ES2916823T3 - Motor que contiene un dispositivo de conversión de potencia - Google Patents

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Michio Yamada
Mineo Yamamoto
Hiroyuki Ishii
Tomoyuki Hasegawa
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Para obtener un dispositivo de conversión de potencia en el que una placa que se montará se reduce mediante la reducción de elementos o una configuración de disposición de los elementos, un motor que incluye el mismo, un aire acondicionado que tiene el motor incorporado y un ventilador de ventilación incorporado el motor en esto. Se incluyen una placa de circuito impreso 1, cuya superficie de montaje está opuesta a una superficie anular formada por un estator anular 3 que constituye un motor 61, dispuesto para separarse de la superficie anular con una distancia predeterminada, y montado con un elemento salón 6 que detecta una posición de rotación de un rotor 16 del motor 61 en una superficie de montaje en un lado del estator 3; un inversor IC2 que está montado en la superficie de montaje en el lado del estator 3 de la placa de circuito impreso 1 para suministrar una corriente de alta frecuencia al estator 3; y una unidad de detección de sobrecalentamiento 14 que está montada en la superficie de montaje en el lado del estator 3 de la placa de circuito impreso 1 y detecta un estado sobrecalentado del inversor IC2. Cuando la unidad de detección de sobrecalentamiento 14 detecta un estado sobrecalentado, el inversor, el inversor IC2 restringe o detiene una corriente que se suministra al estator 3. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Motor que contiene un dispositivo de conversión de potencia
Campo
La presente invención se refiere a un motor que incluye un dispositivo de conversión de potencia.
Antecedentes
En los últimos años, se ha mejorado la reducción del tamaño de un paquete para sellar un circuito integrado (a continuación en el presente documento, IC) y a menudo se ha usado un paquete de montaje superficial. Particularmente, un ejemplo en el que se usa el paquete de montaje superficial para un IC montado en un dispositivo de conversión de potencia dentro de un motor ha ido en aumento debido a la demanda de reducción del tamaño. Sin embargo, debido a que el IC usado en el motor requiere un consumo de potencia admisible relativamente grande, algunas técnicas son necesarias para montar el IC debido a la disipación de calor del mismo (véase, por ejemplo, el documento de patente 1).
Se supone que tales IC de montaje superficial se montan en una placa de circuito impreso mediante soldadura por flujo (véase, por ejemplo, el documento de patente 2).
Lista de menciones
Documentos de patente
Documento de patente 1: Solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público N.° 5-259666 (página 2, figura 1)
Documento de patente 2: Solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público N.° 2005-333099 (páginas 3 y 4, figura 1)
El documento JP2010187435A da a conocer un dispositivo de conversión de potencia, que incluye un sensor 5 que detecta un rotor de un motor 8, un inversor (HVIC 9 y elementos de conmutación 12 a 17) que controla el número de revoluciones del motor 8 y un circuito periférico (circuito de generación de señal de puerta 6) que controla el inversor. El circuito periférico está estructurado integralmente. Los elementos de conmutación 12 a 17 proporcionados en el inversor son elementos de conmutación montados superficialmente configurados cada uno en diferentes paquetes. El documento JP 2009248864 A da a conocer un motor que comprende un rotor, un estátor y un dispositivo de conversión de potencia que incluye una placa de circuito con elementos montados superficialmente.
Sumario
La presente invención es tal como se define en la reivindicación independiente adjunta. Implementaciones adicionales se dan a conocer en las reivindicaciones dependientes adjuntas, la descripción y las figuras. Aspectos, realizaciones e implementaciones de la divulgación que no entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas no forman parte de la invención y se proporcionan con fines ilustrativos.
Problema técnico
Sin embargo, un dispositivo de conversión de potencia descrito en el documento de patente 1 requiere piezas de chapa metálica para disipación de calor y también se requiere soldadura a un terminal GND de una placa de circuito impreso. Por tanto, se requiere soldadura independientemente de la soldadura en el momento de producir la placa de circuito impreso, causando de ese modo un problema por el cual aumenta el coste de fabricación.
Adicionalmente, con respecto a una posición de disposición de un IC en la placa de circuito impreso, es necesario tener en cuenta una relación de posición entre el IC y una placa de metal y, así, hay una limitación en una posición de montaje. Como resultado, es difícil obtener un efecto de reducción del tamaño suficiente de la placa de circuito de conversión de potencia, el motor y un dispositivo que tiene el motor incorporado en él mediante el montaje superficial del IC.
Además, cuando se monta un elemento Hall en un lado de un estátor (un rotor) de una placa de circuito impreso con el fin de detectar una posición de rotación del rotor mediante el uso del elemento Hall, y cuando un elemento de potencia (un IC) que suministra una corriente eléctrica al estátor se monta en la misma placa de circuito impreso, el elemento de potencia se instala en el lado contrario al estátor con el objetivo de evitar fracturas del elemento de potencia (el IC) debido a la generación de calor del estátor. Como resultado, los elementos principales se montan de manera mezclada en superficies de montaje de ambos lados de la placa de circuito impreso, causando de ese modo otro problema tal como la reducción del tamaño ya que la placa de circuito de conversión de potencia no se puede realizar suficientemente.
En un dispositivo de conversión de potencia descrito en el documento de patente 2, un IC y una placa de circuito se acoplan mediante soldadura por flujo y, así, la resistencia mecánica del mismo disminuye en comparación con la resistencia mecánica de DIP (paquete en línea doble) o la soldadura mediante soldadura manual. Adicionalmente, en un caso de componentes de potencia (IC) en la placa de circuito de conversión de potencia, la cantidad de generación de calor es más grande en comparación con un dispositivo tal como un microordenador y aumenta una subida de la temperatura alrededor de los componentes de potencia (IC) y aumenta una distorsión de una parte soldada. En este momento, hay un problema tal que, debido a una disminución de la resistencia mecánica de la soldadura y a un aumento de la distorsión de la parte soldada, la vida útil del acoplamiento eléctrico de la parte soldada debido a la contracción térmica alrededor de un conductor de IC pasa directamente a ser la vida útil de la placa de circuito de conversión de potencia.
Además, el tamaño del paquete del IC de montaje superficial se vuelve pequeño. Si no se lleva a cabo disipación de calor con respecto a la misma cantidad de generación de calor, aumenta una subida de la temperatura del elemento. Con el fin de evitar fracturas del elemento debido a la subida de la temperatura, un intervalo de funcionamiento como el dispositivo de conversión de potencia se vuelve estrecho. En este momento, si se intenta disminuir la temperatura del elemento usando una aleta de radiación de calor de metal, se requiere una distancia de aislamiento entre un conductor de alta tensión y la aleta de radiación de calor. A tal fin, es necesario aumentar el grosor del paquete y esta necesidad tiene efectos adversos en la reducción del tamaño del IC de montaje superficial.
Adicionalmente, hay problemas como que generalmente se requiere un trabajo, como fijación de hilos, para unir la aleta de radiación de calor. Este trabajo aumenta el coste de mecanizado. Adicionalmente, también se requieren agujeros para la fijación de hilos en el paquete del IC, lo que aumenta además el tamaño del paquete.
Además, cuando el IC de montaje superficial se monta en un lado de un estátor, que tiene una temperatura ambiente elevada debido a la disipación de calor de un motor, su intervalo de funcionamiento se vuelve estrecho con el fin de evitar fracturas del elemento debido a una subida de la temperatura del IC de montaje superficial.
Se ha conseguido la presente invención para solucionar los problemas anteriores y un objeto de la presente descripción es proporcionar un dispositivo de conversión de potencia, que puede evitar una disminución de un intervalo de funcionamiento de un motor mientras elimina fracturas del elemento debido a una subida de la temperatura de un elemento semiconductor y puede reducir el tamaño de una placa que se va a montar, incluyendo un motor el dispositivo de conversión de potencia y un acondicionador de aire que tiene el motor incorporado en él. Solución al problema
Se proporciona un motor según la presente invención tal como se define en la reivindicación 1.
Efectos ventajosos de la invención
Según la presente invención, se puede reducir el tamaño del dispositivo de conversión de potencia mediante el montaje de un módulo semiconductor y similares en un lado de un estátor de un motor y la detección de un estado de sobrecalentamiento del módulo semiconductor, permitiendo de ese modo evitar una disminución de un intervalo de funcionamiento del motor que se va a accionar.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en sección lateral y una vista en perspectiva superior de un dispositivo de conversión de potencia 60 y un motor 61 que incluye el mismo según una primera realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de configuración de un IC del inversor 2 montado en el dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de configuración de un chip del IC 20 en el IC del inversor 2 del dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama de configuración de circuito alrededor del chip del IC 20 en el IC del inversor 2 del dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización de la presente invención.
La figura 5 es una vista en sección del dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización de la presente invención.
La figura 6 representa un diseño de corte de una placa de circuito impreso 1 en el dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización de la presente invención.
La figura 7 es una vista de contorno general de un acondicionador de aire 100 que utiliza una realización de la presente invención.
La figura 8 es una vista en sección transversal de una unidad de interior 70 en el acondicionador de aire 100.
La figura 9 es un diagrama de circuito periférico de un circuito de protección contra sobrecalentamiento 30 y una resistencia en derivación RS de un circuito conductor incluido en un motor según una tercera realización de la presente invención.
La figura 10 es un diagrama de configuración de circuito alrededor del chip del IC 20 en el IC del inversor 2 del dispositivo de conversión de potencia 60 según la tercera realización de la presente invención.
La figura 11 es una vista en sección de una placa de circuito de un circuito conductor incluido en el motor según la tercera realización de la presente invención.
La figura 12 es una vista superior alrededor del IC del inversor 2 y el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 en la placa de circuito de un circuito conductor incluido en el motor según la tercera realización de la presente invención.
