專利名稱：一種功率器件串豎直放置機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及需要機(jī)械壓裝的功率器件的固定，尤其是一種功率器件串豎直放置機(jī)械壓裝單元結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于較大功率多電平功率單元內(nèi)部器件(如IGCT、二極管、可控硅等)的機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在大功率電力電子變換系統(tǒng)中，考慮到散熱以及電磁兼容等多方面原因，多采用平板式電力電子器件。由于其自身特性，需要通過外力施加于其陰極陽極表面，并保證壓力值限定在特定范圍內(nèi)，且表面受力均衡，才可使其電氣性能達(dá)到最佳工作狀態(tài)。因而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及系統(tǒng)安裝時(shí)，需使單元的機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)合理，以保證壓裝力輸出精度高并且持久穩(wěn)定。通常來講，大功率電力電子器件單元一般具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量重的特點(diǎn)，為后期組裝以及維護(hù)工作造成很大難度，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需將產(chǎn)品的易裝配性，結(jié)構(gòu)緊湊性、輕量化、壓裝板剛性、結(jié)構(gòu)耐用度、易維護(hù)性等相關(guān)因素考慮進(jìn)去。由于原有的水平方向放置的器件單元構(gòu)造從長(zhǎng)途運(yùn)輸和機(jī)械振動(dòng)頻繁的環(huán)境中使用，非常容易造成器件受力不均，從而使設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不佳，甚至故障。因而需進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)設(shè)計(jì)，并將結(jié)構(gòu)的緊湊性，輕量化考慮進(jìn)去。通過檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本專利申請(qǐng)相關(guān)的專利文獻(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的 目的在于克服原有技術(shù)的不足，提供一種功率器件串豎直放置的前后非對(duì)稱多桿式機(jī)械壓裝單元結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使功率器件在機(jī)械壓裝后的結(jié)構(gòu)緊湊性、輕量化、穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品的易裝配性、后期維護(hù)的方便性以及使用耐久性，并且綜合考慮產(chǎn)品電連接距離、雜散電感、功率密度等相關(guān)因素。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:—種功率器件串豎直放置機(jī)械壓裝單元結(jié)構(gòu)，包括四方框架、頂板、底板及功率器件串，在四方框架內(nèi)的下底固裝底板，在四方框架內(nèi)的上端固裝頂板，底板與頂板平行設(shè)置，在頂板與底板之間豎直安裝多個(gè)功率器件串。而且，所述頂板、底板與四方框架的安裝結(jié)構(gòu)是:底板直接固裝在四方框架的下底，在四方框架上端的兩側(cè)固裝有兩道角鋼，兩道角鋼之間固裝頂板，頂板與底板之間通過豎直固定桿進(jìn)行間隔固裝。而且，在頂板上方橫向固裝有槽鋼。而且，所述頂板與底板之間豎直安裝功率器件串的結(jié)構(gòu)為:在頂板上固裝一彈簧芯桿，在該彈簧芯桿與頂板下底之間安裝有一彈簧，彈簧芯桿與頂板的徑向之間固裝一聯(lián)接鍵；在彈簧芯桿中軸部位上部同軸螺紋嚙合安裝一壓緊螺釘，在彈簧芯桿中軸部位下部同軸穿裝一壓裝頂桿，在壓緊螺釘與壓裝頂桿之間同軸安裝一滾珠，壓裝頂桿的下端同軸頂裝在豎直設(shè)置的功率器件串上端；在底板上對(duì)應(yīng)功率器件串的下端同軸通過底板墊塊安裝一上頂滾珠。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:1、本裝置將功率器件串采用豎直方向布局，以保證平板式電力電子在裝配，運(yùn)輸使用以及維護(hù)過程中保持同一姿態(tài)，從而簡(jiǎn)化對(duì)應(yīng)流程；在運(yùn)行過程中平板式電力電子器件始終保持水平姿態(tài)，壓裝力與器件重力方向一致，從而避免了器件串水平放置造成的器件受力不均以及長(zhǎng)期機(jī)械振動(dòng)狀況下使用故障的情況。2、本裝置的頂板套件與底板套件采用了工字型角鋼槽鋼焊接加固，在減小板厚的同時(shí)增加了其支撐強(qiáng)度與剛性，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，可將頂板最大變形量控制在1.5mm以下，底板變形量控制在1_以下；對(duì)應(yīng)彈簧芯桿與薄鋼板采用鍵連接，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，可以滿足彈簧芯桿行程要求，實(shí)際壓裝效果較好。3、本裝置優(yōu)化了器件串受力方式，采用前后非對(duì)稱多連桿框架構(gòu)造和等腰三角形的功率器件串布局，保證受力點(diǎn)變形量恒定，壓裝力均衡穩(wěn)定精確輸出，經(jīng)有限元分析與實(shí)際測(cè)量，能夠達(dá)到相關(guān)要求

