PT2227078E

PT2227078E - Componente de aperto destinado a premir componentes de potência numa superfície de refrigeração

Info

Publication number: PT2227078E
Application number: PT09154274T
Authority: PT
Inventors: Dieter Best; Mark Heinze; Erich Fiedler; Thilo Egner
Original assignee: Ebm Papst Mulfingen Gmbh & Co
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2011-11-30
Also published as: ES2375336T3; CN101827508B; KR20100100648A; ATE532398T1; EP2227078A1; CN101827508A; EP2227078B1; KR101244603B1; DK2227078T3; US8164903B2; US20100226096A1

Description

DESCRIÇÃO

"COMPONENTE DE APERTO DESTINADO A PREMIR COMPONENTES DE POTÊNCIA NUMA SUPERFÍCIE DE REFRIGERAÇÃO" A presente invenção refere-se a um componente de aperto destinado a premir componentes de potência, em particular, semicondutores, tais como, por exemplo, transístores, díodos, resistências, numa superfície de refrigeração de um flange de refrigeração pertencente a uma caixa, em particular, destinado a acomodar um circuito electrónico.

Os componentes de aperto deste tipo são conhecidos, por exemplo, a partir dos documentos US 5225965 ou FR 2654156 e são formados, por exemplo, por elementos de pressão configurados como molas de lâmina. Uma vez que são necessárias forças de pressão elevadas de modo a assegurar uma boa condução térmica entre o semicondutor de potência e a superfície de refrigeração, a montagem do elemento de pressão sobre o semicondutor torna-se difícil, devido ao elevado esforço de dobragem, do elemento de mola de lâmina, que é exigido para este efeito. Simultaneamente, decorrendo desta situação, também a força elástica possível se torna limitada. Acresce ainda o risco de, durante o processo de montagem do elemento de aperto, ocorrer uma carga demasiado elevada do ponto de solda, entre o semicondutor de potência e a placa que suporta o circuito electrónico. É ainda conhecida a prática de fixação do semicondutor de potência ao corpo de refrigeração por meio de parafusos. Para esse efeito, os semicondutores de potência conhecidos apresentam 1 refrigeração oposto a esta. Entre o elemento (17) de pressão e a parede (14a, 14b) da moldura existe uma fenda de separação na qual pode ser introduzido, de um só lado, um elemento (18) de expansão por união não positiva e/ou por união positiva, de modo a que o componente (9) de potência seja premido contra o flange (7) de refrigeração. aberturas de passagem centrais através das quais os parafusos, que se projectam na perpendicular em relação à superfície dos semicondutores, são aparafusados no corpo de refrigeração. Contudo, face a um espaço de montagem bastante exíguo, frequentemente, uma fixação deste tipo poderá não ser exequível em grande parte dos casos de utilização. A presente invenção tem como objectivo subjacente o de aperfeiçoar um componente de aperto, do tipo descrito inicialmente, de modo a que, mesmo em condições restringidas, a montagem seja possível e a que a força de pressão necessária possa ser regulada variavelmente.

Este objectivo é alcançado, de acordo com a invenção, pelo facto de o componente de aperto apresentar uma moldura de caixa e pelo menos uma câmara de retenção cercada pelas suas paredes da moldura, destinada ao flange de refrigeração e ao componente de potência destinado a fazer contacto com o flange de refrigeração, sendo que um elemento de pressão está disposto entre uma parede da moldura e o componente de potência oposto a esta ou o flange de refrigeração oposto a esta, sendo que, entre o elemento de pressão e a parede da moldura existe uma fenda de separação na qual pode ser introduzido, de um só lado, um elemento de expansão por união não positiva e/ou por união positiva, de modo a que o componente de potência seja premido contra o flange de refrigeração. Por conseguinte, o componente de aperto, de acordo com a invenção, pode ser colocado, a partir de cima, sobre o flange de refrigeração e o componente associado a este, tornando-se assim possível proceder a uma montagem fácil, mesmo em condições de espaço exíguo, uma vez que não é necessária a existência de um espaço de montagem lateral. Dado que o elemento de expansão também é introduzido no componente de 2 aperto, a partir de cima, a força a ser exercida durante a aplicação do elemento de expansão e que decorre paralelamente em relação ao componente de potência, é transformada numa força que decorre na perpendicular em relação ao componente de potência, ou ao flange de refrigeração, mediante o componente de aperto, de acordo com a invenção. Deste modo é possível um ajustamento rápido e simples, não sendo necessário superar forças previamente definidas. Acresce ainda que, durante a montagem do componente de aperto, de acordo com a invenção, não é exercida qualquer pressão sobre o componente de potência, a sua junta de solda e a placa de circuito impresso.