La figura 13 es un diagrama de circuito periférico del circuito de protección contra sobrecalentamiento 30 y la resistencia en derivación RS de un circuito conductor incluido en un motor según una cuarta realización de la presente invención.
La figura 14 es una vista superior alrededor del IC del inversor 2 y el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 en una placa de circuito de un circuito conductor incluido en el motor según la cuarta realización de la presente invención.
Descripción de las realizaciones
Las realizaciones a modo de ejemplo de un dispositivo de conversión de potencia según la presente invención se explicarán en detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos. La presente invención no se limita a las realizaciones.
Primera realización
Configuración del dispositivo de conversión de potencia 60 y motor 61
La figura 1 es una vista en sección lateral y una vista en perspectiva superior de un dispositivo de conversión de potencia 60 y un motor 61 que incluye el mismo según una primera realización de la presente invención.
Tal como se muestra en la figura 1, se incluye dentro del motor 61 una placa de circuito impreso 1 montada con un circuito de conversión de potencia para rotar y accionar el motor 61. Del circuito de conversión de potencia, un IC del inversor 2 que incluye un circuito principal de un inversor del tipo de tensión para aplicar una tensión a un cable tal como un cable de cobre o un cable de aluminio de un estátor 3 (que se describirá más tarde) del motor 61 se monta en la placa de circuito impreso 1. Adicionalmente, dentro del motor 61, en un lado en el que se monta el IC del inversor 2 con respecto a la placa de circuito impreso 1, se dispone el estátor 3 anular en el que un cable se enrolla alrededor de un núcleo de estátor. El estátor 3 y la placa de circuito impreso 1 están mecánicamente acoplados mediante una resina de molde 4 y se forma un soporte del rodamiento 9a (que se describirá más tarde), formando de ese modo una forma externa del motor 61.
La placa de circuito impreso 1 y el estátor 3 están eléctricamente conectados por bornes del motor 5 mediante soldadura para que se aplique una tensión desde la placa de circuito impreso 1 hasta el estátor 3. Adicionalmente, los elementos Hall 6 que detectan una posición de rotación de un rotor 16 (que se describirá más tarde) dispuesto para estar rodeado por el estátor 3 se montan en una superficie de montaje de la placa de circuito impreso 1 en un lado del estátor 3. Con el fin de acoplar eléctricamente fuera del motor 61 a la placa de circuito impreso 1 montada con el circuito de conversión de potencia, se instala un conductor de conexión fuera del motor 7 en la placa de circuito impreso 1. Una línea de entrada de alta tensión 17 y una línea de entrada de baja tensión 18 se extienden desde el conductor de conexión fuera del motor 7.
El rotor 16, que es un rotador del motor 61, se dispone en un agujero pasante del rotor 8 que se coloca dentro del estátor anular 3 y es cilíndricamente hueco, sin estar relleno de la resina de molde 4. Además, se forma un agujero pasante del rodamiento 10 en comunicación con el agujero pasante del rotor 8 con respecto a la placa de circuito impreso 1, con un eje principal (no mostrado) del rotor 16 que pasa a través de la resina de molde 4 sustancialmente de manera vertical hasta el soporte del rodamiento 9a. Un rodamiento 9 se aloja en el agujero pasante del rodamiento 10 y el rodamiento 9 se encaja en el eje principal del rotor 16. Un elemento de detección de sobrecalentamiento 14 que detecta un estado de sobrecalentamiento del IC del inversor 2 se instala además cerca del IC del inversor 2 en la placa de circuito impreso 1.
Como electrodos de línea doble del IC del inversor 2, uno se forma como electrodos de alta tensión 11 y el otro se forma como electrodos de baja tensión 12. Los electrodos de alta tensión 11 reciben entradas de una tensión de CC que se obtiene mediante la rectificación de una energía de la red industrial mediante rectificación de onda completa o rectificación mediante duplicador de tensión fuera del motor 61 y convierten la tensión de CC en una tensión de alta frecuencia en el IC del inversor 2 y emiten la tensión de alta frecuencia a los bornes del motor 5. Los electrodos de alta tensión 11 se disponen en un lado de los bornes del motor 5 para que la cantidad de cableado en la placa de circuito impreso 1 sea corta.
Como en la configuración anterior, el dispositivo de conversión de potencia 60 incluye por lo menos la placa de circuito impreso 1 y el IC del inversor 2, los bornes del motor 5, los elementos Hall 6, el conductor de conexión fuera del motor 7 y el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 que están montados en la placa de circuito impreso 1. El motor 61 incluye por lo menos el dispositivo de conversión de potencia 60 y el estátor 3 que están mecánicamente acoplados por la resina de molde 4, el rotor 16, el rodamiento 9 y un eje principal (no mostrado) que acopla el rodamiento 9 y el rotor 16.
El IC del inversor 2 y el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 corresponden respectivamente a "módulo semiconductor" y "unidad de detección de sobrecalentamiento" según la presente invención.
Configuración del IC del inversor 2
La figura 2 es un diagrama de configuración del IC del inversor 2 montado en el dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización de la presente invención.
Tal como se muestra en la figura 2, en un chip del IC 20 constituido por un semiconductor de hueco amplio tal como silicio o SiC, electrodos de metal formados en una superficie superior del mismo (líneas de aluminio 25 que se describirán más tarde con referencia a la figura 3) y los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12 formados por bastidores de conductores de metal 22 están eléctricamente acoplados por cables de unión 21. Los cables de unión 21 están formados por un material de cable de metal, tal como oro o aluminio, de modo que se consiga el acoplamiento eléctrico entre los electrodos de metal en el chip del IC 20 y los bastidores de conductores de metal 22 se consiguen mediante fusión ultrasónica.
Los bastidores de conductores de metal 22 se pueden conectar al chip del IC 20 mediante la unión directa que obtiene uniones eléctricas por contacto directo con el chip semiconductor. El chip del IC 20 se acopla a un difusor de calor grueso 13 de manera eléctrica, térmica y mecánica mediante soldadura o mediante una pasta de plata.
El chip del IC 20, los cables de unión 21 y los bastidores de conductores de metal 22 se cubren con un paquete del IC 23 formado por una resina altamente conductora térmica, para formar una unidad principal del IC del inversor 2. La unidad principal del IC del inversor 2 forma el IC del inversor 2 junto con los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12, que son los electrodos de línea doble que se extienden desde la unidad principal, y el difusor de calor 13.
Al igual que en la configuración anterior, en el IC del inversor 2, debido a que el chip del IC 20 está montado en el difusor de calor 13, el calor de transición entre el calor generado a partir del chip semiconductor del chip del IC 20 se acumula en el difusor de calor 13 y se puede eliminar una subida de la temperatura de transición del chip semiconductor. Adicionalmente, en el IC del inversor 2, el difusor de calor 13 que tiene un fuerte acoplamiento térmico con el chip del IC 20 se dispone cerca de los bastidores de conductores de metal 22 y está además térmicamente acoplado por el paquete del IC 23, que se forma por una resina altamente conductora térmica. Por consiguiente, el calor uniforme generado en el chip del IC 20 se disipa hacia el exterior del chip del IC 20 desde los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12, a través de los bastidores de conductores de metal 22.
El chip del IC 20, el cable de unión 21 y el paquete del IC 23 corresponden respectivamente a "chip semiconductor", "cable de metal" y "resina conductora térmica" según la presente invención.
Configuración del chip del IC 20
La figura 3 es un diagrama de configuración del chip del IC 20 en el IC del inversor 2 del dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización de la presente invención. La figura 4 es un diagrama de configuración del circuito alrededor del chip del IC 20.
Tal como se muestra en la figura 3, en el chip del IC 20, se forman elementos en un semiconductor de hueco amplio de silicio o SiC mediante deposición en fase de vapor y se forman las líneas de aluminio 25 que están eléctricamente acopladas entre los elementos o entre los elementos y electrodos exteriores. En el chip del IC 20, se forma además una película de óxido de silicio 26 para el aislamiento entre líneas de aluminio 25 o entre elementos de chip semiconductor.
En la unidad principal del chip del IC 20, se forma una pluralidad de islas cristalinas simples semiconductoras 27 que forman elementos de conmutación y similares mediante unión PN y similares y se forma un silicio policristalino 28 que cubre la circunferencia de las islas cristalinas simples semiconductoras 27 y capas de separación aislantes 29 para conseguir aislamiento eléctrico entre las islas cristalinas simples semiconductoras 27 y el silicio policristalino 28.
Las líneas de aluminio 25 están eléctricamente conectadas a los bastidores de conductores de metal 22 mediante los cables de unión 21, tal como se describió anteriormente.
Adicionalmente, el silicio policristalino 28 en el chip del IC 20 está acoplado de manera eléctrica, térmica y mecánica al difusor de calor 13 tal como se describió anteriormente.
Las capas de separación aislantes 29 están formadas por óxido de silicio (SiO2) que puede asegurar suficientemente el rendimiento de aislamiento incluso con una película fina.
Al igual que en la configuración anterior, en el chip del IC 20, las islas cristalinas simples semiconductoras 27 que constituyen los elementos semiconductores tal como los elementos de conmutación se pueden disponer mediante su separación como islas en el mismo chip por las capas de separación aislantes 29 formadas por óxido de silicio que tiene fuertes propiedades aislantes. Esto permite montar de manera mezclada los elementos de conmutación que requieren aislamiento de alta tensión. Adicionalmente, se puede reducir además el tamaño de la unidad principal del IC del inversor 2 en comparación con un IC normal en el que se monta una pluralidad de chips semiconductores en una pluralidad de bastidores de conductores de metal mientras se mantiene una distancia de aislamiento predeterminada entre los chips semiconductores normales. Además, en el chip del IC 20, se puede formar un circuito de baja tensión en el mismo chip y, así, no se requiere en el exterior un chip de baja tensión para el control o un chip para separación de alta/baja tensión. Además, no es necesario que estos chips estén eléctricamente acoplados mediante los bastidores de conductores de metal 22 y cableado en la placa de circuito impreso 1. Con esta configuración, se puede reducir considerablemente el tamaño de todo el circuito de conversión de potencia y además todo el dispositivo de conversión de potencia 60.
