Caja (100) realizada con perfil extruido en aleación de aluminio para la fabricación de un dispositivo electrónico de potencia estanco multiposiciones (200),

formando el perfil extruido un túnel de sección cerrada sustancialmente rectangular provista de unas aletas (110) en por lo menos un lado del rectángulo, permitiendo estas aletas (110), en el exterior de la caja (100), la circulación del aire por convección natural en la dirección de extrusión (X), estando destinado un lado (101) no provisto de aletas a servir de base de fijación de la caja (100) y de soporte para componentes electrónicos de potencia del dispositivo electrónico de potencia (200), caracterizada porque las aletas (110) están mecanizadas transversalmente a la dirección de extrusión (X) para formar unas almenas (111) en las aletas (110), estando alineadas estas almenas (111) unas a continuación de las otras en una dirección, denominada óptima (OP), formando un ángulo con la dirección de extrusión (X) optimizada en función de una dirección de instalación de la caja (100) preferente predeterminada y siendo estas almenas (111) de una geometría tal que éstas permiten, en el exterior de la caja (100), la circulación del aire por convección natural en la dirección óptima (OP).

Caja realizada con perfiles extruidos metálicos multiposiciones para la fabricación de un dispositivo electrónico de potencia estanco.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere al ámbito general de las cajas realizadas con perfiles extruidos metálicos destinadas a la fabricación de dispositivos electrónicos de potencia estancos.

Tales dispositivos de potencia estancos son, por ejemplo, unos cargadores de batería destinados a embarcarse sobre vehículos como, por ejemplo, elevadores, coches de golf, etc., que pueden limpiarse por procedimientos relativamente intrusivos como, por ejemplo, un fluido a presión. En estas aplicaciones es necesario que el cargador de batería sea totalmente estanco con el fin de proteger los componentes electrónicos que incorpora.

En el contexto particular expuesto más arriba, no se trata evidentemente de utilizar una ventilación clásica empleando un ventilador que impulse aire al interior de la caja. En efecto, la apertura necesitada por la acción del ventilador genera una entrada de fluido o de partículas sólidas no aceptable para este tipo de dispositivo electrónico de potencia.

Más particularmente, la invención se refiere a una caja de esta clase cuyo perfil extruido forma un túnel de sección cerrada sustancialmente rectangular provisto de aletas en por lo menos un lado del rectángulo. Estas aletas, al aumentar la superficie de intercambio térmico de la caja con el aire exterior, permiten una disipación del calor. Esta disipación aumenta cuando circula aire impulsado en contacto con estas aletas. No obstante, en el contexto particular expuesto anteriormente, no se trata tampoco de posicionar un ventilador que impulsa aire sobre las aletas de la caja. En efecto, la tecnología de los ventiladores no permite realizar tal ventilador con una estanqueidad satisfactoria y fiable y todo ello a un coste razonable.

Generalmente, un lado no provisto de aletas está destinado a servir de base de fijación de la caja y de soporte para componentes electrónicos de potencia del dispositivo electrónico de potencia.

La caja puede intercambiar entonces calorías de forma marginal con el soporte sobre el cual está fijada. Sin embargo, la naturaleza de este soporte no es absolutamente conocida a priori. Su materia, su espesor o su superficie pueden presentar características térmicas muy diversas que permitirán o impedirán una evacuación del calor.

Asimismo, al estar cerrada la caja y no poder ventilarse hacia el exterior, debe intercambiar por ello las calorías producidas con el aire ambiente por los solos modos de convección natural, es decir, sin ventilación artificial, y de radiación.

Por tanto, más precisamente todavía, las aletas del perfil extruido que forma la caja están adaptadas a la circulación del aire por convección natural en la dirección de extrusión en el exterior de la caja.

En consecuencia, es necesario prever que los modos de convección natural y de radiación sean máximos con el fin de asegurar una evacuación del calor suficiente para un funcionamiento correcto del dispositivo electrónico de potencia colocado en el interior de la caja.

Por lo demás, se sabe que, generalmente, los dispositivos electrónicos de potencia son producidos en grandes series y requieren un precio de coste muy ajustado.

Con respecto a los parámetros de coste y a la realización de la estanqueidad, se sabe que la utilización de un elemento extruido de un solo bloque en túnel es particularmente interesante, puesto que esto asegura la estanqueidad en cuatro lados de la caja. Esto facilita igualmente el montaje del cargador de batería o, más generalmente, del dispositivo de potencia y, por tanto, contribuye a disminuir el coste final del dispositivo electrónico de potencia.