Neste caso, afigura-se vantajoso, de acordo com a invenção, que a câmara de retenção apresente uma abertura de encaixe inferior e que o elemento de pressão esteja ligado, de um modo flexível, à parede da moldura, na zona da abertura de encaixe, em particular, através de uma charneira integral. Por este meio torna-se possível fabricar o elemento de pressão e o componente de aperto, configurados numa só peça, sendo que, após a montagem, o elemento de pressão permanece alinhado em relação ao flange de refrigeração e ao componente de potência. É ainda conveniente que o elemento de expansão se constitua por um parafuso de expansão susceptível de ser aparafusado num canal roscado. Através do binário de aperto do parafuso de expansão é possível regular uma força de pressão definida e, através do aparafusamento realizado, a partir de cima, no canal roscado, que se projecta paralelamente em relação à superfície de refrigeração, a força vertical é convertida numa força de pressão horizontal. 3 A invenção refere-se ainda a uma caixa electrónica, em particular, destinada a motores eléctricos, em que, graças ao componente de aperto, de acordo com a invenção, os componentes de potência existentes estão ligados ao flange de refrigeração, conduzindo o calor. estão contidas explicada, mais de realização que as partes com os mesmos

As configurações vantajosas, da invenção, nas reivindicações dependentes. A invenção será pormenorizadamente, com base nos exemplos representados nos desenhos em anexo, sendo idênticas estão caracterizadas respectivamente números de referência.

Mostram:

Fig. 1 uma vista de um flange do estator, com circuito electrónico correspondente, destinado a um motor eléctrico, utilizando componentes de aperto, de acordo com a invenção,

Fig. 2 um corte, ao longo da linha de corte II-II da figura 1, de uma primeira forma de realização, de acordo com a invenção,

Fig. 3 uma vista em planta e em perspectiva, de um componente de aperto, de acordo com a invenção, de acordo com a figura 2,

Fig. 4 uma vista inferior, em perspectiva, sobre o componente de aperto, de acordo com a figura 3, 4

Fig. 5 um corte, ao longo da linha de corte V-V da figura 1, de uma segunda forma de realização, de acordo com a invenção,

Fig. 6 uma vista em planta e em perspectiva, do segundo componente de aperto, de acordo com a invenção, de acordo com a figura 5 e

Fig. 7 uma vista inferior, em perspectiva, sobre o segundo componente de aperto, de acordo com a figura 6.

Na figura 1 está representada uma vista parcial de um estator 1 que faz parte de um motor eléctrico que possui um flange 2 do estator anelar no lado da extremidade. 0 estator 1 e o flange 2 do estator estão produzidos, por exemplo, como peças de alumínio moldadas por injecção. 0 flange 2 do estator possui um rebordo 3 de montagem e uma nervura 4 de apoio que se afasta na perpendicular, deslocado em relação a este, concentricamente para o interior. Num espaço interior circundado pelo filete 4 de apoio está fixada, por exemplo, uma placa 5 condutora circular, com um circuito 6 electrónico. Sobre o filete 4 de apoio pode ser colocada uma tampa não representada. No flange 2 do estator está moldado, numa só peça, pelo menos um flange 7 de refrigeração, sendo que no exemplo de realização apresentado existem dois flanges 7 de refrigeração que se afastam na perpendicular em relação à superfície do rebordo 3 de montagem, do flange 2 do estator, sobressaindo do filete 4 de apoio.