Las líneas de aluminio 25 para adquirir acoplamiento eléctrico con electrodos externos pueden aislarse mediante la película de óxido de silicio 26 que tiene alto rendimiento de aislamiento, que se forma en el chip del IC 20. Por tanto, en comparación con un IC en el que se dispone una pluralidad de chips semiconductores en bastidores de conductores de metal y el acoplamiento eléctrico entre los chips semiconductores está hecho por cables de unión, existe una flexibilidad en la disposición de las líneas de aluminio 25 como los electrodos y se puede obtener una separación entre los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12 en un espacio muy pequeño.
La isla cristalina simple semiconductora 27 corresponde a "elemento semiconductor" según la presente invención.
Tal como se muestra en la figura 4, la tensión de CC generada por la rectificación de onda completa o rectificación mediante duplicador de tensión de una energía de la red industrial por una fuente de alimentación de CC de alta tensión 38 fuera del motor 61 es la entrada al chip del IC 20 a través de los electrodos de alta tensión 11. En el chip del IC 20, la tensión de CC se convierte en una tensión de alta frecuencia mediante seis IGBT 34 que se forman respectivamente usando las islas cristalinas simples semiconductoras 27 descritas anteriormente y se acciona encendida/apagada mediante un circuito conductor del brazo superior 35a y un circuito conductor del brazo inferior 35b. La tensión de alta frecuencia se aplica al cable del estátor 3 desde los electrodos de alta tensión 11 a través de los bornes del motor 5. Un diodo de reflujo se conecta a cada IGBT 34 de manera antiparalela.
Una señal de posición de rotación del rotor 16 que se detecta por los elementos Hall 6 se convierte en una señal de impulso de baja tensión mediante un circuito lógico dentro del chip del IC 20 y se emite al exterior desde una línea de salida del número de rotación 31. En el chip del IC 20, una tensión de salida del inversor se ajusta cambiando una anchura de impulso de conmutación de los seis IGBT 34, en relación con la tensión de CC suministrada desde la fuente de alimentación de CC de alta tensión 38, basándose en una entrada de tensión de la señal analógica de baja tensión desde el exterior a través de una línea de entrada de un comando de tensión de salida 32. En este momento, en el inversor constituido mediante el uso de los seis IGBT 34, la fuente de alimentación del circuito conductor del brazo superior 35a que acciona los IGBT 34 del brazo superior se genera mediante un diodo de bomba de carga 33 y condensadores externos C1 y C2. Un lado opuesto del cable del estátor 3 conectado a los bornes del motor 5, cada uno de los cuales es un borne de entrada de cada fase en el motor 61, están conectados eléctricamente por una conexión de punto neutral 39 y se forma un motor de conexión en estrella.
El elemento de detección de sobrecalentamiento 14 convierte una temperatura detectada en un valor de resistencia mediante el uso de un elemento de resistencia de temperatura que tiene características de resistencia con respecto a cambios de temperatura que son pronunciadamente positivos. El elemento de detección de sobrecalentamiento 14 emite el valor de resistencia como una entrada a un terminal de protección contra sobrecorriente RS del chip del IC 20 con el fin de proporcionar características de temperatura a un nivel de protección contra sobrecorriente. Con esta configuración, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 detecta un estado de sobrecalentamiento del IC del inversor 2 y detecta que el IC del inversor 2 y el estátor 3 pasan al estado de sobrecalentamiento. En este caso, el IC del inversor 2 limita o detiene la corriente suministrada al estátor 3 a través de los electrodos de alta tensión 11 para evitar fracturas del IC del inversor 2 y similares debido a sobrecalentamiento.
Debido a que el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 como un elemento de resistencia térmica de características positivas que tiene características de temperatura excelentes está formado por un material cerámico, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 no se puede formar en el chip del IC 20. Adicionalmente, pese a que es posible formar el elemento de detección de sobrecalentamiento usando un semiconductor en el chip del IC 20, el elemento que usa el semiconductor tiene malas características de temperatura y tiene variaciones. Cuando se tiene en cuenta esta característica, es necesario fijar un valor de diseño del nivel de protección bajo y el intervalo de salida del motor 61 pasa a ser considerablemente más estrecho en comparación con una configuración convencional, en caso del valor de diseño bajo. Además, en el dispositivo de conversión de potencia 60 según la presente realización, el IC del inversor 2 se dispone en la placa de circuito impreso 1 en el lado del estátor 3, que es una fuente de generación de calor que provoca una pérdida de cobre y una pérdida de hierro, lo cual resulta desfavorable en vista de la temperatura que si estuviera dispuesto en el lado opuesto al estátor 3.
Por tanto, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 en el dispositivo de conversión de potencia 60 según la presente realización se dispone cerca del difusor de calor 13 que tiene un fuerte acoplamiento térmico a los IGBT 34 en el IC del inversor 2. El elemento de detección de sobrecalentamiento 14 también está acoplado de manera eléctrica y térmica a los electrodos de baja tensión 12 a través de hojas de cobre 50 (que se describirán más tarde) con referencia a la figura 5. Tal como se muestra en la figura 1, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 está térmicamente acoplado al IC del inversor 2 por la resina de molde 4 que tiene una resistencia térmica baja. Adicionalmente, los bastidores de conductores de metal 22 como los electrodos de baja tensión 12 están acoplados de manera eléctrica y térmica al chip del IC 20 por los cables de unión 21. Al tener una configuración de este tipo, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 puede detectar con precisión la temperatura de los IGBT 34 que provocan la mayoría de pérdidas en el circuito y puede llevar a fracturas debido a sobrecalentamiento.
Los seis IGBT 34 que constituyen el inversor se disponen en forma de isla y están separados respectivamente por las capas de separación aislantes 29 en el chip del IC 20, que es el mismo chip de silicio, y el chip del IC 20 tiene un fuerte acoplamiento térmico al difusor de calor 13. Por tanto, incluso si hay variaciones en la generación de calor en respectivos elementos en el chip del IC 20, debido a que los respectivos elementos están en la misma pieza maciza, los respectivos elementos tienen sustancialmente la misma temperatura y la distribución de temperatura se puede suavizar. Adicionalmente, según la configuración anterior, se puede evitar el deterioro del rendimiento de detección de temperatura debido a variaciones de la distribución de la temperatura en los elementos tales como los IGBT provocados cuando se constituyen los IGBT por chips independientes. Además, no es necesario disponer una pluralidad de elementos de detección de sobrecalentamiento con el fin de detectar variaciones de la temperatura en los respectivos elementos, permitiendo de ese modo reducir el coste.
Tal como se describió anteriormente, es posible cubrir una disminución de un intervalo de funcionamiento del motor 61 provocada por una subida de la temperatura ambiente debido a una disposición del IC del inversor 2 en el lado del estátor 3 en la placa de circuito impreso 1, mediante la mejora del rendimiento de detección de temperatura del elemento de detección de sobrecalentamiento 14 dispuesto en el lado del estátor 3 en la placa de circuito impreso 1. Particularmente, en un IC de un chip tal como el IC del inversor 2, una tensión activa es superior (2,0 voltios en un tipo de resistencia de tensión de 600 voltios) a un único IGBT (por ejemplo, 1,6 voltios) y tiene una pérdida uniforme más grande. Por consiguiente, el efecto anterior es grande de manera que se puede cubrir una disminución de potencia del motor debido al intervalo de funcionamiento restringido para evitar fracturas causadas por una subida de la temperatura del IGBT.
La isla cristalina simple semiconductora 27 que constituye el IGBT 34 en el chip del IC 20 se puede constituir mediante un semiconductor de banda prohibida ancha tal como GaN (nitruro de galio), SiC (carburo de silicio) o diamante. El semiconductor de banda prohibida ancha tiene una alta resistencia al calor y una resistencia a la tensión, y también tiene una densidad de corriente admisible alta. Por tanto, se puede reducir el tamaño del IGBT 34 formado en el chip del IC 20 y también se puede reducir el tamaño del IC del inversor 2. Adicionalmente, debido a que la pérdida de potencia es pequeña, se puede formar el IGBT 34 que puede funcionar de manera muy eficaz.
Configuración de disposición de cada elemento en la placa de circuito impreso 1 en el dispositivo de conversión de potencia 60
La figura 5 es una vista en sección del dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización de la presente invención.
Tal como se muestra en la figura 5, las hojas de cobre 50 en el dispositivo de conversión de potencia 60 se forman por una puesta a tierra para acoplar de manera eléctrica, térmica y mecánica un patrón de cableado del circuito en la placa de circuito impreso 1 o la placa de circuito impreso 1 a componentes mediante soldadura. Los elementos Hall 6, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 y el IC del inversor 2 se disponen a través de las hojas de cobre 50 en el lado del estátor en la placa de circuito impreso 1. De manera específica, en el IC del inversor 2, los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12 como los electrodos de línea doble están acoplados a las hojas de cobre 50 mediante soldadura. Adicionalmente, tal como se describió anteriormente, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 también está acoplado de manera eléctrica y térmica a los electrodos de baja tensión 12 a través de las hojas de cobre 50.
Los agujeros pasantes 51 pasan a través de la placa de circuito impreso 1 desde el lado del estátor 3 hasta el lado opuesto, y una superficie de cada agujero se reviste con cobre, para acoplar la hoja de cobre 50 en la superficie de la placa de circuito impreso 1 en el lado del estátor 3 y la hoja de cobre 50 en la superficie en el lado opuesto entre sí de manera eléctrica y térmica.
