ES2284568T3 - Activacion electronica para elementos calefactores. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la conducción de calor de funcionamiento de un conmutador de semiconductores habitual hacia una célula de calefacción activada por éste, caracterizado porque se aplica un conmutador de semiconductores (1) estándar con banderola de refrigeración (1a) directamente sobre una tira de material (2) de conducción de calor y de conducción de corriente, que está conectada con la tensión de alimentación, en el que la tira (2) se apoya sobre una tira de material (4) de conducción de calor y de corriente con lámina de aislamiento (3) conductora de calor intermedia, en el que la tira de material (4) descansa directamente sobre la tira de material (5) como conexión a masa hacia la célula de calefacción (8) del elemento calefactor (11), que se apoya de nuevo sobre la conexión de alimentación de corriente (7) en forma de tira con lámina de aislamiento (6) conductora de calor intermedia.
Description
Activación electrónica para elementos
calefactores.
La invención se refiere a un procedimiento para
la conducción del calor de funcionamiento de un conmutador de
semiconductores habitual hacia un elemento calefactor activado por
éste así como a un elemento calefactor de este tipo.
Para la conexión de corrientes altas se utilizan
habitualmente conmutadores de semiconductores (HL), que están
constituidos esencialmente por una carcasa de semiconductores y un
chip de semiconductores dispuesto en ella. A través de la
resistencia interna de estos conmutadores HL se produce potencia de
pérdida en forma de calor. En el caso de activación de elementos
calefactores se intenta habitualmente conducir este calor al medio,
que debe calentarse a través del elemento calefactor. Esto se lleva
a cabo a través de cuerpos de refrigeración especiales, que se
colocan adicionalmente al elemento calefactor propiamente dicho en
el medio a calentar.
En estas soluciones es un inconveniente el hecho
de que para la refrigeración de los conmutadores HL se utilizan
componentes adicionales, como los cuerpos de refrigeración
mencionados. Estos cuerpos de refrigeración deben colocarse
adicionalmente al elemento calefactor en el medio a calentar. De
esta manera, los cuerpos de refrigeración actúan, frente al
elemento calefactor propiamente dicho, como elemento calefactor
secundario con distribución inhomogénea de temperatura y de la
presión que resulta de ello. Además, debido a los componentes
individuales se necesita más espacio de construcción, produciéndose
al mismo tiempo costes de material y de montaje adicionales.
El cometido de la invención consiste en llevar a
cabo el transporte de calor desde el conmutador de semiconductores
hacia la célula de calefacción propiamente dicha, reducir el número
de los componentes mecánicos necesarios y simplificar la estructura
y el montaje de una disposición de este tipo.
De acuerdo con la invención, este cometido se
soluciona a través del procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 y el elemento calefactor de acuerdo con la
reivindicación 2; otras configuraciones ventajosas de la invención
se deducen a partir de las reivindicaciones 3 y 4 siguientes.
A continuación se explica en detalle la
invención con la ayuda de las figuras siguientes. En este caso:
La figura 1 muestra de forma esquemática la
vista lateral de una disposición de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra la vista en planta superior
sobre la forma de realización de una disposición de acuerdo con la
invención según la figura 1.
Con la ayuda de las figuras 1 y 2 se describe en
principio el procedimiento de acuerdo con la invención y el
elemento calefactor de acuerdo con la invención. En este caso, se
aplica un conmutador de semiconductores 1 estándar con banderola de
refrigeración 1a en forma habitual en el comercio, es decir, con
carcasa, de forma inmediata y en contacto directo sobre una tira de
material 2 conductor de corriente, que está conectado con la
tensión de alimentación; esto se lleva a cabo de una manera
preferida porque la tira de material 2 conductora de corriente se
configura como pieza estampada por flexión, sobre la que se suelda
el conmutador HF 1 con su banderola de refrigeración 1a.
Este componente 2 está conectado a través una
unión roscada, de sujeción, de enchufe, la presión, de soldadura o
de estañado con U_{Bat}. A través del componente 2 se alimenta el
conmutador HL con la tensión de alimentación; al mismo tiempo,
transporta el calor que se produce en el conmutador HL en adelante a
través de una lámina aislante 3 conductora de calor sobre la tira
de material 4 conductora de calor y conductora de corriente. La
lámina aislante 3 asegura que entre la tira 2 y la tira de material
4, que está configurada de una manera preferida de la misma forma
como pieza doblada por estampación, no se pueda producir ningún
cortocircuito eléctrico. La conductividad térmica de esta lámina
aislante 3 debe ser muy alta, para que la potencia de pérdida del
conmutador HL se pueda transmitir desde la tira de material 2 sobre
la tira de material 4 con una pérdida lo más reducida posible. Como
material adecuado para la lámina aislante 3 se menciona una lámina
cerámica conductora de calor, por ejemplo Kerafol WLF 86/74, con
una conductividad térmica \lambda = 1,8 W/mK y una densidad de
aproximadamente 0,2 mm.