Os componentes de potência, tais como, por exemplo, os semicondutores 9 de potência estão fixados, por meio de pinos 10 de solda, sobre a placa 5 condutora. Neste caso, a disposição 5 dos componentes 9 de potência é realizada de modo a que estes decorram, com as suas superfícies, paralelamente em relação a uma superfície 11 de encosto dos flanges 7 de refrigeração e, regra geral, quando montados, estes componentes 9 de potência ainda não encostem à superfície 11 de encosto, projectando-se, antes, ligeiramente afastados em relação a esta.

De acordo com a invenção, os componentes 9 de potência, juntamente com os componentes 12 de aperto, são premidos na superfície 11 de encosto, do flange 7 de refrigeração, sob intercalação de uma película condutora térmica, isolante, (Pad condutor térmico) não representada nos desenhos, de modo a assegurar uma boa transferência de calor para o flange 7 de refrigeração. Estes componentes 12 de aperto constituem-se por uma moldura 13 de caixa, com pelo menos uma câmara 16 de retenção cercada pelas paredes 14, 15 da moldura, tal como isto é representado para um primeiro exemplo de realização das figuras 1 a 4. Na câmara 16 de retenção são acomodados, em união positiva, o componente 9 de potência e o flange 7 de refrigeração, sendo que a câmara 16 de retenção está adaptada às dimensões do componente 9 de potência e do flange 7 de refrigeração. Entre uma das paredes 14 da moldura e o flange 7 de refrigeração oposto a esta, está previsto um elemento 17 de pressão. Como se depreende da figura 2, no presente exemplo de realização, o elemento 17 de pressão situa-se entre a parede exterior 14a da moldura e o flange 7 de refrigeração. Além disso, existe um elemento de expansão que, no exemplo de realização representado, está realizado como um parafuso 18 de expansão susceptível de ser aparafusado num canal 19 roscado, configurado entre a parede 14a da moldura e o elemento 17 de pressão, e correndo em direcção a uma abertura 21 de encaixe inferior, da câmara 16 de retenção, paralelamente em relação ao 6 elemento 17 de pressão. Na zona da abertura 21 de encaixe, o elemento 17 de pressão está ligado, de um modo flexível, à parede 14a da moldura, em particular, através de uma charneira 22 de película fina. 0 componente 12 de aperto é constituído por plástico termicamente estável, por exemplo, poliamida, configurado, em particular, numa só peça moldada por injecção. De modo a conferir ao componente 12 de aperto uma rigidez suficiente, este apresenta, numa abertura 23 superior da câmara 16 de retenção, nervuras 24 de reforço que se projectam paralelamente em relação às paredes 15 da moldura. Adicionalmente, as superfícies extremas superiores das paredes 15 da moldura também podem estar ampliadas em jeito de nervuras, obtendo-se, por este meio, um reforço suplementar. A espessura de parede das paredes 14, 15 da moldura está dimensionada de modo a assegurar que o componente 12 de aperto apresente uma solidez e uma estabilidade suficiente ou ideal, sendo que mediante nervuras 26 associadas a entalhes 27 do material é possível, por um lado, economizar material de produção e, por outro, assegurar a solidez necessária. 0 componente 12 de aperto, de acordo com a invenção, é colocado com a sua abertura 21 de encaixe, a partir de cima, sobre o flange 7 de refrigeração e o componente 9 de potência associado a este, até que o componente 12 de aperto encoste, com a sua parede 14a exterior da moldura, ao filete 4 de apoio. Por conveniência, a parede 14a exterior da moldura está moldada em forma de arco no seu lado exterior, designadamente, adaptando-se ao percurso do filete 4 de apoio. Estando colocado, o elemento 17 de pressão encontra-se entre a parede 14a exterior da moldura e o flange 7 de refrigeração. 0 facto de o parafuso 18 de expansão ser aparafusado no canal 19 roscado, leva a que a 7 distância entre o elemento 17 de pressão e a parede 14a da moldura se amplie. Por este meio são eliminadas por um lado, fendas de afastamento existentes entre o elemento 17 de pressão e o flange 7 de refrigeração e, por outro, também a fenda de separação entre o lado anterior, dos componentes 9 de potência e a parede 14b da moldura, bem como entre o lado posterior, do componente 9 de potência e o flange 7 de refrigeração. Por este meio, o componente 9 de potência é premido contra o flange 7 de refrigeração, sob intercalação de um elemento condutor térmico (Pad condutor térmico) não representado nos desenhos, de modo a que possa ocorrer uma transferência de calor ideal entre ambas as partes. A vantagem do componente 12 de aperto, de acordo com a invenção, reside no facto de este poder ser colocado, a partir de cima, sobre o flange 7 de refrigeração e o componente 9 de potência e também no facto de o elemento de expansão, nomeadamente, o parafuso 18 de expansão, do presente exemplo de realização, poder ser introduzido e accionado, a partir de cima, tornando possível um fácil manuseamento, mesmo em condições de espaço exíguo. Acresce ainda o facto de graças à montagem e ao processo de aperto, a junta soldada, entre o componente 9 de potência e a placa 5 condutora, não ser desfavoravelmente esforçada. Através do respectivo binário de aperto do parafuso 18 de expansão é possível regular a força de aperto. Para que o parafuso 18 de expansão, juntamente com a sua cabeça, não se saliente, causando estorvo, o parafuso está dimensionado de maneira a afundar a sua cabeça na face superior, ao ser enroscado, sendo que para este efeito estão configurados entalhes 29, ajustados à cabeça do parafuso, na face superior do componente 12 de aperto. 8