Los bornes del motor 5 están eléctricamente conectados a los electrodos de alta tensión 11 del IC del inversor 2 en el lado del estátor 3 desde la hoja de cobre 50 en el lado opuesto hasta el estátor 3 en la placa de circuito impreso 1 a través del agujero pasante 51, mediante soldadura de tipo cadena fundida.
El conductor de conexión fuera del motor 7 sirve para acoplar eléctricamente la placa de circuito impreso 1 al exterior del motor 61 y se monta en la placa de circuito impreso 1 no como un conector sino como un conductor. Por ejemplo, cuando se incorpora el motor 61 en un acondicionador de aire y similares, se puede adherir agua a la parte exterior del motor 61. Con esta configuración, se puede evitar un cortocircuito debido a la adhesión de agua entre los electrodos de alta tensión y baja tensión en el caso del conector, permitiendo de ese modo asegurar la fiabilidad del motor 61.
La hoja de cobre 50 corresponde a un “patrón de metal” según la presente invención.
El difusor de calor 13 en el IC del inversor 2 también está acoplado de manera eléctrica, térmica y mecánica a la hoja de cobre 50 mediante soldadura, como en los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12 como los electrodos de línea doble. El difusor de calor 13 también está térmicamente acoplado a la hoja de cobre 50 en el lado opuesto al estátor 3 en la placa de circuito impreso 1, a través de la hoja de cobre del agujero pasante 51. El IC del inversor 2 de montaje superficial tiene un tamaño de paquete más grande en comparación con los elementos Hall 6 y el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 y, así, es probable que ocurra una rotura de la soldadura por verse muy afectada por un esfuerzo de retracción térmica en el momento del moldeo y después del moldeo de la resina de molde periférica 4. Sin embargo, en el IC del inversor 2, mediante el fuerte acoplamiento mecánico del difusor de calor 13 a la hoja de cobre 50 por soldadura, la resistencia de acoplamiento mecánico a la placa de circuito impreso 1 se puede mejorar de manera notable en comparación con el acoplamiento únicamente de los electrodos de circuito normales (tales como los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12) mediante soldadura. Por consiguiente, el motor 61 moldeado por la resina de molde 4 puede incluir el dispositivo de conversión de potencia 60 en él. Adicionalmente, en el lado del estátor 3 en la placa de circuito impreso 1, el difusor de calor 13 está térmicamente acoplado a la hoja de cobre 50 por soldadura y también está térmicamente acoplado a la hoja de cobre 50 en el lado opuesto al estátor 3 a través del agujero pasante 51. Por consiguiente, el calor generado por el IC del inversor 2 se puede disipar al lado opuesto al estátor 3 de la placa de circuito impreso 1.
Además, un IC del inversor convencional se ha montado en una placa de circuito impreso en el lado opuesto al estátor y, por tanto, ha resultado ventajoso en vista de la temperatura ambiente del IC del inversor. Sin embargo, en este caso, el IC del inversor o el difusor de calor se dispone cerca del rodamiento. Por tanto, se genera una tensión entre anillos internos y externos del rodamiento debido al ruido de alta frecuencia provocado por el cambio de tensión y cambio de corriente a alta velocidad por una operación de conmutación a alta frecuencia del IC del inversor y, debido a la consecuente descarga eléctrica, se genera ruido del motor por daño del rodamiento (fenómeno de corrosión electrolítica). Sin embargo, como en el IC del inversor 2 del dispositivo de conversión de potencia 60 según la presente realización, debido a que el IC del inversor 2 está dispuesto en el lado del estátor 3, el difusor de calor 13 del IC del inversor 2 se dispone en una posición lejos del rodamiento 9. Por consiguiente, se puede obtener el motor 61 que difícilmente provoca el fenómeno de corrosión electrolítica.
Tal como se describió anteriormente, en el dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 y el IC del inversor 2 están montados superficialmente en la superficie de la placa de circuito impreso 1 en el lado del estátor 3, donde es necesario disponer los elementos Hall 6 para detectar posiciones de los polos magnéticos del rotor 16. De esta manera, cuando los componentes se montan superficialmente en la superficie de la placa de circuito impreso 1 en el lado del estátor 3, los componentes pueden estar acoplados de manera eléctrica y mecánica de manera simultánea mediante el refundido de pasta de soldadura (soldadura por flujo) aplicada a las hojas de cobre 50. Adicionalmente, al montar superficialmente los componentes en la superficie de la placa de circuito impreso 1 en el lado del estátor 3 tal como se describió anteriormente, no es necesario aplicar la soldadura mediante el uso de una máscara de metal en conexiones de puesta a tierra del conductor de conexión fuera del motor 7 y los bornes del motor 5 donde se aplica la soldadura después de una división de la placa de circuito impreso 1 (que se describirá más tarde) con referencia a la figura 6. En el momento del refundido de la soldadura, los agujeros pasantes 51 no están rellenos de la soldadura y, así, no se necesitan de manera independiente una etapa de unión y una etapa de eliminación de una cinta adhesiva necesaria para que los agujeros pasantes 51 no se rellenen de soldadura. De esta manera, se puede facilitar la soldadura del elemento semiconductor y similares en la placa de circuito para reducir el coste de mecanizado y se puede obtener un acoplamiento fuerte entre la placa de circuito y el elemento semiconductor y similares.
Tal como se describió anteriormente, el IC del inversor 2 equipado con el difusor de calor 13 más grueso entre los componentes montados en la placa de circuito impreso 1 puede estar montado superficialmente en la placa de circuito impreso en el lado del estátor 3, mediante la mejora del rendimiento de detección de temperatura del elemento de detección de sobrecalentamiento 14. Por consiguiente, hay un margen para el espacio de moldeo en el lado opuesto al estátor 3 de la placa de circuito impreso 1 y el estátor 3 se puede hacer más grueso por el margen y se puede obtener el motor 61 que tiene una salida grande. De manera alternativa, si la placa de circuito impreso 1 se afina por el margen, se puede obtener un motor fino y compacto 61 con la misma salida.
Un ejemplo en el que los componentes de montaje superficial tales como los elementos Hall 6, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 y el IC del inversor 2 se sueldan mediante soldadura por flujo en la placa de circuito impreso 1 se ha explicado anteriormente. Sin embargo, estos componentes de montaje superficial se pueden montar en la placa de circuito impreso 1 usando soldadura por flujo.
Diseño de corte de la placa de circuito impreso 1
La figura 6 representa un diseño de corte de la placa de circuito impreso 1 en el dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización de la presente invención. La figura 6 representa un caso en el que se moldean ocho placas de circuito impreso 1 a partir de un sustrato y se montan componentes de montaje superficial en ellas.
En la placa de circuito impreso 1 mostrada en la figura 6, se reduce el tamaño de un paquete usando el IC del inversor 2 en el que no se monta la conexión de punto neutral 39 en el estátor 3 y se acumula una pluralidad de elementos de alta tensión en el chip del IC 20 como un semiconductor de un chip. Por consiguiente, la placa de circuito impreso 1 se puede formar en una placa de circuito con forma de arco que tiene una zona de sección más pequeña que una mitad de la zona de sección del estátor 3. En este momento, el agujero pasante del rodamiento 10 también se puede formar con una forma semicircular.
De manera convencional, se ha renunciado a una parte de sustrato correspondiente al agujero pasante del rodamiento 10. Por otro lado, en la presente realización, en el sustrato para formar las placas de circuito impreso 1, dos agujeros pasantes del rodamiento semicirculares 10 de las dos placas de circuito impreso 1 se cruzan entre sí y se disponen opuestos entre sí. Por consiguiente, la pluralidad de placas de circuito impreso 1 se puede disponer de manera eficaz, permitiendo de ese modo mejorar la eficacia de uso del sustrato para formar las placas de circuito impreso 1.
Cuando un agujero pasante del rodamiento circular se usa como en una placa de circuito impreso convencional, en el momento de acoplar los componentes electrónicos en la placa de circuito impreso mediante el uso de soldadura por flujo, se inyecta la soldadura en un baño de soldadura y se eleva a través del agujero pasante del rodamiento. Con el fin de evitar la elevación, es necesario bloquear el agujero pasante del rodamiento antes de una etapa de soldadura por flujo y se requiere una etapa de eliminación de una placa para bloquear el agujero pasante después de la etapa de soldadura. Por otro lado, en la presente realización, cuando se lleva a cabo soldadura mediante soldadura por flujo, se pueden eliminar estas etapas y es económico debido a que no se forma el agujero pasante del rodamiento circular sino el agujero pasante del rodamiento semicircular 10.
Efectos de la primera realización
Al igual que en la configuración anterior, en el IC del inversor 2, el chip del IC 20 en el IC del inversor 2 montado en la placa de circuito impreso 1 se monta en el difusor de calor 13. Por consiguiente, el calor de transición generado por el chip semiconductor en el chip del IC 20 se acumula en el difusor de calor 13 y se puede eliminar una subida de la temperatura de transición del chip semiconductor.
En el IC del inversor 2, el difusor de calor 13 que tiene el acoplamiento térmico fuerte al chip del IC 20 se dispone cerca de los bastidores de conductores de metal 22 y está también térmicamente acoplado por el paquete del IC 23, que es una resina altamente conductora térmica. Por tanto, el calor uniforme generado en el chip del IC 20 se puede disipar hacia el exterior del chip del IC 20 desde los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12, a través de los bastidores de conductores de metal 22.
