ITBO20130063A1 - Macchina elettrica. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“MACCHINA ELETTRICAâ€

La presente invenzione ha per oggetto una macchina elettrica rotante ed un metodo di assemblaggio della stessa con particolare riferimento ad un modulo elettronico di comando integrato al suo interno.

In generale, una macchina elettrica rotante comprende una carcassa presentante al suo interno uno statore, rigidamente vincolato alla carcassa, ed un rotore, ad esempio a magneti permanenti, vincolato in maniera girevole alla carcassa stessa.

Un esempio di macchina elettrica nota, di riferimento nella presente trattazione, Ã ̈ quella descritta nella domanda WO20133008180 a nome della stessa Richiedente.

Un modulo elettronico o elettronica di pilotaggio, connesso allo statore, comprende un circuito stampato ed una pluralità di componenti elettronici attivi e passivi che definiscono una sezione di potenza, e una pluralità di componenti elettronici di segnale, che definiscono una sezione di controllo, disposti sul circuito stampato medesimo.

Una calotta chiude la carcassa formando un contenitore chiuso dal quale fuoriescono terminali di connessione previsti per l’alimentazione ed il controllo dell’elettronica di pilotaggio.

Le macchine elettriche di riferimento per la presente invenzione sono quelle di tipo chiuso a tenuta denominate in particolare “sealed†, ovvero macchine elettriche a tenuta.

Una delle principali difficoltà nelle macchine elettriche di tipo chiuso à ̈ lo smaltimento del calore generato dal modulo elettronico, durante il funzionamento della macchina elettrica.

Una soluzione destinata a superare tale difficoltà à ̈ descritta nel citato documento WO20133008180 a nome della stessa Richiedente.

In tale soluzione, la calotta della macchina elettrica definisce un dissipatore, ovvero un elemento di smaltimento del calore generato dal modulo elettronico; i componenti elettronici, sia di potenza che di segnale, sono disposti sul lato del circuito stampato affacciato alla calotta.

In tale soluzione inoltre, viene interposta una pasta termicamente conduttiva fra i componenti elettronici citati e la calotta, che funge da dissipatore, al fine di massimizzare l’efficacia dello scambio termico tra di essi.

Attualmente il mercato richiede macchine elettriche, in particolare di tipo chiuso, ancora più performanti rispetto alle macchine elettriche note in termini di efficienza e potenza resa, a parità di ingombro.

Lo sviluppo di tali più performanti macchine elettriche ha così portato all’adozione - nel modulo elettronico di pilotaggio - di componenti elettronici di potenza con resistenze interne sempre più basse per limitare le perdite per effetto Joule.

Tuttavia, nonostante la relativamente bassa resistenza interna dei componenti elettronici di potenza, in caso di potenze elevate - dell’ordine del KW - e basse tensioni di alimentazione - dell’ordine di pochi Volt -, le correnti circolanti nei componenti elettronici di potenza determinano comunque perdite per effetto Joule relativamente elevate.

È altresì vincolo progettuale fondamentale che la contestuale generazione di calore associata a ciascun componente elettronico di potenza, non comprometta il funzionamento del modulo elettronico della macchina.

In particolare, il circuito stampato appare essere l’anello debole del modulo elettronico perché la sua massima temperatura operativa à ̈ inferiore a quella dei componenti elettronici di potenza disposti e saldati sul circuito stampato medesimo.

In questo contesto, il compito tecnico precipuo della presente invenzione à ̈ di proporre una macchina elettrica rotante che smaltisca più efficacemente il calore generato al suo interno, in particolare il calore prodotto dal modulo elettronico di pilotaggio, più di quanto si ottenga con dispositivi noti, al fine di incrementarne l’affidabilità termica.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da una macchina elettrica presentante le caratteristiche esposte nella rivendicazione indipendente 1.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di una macchina elettrica rotante come illustrato negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 illustra in una vista prospettica una macchina elettrica rotante secondo la presente invenzione;

- la figura 2 illustra in esploso la macchina di figura 1 con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

- la figura 3 illustra in una vista prospettica schematica il modulo elettronico della macchina elettrica rotante con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

- la figura 4 illustra una sezione schematica della macchina di figura 1;

- la figura 5 illustra un particolare della sezione schematica di figura 4 in scala maggiorata;

- la figura 6 illustra in una vista dall’alto una piazzola del modulo elettronico con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

- la figura 7 illustra in una vista dall’alto la piazzola di figura 6 del modulo elettronico con disposti i rispettivi componenti elettronici;

- la figura 8 illustra in una vista dall’alto la piazzola di figura 7 del modulo elettronico con i rispettivi componenti elettronici saldati tra loro; - la figura 9 illustra in una vista in pianta una porzione del modulo elettronico di figura 3 con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

- la figura 9a illustra lo schema elettrico di un ramo di un ponte di alimentazione del modulo elettronico di figura 9 con alcune parti asportate. Con riferimento agli uniti disegni, con il numero 1 Ã ̈ indicata una macchina elettrica rotante secondo la presente invenzione.