Na figura 4 está representado o lado inferior de um componente 12 de aperto, de acordo com a invenção, donde pode depreender-se que, na parede 14a exterior da moldura, respectivamente diante das extremidades da parede, existem fendas 30 esculpidas nas quais podem ser acomodados os prolongamentos do filete de apoio, obtendo-se, por este meio, uma ligação de união positiva com o flange 2 do estator. Os prolongamentos 31 afastados, no rebordo exterior da superfície de apoio inferior pertencente à parede 14a exterior da moldura, ajudam igualmente ao posicionamento.

Na figura 1, em Y, e nas figuras 5 a 7, está representado um segundo exemplo de realização referente a um componente 35 de aperto, de acordo com a invenção. Neste caso, as partes idênticas ou de idêntica funcionalidade, tal como nas figuras 2 a 5, estão assinaladas com os mesmos números de referência. O componente 35 de aperto possui duas câmaras 16 de retenção situadas, uma ao lado da outra, separadas entre si por uma parede 36 transversal. Cada uma das câmaras 16 de retenção serve para acomodar um componente 9 de potência e um flange 7 de refrigeração associado a este, pelo que esta forma de realização, de acordo com a invenção, referente ao componente 35 de aperto, pode fixar, simultaneamente, dois componentes 9 de potência ao seu respectivo flange 7 de refrigeração. Nesta forma de realização, o elemento 17 de pressão está disposto entre a parede 14b interior da moldura e o semicondutor 9 de potência. Aparafusando os parafusos 18 de expansão nos canais 19 roscados, a distância entre a parede 14b interior da moldura e o elemento 17 de pressão movível amplia-se, sendo que por conseguinte, também os semicondutores 9 de potência são premidos contra o flange 7 de refrigeração, sob intercalação de um elemento 9 condutor térmico, isolante, e simultaneamente também a parede 14a exterior da moldura contra o flange 7 de refrigeração.