En el chip del IC 20, las islas cristalinas simples semiconductoras 27 que constituyen los elementos semiconductores tal como los elementos de conmutación se pueden disponer mediante su separación como islas en el mismo chip por las capas de separación aislantes 29 formadas por óxido de silicio que tiene fuertes propiedades aislantes, elementos de conmutación que requieren aislamiento de alta tensión se pueden montar de manera mezclada. Adicionalmente, se puede además reducir el tamaño de la unidad principal del IC del inversor 2 en comparación con un IC en el que se monta una pluralidad de chips semiconductores normales en la pluralidad de bastidores de conductores de metal mientras se mantiene una distancia de aislamiento predeterminada entre los chips semiconductores. Además, en el chip del IC 20, debido a que se puede formar el circuito de baja tensión en el mismo chip, no es necesario el chip de baja tensión para el control o el chip para separación de alta/baja tensión en el exterior. Además, no es necesario que estos chips estén eléctricamente acoplados mediante los bastidores de conductores de metal 22 y cableado en la placa de circuito impreso 1. Con esta configuración, se puede reducir considerablemente el tamaño de todo el circuito de conversión así como todo el dispositivo de conversión de potencia 60.
Las líneas de aluminio 25 para adquirir acoplamiento eléctrico con los electrodos externos pueden aislarse mediante la película de óxido de silicio 26 que tiene alto rendimiento de aislamiento, que se forma en el chip del IC 20. Por tanto, en comparación con el IC en el que una pluralidad de chips semiconductores normales se disponen en bastidores de conductores de metal y el acoplamiento eléctrico entre los chips semiconductores se consigue por cables de unión, existe una flexibilidad en la disposición de las líneas de aluminio 25 como los electrodos, y se puede realizar una separación entre los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12 en un espacio muy pequeño.
Adicionalmente, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 se dispone cerca del difusor de calor 13 que tiene fuerte acoplamiento térmico al IGBT 34 en el IC del inversor 2 y está acoplado de manera eléctrica y térmica a los electrodos de baja tensión 12 a través de la hoja de cobre 50. El elemento de detección de sobrecalentamiento 14 también está térmicamente acoplado al IC del inversor 2 por la resina de molde 4 que tiene una resistencia térmica baja. Además, los bastidores de conductores de metal 22 como los electrodos de baja tensión 12 están acoplados de manera eléctrica y térmica al chip del IC 20 por los cables de unión 21. Por consiguiente, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 puede detectar con precisión la temperatura de los IGBT 34 que provocan la mayoría de pérdidas en el circuito y puede llevar a fracturas debido a sobrecalentamiento.
El IC del inversor 2 puede cubrir una disminución del intervalo de funcionamiento del motor 61 provocada por una subida de la temperatura ambiente debido a la disposición del mismo en el lado del estátor 3 en la placa de circuito impreso 1, mejorando el rendimiento de detección de temperatura del elemento de detección de sobrecalentamiento 14 dispuesto en el lado del estátor 3 en la placa de circuito impreso 1.
Los seis IGBT 34 que constituyen el inversor se disponen en forma de isla y están separados respectivamente por las capas de separación aislantes 29 en el chip del IC 20, que es el mismo chip de silicio, y el chip del IC 20 tiene un fuerte acoplamiento térmico al difusor de calor 13. Por tanto, incluso si hay variaciones en la generación de calor en respectivos elementos en el chip del IC 20, debido a que los respectivos elementos están en la misma pieza maciza, los respectivos elementos tienen sustancialmente la misma temperatura y la distribución de temperatura se puede suavizar. Adicionalmente, según la configuración anterior, se puede evitar el deterioro del rendimiento de detección de temperatura debido a variaciones de la distribución de la temperatura en los respectivos elementos tales como los IGBT cuando se constituyen los IGBT por chips independientes. No es necesario disponer una pluralidad de elementos de detección de sobrecalentamiento con el fin de detectar variaciones de la temperatura en los respectivos elementos, permitiendo de ese modo reducir el coste.
El conductor de conexión fuera del motor 7 se monta en la placa de circuito impreso 1 no como un conector sino como un conductor. Por consiguiente, por ejemplo, cuando se incorpora el motor 61 en un acondicionador de aire y similares, se puede adherir agua a la parte exterior del motor 61. Se puede evitar un cortocircuito debido a la adhesión de agua entre los electrodos de alta tensión y baja tensión en el caso del conector, permitiendo de ese modo asegurar la fiabilidad del motor 61.
El difusor de calor 13 en el IC del inversor 2 también está acoplado de manera eléctrica, térmica y mecánica a la hoja de cobre 50 mediante soldadura, como en los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12 como los electrodos de línea doble. El difusor de calor 13 también está térmicamente acoplado a la hoja de cobre 50 en el lado opuesto al estátor 3 en la placa de circuito impreso 1, a través de la hoja de cobre de los agujeros pasantes 51. Por consiguiente, en relación con el IC del inversor de montaje superficial 2 que tiene un gran tamaño de paquete en el que es probable que ocurra una rotura de la soldadura por verse muy afectada por un esfuerzo de retracción térmica en el momento del moldeo y después del moldeo de la resina de molde periférica 4, la resistencia de acoplamiento mecánico a la placa de circuito impreso 1 se puede mejorar de manera notable en comparación con el acoplamiento mediante soldadura únicamente de los electrodos de circuito normales (los electrodos de alta tensión 11 y los electrodos de baja tensión 12). Por consiguiente, el motor 61 moldeado por la resina de molde 4 puede incluir el dispositivo de conversión de potencia 60 en él. Adicionalmente, en el lado del estátor 3 en la placa de circuito impreso 1, el difusor de calor 13 está térmicamente acoplado a la hoja de cobre 50 por soldadura y también está térmicamente acoplado a la hoja de cobre 50 en el lado opuesto al estátor 3 a través de los agujeros pasantes 51. Por consiguiente, el calor generado por el IC del inversor 2 se puede disipar al lado opuesto al estátor 3 de la placa de circuito impreso 1.
Además, debido a que el IC del inversor 2 se dispone en la placa de circuito impreso 1 en el lado del estátor 3, el difusor de calor 13 se dispone en una posición lejos del rodamiento 9 y, así, se puede obtener el motor 61 que difícilmente provoca el fenómeno de corrosión electrolítica.
Adicionalmente, debido a que el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 y el IC del inversor 2 están montados superficialmente en la superficie de la placa de circuito impreso 1 en el lado del estátor 3, donde es necesario que se dispongan los elementos Hall 6 para detectar posiciones de los polos magnéticos del rotor 16, estos pueden estar acoplados de manera eléctrica y mecánica de manera simultánea mediante el refundido de pasta de soldadura (soldadura por flujo) aplicada a la hoja de cobre 50. Además, al montar superficialmente los componentes en la superficie de la placa de circuito impreso 1 en el lado del estátor 3 tal como se describió anteriormente, no es necesario aplicar la soldadura mediante el uso de una máscara de metal en las conexiones de puesta a tierra para el conductor de conexión fuera del motor 7 y los bornes del motor 5 donde se aplica la soldadura después de una división de la placa de circuito impreso 1. En el momento del refundido de la soldadura, los agujeros pasantes 51 no están rellenos de la soldadura y, así, no se necesitan de manera independiente la etapa de unión ni la etapa de eliminación de la cinta adhesiva necesaria para que los agujeros pasantes 51 no se rellenen de soldadura. De esta manera, se puede facilitar la soldadura del elemento semiconductor y similares en la placa de circuito para reducir el coste de mecanizado y se puede obtener un acoplamiento fuerte entre la placa de circuito y el elemento semiconductor y similares.
Además, el IC del inversor 2 equipado con el difusor de calor 13 más grueso entre los componentes montados en la placa de circuito impreso 1 puede estar montado superficialmente en la placa de circuito impreso en el lado del estátor 3, mediante la mejora del rendimiento de detección de temperatura del elemento de detección de sobrecalentamiento 14. Por consiguiente, hay un margen para el espacio de moldeo en el lado opuesto al estátor 3 de la placa de circuito impreso 1 y el estátor 3 se puede hacer más grueso por el margen y se puede obtener el motor 61 que tiene una salida grande. De manera alternativa, si la placa de circuito impreso 1 se afina por el margen, se puede obtener un motor fino y compacto 61 con la misma salida.
En la placa de circuito impreso 1, se reduce el tamaño de un paquete usando el IC del inversor 2 en el que no se monta la conexión de punto neutral 39 en el estátor 3 y se acumula una pluralidad de elementos de alta tensión en el chip del IC 20 como un semiconductor de un chip. Por consiguiente, la placa de circuito impreso 1 se puede formar en una placa de circuito con forma de arco que tiene una zona de sección más pequeña que una mitad de la zona de sección de un diámetro externo del estátor 3 y el agujero pasante del rodamiento 10 también se puede formar con forma semicircular. Por consiguiente, en un sustrato para formar las placas de circuito impreso 1, dos agujeros pasantes del rodamiento semicirculares 10 de las dos placas de circuito impreso 1 se pueden cruzar entre sí y disponer opuestas entre sí. Por consiguiente, la pluralidad de placas de circuito impreso 1 se puede disponer de manera eficaz, permitiendo de ese modo mejorar la eficacia de uso del sustrato para formar las placas de circuito impreso 1.
Segunda realización
Configuración del acondicionador de aire 100
La figura 7 es una vista de contorno general de un acondicionador de aire 100 que utiliza una realización de la presente invención y la figura 8 es una vista en sección transversal de una unidad de interior 70 en el acondicionador de aire 100.
En el acondicionador de aire 100 mostrado en la figura 7, la unidad de interior 70 colgada en una pared de una estancia está conectada mediante una tubería de refrigerante 90 a una unidad de exterior 80 instalada en el exterior de la estancia. La unidad de interior 70 incluye un soplador de interior 71 (que se describirá más tarde) y un soplador de exterior 81 se instala en la unidad de exterior 80.