La macchina 1, nella forma realizzativa preferita, à ̈ un motore elettrico di tipo chiuso “sealed†o sigillato, ovvero senza alcuna apertura di accesso al suo interno, cui si farà esplicito riferimento senza perdere in generalità. La macchina elettrica 1 sarà descritta nel dettaglio limitatamente alle parti necessarie alla comprensione della presente invenzione.

La macchina 1 comprende una carcassa 2 ed una calotta 3 di chiusura della carcassa 2 a definire, insieme a detta carcassa 2, un involucro o contenitore chiuso 4.

La macchina elettrica 1 comprende uno statore 5 vincolato alla carcassa 2 e comprensivo di un avvolgimento elettrico 6 ed un rotore 7 inserito nell’involucro 4 e vincolato allo stesso in maniera girevole.

La macchina 1 Ã ̈ dotata di un proprio asse di rotazione R, attorno al quale ruota in particolare il rotore 7.

Un esempio di statore 5 à ̈ descritto nella pubblicazione EP2215705, a nome della stessa Richiedente, che à ̈ qui segnalata come riferimento e che si richiama integralmente per completezza di descrizione.

Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, la macchina elettrica 1 comprende un modulo elettronico 8, inserito almeno parzialmente nella carcassa 2, di alimentazione dell’avvolgimento elettrico 6.

La macchina elettrica 1 comprende altresì un elemento 9 di smaltimento del calore, ovvero un dissipatore 9, generato all’interno dell’involucro 4, in particolare dal modulo elettronico 8.

Nella forma realizzativa illustrata, tale elemento di smaltimento à ̈ definito dalla calotta 3 di chiusura della carcassa 2.

Il modulo elettronico 8 comprende una pluralità di componenti elettronici 10.

Fra i componenti elettronici 10 si distinguono componenti elettronici 11 a montaggio superficiale, definiti anche come componenti elettronici SMD, e componenti elettronici 12 a montaggio “pin su foro†, definiti anche come componenti elettronici PTH.

Il modulo elettronico 8 della macchina elettrica 1 comprende un circuito stampato 13.

Il circuito stampato 13 à ̈ sostanzialmente noto come “PCB†ovvero “Printed Circuit Board†.

In particolare, nella forma di realizzazione illustrata ad esempio, i componenti elettronici 10, sia SMD 11 sia PTH 12, risultano disposti su uno stesso lato 14 del circuito stampato 13, definito anche come lato componenti 14 del circuito stampato 13.

Il lato componenti 14 del circuito stampato 13 definisce un primo lato 14 del modulo elettronico 8.

I componenti elettronici 10 sono disposti sul primo lato 14 del modulo elettronico 8 in modo tale da essere rivolti verso la calotta 3 ed affacciati alla stessa.

Il modulo elettronico 8 comprende inoltre una pluralità di piste conduttrici 36, come ad esempio il modulo elettronico 8 descritto ed illustrato nel documento WO20133008180 della stessa Richiedente, che implementano le connessioni dirette tra la totalità dei componenti elettronici 11 a montaggio superficiale ed i componenti elettronici 12 a montaggio “pin su foro†.

Le piste conduttrici 36 sono disposte su un secondo lato o lato saldature 42 opposto al lato componenti 14 dello stesso circuito stampato 13. In altre parole, l’insieme del circuito stampato 13, dei componenti elettronici 10, sia quelli “SMD†11 che quelli “PTH†12, e delle piste conduttrici 36, definisce il modulo elettronico 8 che realizza un circuito di pilotaggio della macchina 1 consentendone l’alimentazione opportunamente controllata.

Secondo quanto illustrato, le piste conduttrici 36 comprendono una pluralità di linguette di connessione 36a e di terminali di connessione 36b. I terminali di connessione 36a e 36b sono saldati al circuito stampato 13. I componenti elettronici 11 “SMD†comprendono dei mosfet 15. In particolare, i mosfet 15 sono componenti elettronici 11 “SMD†di potenza. I mosfet 15, sostanzialmente noti e non descritti nel dettaglio, sono componenti elettronici presentanti un involucro 16 avente una forma sostanzialmente parallelepipeda e comprendente una parte plastica.

