ES2270484T3 - Regulador para un motor electrico con circuito de regulacion y un semiconductor de potencia. - Google Patents
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN REGULADOR PARA UN MOTOR ELECTRICO, QUE ESTA PROVISTO CON CONEXIONES PARA EL MOTOR ELECTRICO, UNA TENSION DE ABASTECIMIENTO Y AL MENOS UN VALOR TEORICO EXTERNO Y JUNTO A LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS ELECTRONICOS MUESTRA AL MENOS PARA EL CIRCUITO DE REGULACION UN SEMICONDUCTOR DE POTENCIA COMO ETAPA DE EMISION DE POTENCIA. UN REGULADOR ELABORABLE CON COSTE ADECUADO, CON AHORRO DE ESPACIO Y COMPACTO, CON ALTA CALIDAD Y FIABILIDAD SE CONSIGUE DE ACUERDO CON LA INVENCION DE TAL MODO, QUE TODOS LOS ELEMENTOS RESPECTIVOS ELECTRONICOS ESTAN CONTENIDOS CON FORMA HIBRIDA Y/O SOBRE UN SUBSTRATO CERAMICO, ASI COMO UNIDOS UNO CON OTRO, DE FORMA QUE EL HIBRIDO ESTA SUJETO SOBRE UNA PLACA SOPORTE CONDUCTORA TERMICA, QUE PUEDE UNIRSE CON UN CUERPO DE REFRIGERACION, QUE SUJETA EL SEMICONDUCTOR DE POTENCIA FUERA DEL HIBRIDO SOBRE LA PLACA SOPORTE Y ESTANDO UNIDOS CON SUS ELECTRODOS DE CONEXION DE FORMA ELECTRICAMENTE CONDUCTORA CON EL HIBRIDO Y DE MODO QUE LAS CONEXIONES DEL REGULADOR SE APLICAN ACCESIBLEMENTE AL HIBRIDO.
Description
Regulador para un motor eléctrico con circuito
de regulación y un semiconductor de potencia.
La invención se refiere a un regulador para un
motor eléctrico, que está provisto con conexiones para el motor
eléctrico, una tensión de alimentación y al menos un valor teórico
externo y que presenta, además de los componentes electrónicos para
el circuito de regulación, al menos un semiconductor de potencia
como fase final de potencia.
Los reguladores conocidos de este tipo están
provistos, en general, con una placa de circuito impreso, sobre la
que están colocados los componentes electrónicos y están cableados
entre sí. En este caso, los semiconductores de potencia pueden
estar fijados sobre cuerpos de refrigeración y todo el circuito de
regulación puede estar fundido para la protección contra las
influencias del medio ambiente o puede estar alojado en una carcasa
de plástico. Un regulador de este tipo no sólo requiere un gasto
alto de piezas, sino también un gasto considerable de montaje, de
manera que sus costes de fabricación son considerables. Debido a los
muchos puntos de soldadura entre los componentes electrónicos y los
semiconductores de potencia se perjudica, además, la calidad y la
fiabilidad del regulador.
También se conoce un regulador monolítico, cuya
fabricación solamente es tolerable, sin embargo, en virtud de los
costes de desarrollo cada vez más altos, con un número de piezas muy
grande.
El cometido de la invención es crear un
regulador del tipo mencionado al principio, que se puede fabricar
sin estructura monolítica con un coste favorable también para
números de piezas más pequeños con buena calidad y fiabilidad.
Este cometido se soluciona de acuerdo con la
invención porque todos los componentes electrónicos están
contenidos como híbridos en y/o sobre un substrato de cerámica y
están conectados entre sí, porque el híbrido está fijado sobre una
placa de soporte conductora de calor, que se puede conectar con un
cuerpo de refrigeración, porque los semiconductores de potencia
están fijados fuera del híbrido sobre la placa de soporte y están
conectados de forma conductora de electricidad con sus electrodos
de conexión con el híbrido y porque las conexiones del regulador en
el híbrido están realizadas de forma accesible.