Tal como se muestra en la figura 8, dentro de la unidad de interior 70, se fijan un intercambiador de calor de interior 72 que lleva a cabo intercambio de calor entre aire de interior y un refrigerante y el soplador de interior 71 que aspira aire del interior a la unidad de interior 70 desde un orificio de succión 73 proporcionado en una superficie superior de la unidad de interior 70, provoca que el aire del interior pase a través del intercambiador de calor de interior 72 para crear aire acondicionado termointercambiado y expulsa el aire acondicionado en la estancia. El intercambiador de calor de interior 72 se pliega e instala con el objetivo de rodear el soplador de interior 71. El soplador de interior 71 es un ventilador de flujo de línea fijado con el objetivo de extenderse una dirección longitudinal de la unidad de interior 70. El motor 61 incluyendo el dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización que gira el soplador de interior 71 está conectado al soplador de interior 71. Un conducto de expulsión de aire 74 a través del cual pasa el aire acondicionado se forma por debajo del soplador de interior 71 y un orificio de expulsión 75 para expulsar el aire acondicionado pasado a través del conducto de expulsión de aire 74 se proporciona en la parte inferior de la unidad de interior 70.
Funcionamiento básico de la unidad de interior 70 de acondicionador de aire 100
A continuación se explica un funcionamiento básico de la unidad de interior 70. Cuando un usuario maneja un mando a distancia y similares para accionar el acondicionador de aire 100, el motor 61 conectado al soplador de interior 71 gira y el soplador de interior 71 gira de forma sincronizada con la rotación del mismo. El aire del interior se aspira desde el orificio de succión 73 mediante la rotación del soplador de interior 71. El aire del interior aspirado pasa a través del intercambiador de calor de interior 72 mediante la rotación continua del soplador de interior 71 y se termointercambia con el refrigerante que circula en el interior del intercambiador de calor de interior 72. El intercambiador de calor de interior 72 funciona como un evaporador cuando el acondicionador de aire 100 lleva a cabo una operación de refrigeración y debido a que el refrigerante que hay dentro del intercambiador de calor de interior 72 se evapora, se enfría el aire del interior que pasa. Por otro lado, el intercambiador de calor de interior 72 funciona como un condensador cuando el acondicionador de aire 100 lleva a cabo una operación de calentamiento y calienta el aire del interior que pasa a su través. De esta manera, el aire del interior aspirado a la unidad de interior 70 se termointercambia por el intercambiador de calor de interior 72 en el momento en el que pasa a su través para convertirse en el aire acondicionado requerido por el usuario. El aire acondicionado que ha pasado a través del intercambiador de calor de interior 72 se expulsa a la estancia desde el orificio de expulsión 75 a través del conducto de expulsión de aire 74, debido a la rotación continua del soplador de interior 71. Además, al cambiar el número de rotaciones del motor 61 conectado al soplador de interior 71, se ajusta el volumen del aire del aire acondicionado expulsado.
Efectos de la segunda realización
Al igual que en la configuración anterior, debido a que el motor 61 cuyo tamaño se ha reducido, incluyendo el dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización, se conecta a y se monta en el acondicionador de aire 100, particularmente el soplador de interior 71 en la unidad de interior 70, se puede reducir el tamaño del intercambiador de calor de interior 72. Por tanto, se puede obtener un acondicionador de aire que tiene un gran ahorro energético.
Adicionalmente, debido a que el motor 61, incluyendo el dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización, se conecta a y se monta en el acondicionador de aire 100, particularmente el soplador de interior 71 en la unidad de interior 70 para tener buenas características de salida, el rendimiento de intercambio de calor en el momento del arranque se puede aumentar y se puede alcanzar una temperatura fijada en un periodo de tiempo corto para además mejorar la comodidad del usuario. Debido a que se puede aumentar la velocidad del viento mediante la gran salida del motor 61, se pueden eliminar las variaciones de temperatura en la estancia para además mejorar la comodidad del usuario.
La configuración del acondicionador de aire 100 que tiene el motor 61 mostrado en las figuras 7 y 8 que aquí se incorporan, en particular la configuración de la unidad de interior 70, es meramente un ejemplo y no se limita a las configuraciones ejemplificadas.
Adicionalmente, en las descripciones anteriores, se ha explicado una configuración en la que el motor 61 incluyendo el dispositivo de conversión de potencia 60 según la primera realización se conecta al soplador de interior 71 en la unidad de interior 70; sin embargo, la presente realización no se limita a esto y también se puede aplicar una configuración en la que el motor 61 se conecta al soplador de exterior 81 en la unidad de exterior 80.
Tercera realización
La figura 9 es un diagrama de circuito periférico de un circuito de protección contra sobrecalentamiento 30 y una resistencia en derivación RS de un circuito conductor incluido en un motor según una tercera realización de la presente invención. La figura 10 es un diagrama de configuración de circuito alrededor del chip del IC 20 en el IC del inversor 2 del dispositivo de conversión de potencia 60 según la tercera realización de la presente invención. En el diagrama de configuración de circuito mostrado en la figura 10, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 en el diagrama de configuración de circuito mostrado en la figura 4 se reemplaza por el circuito de protección contra sobrecalentamiento 30 y el resto de piezas de la configuración son las mismas.
En la figura 9, una línea de fuente de alimentación de bus 839 conectada al IC del inversor 2 se conecta a una resistencia de detección de corriente 841 en la que una resistencia R13 y una resistencia R14 se conectan en paralelo. La resistencia de detección de corriente 841 corresponde a una resistencia en derivación RS mostrada en la figura 10, con el otro extremo estando conectado a tierra. Un potencial V1 entre la resistencia de detección de corriente 841 y la línea de fuente de alimentación 839 pasa a ser un potencial V0 a través de una resistencia R15 (809) y se conecta a un circuito de comparación 836. El punto del potencial V0 se conecta a tierra a través de un condensador C15 (812).
Un extremo de un elemento de resistencia sensible al calor RT1 (842) se conecta a una tensión VB de referencia (802) y el otro extremo tiene un potencial V3 y se conecta a una resistencia divisora de tensión R17 (801) y un condensador C18 (811). El elemento de resistencia sensible al calor RT1 (842) es un elemento de resistencia sensible al calor de montaje superficial que tiene características positivas y corresponde al elemento de detección de sobrecalentamiento 14 mostrado en la figura 1. En relación con un transistor que incluye una resistencia (un transistor digital) Q7 (805), se conecta un lado de la base a la tensión VB de referencia (802) a través del elemento de resistencia sensible al calor RT1 (842), un lado del colector se conecta a una tensión VB de referencia (803) a través de una resistencia R16 (804) y un lado del emisor se conecta a tierra.
La tensión VB de referencia (802) y la tensión VB de referencia (803) tienen la misma tensión. En este momento, la tensión VB de referencia (803) se conecta al potencial V0 a través de la resistencia R16 (804) y una resistencia R12 (807) y el potencial V0 se introduce en el circuito de comparación 836. Una fuente de alimentación de referencia 837 que tiene un potencial de referencia Rref se conecta al otro borne de entrada del circuito de comparación 836. El circuito de comparación 836 y la fuente de alimentación de referencia 837 se incluyen en el IC del inversor 2.
La figura 11 es una vista en sección de una placa de circuito de un circuito conductor incluido en el motor según la tercera realización de la presente invención e incluye el circuito de protección contra sobrecalentamiento 30 y similares explicados con referencia a las figuras 9 y 10, y los nombres de referencia de las piezas respectivas son los mismos tal como se muestra en la figura 5. En la figura 11, la hoja de cobre 50 fuertemente acoplada de manera térmica al difusor de calor 13 del IC del inversor 2 a través de la hoja de cobre 50 y los agujeros pasantes 51 se dispone en el lado opuesto a la superficie de montaje del elemento de detección de sobrecalentamiento 14. Adicionalmente, la hoja de cobre 50 fuertemente acoplada de manera térmica a través del agujero pasante 51 se dispone en el mismo lado de superficie del elemento de detección de sobrecalentamiento 14 de la hoja de cobre 50 en el lado opuesto a la superficie de montaje del elemento de detección de sobrecalentamiento 14.
La figura 12 es una vista superior alrededor del IC del inversor 2 y el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 en la placa de circuito de un circuito conductor incluido en el motor según la tercera realización de la presente invención e incluye el circuito de protección contra sobrecalentamiento 30 y similares explicados con referencia a las figuras 9 y 10. El difusor de calor 13 en el IC del inversor 2 tiene un fuerte acoplamiento de manera térmica y eléctrica a la hoja de cobre 50 mediante soldadura por flujo (no se muestra). La hoja de cobre 50 se dispone para rodear el elemento de detección de sobrecalentamiento 14. La hoja de cobre 50 que tiene un fuerte acoplamiento de manera térmica y eléctrica al difusor de calor 13 en el IC del inversor 2 (la hoja de cobre 50 en el lado izquierdo del elemento de detección de sobrecalentamiento 14 en la figura 12) debido a una ruta del agujero pasante 51 ^ la hoja de cobre 50 en la parte trasera (mostrada en la figura 11, pero no mostrada en la figura 12) ^ el agujero pasante 51 se dispone además en la cara lateral del elemento de detección de sobrecalentamiento 14.
Al igual que en la configuración anterior, tal como se muestra en las figuras 11 y 12, el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 que usa un elemento de resistencia sensible al calor con características positivas en el que las características de temperatura tienen características logarítmicas está rodeado por la hoja de cobre 50 que tiene fuerte acoplamiento térmico al difusor de calor 13 en el IC del inversor de montaje superficial 2 y los agujeros pasantes 51. La salida del elemento de detección de sobrecalentamiento 14 se amplifica usando el transistor digital Q7 (805). Por consiguiente, se consigue protección térmica sin tener una diferencia de tiempo de detección y un error de temperatura de detección, y el IC del inversor muy resistente a la tensión 2 que usa un paquete de montaje superficial en el que el paquete y el difusor de calor 13 son pequeños se puede montar en el lado del estátor 3, que es un elemento de calentamiento, en la placa de circuito impreso 1. Por consiguiente, se puede conseguir el intervalo de funcionamiento del motor y el dispositivo equivalente a un caso convencional donde un inversor de tipo conexión se dispone en una superficie opuesta al lado del estátor 3 y el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 se dispone en una superficie en el lado del estátor 3.