Nel seguito si farà per semplicità esplicito riferimento ai mosfet 15 senza per questo perdere di generalità.

Ciascun mosfet 15 presenta un’altezza definita h1, definita, nella soluzione illustrata ad esempio, secondo una direzione parallela all’asse R di rotazione.

Più in generale l’altezza h1 à ̈ definita secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare al circuito stampato 13.

Ciascun mosfet 15 à ̈ dotato altresì di rispettivi terminali 17 e 18 di connessione di potenza.

I terminali di connessione sono in particolare definiti “source†17 e “drain†18.

I terminali 17 e 18 di ciascun mosfet 15 sono disposti da parti opposte rispetto all’ involucro 16.

Uno dei terminali 18, in particolare il “drain†, à ̈ sottoforma di aletta che si protende esternamente dall’involucro 16.

Secondo la presente invenzione, il modulo elettronico 8 comprende una pluralità di trasferitori 19 di calore ciascuno associato ad un rispettivo mosfet 15.

In altre parole, come sarà di seguito chiarito, il modulo elettronico 8 comprende un trasferitore 19 di calore, preferibilmente definito da un corrispondente elemento ad elevata conducibilità termica, per ciascun mosfet 15.

Vantaggiosamente, il trasferitore 19 di calore à ̈ anch’esso un componente elettronico di tipo “SMD†, ovvero “Surface Mounting Device†.

Preferibilmente, il trasferitore 19 di calore à ̈ un elemento ad elevata conducibilità elettrica.

Ulteriormente, ciascun trasferitore 19 di calore à ̈ connesso, preferibilmente, direttamente ad un rispettivo mosfet 15.

I trasferitori 19 sono associati ad un rispettivo componente elettronico di potenza 11 a montaggio superficiale di potenza, in particolare ad un rispettivo mosfet 15, per aumentarne la superficie di scambio termico e favorire la trasmissione del calore generato nel componente stesso verso il dissipatore 9.

In particolare, ciascun trasferitore 19 di calore à ̈ saldato al lato componenti 14 del circuito stampato 13, in modo tale da essere rivolto anch’esso affacciato alla calotta 3.

Più precisamente, ciascun trasferitore 19 di calore à ̈ saldato ad uno dei terminali 18 del mosfet 15, che come già detto à ̈ il terminale “drain†.

In questo modo, durante il funzionamento della macchina elettrica 1, il calore generato da ogni singolo mosfet 15 può facilmente fluire verso il rispettivo trasferitore 19 dato che la saldatura tra terminale 18 ed il trasferitore 19 assicura una resistenza termica di contatto estremamente bassa.

Preferibilmente, il trasferitore 19 ha una conformazione a “C†in modo da “incorniciare†parzialmente il rispettivo mosfet 15 al quale à ̈ connesso. Più precisamente, il trasferitore 19 comprende un primo braccio 20, un secondo braccio 21 ed un terzo braccio 22, collegati tra loro in successione.

Il secondo braccio 21 à ̈ ortogonale al primo braccio 20 ed al terzo braccio 22 ed à ̈ interposto tra i due.

Il mosfet 15 à ̈ saldato al secondo braccio 21 del rispettivo trasferitore 19. Il primo braccio 20 ed il terzo braccio 22 si estendono parallelamente tra loro e si estendono “lateralmente†al mosfet 15.

Vantaggiosamente, il trasferitore 19 presenta dei recessi 23 che accolgono il terminale 18 del mosfet 15, favorendone la reciproca connessione mediante saldatura.

Ciascun trasferitore 19 di calore presenta un’altezza h2, definita, nella soluzione illustrata ad esempio, secondo una direzione parallela all’asse R di rotazione.

Più in generale l’altezza h2 à ̈ definita secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare al circuito stampato 13.

Vantaggiosamente, la macchina 1 comprende uno strato di materiale riempitivo termicamente conduttivo interposto fra il trasferitore 19 ed il dissipatore 9.

Vantaggiosamente, il materiale riempitivo utilizzato à ̈ elettricamente isolante.

In una preferita forma di realizzazione illustrata ad esempio, il materiale termicamente conduttivo à ̈ sottoforma di pasta 24, cui si farà esplicito riferimento senza perdere di generalità, interposta fra il trasferitore 19 ed il dissipatore 9. Dato che i mosfet 15 possono essere portati a diretto contatto con la calotta 3 tramite la citata parte plastica del loro involucro 16 (quindi senza incorrere in problemi di corto-circuito elettrico) e dato che, preferibilmente, c’à ̈ contatto diretto tra il trasferitore 19 e l’aletta 18 del mosfet 15, l’interposizione di uno strato riempitivo, ad esempio pasta 24 termicamente conduttiva, in particolare del tipo noto come “thermally conductive gap filler†di spessore compreso tra i valori delle altezze h1-h2, tra il trasferitore 19 e calotta 3 crea una via di trasferimento “preferenziale†del calore dissipato dal mosfet 15.