La extrusión de un túnel de aluminio implica, en el caso de un disipador de calor, que las aletas estén en el sentido de la extrusión. Asimismo, las cajas existentes actualmente realizadas con perfiles extruidos comprenden aletas en la dirección de extrusión y permiten, por tanto, la evacuación del calor producido en el interior de la caja por el dispositivo electrónico de potencia con ayuda de las aletas, ya que éstas están posicionadas de manera que sean verticales.

Por lo demás, es conocido que las prestaciones térmicas se mejoran no sólo con la superficie de contacto con el aire, y de ahí la utilidad de las aletas, sino también con la velocidad del aire sobre esta superficie. El calentamiento del aire al contacto con las aletas crea un movimiento natural del aire hacia arriba que se favorece si el aire puede elevarse libremente y, por tanto, si la orientación de las aletas es vertical.

Por tanto, el montaje de la caja sobre una pared vertical con una orientación igualmente vertical de las aletas proporciona una disipación óptima para una caja extruida. Esto obliga entonces a que la instalación del dispositivo de potencia se prevea de este modo en todos los vehículos en los que deba instalarse el dispositivo electrónico de potencia.

Esto es hoy en día una limitación penalizadora que frena la extensión de la utilización de dispositivos de potencia realizados con ayuda de una caja extruida. Por tanto, contextos muy diversos están privados de esta solución en este momento.

Por el contrario, para un montaje sobre una pared horizontal, el plano de las aletas es entonces en sí también horizontal y la convección del aire es mucho más pequeña. A pesar de la existencia de la radiación, se observa una baja eficacia muy importante superior al 30%.

Asimismo, existen soluciones ensambladas en las que unos radiadores que llevan unas aletas están ensambladas sobre un túnel preextruido desprovisto de aletas. Esto permite que la dirección de las aletas sea perpendicular a la dirección de extrusión o forme ángulo con ésta. Los radiadores utilizados presentan unos perfiles en peine estándar que disponen generalmente de aletas largas montadas sobre una gruesa base y destinadas a la convección forzada. La convección forzada necesita efectivamente una densidad superior del flujo de calorías y, por tanto, un espesor más importante de la base de las aletas. Desembocan generalmente en cajas que tienen una masa de aluminio o de metal muy importante, lo que es penalizador. Además, estas soluciones son complejas de fabricar por mecanizado y ensamblaje, puesto que la limitación de la estanqueidad está siempre presente.

El documento US2007/0025087 muestra un ejemplo de caja según la técnica anterior.

Objetivo y resumen de la presente invención

Por tanto, el principal objetivo de la presente invención es paliar los inconvenientes encontrados con las cajas conocidas de la técnica anterior e igualmente responder a las exigencias de las limitaciones de producción conocidas para este género de caja proponiendo una caja tal como se expone anteriormente, en la cual las aletas están mecanizadas transversalmente a la dirección de extrusión para formar unas almenas en las aletas, estando alineadas estas almenas unas a continuación de otras en una dirección, denominada óptima, que forma un ángulo con la dirección de extrusión optimizado en función de una dirección de instalación preferente predeterminada y teniendo estas almenas una geometría tal que permitan, en el exterior de la caja, la circulación del aire por convección natural en la dirección óptima.

Con tal caja es posible realizar un dispositivo electrónico de potencia que pueda instalarse en varias posiciones, asegurando al propio tiempo que la convección natural del aire garantice una disipación correcta del calor.

La fabricación de la caja por extrusión del túnel permite dotar al túnel con aletas en el sentido de la extrusión. Estas aletas, cuando están instaladas verticalmente, permiten que el calentamiento del aire a su contacto cree un movimiento natural del aire hacia arriba favorecido por la posición vertical de las aletas.

Cuando el dispositivo electrónico de potencia se coloca a lo largo de una dirección de instalación distinta de la dirección vertical, las aletas se encuentran igualmente en esta dirección. Gracias a la invención, las aberturas constituidas por las almenas preferentemente alineadas en la dirección vertical cuando la caja está colocada en la dirección de instalación preferente permiten el mantenimiento de una convección natural del aire.