Además, en el lado opuesto al estátor 3 donde la resina de molde 4 tiende a ser más fina que el lado del chip del IC 20 del IC del inversor 2, el difusor de calor 13 y la hoja de cobre 50 forman barreras metálicas dobles. Por consiguiente, la resina de molde fina 4 en el lado opuesto al estátor 3 no se rompe debido a la energía en el momento de una fractura del chip del IC 20 y un usuario puede tener una sensación de seguridad.
En la presente realización, se usa la placa de circuito impreso de tipo agujero pasante 1. Por tanto, la hoja de cobre pasa a ser más gruesa que una placa de circuito sin agujero pasante que usa un material de base que tiene un grosor de hoja uniforme debido al chapado en el momento de formación del agujero pasante. Por consiguiente, se pueden obtener una barrera de metal y un acoplamiento térmico más fuertes. Adicionalmente, debido a que están presentes los agujeros pasantes 51, se pueden obtener una barrera de metal y un acoplamiento térmico más fuertes. Además, no es necesario mencionar que, cuando la hoja de cobre pasa a ser más gruesa, su efecto aumenta. Asimismo, no es necesario mencionar que el efecto pasa a ser más grande cuando el número y el tamaño de los agujeros pasantes pasa a ser más grande.
Cuarta realización
La figura 13 es un diagrama de circuito periférico del circuito de protección contra sobrecalentamiento 30 y la resistencia en derivación RS de un circuito conductor incluido en un motor según una cuarta realización de la presente invención. Pese a que es distinto del explicado en la tercera realización, el diagrama de configuración de circuito alrededor del chip del IC 20 en el IC del inversor 2 del dispositivo de conversión de potencia 60 según la cuarta realización de la presente invención es el mismo que el mostrado en la figura 10.
La línea de fuente de alimentación de bus 839 conectada al IC del inversor 2 se conecta a la resistencia de detección de corriente 841 que tiene un valor de resistencia R. La resistencia de detección de corriente 841 corresponde a la resistencia en derivación RS mostrada en la figura 10, con el otro extremo estando conectado a tierra.
El elemento de resistencia sensible al calor 842 que tiene un valor de resistencia R0 se dispone paralelo a la resistencia de detección de corriente 841. El elemento de resistencia sensible al calor 842 es un elemento de resistencia sensible al calor de montaje superficial que tiene características positivas y corresponde al elemento de detección de sobrecalentamiento 14 mostrado en la figura 1. Un potencial V1 entre la resistencia de detección de corriente 841 y la línea de fuente de alimentación 839 pasa a ser un potencial V0 a través del elemento de resistencia sensible al calor 842 que tiene el valor de resistencia R0 y se conecta a un circuito de comparación 836. El punto del potencial V0 se conecta a una fuente de alimentación común 844 que tiene un potencial de referencia E a través de una resistencia 843 que tiene un valor de resistencia R1. La fuente de alimentación de referencia 837 que tiene el potencial de referencia Rref se conecta al otro borne de entrada del circuito de comparación 836. El circuito de comparación 836 y la fuente de alimentación de referencia 837 se incluyen en el IC del inversor 2.
En la presente realización, el difusor de calor de metal 13 en el IC del inversor 2 usa pasta de soldadura o soldadura por flujo (no mostrada) y tiene un fuerte acoplamiento de manera térmica y eléctrica a la línea de fuente de alimentación de bus 839.
La figura 14 es una vista superior alrededor del IC del inversor 2 y el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 en una placa de circuito de un circuito conductor incluido en el motor según la cuarta realización de la presente invención. El difusor de calor 13 en el IC del inversor 2 tiene un fuerte acoplamiento de manera térmica y eléctrica a la hoja de cobre 50 mediante la pasta de soldadura o soldadura por flujo (no mostrada). Un terminal del elemento de detección de sobrecalentamiento 14 se acopla de manera térmica y eléctrica a la hoja de cobre 50 que tiene el mismo potencial que el difusor de calor 13 mediante soldadura (no mostrada). Una parte de la hoja de cobre 50 se dispone por debajo del elemento de detección de sobrecalentamiento 14.
Al igual que en la configuración anterior, la hoja de cobre 50 y los agujeros pasantes 51 que tienen un fuerte acoplamiento térmico al difusor de calor 13 en el IC del inversor de montaje superficial 2 mostrado en la figura 14 se acoplan de forma directa y fuerte al elemento de detección de sobrecalentamiento 14 de manera térmica y eléctrica. El elemento de detección de sobrecalentamiento 14 adopta el elemento de resistencia sensible al calor con características positivas, en el que las características de temperatura tienen características logarítmicas mostradas en la figura 13. Por consiguiente, se consigue protección térmica sin ninguna diferencia de tiempo de detección y cualquier error de temperatura de detección, y el IC del inversor muy resistente a la tensión 2 que usa un paquete de montaje superficial en el que el paquete y el difusor de calor 13 son pequeños se puede montar en el lado del estátor 3 como un elemento de calentamiento en la placa de circuito impreso 1. Por consiguiente, se puede conseguir el intervalo de funcionamiento del motor y el dispositivo equivalente a un caso convencional donde el inversor de tipo conexión se dispone en la superficie opuesta al lado del estátor 3 y el elemento de detección de sobrecalentamiento 14 se dispone en la superficie en el lado del estátor 3.
Adicionalmente, la fuente de alimentación de CC de alta tensión 38 según la presente invención usa una fuente de alimentación de alta tensión obtenida mediante rectificación de onda completa o rectificación mediante duplicador de la energía de la red industrial. Por tanto, la energía de fractura en el momento en el que se produce un cortocircuito en el chip del elemento Si tiene una magnitud mucho más poderosa que la de un motor que incluye en el mismo un circuito, que usa una fuente de alimentación de baja tensión igual o inferior a 30 voltios usando una fuente de alimentación reductora. Si se supone que un valor de resistencia en el momento en el que se produce el cortocircuito es R y la fuente de alimentación de CC es V, la cantidad de calor que se genera en el momento de una fractura pasa a ser V2/R. La resistencia en el momento en el que se produce el cortocircuito es más pequeña en un elemento de potencia de alta tensión que tiene una zona de sección de chip grande e, incluso, si es el mismo, la tensión de la fuente de alimentación tiene una diferencia de 5 a 10 veces, y la energía de fractura pasa a ser de 25 a 100 veces más grande. Como resultado, es probable que ocurran generación de humo, emisión de luz y generación de sonido fuera del motor y el dispositivo y es probable que su usuario tenga una sensación de molestia. Por tanto, es necesario no provocar ninguna fractura térmica. En un dispositivo más seguro, incluso si se produce la fractura de un elemento, su usuario situado fuera del dispositivo no reconoce ni generación de humo ni emisión de luz ni generación de sonido.
En la presente realización, en el lado opuesto al estátor 3 donde la resina de molde 4 tiende a ser más fina que el lado del chip del IC 20 del IC del inversor 2, el difusor de calor 13 y la hoja de cobre 50 forman barreras metálicas dobles. Por consiguiente, la resina de molde fina 4 en el lado opuesto al estátor 3 no se rompe debido a la energía en el momento de una fractura del chip del IC muy resistente a la tensión 20, que se usa en la fuente de alimentación de CC de alta tensión 38 en la que se rectifica la energía de la red industrial para provocar generación de humo, emisión de luz y generación de sonido, y así su usuario puede tener una sensación de seguridad.
Para el efecto de la barrera de metal, es suficiente que la hoja de cobre 50 de la placa de circuito impreso 1 y el metal en el interior del IC del inversor 2 estén mecánicamente acoplados y no es necesario mencionar que, incluso si estos no están acoplados de manera térmica o eléctrica, se puede conseguir un efecto idéntico.
En la presente realización, se usa la placa de circuito impreso de tipo agujero pasante 1. Por tanto, la hoja de cobre, debido al chapado en el momento de formación del agujero pasante, pasa a ser más gruesa que una placa de circuito sin agujero pasante usando un material de base que tiene el mismo grosor de hoja. Por consiguiente, se pueden obtener una barrera de metal y un acoplamiento térmico más fuertes. Adicionalmente, debido a que están presentes los agujeros pasantes 51, se pueden obtener una barrera de metal y un acoplamiento térmico más fuertes. Además, no es necesario mencionar que, cuando la hoja de cobre pasa a ser más gruesa, su efecto aumenta. Asimismo, no es necesario mencionar que el efecto pasa a ser más grande cuando el número y el tamaño de los agujeros pasantes pasa a ser más grande.
En la presente realización, el circuito, el motor y el dispositivo se pueden constituir de forma más económica que en la tercera realización, debido a que se puede omitir el transistor amplificador.
En la tercera realización, el difusor de calor 13 no tiene ningún acoplamiento eléctrico con otros patrones de circuito y así se puede mejorar además el rendimiento de aislamiento entre el elemento de potencia y el circuito de baja tensión en comparación con la cuarta realización.
En las realizaciones tercera y cuarta, un IC del inversor de un chip se usa en el circuito principal del inversor. Sin embargo, no es necesario mencionar que se pueden conseguir efectos idénticos incluso cuando se usan un IC del inversor con múltiples chips de montaje superficial de alta tensión y elementos primarios discretos.