Il trasferitore 19 di calore agisce quindi come un “giunto termico†, cioà ̈ come un mezzo “privilegiato†di trasferimento del calore, generato dai mosfet 15 verso la calotta 3.

Ciascun trasferitore 19 Ã ̈ dotato di una faccia superiore 19a, rivolta verso la calotta 3, che definisce la superficie di scambio termico attraverso la quale il trasferitore 19 stesso trasferisce la maggior parte del calore generato dal mosfet 15 alla calotta 3, che funge, come anticipato, da dissipatore 9.

L’area della superficie 19a à ̈ opportunamente massimizzata per minimizzare, compatibilmente con i vincoli di ingombro prescritti, la resistenza al passaggio di calore.

Si osservi che parte del calore generato da ogni singolo mosfet 15 viene trasferito alla calotta 3 tramite l’involucro 16 affacciato e, preferibilmente, in contatto meccanico con la calotta 3.

Una parte maggiore di calore generato da ogni singolo mosfet 15 Ã ̈ invece trasferito alla calotta tramite il rispettivo trasferitore 19.

In altre parole, la faccia superiore 19a di ciascun trasferitore 19 aumenta grandemente la superficie di scambio termico del mosfet 15 stesso.

Vantaggiosamente, la maggior parte del calore generato dai mosfet 15 viene trasferita al dissipatore 3, mediante gli elementi ad alta conducibilità termica 19.

In tal modo si evita che il calore generato dai mosfet 15 venga trasferito al circuito stampato 13 sul quale i mosfet 15 stessi sono disposti e saldati. Preferibilmente, il trasferitore 19 di calore à ̈ realizzato in un materiale ad elevata conducibilità termica ed elettrica, per esempio rame.

Al fine di ottimizzare il contatto “termico†fra la calotta 3, che si ribadisce funge da dissipatore, i mosfet 15 e gli elementi 19 montati sul lato componenti 14 del circuito stampato 13, la calotta 3 presenta almeno un riscontro 25 definito da una porzione sostanzialmente piana della superficie interna della calotta 3.

L’interposizione di un materiale riempitivo termicamente conduttivo, ad esempio l’interposizione della pasta 24, massimizza il trasferimento di calore fra i componenti elettronici 10, in particolare fra i mosfet 15 ed i corrispondenti scambiatori 19, montati sul lato componenti 14 del circuito stampato 13 e la calotta 3.

Infatti, la pasta termicamente conduttiva 24 riempie eventuali spazi vuoti che si vengono a determinare, in fase di assemblaggio, fra i suddetti componenti elettronici 10, i citati elementi ad alta conducibilità termica ed elettrica 19 ed il riscontro 25 piano, come à ̈ possibile osservare in particolare dalla figura 5.

Vantaggiosamente, l’altezza h2 di ciascun trasferitore 19 à ̈ minore rispetto all’altezza h1 dell’involucro 16 del rispettivo mosfet 15, così che i mosfet 15 agiscono da elementi distanziatori della calotta 3 dai trasferitori 19, che ricordiamo essere elementi ad alta conducibilità termica ed elettrica, evitando così corto circuiti che si instaurerebbero mediante il contatto diretto tra i trasferitori 19 e la calotta 3 della macchina 1.

Alternativamente, qualora l’altezza h2 del trasferitore 19 di calore fosse maggiore rispetto all’altezza h1 dell’involucro 16 del mosfet 15, per evitare i citati corto circuiti derivanti dal contatto meccanico diretto tra il trasferitore 19 e la calotta 3, un materiale elettricamente isolante e termicamente conduttivo, come ad esempio il “silpad†, viene interposto tra la calotta 3 e la faccia superiore 19a del trasferitore19.

Secondo un’ulteriore variante, non illustrata, il trasferitore 19 di calore à ̈ un elemento conduttore termicamente, ma non elettricamente, e l’altezza h2 del trasferitore 19 à ̈ maggiore o uguale rispetto all’altezza h1 del mosfet 15 al quale à ̈ connesso detto trasferitore 19.

Vantaggiosamente in tal modo il trasfertitore 19 Ã ̈ in contatto con la calotta 3 alla quale trasferisce direttamente il calore generato, in particolare, dal corrispondente mosfet 15.

La superficie esterna della calotta 3 presenta una pluralità di alette 26 dissipatrici del calore generato dal modulo elettronico 8 massimizzando la superficie di dissipazione del dissipatore 9.

