fluide conducteur de refroidissement. La pompe 212 représentée sur la figure 23 est une pompe à induction annulaire. Elle comporte un bobinage triphasé 216 qui créé une induction magnétique alternative se déplaçant dans le sens du canal 218 de la pompe 202 dans lequel le fluide caloporteur électriquement conducteur est destiné à circuler. Le champ magnétique variable va créer des boucles de courants induits dans le liquide conducteur. Ces courants induits vont alors permettre le déplacement du fluide grâce à la force de Laplace F créée .

Sur l'exemple de la figure 22, la pompe 212 fonctionne à partir de courants alternatifs triphasés. Toutefois, il serait possible d'utiliser une pompe électromagnétique fonctionnant à partir d'un courant monophasé. Dans ce cas, la pompe serait reliée électriquement en série entre la source 202 et les moyens de conversion 206. La pompe peut dans ce cas être une pompe électromagnétique à conduction similaire à la pompe 108 précédemment décrite.

Dans la configuration représentée sur la figure 30, une capacité de découplage 160 est présente dans le système 200 et est reliée en parallèle à la source 202. On peut dans ce cas avantageusement relier la pompe électromagnétique 108 à conduction en série à l'une des bornes de la source 202 (à la borne positive comme sur la figure 30, ou avantageusement à la borne négative de la source 202), la pompe 108 se trouvant dans ce cas en amont de la capacité 160.

La figure 24 représente un système électrique 300 selon un troisième mode de réalisation. Dans ce troisième mode de réalisation, la source d'alimentation électrique comporte un redresseur de tension 306 délivrant, à partir d'une tension alternative issue d'un réseau électrique alternatif 302 et reçue en entrée sur le redresseur 306, une tension électrique continue alimentant la charge électrique 104 à courant continu (par exemple un ordinateur) . La pompe électromagnétique 108 utilisée pourra être une pompe à conduction continue alimentée par la tension délivrée par le redresseur 306. En variante, on pourrait utiliser une pompe à conduction à courant alternatif reliée électriquement entre le réseau 302 et le redresseur 306. Les figures 25A et 25B représentent des exemples de réalisation du redresseur 306 utilisés dans le système électrique 300. Dans le cas représenté sur la figure 25A, la charge électrique 104 est du type résistif. Le redresseur 306 comporte un transformateur 307, permettant par exemple d'abaisser la tension fournie par le réseau électrique 302, couplé au réseau électrique alternatif 302, ainsi qu'un ensemble de diodes 305 réalisant une conversion alternatif - continu de la tension. Une capacité 309 est reliée parallèlement à la charge 104 (et à la pompe 108) . Le système électrique 300 représenté sur la figure 25B correspond au cas où la charge électrique 104 est du type inductif . Dans ce cas, la capacité 309 est absente du système électrique 300.

La figure 26 représente un système électrique 400 selon un quatrième mode de réalisation. Dans ce système électrique 400, la charge électrique 104 est une charge présentant un caractère capacitif. La source d'alimentation électrique 401 comporte une source de courant continu 102 alimente la pompe 108 et des moyens de conversion 406, ici un onduleur de courant formé par des diodes et des thyristors, permettant de convertir le courant continu fourni par la source de courant 102 en un courant alternatif permettant d'alimenter électriquement la charge électrique 104.

Sur les figures 24 à 26 précédemment décrites, seule une partie du dispositif de refroidissement, à savoir la pompe électromagnétique, est représentée. Dans les systèmes électriques précédemment décrits, la pompe électromagnétique est de préférence disposée du côté courant continu du circuit électrique si la pompe électromagnétique fonctionne avec un courant continu. De même, la pompe électromagnétique est de préférence disposée du côté courant alternatif du circuit électrique si la pompe électromagnétique 108 fonctionne avec un courant alternatif.

Le dispositif de refroidissement peut être réalisé séparément du circuit électrique, ou bien être réalisé de manière intégrée au circuit électrique, par exemple réalisé sur un même support selon les principes décrits dans le document US 2009/279257 Al.

Les caractéristiques de la pompe électromagnétique sont choisies en fonction des courants circulants dans le circuit électrique. Dans le cas d'un circuit électrique de puissance, les tensions mises en jeu peuvent être comprises par exemple entre environ 10 V et 6 kV, les courants circulant dans le circuit électrique, et donc alimentant la pompe électromagnétique, étant compris entre environ 10 A et 1 ou plusieurs kA.