專利名稱：特高壓大功率晶閘管元件管殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特高壓直流輸變電技術(shù)領(lǐng)域，是特高壓直流輸電工程用關(guān)鍵部件-6英寸特高壓大功率晶閘管元件管殼。
背景技術(shù)：
高壓輸變電技術(shù)已從一般的中、高壓向特高壓輸變電發(fā)展。從中可產(chǎn)出顯著的節(jié)能效益，采用士800KV特高壓直流輸電的形式外送電力，必須采用6英寸的晶閘管，這種特大功率的巨型器體是目前世界的最高水平。 目前，所有的高壓直流輸電工程都采用高電壓、大電流的晶閘管。1970年，世界上首個采用晶閘管的高壓直流工程在瑞典Gotland投入運(yùn)行，輸電容量20麗。該工程采用了直徑1英寸的晶閘管，額定電流200A。此后，晶閘管的尺寸迅速增大。我國在21世紀(jì)初建設(shè)的"三峽_常州"、"三峽_廣東"以及目前正在試投運(yùn)的"三峽_上海"直流工程已經(jīng)采用了西安電力電子技術(shù)研究所生產(chǎn)制造的芯片直徑5英寸的晶閘管，額定電壓達(dá)到7200伏，額定電流達(dá)到3000安倍。 為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的形勢，在"十一五"期間，國家將投資建設(shè)和開發(fā)長江上游梯級電站。針對電力外送問題，國家電網(wǎng)公司提出了采用士800KV特高壓直流輸電的設(shè)想，此方案已得到了國家發(fā)改委的正式批準(zhǔn)。 采用士800KV特高壓直流輸電的型式外送電力，輸送功率640萬KW，輸送電流4000A，其換流閥的核心器件_特大功率晶閘管，必須采用6英寸的晶閘管。但是目前，還沒有企業(yè)能夠生產(chǎn)出這種特大功率晶閘管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種特高壓大功率晶閘管元件管殼，以便為特高壓直流輸變電領(lǐng)域提供一種合適的晶閘管元件管殼。 按照本發(fā)明的技術(shù)方案，所述特高壓大功率晶閘管元件管殼，包括管蓋和底座，其特征是所述管蓋包括陰極電極和陰極法蘭，所述陰極法蘭同心封接在所述陰極電極的外緣；所述底座由陽極法蘭、觸發(fā)極模塊、瓷環(huán)、陽極密封圈和陽極電極；所述陽極密封圈同心封接在所述陽極電極的外緣和瓷環(huán)的底部；所述陽極法蘭、瓷環(huán)、陽極電極上下疊合，同心封接；所述觸發(fā)極模塊封裝于瓷環(huán)的殼壁上。 所述觸發(fā)極模塊包括門極耳片、門極管、門極定位套，所述門極管封裝于瓷環(huán)的殼壁上，門極管的外端露出瓷環(huán)外，門極管的內(nèi)端置于瓷環(huán)內(nèi)；所述門極耳片、門極管、門極定位套同心封接。 所述陰極電極、陽極電極采用無氧銅，陰極電極、陽極電極的表面軸向設(shè)置臺階。
所述瓷環(huán)采用95%氧化鋁陶瓷環(huán)，殼體外表面軸向均勻設(shè)置凸圓環(huán)。
所述陽極法蘭的內(nèi)表面徑向設(shè)置凹槽。 所述陽極電極底部加蓋銅環(huán)，所述銅環(huán)與陽極電極同心封接。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、6英寸特高壓大功率晶閘管元件管殼由陶瓷和金屬件組合而成，通過對95%氧化鋁陶瓷的金屬化與銅電極封接。2、本發(fā)明通過對門極引線管的特殊設(shè)計，最大限度降低了門極管與瓷環(huán)封接應(yīng)力，保證了 6英寸特高壓大功率晶閘管工作時的高氣密性與高強(qiáng)度。觸發(fā)極模塊設(shè)計確保門極管承受特高壓和電流，門極耳片設(shè)計確保使用過程觸發(fā)極整體構(gòu)件的穩(wěn)定性能。3、本發(fā)明通過在陽極底部加蓋銅環(huán)，有效提高大功率晶閘管散熱效果。


圖1為本發(fā)明管蓋與底座的安裝示意圖。
圖2為特高壓大功率晶閘管元件管殼管蓋的示意圖。
圖3為特高壓大功率晶閘管元件管殼底座的示意圖。
圖4為觸發(fā)極模塊封裝于瓷環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參見圖l，所述特高壓大功率晶閘管元件管殼，包括管蓋和底座。