Al fine di spingere il modulo elettronico 8 verso la calotta 3 e massimizzare lo scambio termico tra i trasferitori 19 di calore e la calotta 3, la macchina elettrica 1 comprende una pluralità di elementi elastici di spinta del modulo elettronico 8 in allontanamento dallo statore 5 verso la calotta 3.

Un preferito esempio di assemblaggio del modulo elettronico 8 all’interno della macchina 1 à ̈ ad esempio descritto ed illustrato nel documento WO20133008180 della stessa Richiedente.

La macchina elettrica 1 comprende un supporto 43, preferibilmente realizzato in forma discoidale con materiale plastico, alloggiante il modulo elettronico 8.

Gli elementi elastici di spinta agiscono direttamente sul supporto 43 in modo da spingere il modulo elettronico 8 verso la calotta 3 fino a portare in contatto meccanico gli involucri 16 dei mosfet 15 con la calotta stessa. In tal modo à ̈ ulteriormente migliorato lo scambio termico fra modulo elettronico e dissipatore 9.

Il metodo di assemblaggio del modulo elettronico 8 comprende una fase di preparazione, con modalità note, del circuito stampato 13.

Tale fase di preparazione prevede quindi di disporre sul lato componenti 14 del circuito stampato 13 i componenti elettronici “SMD†, previa interposizione di un sottile strato di pasta saldante 35.

Preferibilmente, il trasferitore 19 viene stagnato prima di essere posizionato sul circuito stampato 13 in modo che sia favorita la fase di saldatura dello stesso sul modulo elettronico come sarà di seguito meglio chiarito.

Il circuito stampato 13 comprende una pluralità di piazzole 27 di alloggiamento dei mosfet 15 e dei rispettivi trasferitori 19.

Come illustrato in figura 6, la piazzola 27 Ã ̈ preferibilmente formata da almeno due porzioni, una prima porzione 27a ed una seconda porzione 27b, ciascuna atta ad accogliere rispettivamente il trasferitore 19 ed il mosfet 15.

Nella preferita forma di realizzazione illustrata, la prima porzione 27a e la seconda porzione 27b sono contigue.

La piazzola à ̈ delimitata da una linea 28 di demarcazione perimetrale che consente di verificare il corretto posizionamento del trasferitore 19 una volta saldato al circuito stampato 13.

In una preferita forma di realizzazione, la piazzola 27 ha una conformazione sostanzialmente ad “E†avente due ali laterali 29 e 30, unite da un corpo centrale 31, ed un’ala intermedia 32, interposta tra le due ali laterali 29 e 30, che protende dal corpo centrale 31.

La conformazione della piazzola 27 riprende la conformazione assunta dall’insieme formato dal trasferitore 19 e dal rispettivo mosfet 15.

Infatti, il trasferitore 19 presenta una conformazione a “C†, come detto in precedenza, il cui primo e terzo braccio 20 e 22 sono destinati a sovrapporsi alle rispettive ali laterali 29 e 30 della piazzola 27 ed il secondo braccio 21 al corpo centrale 31 della piazzola 27, mentre il mosfet 15 à ̈ destinato a sovrapporsi all’ala intermedia 32, dal momento che si salda al secondo braccio 21 del trasferitore 19.

Di conseguenza, le ali laterali 29,30 ed il corpo centrale 31 definiscono la prima porzione 27a e l’estensione intermedia 32 la seconda porzione 27b. Da quanto riportato si deduce come la conformazione della piazzola 27 sia strettamente dipendente dalla conformazione del trasferitore 19 e dalla localizzazione della connessione tra il mosfet 15 ed il rispettivo trasferitore 19.

La piazzola 27 presenta una coppia di intagli 33, aventi uno sviluppo longitudinale prevalente, preferibilmente paralleli tra loro e disposti ai lati dell’ala intermedia 32.

In particolare, nella preferita forma di realizzazione illustrata, ciascun intaglio 33 risulta disposto tra ciascuna ala laterale 29,30 della piazzola 27 e l’ala intermedia 32.

Vantaggiosamente, gli intagli 33 agiscono come guide per il mosfet 15 che durante la fase di saldatura trasla lungo una direzione parallela agli intagli 33 per connettersi con il rispettivo trasferitore 19 di calore.

Al fine di evitare qualsiasi rotazione relativa del trasferitore19 durante la fase di saldatura dello stesso al circuito stampato 13, la piazzola 27 presenta una pluralità di rientranze 34.

In particolare, le rientranze 34 sono disposte lungo i lati della prima porzione 27a atta ad accogliere il trasferitore 19.