En las realizaciones tercera y cuarta, cuando un semiconductor de banda prohibida ancha que tiene una alta resistencia al calor y una pérdida baja por el uso de SiC y C que tiene una temperatura resistente al calor alta se adopta para elementos primarios, hay un margen más grande que el de en elementos primarios convencionales que usan Si con respecto a la diferencia de tiempo de detección y el retraso temporal de detección. Un elemento sensible al calor con características negativas que tiene un cambio de características resistentes a temperatura pequeño (un termistor) se puede usar para el elemento de detección de sobrecalentamiento 14. Adicionalmente, cuando se usa el elemento sensible al calor con características positivas, incluso si el nivel de acoplamiento térmico por la hoja de cobre y los agujeros pasantes disminuye más que el mostrado en los dibujos, se pueden conseguir los mismos efectos.
Como el semiconductor de banda prohibida ancha, por ejemplo, se pueden mencionar materiales de carburo de silicio y nitruro de galio y diamante. Los elementos de conmutación y elementos de diodo formados por un semiconductor de banda prohibida ancha de este tipo tienen una resistencia de alta tensión y una densidad de corriente admisible alta, permitiendo de ese modo reducir el tamaño de los elementos de conmutación y los elementos de diodo. Mediante el uso de estos elementos de conmutación y elementos de diodo con tamaño reducido, se puede reducir el tamaño de un módulo semiconductor que tiene estos elementos incorporados en el mismo.
Adicionalmente, debido a que una resistencia al calor también es alta, se puede reducir el tamaño del difusor de calor 13. Por ejemplo, se puede cambiar un método de enfriamiento de agua por un método de enfriamiento de aire y, por tanto, se puede llevar a cabo reducción adicional del tamaño del módulo semiconductor. Debido a que la pérdida de potencia es pequeña, los elementos de conmutación y los elementos de diodo pueden usarse de forma altamente eficiente, lo que lleva a un uso altamente eficiente del módulo semiconductor.
Se desea que tanto los elementos de conmutación como los elementos de diodo se formen por un semiconductor de banda prohibida ancha. Sin embargo, cualquiera de los elementos de conmutación y los elementos de diodo se pueden formar mediante un semiconductor de banda prohibida ancha para conseguir los efectos descritos en la presente realización.
En las realizaciones descritas anteriormente, se ha explicado un ejemplo en el que se consigue por soldadura el acoplamiento de manera térmica, eléctrica y mecánica entre los elementos y cada metal. Sin embargo, no es necesario mencionar que se pueden conseguir los mismos efectos incluso cuando se usan materiales tales como otros tipos de metal y resina electroconductora.
En las realizaciones descritas anteriormente, se usa una placa de circuito impreso de agujero pasante de doble cara que usa las hojas de cobre 50 para la placa de circuito impreso 1. Sin embargo, también se pueden obtener los mismos efectos consiguiendo el acoplamiento de manera térmica, eléctrica y mecánica entre los elementos y cada metal mediante un material de base formado por otros tipos de material de metal o aislante o mediante el uso de una placa de circuito en la que no se forma un circuito por grabado y similares.
En las realizaciones anteriores, se ha explicado un acondicionador de aire como un dispositivo que tiene un motor incorporado en el mismo. Sin embargo, incluso cuando el motor se incorpora en un ventilador, se pueden conseguir los mismos efectos tales como hacer el dispositivo más fino y mejorar el rendimiento del soplador. La mejora del rendimiento del soplador es eficaz cuando se usa el ventilador en un cuarto de baño o aseo y es particularmente eficaz cuando es necesario eliminar humedad u olores en un periodo corto de tiempo.
Lista de signos de referencia
1 placa de circuito impreso, 2 IC del inversor, 3 estátor, 4 resina de molde, 5 borne del motor, 6 elemento Hall, 7 conductor de conexión fuera del motor, 8 agujero pasante del rotor, 9 rodamiento, 9a soporte del rodamiento, 10 agujero pasante del rodamiento, 11 electrodo de alta tensión, 12 electrodo de baja tensión, 13 difusor de calor, 14 elemento de detección de sobrecalentamiento, 16 rotor, 17 línea de entrada de alta tensión, 18 línea de entrada de baja tensión, 20 chip del IC, 21 cable de unión, 22 bastidor de conductor de metal, 23 paquete del IC, 25 línea de aluminio, 26 película de óxido de silicio, 27 isla cristalina simple semiconductora, 28 silicio policristalino, 29 capa de separación aislante, 30 circuito de protección contra sobrecalentamiento, 31 línea de salida del número de rotación, 32 línea de entrada de un comando de tensión de salida, 33 diodo de bomba de carga, 34 IGBT, 35a circuito conductor del brazo superior, 35b circuito conductor del brazo inferior, 38 fuente de alimentación de CC de alta tensión, 39 conexión de punto neutral, 50 hoja de cobre, 51 agujero pasante, 60 dispositivo de conversión de potencia, 61 motor, 70 unidad de interior, 71 soplador de interior, 72 intercambiador de calor de interior, 73 orificio de succión, 74 conducto de expulsión de aire, 75 orificio de expulsión, 80 unidad de exterior, 81 soplador de exterior, 90 tubería de refrigerante, 100 acondicionador de aire, 801 resistencia divisora de tensión R17, 802 tensión VB de referencia, 803 tensión VB de referencia, 804 resistencia R16, 805 transistor digital Q7, 807 resistencia R12, 809 resistencia R15, 811 condensador C18, 812 condensador C15, 836 circuito de comparación, 837 fuente de alimentación de referencia, 839 línea de fuente de alimentación de bus, 841 resistencia de detección de corriente, 842 elemento de resistencia sensible al calor RT1,843 resistencia, 844 fuente de alimentación común.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    Motor (61) que comprende:
    un rotor (16);
    un estátor anular (3) que tiene una superficie anular; y
    un dispositivo de conversión de potencia (60),
    incluyendo el dispositivo de conversión de potencia (60):
    una placa de circuito impreso (1) que incluye una superficie de montaje que se orienta a la superficie anular del estátor anular (3), incluyendo la placa de circuito una segunda superficie de montaje situada de manera opuesta de la superficie de montaje, teniendo la placa de circuito impreso (1) agujeros pasantes (51) que pasan a su través, teniendo cada uno de los agujeros pasantes una superficie revestida con cobre, estando la superficie de montaje separada de la superficie anular por una distancia predeterminada; un elemento Hall (6) montado en la superficie de montaje de la placa de circuito para detectar una posición de rotación del rotor del motor (61);
    un módulo semiconductor (2) montado en la superficie de montaje y conectado al elemento Hall (6) para suministrar una corriente de CA al estátor (3), incluyendo el módulo semiconductor (2) electrodos de alta tensión (11), electrodos de baja tensión (12), un difusor de calor (13) y un chip del IC (20) que está acoplado de manera eléctrica, térmica y mecánica al difusor de calor (13) por soldadura; y
    una unidad de detección de sobrecalentamiento (14) montada sobre la superficie de montaje para detectar un estado de sobrecalentamiento del módulo semiconductor (2),
    en el que se forman los primeros patrones de metal (50) en la superficie de montaje de la placa de circuito impreso y se forma un segundo patrón de metal (50) en la segunda superficie de montaje de la placa de circuito (1),
    en el que los primeros patrones de metal incluyen un primer conjunto de patrones de metal que acoplan de manera eléctrica, térmica y mecánica el elemento Hall (6), y la unidad de detección de sobrecalentamiento (14), a la placa de circuito impreso mediante soldadura,
    en el que los primeros patrones de metal incluyen un segundo conjunto de patrones de metal que son dos patrones de metal (50) acoplados a los electrodos de alta tensión y baja tensión (11, 12) del módulo semiconductor (2) mediante soldadura, estando la unidad de detección de sobrecalentamiento (14) acoplada de manera eléctrica y térmica al electrodo de baja tensión (12) a través de uno del segundo conjunto de patrones de metal (50),
    en el que los primeros patrones de metal incluyen un patrón de metal adicional acoplado al segundo patrón de metal de manera eléctrica y térmica a través de los agujeros pasantes,
    en el que el módulo semiconductor (2) se adapta para limitar o detener una corriente de CA que se va a suministrar al estátor (3) tras la detección del estado de sobrecalentamiento del módulo semiconductor
  2. (2),
    en el que
    el difusor de calor (13) está acoplado de manera eléctrica, térmica y mecánica mediante soldadura al patrón de metal adicional de los primeros patrones de metal (50) formados en la superficie de montaje que se orienta a la superficie anular del estátor anular (3), estando el difusor de calor (13) térmicamente acoplado al segundo patrón de metal formado en la segunda superficie de montaje a través de los agujeros pasantes, estando el difusor de calor adaptado para disipar el calor generado por el chip del IC (20) a través de los agujeros pasantes a un lado opuesto de la placa de circuito impreso (1) desde el estátor
  3. (3). Motor según la reivindicación 1, en el que el difusor de calor (13) y los electrodos (11, 12) del módulo semiconductor (2) están térmicamente acoplados mediante una resina conductora térmica (23) y la resina conductora térmica (23) forma una forma exterior del módulo semiconductor (2).
    Motor según la reivindicación 1 o 2, en el que la unidad de detección de sobrecalentamiento (14) y un circuito semiconductor incluyendo el módulo semiconductor (2) se montan en la superficie de montaje de la placa de circuito impreso (1).
  4. 4. Motor según la reivindicación 1, en el que el rotor se dispone en un agujero pasante del rotor (8) colocado dentro del estátor (3) y en el que el estátor (3) y un dispositivo de conversión de potencia (60) se integran mediante una resina de molde (4) que forma un contorno del motor (61), incluyendo el dispositivo de conversión de potencia (60) la placa de circuito impreso (1), el módulo semiconductor (2), el elemento Hall (6), la unidad de detección de sobrecalentamiento (14), bornes del motor (5) y un conductor de conexión fuera del motor (7), estando los bornes del motor y el conductor de conexión fuera del motor montados en la placa de circuito impreso.
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