De resto, no que se refere ao seu contorno exterior, os componentes 12 e 35 de aperto, de acordo com a invenção, estão configurados de modo a ajustarem-se, de um modo ideal, às respectivas condições de montagem. De um modo vantajoso, os componentes 12 e 35 de aperto são fabricados como peças moldadas por injecção constituídas por plástico. A presente invenção não se restringe aos exemplos de realização representados, compreendendo antes, também, todos os meios de efeito idêntico, na acepção da invenção. Além disso, até à presente data, a invenção também ainda não está restringida à combinação de caracteristicas, definida na reivindicação 1, podendo antes ser definida por qualquer outra combinação de determinadas caracteristicas, decorrentes de todas as caracteristicas individuais divulgadas, no seu conjunto. Basicamente, isto significa que cada característica individual, da reivindicação 1, poderá praticamente ser omissa ou ser substituída, pelo menos, por uma característica individual divulgada numa outra passagem enunciada no pedido. Nesta medida, a reivindicação 1 deverá ser entendida simplesmente como uma primeira tentativa de formulação no que se refere a uma invenção.

Lisboa, 11 de Novembro de 2011 10

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Componente de aperto destinado a premir componentes (9) de potência em superfícies de refrigeração pertencentes a flanges (7) de refrigeração, de uma caixa, em particular, destinado a acomodar um circuito electrónico, caracterizado por uma moldura (13) de caixa, com pelo menos uma câmara (16) de retenção cercada pelas suas paredes (14a, 14b, 15) da moldura, destinada ao flange (7) de refrigeração e ao componente (9) de potência destinado a fazer contacto com o flange (7) de refrigeração, sendo que um elemento (17) de pressão está disposto entre uma parede (14a, 14b) da moldura e o componente (9) de potência oposto a esta ou o flange (7) de refrigeração oposto a esta, sendo que entre o elemento (17) de pressão e a parede (14a, 14b) da moldura da caixa existe uma fenda de separação na qual pode ser introduzido, de um só lado, um elemento (18) de expansão por união não positiva e/ou por união positiva, de modo a que o componente (9) de potência seja premido contra o flange (7) de refrigeração.
2 . Componente de aperto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a câmara (16) de retenção apresentar uma abertura (21) de encaixe inferior e por o elemento (17) de pressão estar ligado, de um modo flexível, à parede (14a, 14b) da moldura, na zona da abertura (21) de encaixe.
3. Componente de aperto, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por entre a parede (14a, 14b) da moldura e o elemento (17) de pressão estar configurada uma charneira integral, visando a ligação flexível. 1
4. Componente de aperto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o elemento (18) de expansão poder ser introduzido, correndo em direcção à abertura (21) de encaixe, paralelamente em relação ao elemento (17) de pressão.
5. Componente de aperto, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o elemento de expansão se constituir por um parafuso (18) de expansão susceptivel de ser aparafusado num canal (19) roscado.
6. Componente de aperto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por duas câmaras (16) de retenção estarem configuradas separadas, uma ao lado da outra, respectivamente com um elemento (17) de pressão correspondente.
7. Componente de aperto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a moldura (13) de caixa e os respectivos elementos (17) de pressão se constituírem por um plástico termicamente estável, em particular, poliamida.
8. Componente de aperto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a moldura (13) de caixa e os respectivos elementos (17) de pressão estarem configurados numa só peça moldada por injecção.
9. Componente de aperto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por numa abertura (23) superior da câmara (16) de retenção estarem configurados 2 nervuras (24) de reforço que se projectam paralelamente em relação às paredes (15) da moldura.
10. Componente de aperto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por na superfície extrema superior da parede (15) da moldura estarem configuradas ampliações em jeito de nervuras que servem de reforço.
11. Componente de aperto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por as paredes (14a, 14b, 15) da moldura da caixa estarem dimensionadas de modo a assegurar uma suficiente estabilidade e solidez, sendo que mediante a formação (26) de nervuras associadas a entalhes (27) de material é possível economizar material de produção e assegurar a solidez necessária.
12. Caixa electrónica destinada a motores eléctricos, com um fundo de caixa formado por um flange (2) do estator de metal, pertencente a um estator (1), sendo que no fundo da caixa está amoldado pelo menos um flange (7) de refrigeração saliente, caracterizada por um componente (9) de potência estar fixado, sob pressão de encosto, no flange (7) de refrigeração, por meio de um componente (12, 35) de aperto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11. Lisboa, 11 de Novembro de 2011 3