La pasta saldante 35 viene predisposta all’interno del perimetro della piazzola 27.

La pasta saldante 35 Ã ̈ disposta sottoforma di aree delimitate a conformazione poligonale.

Le aree di pasta saldante 35 sono distribuite in modo da ricoprire in modo uniforme la prima porzione 27a e la seconda porzione 27b della piazzola 27.

Il metodo prevede una fase di posizionamento del trasferitore 19 su detta prima porzione 27a ed una fase di posizionamento del mosfet 15 da connettere al rispettivo trasferitore 19 sulla seconda porzione 27b. Il mosfet 15 à ̈ disposto ad una predeterminata distanza “s†dal trasferitore 19, come à ̈ possibile osservare dalla figura 7.

Il mosfet 15 Ã ̈ disposto almeno in parte sulla seconda porzione 27b della piazzola 27.

La fase di saldatura dei componenti elettronici “SMD†avviene in forno a temperatura controllata secondo la tecnica di assemblaggio nota come “Reflow Soldering†.

La saldatura avviene mantenendo il circuito stampato 13 in posizione sostanzialmente orizzontale con i componenti SMD appoggiati allo stesso. Più precisamente, secondo la presente invenzione, la conformazione della piazzola 27 e la disposizione della pasta saldante 35 sulla stessa consentono di mantenere in posizione i trasferitori 19 e di fare avanzare i mosfet 15 verso gli stessi.

Il metodo prevede infatti una fase di traslazione del mosfet 15 verso il trasferitore 19 di una quantità almeno pari alla citata distanza determinata “s†.

La “corsa†dei mosfet 15 verso il trasferitore 19 consente al terminale 18 di contattare il trasferitore 19 e saldarsi con esso.

Si noti che la traslazione del mosfet 15 verso il trasferitore 19 à ̈ necessaria per saldarlo con esso in quanto nella citata fase di posizionamento del mosfet 15 sul circuito stampato 13 esso viene fisicamente disposto ad una determinata distanza “s†dal trasferitore 19 di calore. Tale distanza “s†viene colmata mediante la traslazione del mosfet 15 verso il trasferitore 19.

Gli intagli 33 garantiscono che, durante la “corsa†del mosfet 15 verso il trasferitore 19, il mosfet 15 trasli parallelamente a se stesso, senza ruotare.

La fase di saldatura comprende quindi una fase di avvicinamento del trasferitore 19 al rispettivo mosfet 15 e il raggiungimento di un intimo contatto tra il terminale 18 del mosfet 15 e il braccio 31 del trasferitore 19, come à ̈ possibile osservare in figura 8.

In altre parole, la fase di avvicinamento à ̈ ottenuta mediante la fase di saldatura.

Durante la fase di saldatura, i trasferitori 19 ed i mosfet 15 si saldano alle rispettive prime porzioni 27a e 27b.

Le rientranze 34 evitano la rotazione di ciascun trasferitore 19 di calore rispetto alla porzione 27a della piazzola 27 sul circuito stampato 13 su cui sono collocati.

La presente invenzione elimina i diversi inconvenienti, evidenziati nelle premesse con riferimento alla tecnica nota.

I trasferitori 19 di calore consentono infatti di prelevare la maggior parte del calore generato dai rispettivi mosfet 15 e di trasferirlo alla calotta 3 per dissiparlo, evitando così che tale calore fluisca attraverso il circuito stampato 13 e ne provochi un surriscaldamento.

I trasferitori 19 prelevano efficacemente il calore dal rispettivo mosfet 15 grazie all’elevata conducibilità termica del trasferitore 19 e lo scambiano efficacemente con la calotta 3 grazie in particolare all’estensione della propria faccia superiore 19a.

I citati mosfet 15 sono fra loro connessi a definire un ponte di alimentazione della macchina 1 di tipo sostanzialmente noto non descritto nel dettaglio.

Vantaggiosamente, data l’elevata conducibilità elettrica dei trasferitori 19, essi sono ulteriormente impiegati per connettere elettricamente fra loro i mosfet 15, realizzando così rami del ponte di alimentazione delle fasi 41 della macchina 1.

In particolare, essendo il motore 1 preferibilmente un motore trifase il ponte di alimentazione dello stesso comprende tre rami, ciascuno per una corrispondente fase 41 del motore 1.

Con riferimento alle figure 9 e 9a, considerando per semplicità un solo ramo 42 del ponte, sostanzialmente noto e descritto limitatamente alle parti necessarie alla comprensione della presente invenzione, si osserva che i componenti elettronici 11 “SMD†comprendono un primo mosfet 37 ed un secondo mosfet 38 che collegati elettricamente tra loro determinano tale ramo di alimentazione.

