DISPOSITIVO DE SOLDADURA PARA CONECTAR CÉLULAS SOLARES.
Dispositivo de soldadura para conectar células solares (1, 2, 3), en el que una fuente de calor que funciona por el principio de inducción une las pistas conductoras (4) de las células solares (1, 2, 3), provistas de fundente para soldeo, con los conductores eléctricos (7);
la fuente de calor presenta un generador de alta frecuencia y un bucle inductor (21) en el que una corriente de alta frecuencia del generador de alta frecuencia produce un campo magnético de alta frecuencia, y éste induce en la pista conductora (4) y en el conductor eléctrico (7) dispuesto a lo largo de la pista conductora (4) unas corrientes parásitas que generan el calor necesario para el proceso de soldadura, incluyendo el dispositivo de soldadura un pisador, caracterizado porque el bucle inductor (21) está configurado en forma de U, presentando al menos un brazo (21.1) de la U una forma ondulada de tal modo que el bucle inductor (21) presenta estrechamientos (25) y ensanchamientos (26), porque los estrechamientos (25) y los ensanchamientos (26) optimizan el desarrollo de calor en la zona de soldadura y, en consecuencia, también para ahorrar energía, y porque el pisador consiste en un pisador (27) de campo magnético neutro y cada ensanchamiento (26) permite que el pisador (27) de campo magnético neutro acceda a un punto de soldadura
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08154725.
Solicitante: KOMAX HOLDING AG.
Nacionalidad solicitante: Suiza.
Dirección: INDUSTRIESTRASSE 6 6036 DIERIKON SUIZA.
Inventor/es: MICCICHE, BRIAN, S., DINGLE, BRAD, M., Sidelinger,Shawn M, Correll,Thomas R, Neidert,Kenneth A.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 17 de Abril de 2008.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B23K1/002 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR. › B23K SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO O CHAPADO POR SOLDADURA O SOLDADURA SIN FUSION; CORTE POR CALENTAMIENTO LOCALIZADO, p. ej. CORTE CON SOPLETE; TRABAJO POR RAYOS LASER (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión de metales B21C 23/22; realización de guarniciones o recubrimientos por moldeo B22D 19/08; moldeo por inmersión B22D 23/04; fabricación de capas compuestas por sinterización de polvos metálicos B22F 7/00; disposiciones sobre las máquinas para copiar o controlar B23Q; recubrimiento de metales o recubrimiento de materiales con metales, no previsto en otro lugar C23C; quemadores F23D). › B23K 1/00 Soldadura sin fusión, p. ej. brazing, o desoldeo (B23K 3/00 tiene prioridad; caracterizadas únicamente por el uso de materiales o de un medio ambiente particular B23K 35/00; en la fabricación de circuitos impresos H05K 3/34). › Soldadura sin fusión por calentamiento por inducción.
- B23K1/00S
- B23K3/047F
- B23K3/08 B23K […] › B23K 3/00 Herramientas, dispositivos o accesorios particulares para la soldadura sin fusión o el desoldeo, no concebidos para procedimientos particulares (materiales utilizados para la soldadura sin fusión B23K 35/00). › Dispositivos auxiliares a este efecto (limpieza de conductores o de tubos o de sistemas de conductores o de tubos, p. ej. antes de la soldadura, B08B 9/02).
- B23K3/08D
- H01L31/18H2
- H05K3/34H
Clasificación PCT:
- B23K1/002 B23K 1/00 […] › Soldadura sin fusión por calentamiento por inducción.
- H01L31/18 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas.
- H05K3/34 H […] › H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › H05K CIRCUITOS IMPRESOS; ENCAPSULADOS O DETALLES DE LA CONSTRUCCIÓN DE APARATOS ELECTRICOS; FABRICACION DE CONJUNTOS DE COMPONENTES ELECTRICOS. › H05K 3/00 Aparatos o procedimientos para la fabricación de circuitos impresos. › Conexiones soldadas.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
PDF original: ES-2373755_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Dispositivo de soldadura para conectar células solares La invención se refiere a un dispositivo de soldadura para conectar células solares donde una fuente de calor que funciona por el principio de inducción une las pistas conductoras de las células solares, provistas de un fundente para el soldeo, con conductores eléctricos según la definición de la reivindicación independiente.
El documento EP 1 748 495 A1 da a conocer un dispositivo de soldadura para conectar eléctricamente varias células solares. En este caso en la superficie de las células están previstas unas pistas conductoras que se pueden cubrir con una cinta conductora eléctrica y esta cinta se puede conectar eléctricamente con las pistas conductoras mediante una fuente de calor, fuente de calor que calienta por inducción las pistas conductoras, y la cinta se funde, fundiéndose un fundente para soldeo que une la cinta con las pistas conductoras.