El componente 4 está conectado con masa a través
una unión roscada, de sujeción, de enchufe, la presión, de
soldadura o de estañado.
La tira de material 4 conductora de calor y
conductora de corriente se apoya directamente, estableciendo
contacto con ella, sobre la conexión a masa 5; estando configurada
a conexión a masa 5 de nuevo de una manera preferida como pieza
doblada por estampación. Este componente 5 está conectado a través
de unión roscada, de sujeción, de enchufe, la presión, de soldadura
o de estañado con la célula de calefacción 8 propiamente dicha del
elemento calefactor 11. En la célula de calefacción 8 se trata de
una manera preferida de elementos calefactores PTC.
El componente 5 está conectado de esta manera
eléctrica y térmicamente con la célula de calefacción 8, de manera
que el potencial de masa y al mismo tiempo el calor que se produce
en el conmutador HL es conducido junto o a la célula de calefacción
8.
Los elementos PTC preferidos dispuestos en la
célula de calefacción son alimentados con potencial de masa a
través de la célula de calefacción 8 (tubo calefactor).
En la célula de calefacción 8 se encuentran
láminas de refrigeración 10, a través de las cuales se cede el
calor desde el conmutador HL 1, además del calor de calefacción de
los elementos PTC, al medio a calentar. El conmutador 1 con tira de
conducción, puente de calor y capas de aislamiento, célula de
calefacción 8 y láminas de refrigeración 10 forman en común el
elemento calefactor 11. En la célula de calefacción 8 conduce de la
misma manera le tira de contacto 7, a través de la cual los
elementos PTC entran en contacto con U_{Bat}; la tira de contacto
7 está aislada con respecto a la conexión a masa 5 a través de la
lámina aislante 6; como lamina aislante 6 se puede utilizar, por
ejemplo, una lámina de Kapton; el espesor adecuado está
aproximadamente en 0,05 mm y la conductividad térmica está
aproximadamente en \lambda = 0,76 W/mK. De una manera preferida,
la tira de contacto 7 junto con las piezas dobladas por estampación
2, 4, 5 y las láminas de aislamiento 3, 6 están prensadas como
paquete sobre la placa de circuito impreso 9.
De una manera preferida, la tira de contacto 7
se conecta a través de la placa de circuito impreso 9 y los
alambres de conexión del conmutador de semiconductores 1 con
U_{Bat}.
Los componentes 2, 4, 5 configurados de una
manera preferida como piezas dobladas por estampación están
fabricados con preferencia de cobre eléctrico, porque éste
garantiza una conductividad eléctrica y térmica buena; como
material adecuado se menciona, por ejemplo, cobre eléctrico con una
conductividad térmica \lambda \approx 400 W/mK y un espesor de
1,0 mm y más. La tira de material 7 preferida de 0,6 mm de espesor
aproximadamente, está constituida por latón niquelado, con el que
pueden entrar en contacto los componentes PTC en el tubo calefactor
de una manera buena y duradera.
El procedimiento de acuerdo con la invención es
sencillo y efectivo; el elemento calefactor configurado de esta
manera necesita pocos componentes, es sencillo de fabricar y de
coste favorable y se puede configurar ahorrando espacio.
Claims (4)
1. Procedimiento para la conducción de calor de
funcionamiento de un conmutador de semiconductores habitual hacia
una célula de calefacción activada por éste, caracterizado
porque se aplica un conmutador de semiconductores (1) estándar con
banderola de refrigeración (1a) directamente sobre una tira de
material (2) de conducción de calor y de conducción de corriente,
que está conectada con la tensión de alimentación, en el que la tira
(2) se apoya sobre una tira de material (4) de conducción de calor
y de corriente con lámina de aislamiento (3) conductora de calor
intermedia, en el que la tira de material (4) descansa directamente
sobre la tira de material (5) como conexión a masa hacia la célula
de calefacción (8) del elemento calefactor (11), que se apoya de
nuevo sobre la conexión de alimentación de corriente (7) en forma de
tira con lámina de aislamiento (6) conductora de calor
intermedia.
2. Elemento calefactor, que está activado por un
conmutador de semiconductores estándar, caracterizado porque
el conmutador de semiconductores (1) estándar con banderolas de
refrigeración (1a) está aplicado directamente sobre una tira de
material (2) conductora de calor y de corriente, que está conectada
con la tensión de alimentación, en el que la tira (2) se apoya
sobre una tira de material (4) conductora de calor y de corriente
con lámina de aislamiento (3) conductora de calor intermedia,
estando colocada la tira de material (4) directamente sobre la
conexión a masa (5) hacia la célula de calefacción (8) del elemento
calefactor (11), que se apoya de nuevo sobre la conexión de
alimentación de corriente (7) en forma de tira con lámina de
aislamiento (6) conductora de calor intermedia.
3. Elemento calefactor de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque las tiras de material
(2), (4) y (5) están constituidas por cobre eléctrico.
4. Elemento calefactor de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque la tira de material
(7) está constituida por latón niquelado.
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