Vantaggiosamente, per qualsiasi motore brushless multi-fase il rispettivo ponte di alimentazione comprende tanti rami 42 quante sono le fasi del motore stesso.

Un trasferitore 19 di calore à ̈ associato ad uno dei due tra il primo ed il secondo mosfet 37 e 38, e collega elettricamente il terminale “drain†18 del primo mosfet 37 con il terminale “source†17 del secondo mosfet 38. In questo modo, il primo mosfet 37, il secondo mosfet 38 ed il trasferitore 19 definiscono un citato ramo di alimentazione di una fase 41 del motore 1.

Più precisamente, un primo trasferitore 39, saldato al drain 18 del primo mosfet 37, collega elettricamente il drain 18 del primo mosfet 37 all’alimentazione del ponte.

Un secondo trasferitore 40 saldato al drain 18 del secondo mosfet 38 collega elettricamente il drain 18 del secondo mosfet 38 con il source 17 del primo mosfet 37.

Vantaggiosamente, inoltre, il secondo trasferitore 40 collega elettricamente il drain 18 del secondo mosfet 38 ed il source 17 del primo mosfet 37 con la corrispondente fase 41 dell’avvolgimento di statore.

Si osservi che i collegamenti elettrici tra primo e secondo mosfet 37 e 38, trasferitore 19 di calore e fase del motore 1 sono realizzati mediante la connessione degli stessi alle piste conduttrici 36 del modulo elettronico 8. Inoltre, essendo il motore 1 trifase, ad ogni fase 41 Ã ̈ associata una coppia di mosfet 15 definita dal primo e dal secondo mosfet 37 e 38.

I primi e secondi mosfet 37 e 38, definenti un rispettivo ramo di alimentazione, sono disposti secondo direzioni di sviluppo prevalente ortogonali tra loro, come illustrato in figura 9.

Dal momento che i primi e secondi trasferitori 39 e 40 di calore incorniciano almeno parzialmente i rispettivi primi e secondi mosfet 37 e 38 anche essi risultano disposti lungo rispettive direzioni di sviluppo prevalente ortogonali tra loro.