Por tanto, la dirección... [Seguir leyendo]

1. Caja (100) realizada con perfil extruido en aleación de aluminio para la fabricación de un dispositivo electrónico de potencia estanco multiposiciones (200) , formando el perfil extruido un túnel de sección cerrada sustancialmente rectangular provista de unas aletas (110) en por lo menos un lado del rectángulo, permitiendo estas aletas (110) , en el exterior de la caja (100) , la circulación del aire por convección natural en la dirección de extrusión (X) , estando destinado un lado (101) no provisto de aletas a servir de base de fijación de la caja (100) y de soporte para componentes electrónicos de potencia del dispositivo electrónico de potencia (200) , caracterizada porque las aletas (110) están mecanizadas transversalmente a la dirección de extrusión (X) para formar unas almenas (111) en las aletas (110) , estando alineadas estas almenas (111) unas a continuación de las otras en una dirección, denominada óptima (OP) , formando un ángulo con la dirección de extrusión (X) optimizada en función de una dirección de instalación de la caja (100) preferente predeterminada y siendo estas almenas (111) de una geometría tal que éstas permiten, en el exterior de la caja (100) , la circulación del aire por convección natural en la dirección óptima (OP) .

2. Caja (100) según la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos dos lados opuestos (102, 104) del rectángulo están provistos de unas aletas (110) mecanizadas transversalmente para formar unas almenas (111) alineadas unas a continuación de las otras en direcciones óptimas idénticas en los dos lados (102, 104) provistos de aletas (110) .

3. Caja (100) según la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos dos lados opuestos (102, 104) del rectángulo están provistos de unas aletas (110) mecanizadas transversalmente para formar unas almenas (111) alineadas unas a continuación de las otras en direcciones óptimas diferentes en los dos lados (102, 104) provistos de unas aletas.

4. Caja (100) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la dirección o las direcciones óptimas (OP) forman un ángulo comprendido entre 45 y 90º en valor absoluto, inclusive, con la dirección de extrusión (X) .

5. Caja (100) realizada con perfil extruido metálico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las almenas (111) están alineadas en una dirección (OP) perpendicular a la dirección de extrusión (X) .

6. Caja (100) realizada con perfil extruido metálico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las almenas (111) están realizadas a intervalos regulares comprendidos entre 4 mm y 10 mm.

7. Caja (100) realizada con perfil extruido metálico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las almenas (111) presentan anchuras idénticas comprendidas entre 4 mm y 10 mm.

8. Caja (100) realizada con perfil extruido metálico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las distancias que separan las almenas (111) son sensiblemente iguales a las anchuras de las almenas (111) .

9. Caja (100) realizada con perfil extruido metálico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las aletas (110) están espaciadas entre sí en una distancia comprendida entre 6 mm y 16 mm.

10. Caja (100) realizada con perfil extruido metálico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el perfil extruido es tal que el lado o los lados (102, 104) provistos de unas aletas (110) presentan un espesor decreciente de la base (101) de fijación y de soporte de los componentes electrónicos hacia el lado (103) del rectángulo opuesto a esta base (101) .

11. Caja (100) realizada con perfil extruido metálico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el lado (101) que sirve de base de fijación de la caja y de soporte para componentes electrónicos presenta un espesor mayor que el del lado (103) opuesto a esta base (101) .

12. Caja (100) realizada con perfil extruido metálico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el perfil extruido es tal que, en por lo menos uno de los lados del rectángulo (103, 102, 104) , la pared interna está provista de unas microestrías (115') o de unas milialetas (114') .

13. Caja (100) realizada con perfil extruido metálico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la caja (100) es tratada por anodización.

14. Dispositivo electrónico de potencia multiposiciones (200) que comprende por lo menos un módulo electrónico para realizar las funciones del módulo electrónico de potencia montado sobre por lo menos una tarjeta electrónica (211, 212) colocada en el seno de una caja (100) según las reivindicaciones anteriores 1 a 13, estando cerrada dicha caja (100) de manera estanca por dos placas laterales (20, 202) fijadas herméticamente a la caja (100) realizada con perfil extruido.

15. Dispositivo electrónico de potencia multiposiciones (200) según la reivindicación 14, caracterizado porque,

siendo este dispositivo (200) un cargador de batería, por lo menos un módulo electrónico es apto para realizar funciones de carga de batería.

16. Dispositivo electrónico de potencia multiposiciones (200) según una de las reivindicaciones 14 y 15, 5 caracterizado porque incluye un sistema de agitación de aire interno (210) .

17. Dispositivo electrónico de potencia multiposiciones (200) según una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque la tarjeta electrónica es llevada por un soporte metálico destinado a ponerse en contacto con al menos una pared de la caja (100) .