參見圖2-3，所述管蓋包括陰極電極1和陰極法蘭2，陰極法蘭2同心封接在陰極電極1的外緣。所述底座由陽極法蘭3、門極套組件、瓷環(huán)7、陽極密封圈8和陽極電極10 ;所述陽極密封圈8同心封接在所述陽極電極10的外緣和瓷環(huán)7的底部；所述陽極法蘭3、瓷環(huán)7、陽極電極10上下疊合，同心封接；所述觸發(fā)極模塊封裝于瓷環(huán)7的殼壁上；所述觸發(fā)極模塊包括門極耳片4、門極管5、門極定位套6，所述門極管5封接于瓷環(huán)7的殼壁上，門極管5的外端露出瓷環(huán)7夕卜，門極管5的內(nèi)端置于瓷環(huán)7內(nèi)；門極定位套6、門極耳片4分別與門極管5進(jìn)行封接；所述門極耳片4、門極管5、門極定位套6同心封接。其中，門極管5、門極耳片4用于觸發(fā)極引線。 所述陰極電極1、陽極電極IO采用無氧銅，陰極電極1、陽極電極10的表面軸向設(shè)置臺階，用于內(nèi)部芯片定位。 所述瓷環(huán)7采用95%氧化鋁陶瓷環(huán)，瓷環(huán)7殼體外表面軸向均勻設(shè)置凸圓環(huán)，以增加"爬電距離"和提高工況下散熱效果。 所述陽極法蘭3的內(nèi)表面徑向設(shè)置凹槽，用于緩解陽極法蘭3和瓷環(huán)7封接后產(chǎn)生的封接應(yīng)力。 所述陽極電極10底部加蓋銅環(huán)9，所述銅環(huán)9與陽極電極10同心封接，有效提高大功率晶閘管散熱效果。 目前，國內(nèi)外尚無用于直流輸電的6英寸特高壓晶閘管技術(shù)或產(chǎn)品。6英寸特高壓晶閘管其芯片直徑150mm(6英寸)，重復(fù)峰值電壓8000V，通態(tài)平均電流4000A，是目前世界最高水平。經(jīng)測試其各項技術(shù)要求和制作水平均達(dá)到工作要求。此發(fā)明為世界首創(chuàng)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白。 本發(fā)明為特高壓大功率環(huán)境下提供高強(qiáng)度、高氣密性、高穩(wěn)定性、高可靠性6英寸晶閘管配套的管殼。本發(fā)明采用高精密加工技術(shù)制造而成。技術(shù)指標(biāo)封接氣密性《1 X 10—9Pam3/S ;銅電極平面度《0. 005mm ;銅電極平行度《0. 03mm ;法蘭與銅電極同心度《0. 5 ;封接強(qiáng)度^ 5KN/cm2。
權(quán)利要求
特高壓大功率晶閘管元件管殼，包括管蓋和底座，其特征是所述管蓋包括陰極電極(1)和陰極法蘭(2)，所述陰極法蘭(2)同心封接在所述陰極電極(1)的外緣；所述底座由陽極法蘭(3)、觸發(fā)極模塊、瓷環(huán)(7)、陽極密封圈(8)和陽極電極(10)；所述陽極密封圈(8)同心封接在所述陽極電極(10)的外緣和瓷環(huán)(7)的底部；所述陽極法蘭(3)、瓷環(huán)(7)、陽極電極(10)上下疊合，同心封接；所述觸發(fā)極模塊封裝于瓷環(huán)(7)的殼壁上。
2. 如權(quán)利要求1所述的特高壓大功率晶閘管元件管殼，其特征是所述觸發(fā)極模塊包括門極耳片(4)、門極管(5)、門極定位套(6)，所述門極管(5)封裝于瓷環(huán)(7)的殼壁上，門 極管(5)的外端露出瓷環(huán)(7)夕卜，門極管(5)的內(nèi)端置于瓷環(huán)(7)內(nèi)；門極定位套(6)、門 極耳片(4)分別與門極管5進(jìn)行封接。
3. 如權(quán)利要求2所述的特高壓大功率晶閘管元件管殼，其特征是所述門極耳片(4)、 門極管(5)、門極定位套(6)同心封接
4. 如權(quán)利要求1所述的特高壓大功率晶閘管元件管殼，其特征是所述陰極電極(1)、 陽極電極(10)采用無氧銅，陰極電極(1)、陽極電極(10)的表面軸向設(shè)置臺階。
5. 如權(quán)利要求1所述的特高壓大功率晶閘管元件管殼，其特征是所述瓷環(huán)(7)采用 95%氧化鋁陶瓷環(huán)，瓷環(huán)(7)殼體外表面軸向均勻設(shè)置凸圓環(huán)。
6. 如權(quán)利要求l所述的特高壓大功率晶閘管元件管殼，其特征是所述陽極法蘭(3) 的內(nèi)表面徑向設(shè)置凹槽。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的特高壓大功率晶閘管元件管殼，其特征是所述陽極電極 (10)底部加蓋銅環(huán)(9)，所述銅環(huán)(9)與陽極電極(10)同心封接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特高壓大功率晶閘管元件管殼，按照本發(fā)明的技術(shù)方案所述特高壓大功率晶閘管元件管殼，包括管蓋和底座，管蓋包括陰極電極和陰極法蘭，陰極法蘭同心封接在陰極電極的外緣；底座由陽極法蘭、觸發(fā)極模塊、瓷環(huán)、陽極密封圈和陽極電極；陽極密封圈、陽極法蘭、瓷環(huán)、陽極電極上下疊合，同心封接；觸發(fā)極模塊包括門極耳片、門極管、門極定位套，門極管封裝于瓷環(huán)的殼壁上；門極耳片、門極管、門極定位套同心封接。優(yōu)點是通過對95％氧化鋁陶瓷的金屬化與銅電極封接；保證了門極管與環(huán)形瓷環(huán)封接后在工作時的高氣密性與高強(qiáng)度；確保門極管工作時可以承受特高壓和電流，確保整體構(gòu)件的穩(wěn)定性能；陽極底部加蓋銅環(huán)，有效提高大功率晶閘管散熱效果。
文檔編號H01L23/06GK101777523SQ201010100148
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者余曉初, 王曉剛, 馬綱 申請人:無錫小天鵝陶瓷有限責(zé)任公司