Vantaggiosamente, la disposizione di coppie di mosfet 15 ortogonali tra loro per ogni fase 41 del motore à ̈ una configurazione di minimo ingombro dei mosfet 15 e dei rispettivi trasferitori 19 sul circuito stampato 13 del modulo elettronico 8 ed, al contempo, à ̈ una configurazione che consente di limitare la distanza dei percorsi elettrici definiti tra i componenti collegati elettricamente tra loro.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina elettrica rotante, avente un proprio asse di rotazione (R), comprendente un modulo elettronico (8), comprendente un circuito stampato (13) ed una pluralità di componenti elettronici (11) SMD ed una pluralità di componenti elettronici (12) PTH, ed un dissipatore (9) di smaltimento del calore generato dal modulo elettronico (8); detti componenti elettronici (11) SMD e detti componenti elettronici (12) PTH essendo affacciati e rivolti verso il dissipatore (9) di smaltimento del calore; detta macchina essendo caratterizzata dal fatto che il modulo elettronico (8) comprende almeno un trasferitore (19) di calore connesso al circuito stampato (13) in corrispondenza di almeno un rispettivo componente elettronico (11) SMD per trasferire il calore generato dal componente elettronico (11) SMD al dissipatore (9) di smaltimento del calore.
2. 2. Macchina secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il trasferitore (19) di calore à ̈ connesso al rispettivo componente elettronico (11) SMD.
3. 3. Macchina secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che i componenti elettronici (11) SMD ed i componenti elettronici (12) PTH ed il trasferitore (19) sono disposti su un primo lato (14) del circuito stampato (13).
4. 4. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che i componenti elettronici (11) SMD comprendono una pluralità di mosfet (15) ciascuno dotato di rispettivi terminali (17, 18), detto trasferitore (19) di calore essendo saldato a detto primo lato (14) del circuito stampato (13) e ad almeno uno di detti terminali (17, 18) del rispettivo mosfet (15).
5. 5. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzata dal fatto di comprendere uno strato di materiale termicamente conduttivo interposto fra il trasferitore (19) di calore ed il dissipatore (9), il trasferitore (19) trasferendo il calore generato dal componente elettronico (11) SMD ad esso associato al dissipatore (9) mediante il materiale termicamente conduttivo.
6. 6. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzata dal fatto che il circuito stampato (13) comprende una piazzola (27) di posizionamento di detto trasferitore (19) e di detto componente elettronico (11) SMD; ciascuna piazzola (27) presentando una prima porzione (27a) per detto trasferitore (19) ed una seconda porzione (27b) per detto componente elettronico (11) SMD.
7. 7. Macchina secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che dette prima e seconda porzione (27a, 27b) sono contigue.
8. 8. Macchina secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzata dal fatto che dette prima e seconda porzione (27a, 27b) sono separate da almeno un intaglio (33).
9. 9. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, caratterizzata dal fatto che la prima porzione (27a) della piazzola (27) presenta una linea di demarcazione perimetrale (28) presentante almeno una rientranza (34).
10. 10. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzata dal fatto che il trasferitore (19) di calore comprende almeno un primo braccio (20) ed un secondo braccio (21) collegati tra loro in successione, il componente elettronico (11) SMD essendo connesso al primo braccio (20) o al secondo braccio (21).
11. 11. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10 caratterizzata dal fatto che detti componenti elettronici (11) SMD comprendono almeno un primo mosfet (37) ed almeno un secondo mosfet (38), detto trasferitore (40) di calore collegando elettricamente il terminale “source†(17) del primo mosfet (37) con il terminale “drain†(18) del secondo mosfet (38); detto primo mosfet (37), detto secondo mosfet (38) e detto trasferitore (40) definendo un ramo di alimentazione di una fase di detta macchina elettrica (1) in un ponte di alimentazione di detta macchina elettrica (1).
12. 12. Macchina secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che i primi e secondi mosfet (37, 38) definenti detto ramo di alimentazione di una fase di detta macchina elettrica (1) essendo disposti lungo rispettive direzioni di sviluppo prevalente ortogonali tra loro; primi e secondi trasferitori (39, 40) di calore associati a rispettivi primi e secondi mosfet (37, 38) essendo disposti lungo rispettive direzioni di sviluppo prevalente ortogonali tra loro.
13. 13. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzata dal fatto che l’altezza (h2) del trasferitore (19) misurata secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare al circuito stampato (13) à ̈ minore rispetto all’altezza (h1) di detto componente elettronico (11) SMD al quale à ̈ connesso detto trasferitore (19) misurata secondo una direzione perpendicolare al circuito stampato (13), detto componente elettronico (11) SMD al quale à ̈ connesso detto trasferitore (19) fungendo da elemento distanziatore del dissipatore (9) da detto trasferitore (19).
14. 14. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzata dal fatto che l’altezza (h2) del trasferitore (19) misurata secondo una direzione perpendicolare al circuito stampato (13) à ̈ maggiore o uguale rispetto all’altezza (h1) di detto componente elettronico (11) SMD al quale à ̈ connesso detto trasferitore (19) misurata secondo una direzione perpendicolare al circuito stampato (13).
15. 15. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14, caratterizzata dal fatto di comprendere un supporto (43) alloggiante il modulo elettronico (8) ed elementi elastici di spinta operativamente attivi fra detto statore e detto supporto, agenti direttamente sul supporto (43) in modo da spingere il modulo elettronico (8) verso il dissipatore (9) in allontanamento dallo statore (5); il modulo elettronico (8) comprendendo una pluralità di piste conduttrici (36) disposte su un secondo lato (42) opposto a detto primo lato (14) del circuito stampato (13).
16. 16. Metodo di assemblaggio di una macchina elettrica rotante secondo una delle rivendicazioni da 1 a 15, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di assemblaggio del modulo elettronico (8) comprendente una fase di disposizione di una pasta saldante (35) sul circuito stampato (13) in corrispondenza di una piazzola (27) per detto trasferitore (19) di calore e per detto componente elettronico (11) SMD; detta piazzola (27) presentando una prima porzione (27a) per detto trasferitore (19) ed una seconda porzione (27b) per detto componente elettronico (11) SMD, detto metodo comprendendo una fase di posizionamento del trasferitore (19) su detta prima porzione (27a) ed una fase di posizionamento di detto componente elettronico (11) SMD da connettere a detto trasferitore (19) su detta seconda porzione (27b); detto componente elettronico (11) SMD essendo disposto ad una predeterminata distanza (s) da detto trasferitore (19).
17. 17. Metodo di assemblaggio di una macchina elettrica rotante secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di avanzamento del componente elettronico (11) SMD verso il trasferitore (19) di una quantità almeno pari a detta distanza determinata (s); la fase di avanzamento comprendendo una fase di saldatura di detto trasferitore (19) con detto rispettivo componente elettronico (11) SMD, di detto trasferitore (19) su detta piazzola (27) e di detto componente elettronico (11) SMD su detta piazzola (27).