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為圖2的A-A向截面剖視放大圖；圖4為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的實(shí)施例；需要說明的是，本實(shí)施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)施例以IGCT功率單元串為例進(jìn)行敘述。一種功率器件串豎直放置機(jī)械壓裝單元結(jié)構(gòu)，包括四方框架1、頂板5、底板7及功率器件串3，在四方框架內(nèi)的下底固裝底板，在四方框架內(nèi)的上端固裝頂板，底板與頂板平行設(shè)置，在頂板與底板之間豎直安裝多個(gè)功率器件串及其他輔件如絕緣墊塊、母排等的安裝。頂板、底板與四方框架安裝的具體結(jié)構(gòu)是:底板直接固裝在四方框架的下底。在四方框架上端的兩側(cè)通過固定螺釘(沒有標(biāo)號(hào))固裝有兩道角鋼4，兩道角鋼之間固裝頂板，頂板與底板之間通過豎直固定桿6進(jìn)行間隔固裝。為了加強(qiáng)頂板與頂板之間的強(qiáng)度，避免變形，在頂板上方橫向固裝一槽鋼9，該槽鋼的兩端與兩側(cè)的兩道角鋼端面固裝。本實(shí)施例附圖中，所述豎直固定桿為四個(gè)，并呈等腰梯形布局；豎直固定桿的數(shù)量以及槽鋼的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定。頂板與底板之間豎直安裝功率器件串的結(jié)構(gòu)為:在頂板上固裝一彈簧芯桿13，在該彈簧芯桿與頂板下底之間安裝有一彈簧2，彈簧芯桿與頂板的徑向之間固裝一聯(lián)接鍵14 ;在彈簧芯桿中軸部位上部同軸螺紋嚙合安裝一壓緊螺釘8，在彈簧芯桿中軸部位下部同軸穿裝一壓裝頂桿11，在壓緊螺釘與壓裝頂桿之間同軸安裝一滾珠10，壓裝頂桿的下端同軸頂裝在豎直設(shè)置的功率器件串上端。在底板上對(duì)應(yīng)功率器件串的下端同軸安裝一上頂滾珠12，該上頂滾珠同軸安裝在底板上所固裝的底板墊塊13上，由此實(shí)現(xiàn)將功率器件串安裝在底板與頂板之間。本實(shí)用新型的工作原理是:擰動(dòng)壓緊螺釘?shù)耐瑫r(shí)壓裝頂桿向下移動(dòng)壓緊功率器件串，同時(shí)由于聯(lián)接鍵的止轉(zhuǎn)作用使彈簧芯桿整體上移，彈簧壓縮，并將其所產(chǎn)生的力施加于功率器件串上，控制好彈簧的壓縮量即可達(dá)到壓緊力精確輸出的目的，從而實(shí)現(xiàn)功率器件以最佳狀態(tài)運(yùn)行。由于頂板與底板良好的剛性和強(qiáng)度，可以為壓緊力輸出提供很好的支撐平臺(tái)，因而保證了彈簧變形量的可控性和精準(zhǔn)性。在進(jìn)行后期維護(hù)過程中，只需將單元用叉車取下，擰松壓緊螺釘即可完成功率器件及相關(guān)輔件的拆卸與更換工作。其他電氣元件如圖1所示，可以根據(jù)實(shí)際需求加裝角鋼、立梁等固定件進(jìn)行固定連接，或者通過其他方式固定于單元外部，根據(jù)設(shè)備實(shí)際安裝要求而定，這里不做贅述本裝置的頂板與底板采用了工字型角鋼槽鋼焊接加固，在減小板厚的同時(shí)增加了其支撐強(qiáng)度與剛性，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，可將頂板最大變形量控制在1.5mm以下，底板變形量控制在Imm以下；對(duì)應(yīng)彈簧芯桿與薄鋼板采用鍵連接，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，可以滿足彈簧芯桿行程要求，實(shí)際壓裝效果較好。
權(quán)利要求1.一種功率器件串豎直放置機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括四方框架、頂板、底板及功率器件串，在四方框架內(nèi)的下底固裝底板，在四方框架內(nèi)的上端固裝頂板，底板與頂板平行設(shè)置，在頂板與底板之間豎直安裝多個(gè)功率器件串。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件串豎直放置機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述頂板、底板與四方框架的安裝結(jié)構(gòu)是:底板直接固裝在四方框架的下底，在四方框架上端的兩側(cè)固裝有兩道角鋼，兩道角鋼之間固裝頂板，頂板與底板之間通過豎直固定桿進(jìn)行間隔固裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率器件串豎直放置機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:在頂板上方橫向固裝有槽鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率器件串豎直放置機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述頂板與底板之間豎直安裝功率器件串的結(jié)構(gòu)為:在頂板上固裝一彈簧芯桿，在該彈簧芯桿與頂板下底之間安裝有一彈簧，彈簧芯桿與頂板的徑向之間固裝一聯(lián)接鍵；在彈簧芯桿中軸部位上部同軸螺紋嚙合安裝一壓緊螺釘，在彈簧芯桿中軸部位下部同軸穿裝一壓裝頂桿，在壓緊螺釘與壓裝頂桿之間同軸安裝一滾珠，壓裝頂桿的下端同軸頂裝在豎直設(shè)置的功率器件串上端；在底板上對(duì)應(yīng)功率器件串的下端同軸通過底板墊塊安裝一上頂滾珠。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種功率器件串豎直放置機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，包括四方框架、頂板、底板及功率器件串，在四方框架內(nèi)的下底固裝底板，在四方框架內(nèi)的上端固裝頂板，底板與頂板平行設(shè)置，在頂板與底板之間豎直安裝多個(gè)功率器件串。本裝置將功率器件串采用豎直方向布局，以保證平板式電力電子在裝配，運(yùn)輸使用以及維護(hù)過程中保持同一姿態(tài)，從而簡(jiǎn)化對(duì)應(yīng)流程；在運(yùn)行過程中平板式電力電子器件始終保持水平姿態(tài)，壓裝力與器件重力方向一致，從而避免了器件串水平放置造成的器件受力不均以及長(zhǎng)期機(jī)械振動(dòng)狀況下使用故障的情況。
文檔編號(hào)H01L23/13GK203165887SQ20122073000
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者李雪飛, 蔡維, 徐道恒, 王詩祺, 高樹瑞, 王玉博, 劉媛, 劉佳 申請(qǐng)人:天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所有限公司, 天津天傳電氣有限公司