En esta estructura, el híbrido contiene todo el
circuito de regulación, pudiendo estar configuradas las
resistencias como resistencias híbridas impresas conocidas en sí y
pudiendo ser igualadas de una manera sencilla a través de láser. En
virtud de la buena conductividad térmica y del buen acoplamiento de
los semiconductores de potencia con la placa de soporte se
consigue, en comparación con los reguladores conocidos, formados
sobre una placa de circuito impreso, una superficie grande y, por
lo tanto, una conexión térmica buena con la placa de soporte. El
regulador no tiene que ser ya sobredimensionado por razones de
seguridad, en virtud del buen acoplamiento térmico entre los
semiconductores de potencia y la placa de soporte. El nuevo
regulador tiene una estructura muy compacta, lo que es conveniente
especialmente para una miniaturización y flexibilización. El número
de los puntos de soldadura se reduce en gran medida a través del
híbrido, lo que no sólo se expresa en una elevación de la calidad y
la fiabilidad, sino también en una reducción considerable de los
costes.
El híbrido y la placa de soporte se convierten
de esta manera en una unidad porque el híbrido se encola con la
placa de soporte, se fija o se conecta fijamente de otra manera con
medios mecánicos.
De acuerdo con una configuración, para las
conexiones está previsto que las conexiones estén configuradas como
conexiones de enchufe con carcasa para un conector. Esta posibilidad
de conexión es ventajosa especialmente cuando el regulador es
empleado para un motor eléctrico de soplante en un automóvil.
No obstante, las conexiones pueden estar
configuradas también como conexiones soldadas, conexiones de
sujeción, conexiones de corte o conexiones roscadas.
Si los semiconductores de potencia están
configurados como chips de silicio (sin carcasa), entonces se
pueden encolar o estañar directamente con la placa de soporte.
Además, ésta y sus líneas de conexión que forman el híbrido se
pueden cubrir por medio de una capa de protección.
De acuerdo con una configuración, está previsto
que en el caso de un circuito de regulación con sensores de
temperatura, éstos estén dispuestos en conexión conductora de calor
con la placa de soporte sobre esta placa de soporte o en el
híbrido. Los semiconductores de potencia o el o los sensores de
temperatura están en buen contacto térmico, de manera que el o los
sensores de temperatura puede(n) reaccionar muy rápidamente a
las modificaciones de la temperatura en los semiconductores de
potencia.
La transmisión térmica entre la placa de soporte
y un cuerpo de refrigeración que está colocado en ella se puede
mejorar porque la placa de soporte está conectada a través de una
capa de pasta conductora de calor de una manera mecánicamente fija
con el cuerpo de refrigeración. La placa de soporte está constituida
de una manera preferida por cobre, que posee una buena
conductividad térmica.
También es ventajosa una configuración, que se
caracteriza porque las resistencias del circuito de regulación están
configuradas como resistencias híbridas impresas, puesto que estas
resistencias pueden ser igualadas de una manera sencilla a través
de láser.
A continuación se explica en detalle la
invención con la ayuda de un ejemplo de realización representado de
forma esquemática en el dibujo en una vista lateral.
Sobre una placa de soporte 1, que está
constituida de una manera preferida por cobre, está aplicado un
híbrido 3, que recibe en un substrato de cerámica todos los
componentes electrónicos del circuito de regulación. En el híbrido
3 están conectados entre sí a través de bandas de conductores los
componentes electrónicos ya en su combinación de circuito. Las
resistencias del circuito de regulación pueden estar aplicadas o
introducidas en este caso como las líneas de conexión en
realización impresa. El híbrido 3 está conectado de forma mecánica
con la placa de soporte 1, pudiendo seleccionarse encolado, sujeción
o una conexión de otro tipo fijada de forma mecánica. Fura del
híbrido 3 se fijan los semiconductores de potencia 2 sobre la placa
de soporte 1 y, en concreto, de tal forma que se conectan de forma
conductora de calor con la placa de soporte 1, especialmente cuando
se configuran como chip de silicio sin carcasa. Los semiconductores
de potencia 2 pueden estar encolados o soldados con la placa de
soporte 1.