El documento WO 80/02662 A se refiere a un dispositivo para conectar las pistas conductoras de las placas de circuitos impresos mediante clavijas de contacto dispuestas en conexiones de paso de las placas de los circuitos impresos. Para ello se utiliza una banda inductora en forma de U accionada por un generador de alta frecuencia. No se trata de células solares ni de la colocación de conductores eléctricos en las pistas conductoras de tales células solares.
El documento US-4 685 608 se refiere a un dispositivo de fusión sin contacto fundente para soldeo y a la producción de las correspondientes conexiones soldadas en células solares. Se trata principalmente de eliminar desventajas derivadas del calentamiento infrarrojo de puntos de soldadura. Por ello se utiliza una combinación de un medio de calentamiento por inducción y un receptor térmico. Por consiguiente, en este caso se trata de un calentamiento indirecto mediante un receptor térmico que irradia calor. El calentamiento ha de ser lo más uniforme posible.
El documento DE 20311931 se refiere a un dispositivo para fundir sin contacto fundente para soldeo y a la producción de las correspondientes conexiones soldadas en células solares. Se utiliza una combinación de un inductor y una placa de presión, estando situada la placa de presión entre el inductor y el punto a soldar. Para que la placa de presión no provoque un cortocircuito en el inductor, ésta se fabrica de un material no conductor de la electricidad.
El documento JP 10302956 se refiere a un dispositivo para fundir sin contacto fundente para soldeo y a la producción de las correspondientes conexiones soldadas donde se utilizan dos bucles inductores situados uno frente a otro y cuya forma está adaptada a un conductor no lineal que se somete a tratamiento térmico.
El documento EP 1355346 se refiere a un dispositivo para el tratamiento térmico de componentes semiconductores. En concreto se trata de un tratamiento térmico local o controlado en ciertas de capas o superficies de los semiconductores. Ya sólo debido a las temperaturas relativamente bajas empleadas, en el documento EP 1355346 no se trata de una producción de conexiones soldadas.
El documento EP 449790 se refiere a un dispositivo para la soldadura por inducción de contactos en los cantos de circuitos híbridos y en las placas de circuitos impresos. Se utiliza un bucle inductor de dos brazos que define, en cooperación, un punto de fusión magnético a lo largo de un canto.
El documento JP 2000068043 se refiere a un dispositivo para el calentamiento por inducción sin contacto de un cuerpo cónico.
El documento WO 2000/08151592 se refiere a un dispositivo para el calentamiento por inducción de componentes metálicos, por ejemplo turbinas de gas. El objetivo consiste en lograr un calentamiento uniforme de los componentes metálicos. El documento WO 2000/08151592 apuesta por la utilización de dos bobinas de inducción situadas una frente a otra.
La invención quiere servir de ayuda en este contexto. La invención, tal como está caracterizada en la reivindicación 1, resuelve el objetivo de crear un dispositivo de soldadura que produzca conexiones soldadas con ahorro de energía en base al principio de inducción.
En las reivindicaciones dependientes se indican realizaciones ventajosas de la invención.
Las ventajas logradas con la invención consisten esencialmente en que el dispositivo de soldadura genera conexiones soldadas entre conductores eléctricos con poco gasto de energía. El calor necesario para ello se genera mediante un bucle inductor. La corriente de alta frecuencia que fluye por el bucle inductor genera un campo magnético variable en el tiempo que provoca corrientes parásitas (eddy current) en los conductores a conectar y en el fundente de soldeo, y éstas calientan a su vez los conductores y funden el fundente de soldeo. Cuando no fluye corriente por el bucle inductor, los conductores y el fundente se enfrían, conectándose los conductores mediante el fundente. El generador de alta frecuencia necesario para obtener la corriente en el bucle inductor puede ser de pequeño tamaño en lo que respecta a la potencia y, en consecuencia, se puede producir de forma económica.
La conformación específica del bucle inductor permite optimizar el campo magnético y, con ello, el consumo de corriente en el bucle inductor o la potencia del generador de alta frecuencia. Con el bucle inductor según la invención se puede reducir la potencia del generador de alta frecuencia a una tercera parte, manteniendo la misma longitud para el bucle inductor empleada hasta ahora, o se puede triplicar la longitud del bucle inductor manteniendo la misma potencia del generador de alta frecuencia empleada hasta ahora. El bucle inductor en forma de U con brazos ondulados genera en sus estrechamientos un campo magnético más débil y en sus ensanchamientos un campo magnético más fuerte, con lo que se forman verdaderas zonas de soldadura con una óptima distribución del calor. Además, los conductores a conectar entre sí se pueden sujetar en el centro de cada ensanchamiento mediante un pisador de campo magnético neutro y aislante eléctrico. La longitud operativa del bucle inductor según la invención también se puede adaptar fácilmente a la longitud de la conexión por soldadura a producir. Para ello, en el ensanchamiento correspondiente se provoca un cortocircuito eléctrico, por ejemplo colocando de forma manual o mecánica un perno o un tornillo.
