ES2284568T3 - Activacion electronica para elementos calefactores. - Google Patents

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.