La conexión eléctrica del semiconductor de
potencia 2 con el híbrido 3 recibe líneas de conexión 5, que pueden
estar cubiertas, como los semiconductores de potencia 2, con una
capa de protección.
Las conexiones 4 para el motor eléctrico, la
tensión de alimentación y el valor teórico externo se fijan
adicionalmente en el híbrido 3, pudiendo utilizarse cualquier
técnica de conexión posible. Las conexiones 4 pueden estar
configuradas como conexiones soldadas, conexiones de sujeción,
conexiones de corte o conexiones roscadas. Si las conexiones 4
están configuradas como conexiones de enchufe y están rodeadas por
una carcasa para un conector, entonces se puede conectar el
regulador de una manera rápida y sencilla. El cable de conexión
terminado con un conector solamente tiene que enchufarse en el
regulador.
La placa de soporte 1 se puede conectar de una
manera sencilla, en caso necesario, con un cuerpo de refrigeración
6. El cuerpo de refrigeración 6 se puede conectar a través de
tornillos, bornes, encolado o unión con la placa de soporte 1,
pudiendo aplicarse una pasta conductora de calor para la mejora del
acoplamiento térmico entre la placa de soporte 1 y el cuerpo de
refrigeración 1 y el cuerpo de refrigera-
ción 6.
ción 6.
Si el regulador está provisto con un sensor de
temperatura, entonces en el caso del acoplamiento directo de los
chips con la placa de soporte 1 se consigue un acoplamiento térmico
muy bueno entre los semiconductores de potencia 2 y el sensor de
temperatura, que puede están colocado también sobre la placa de
soporte 1 o sobre el híbrido 3. El sensor de temperatura puede
reaccionar entonces muy rápidamente a modificaciones de la
temperatura en los semiconductores de potencia 2. Como sensor de
temperatura se utiliza en este caso de la manera más sencilla un
elemento de resistencia en función de la temperatura, que está en
buen contacto térmico con la placa de soporte 1.
Claims (9)
1. Regulador para un motor eléctrico, que está
provisto con conexiones para el motor eléctrico, una tensión de
alimentación y al menos un valor teórico externo y que presenta,
además de los componentes electrónicos para el circuito de
regulación, al menos un semiconductor de potencia como fase final de
potencia, caracterizado porque todos los componentes
electrónicos están contenidos como híbridos (3) en y/o sobre un
substrato de cerámica y están conectados entre sí, porque el
híbrido (3) está fijado sobre una placa de soporte (1) conductora
de calor, que se puede conectar con un cuerpo de refrigeración (6),
porque los semiconductores de potencia (2) están fijados fuera del
híbrido (3) sobre la placa de soporte (1) y están conectados de
forma conductora de electricidad con sus electrodos de conexión con
el híbrido (3) y porque las conexiones (4) del regulador en el
híbrido (3) están realizadas de forma accesible.
2. Regulador de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el híbrido (3) está encolado, retenido
o está conectado de otro modo fijamente con medios mecánicos.
3. Regulador de acuerdo con la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque las conexiones (4) están
configuradas como conexiones de enchufe con carcasa para un
conector.
4. Regulador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los
semiconductores de potencia (2) están configurados como chips de
silicio y están encolados o estañados con la placa de soporte
(1).
5. Regulador de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque los semiconductores de potencia (2)
propiamente dichos y sus líneas de conexión (5) que forman el
híbrido (3) están cubiertos por medio de una capa de
protección.
6. Regulador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en un circuito
de regulación con sensores de temperatura, éstos están dispuestos
con buena conexión conductora de calor con la placa de soporte (1)
sobre esta placa de soporte o en el híbrido (3).
7. Regulador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la placa de
soporte (1) está constituida por cobre.
8. Regulador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la placa de
soporte (1) está conectada a través de una capa de pasta conductora
de calor de una manera fija mecánicamente con el cuerpo de
refrigeración (6).
9. Regulador de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las resistencias
del circuito de regulación están configuradas como resistencias
híbridas impresas.
Applications Claiming Priority (2)
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