La presente invención se explica más detalladamente mediante las figuras adjuntas. En ellas:
Fig. 1: muestra varias células solares unidas en una banda de células; Fig. 2: muestra un cabezal de soldadura con bucles inductores; Fig. 3: muestra un bucle inductor con pisadores; Fig. 4 y 5: muestran un bucle inductor de longitud operativa regulable;Fig. 5a: muestra una variante de realización del bucle inductor; y Fig. 6: detalles del bucle inductor.
La figura 1 muestra una primera célula solar 1, una segunda célula solar 2 y una tercera célula solar 3. Las células solares 1, 2, 3 también se denominan células fotovoltaicas y transforman la energía de la radiación de la luz en energía eléctrica. La tensión generada en la célula individual se genera entre las pistas conductoras de la cara superior 4 de la célula 5 y las pistas conductoras de su cara inferior 6, no visibles en la figura 1. Cuando las pistas conductoras de la cara superior 4 de la célula 5 y las pistas conductoras de la cara inferior 6 de la célula se conectan a una carga eléctrica resistente, por ejemplo una resistencia óhmica o una batería, fluye una corriente eléctrica y la energía eléctrica generada por la célula solar se consume en la carga o se almacena en la batería. Varias células solares se interconectan eléctricamente formando una banda (string) . Varias bandas forman un módulo, también llamado panel. Las células solares se conectan en serie mediante las pistas conductoras de la cara superior 4 de la célula 5 y las pistas conductoras de la cara inferior 6 de la célula. En este contexto se añade la tensión de la célula individual y se pueden utilizar conductores 7 más finos para la interconexión.
En la figura 1, la primera célula solar 1, la segunda célula solar 2 y la tercera célula solar 3 están conectadas entre sí eléctricamente formando una banda de células 8. Un conductor 7 conecta una pista conductora 4 de la cara superior 5 de la primera célula solar 1 con la pista conductora de la cara inferior 6 de la segunda célula solar 2. Un conductor 7 conecta una pista conductora 4 de la cara superior 5 de la segunda... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Dispositivo de soldadura para conectar células solares (1, 2, 3) , en el que una fuente de calor que funciona por el principio de inducción une las pistas conductoras (4) de las células solares (1, 2, 3) , provistas de fundente para soldeo, con los conductores eléctricos (7) ; la fuente de calor presenta un generador de alta frecuencia y un bucle inductor (21) en el que una corriente de alta frecuencia del generador de alta frecuencia produce un campo magnético de alta frecuencia, y éste induce en la pista conductora (4) y en el conductor eléctrico (7) dispuesto a lo largo de la pista conductora (4) unas corrientes parásitas que generan el calor necesario para el proceso de soldadura, incluyendo el dispositivo de soldadura un pisador, caracterizado porque el bucle inductor (21) está configurado en forma de U, presentando al menos un brazo (21.1) de la U una forma ondulada de tal modo que el bucle inductor (21) presenta estrechamientos (25) y ensanchamientos (26) , porque los estrechamientos (25) y los ensanchamientos (26) optimizan el desarrollo de calor en la zona de soldadura y, en consecuencia, también para ahorrar energía, y porque el pisador consiste en un pisador (27) de campo magnético neutro y cada ensanchamiento (26) permite que el pisador (27) de campo magnético neutro acceda a un punto de soldadura.
2. Dispositivo de soldadura según la reivindicación 1, caracterizado porque los estrechamientos (25) y los ensanchamientos (26) sirven para la optimización energética del campo magnético de alta frecuencia y para un funcionamiento con ahorro de energía del generador de alta frecuencia.
3. Dispositivo de soldadura según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el bucle inductor (21) consiste en un tubo por el que fluye un refrigerante.
4. Dispositivo de soldadura según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la longitud operativa del bucle inductor (21) es regulable.
5. Dispositivo de soldadura según la reivindicación 4, caracterizado porque en un ensanchamiento (26) del bucle inductor (21) se puede colocar un tornillo (28) o un perno (28) , tornillo (28) o un perno (28) que cortocircuita el bucle inductor (21) en ese lugar.
6. Dispositivo de soldadura según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque por cada ensanchamiento (26) está previsto un pisador (27) de campo magnético neutro que atraviesa el ensanchamiento (26) y aprieta el conductor (7) contra la pista conductora (4) .
7. Dispositivo de soldadura según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque está previsto un cabezal de soldadura (10) con una cantidad de bucles inductores (21) igual a la cantidad de pistas conductoras
(4) de las células solares (1, 2, 3) a conectar con los conductores (7) , soldándose todas las pistas conductoras
(4) de una célula solar con los conductores (7) simultáneamente y en toda su longitud.
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