專利名稱：特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及特高壓直流輸變電技術(shù)領(lǐng)域，本實(shí)用新型是上述特高壓直流輸電 工程用關(guān)鍵部件-6英寸特高壓大功率晶間管觸發(fā)極模塊。
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(gè)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20MW。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)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，以便為特高壓 輸變電領(lǐng)域提供一種合適的晶間管元件管殼。按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案，所述特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，包括門極耳 片、門極管、門極定位套，其特征是所述門極管封裝于環(huán)形瓷環(huán)的殼壁上，門極管的外端露 出環(huán)形瓷環(huán)外，門極管的內(nèi)端置于環(huán)形瓷環(huán)內(nèi)；門極定位套、門極耳片分別與門極管封接。所述環(huán)形瓷環(huán)采用95%氧化鋁陶環(huán)形瓷環(huán)，環(huán)形瓷環(huán)殼體外表面軸向均勻設(shè)置凸 圓環(huán)。所述門極耳片、門極管、門極定位套同心封接。所述環(huán)形瓷環(huán)的上端有陽極法蘭，下端有陽極電極，在所述陽極電極與所述環(huán)形 瓷環(huán)之間有陽極密封圈，并且，所述陽極密封圈同心封接在所述陽極電極的外緣和環(huán)形瓷 環(huán)的底部；所述陽極法蘭、環(huán)形瓷環(huán)、陽極電極上下疊合，同心封接；在所述陽極法蘭的上 面有管蓋，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；所述觸發(fā)極模塊、環(huán)形瓷環(huán)、陽極密封圈和陽極電極組成底座。所述陽極法蘭的內(nèi)表面徑向設(shè)置凹槽。所述陽極電極的底部加蓋銅環(huán)，所述銅環(huán) 與陽極電極同心封接。所述陰極電極、陽極電極采用無氧銅制作，陰極電極、陽極電極的軸向表面設(shè)置其定位作用的臺(tái)階。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、6英寸特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊由門極耳片、門 極管、門極定位套同心封接而成，并封接于環(huán)形瓷環(huán)殼壁的金屬化孔內(nèi)。2、本實(shí)用新型通過 對門極引線管的特殊設(shè)計(jì)，最大限度降低了門極管與環(huán)形瓷環(huán)封接應(yīng)力，保證了 6英寸特 高壓大功率晶間管工作時(shí)的高氣密性與高強(qiáng)度。觸發(fā)極模塊設(shè)計(jì)確保門極管承受特高壓和 電流，門極耳片設(shè)計(jì)確保使用過程觸發(fā)極整體構(gòu)件的穩(wěn)定性能。3、本實(shí)用新型通過在陽極 底部加蓋銅環(huán)，有效提高大功率晶間管散熱效果。

圖1為特高壓大功率晶閘管元件管殼管蓋的示意圖。圖2為特高壓大功率晶閘管元件管殼底座的示意圖。圖3為觸發(fā)極模塊封裝于瓷環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，特高壓大功率晶閘管觸發(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封裝于環(huán)形瓷環(huán)7的殼壁上，門極管5的外端露出環(huán)形瓷環(huán)7外，門極管 5的內(nèi)端置于環(huán)形瓷環(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。其中，門 極管5、門極耳片4用于觸發(fā)極引線。以上各部件之間采用銀銅焊料，在氫氣爐中依次高溫 焊接而成，具有很高的封接強(qiáng)度和氣密性。所述環(huán)形瓷環(huán)7采用95%氧化鋁陶環(huán)形瓷環(huán)，環(huán) 形瓷環(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。所述環(huán)形瓷環(huán)7的上端有陽極法蘭3，下端有陽極電極10，在所述陽極電極10與 所述環(huán)形瓷環(huán)7之間有陽極密封圈8，并且，所述陽極密封圈8同心封接在所述陽極電極10 的外緣和環(huán)形瓷環(huán)7的底部；所述陽極法蘭3、環(huán)形瓷環(huán)7、陽極電極10上下疊合，同心封 接；在所述陽極法蘭3的上面有管蓋，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；所述觸發(fā)極模塊、環(huán)形瓷環(huán)7、陽極密封圈8和陽 極電極10組成底座。所述陰極電極1、陽極電極10采用無氧銅制作，陰極電極1、陽極電極10的軸向表 面設(shè)置其定位作用的臺(tái)階，用于內(nèi)部芯片定位。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和環(huán)形瓷環(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(xiàng)技 術(shù)要求和制作水平均達(dá)到工作要求。此實(shí)用新型為世界首創(chuàng)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白。本實(shí) 用新型為6英寸特高壓大功率晶間管管殼提供高強(qiáng)度、高氣密性、高穩(wěn)定性、高可靠性的觸 發(fā)極模塊。本實(shí)用新型采用高精密加工技術(shù)制造而成。6英寸特高壓大功率晶間管管殼技 術(shù)指標(biāo)封接氣密性≤1 X IO-9PamVS ；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觸發(fā)極模塊，包括門極耳片(4)、門極管(5)、門極定位套(6)，其特征是所述門極管(5)封接于環(huán)形瓷環(huán)(7)的殼壁上，門極管(5)的外端露出環(huán)形瓷環(huán)(7)外，門極管(5)的內(nèi)端置于環(huán)形瓷環(huán)(7)內(nèi)；門極耳片(4)與門極定位套(6)分別與門極管(5)封接。
2.如權(quán)利要求1所述的特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，其特征是所述環(huán)形瓷環(huán)(7) 采用95%氧化鋁陶環(huán)形瓷環(huán)，環(huán)形瓷環(huán)(7)殼體外表面軸向均勻設(shè)置凸圓環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述的特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，其特征是所述環(huán)形瓷環(huán)(7) 的上端有陽極法蘭(3)，下端有陽極電極(10)，在所述陽極電極(10)與所述環(huán)形瓷環(huán)(7) 之間有陽極密封圈(8)，并且，所述陽極密封圈(8)同心封接在所述陽極電極(10)的外緣 和環(huán)形瓷環(huán)(7)的底部；所述陽極法蘭(3)、環(huán)形瓷環(huán)(7)、陽極電極(10)上下疊合，同心封 接；在所述陽極法蘭(3)的上面有管蓋，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；所述觸發(fā)極模塊、環(huán)形瓷環(huán)(7)、陽極 密封圈⑶和陽極電極(10)組成底座。
4.如權(quán)利要求3所述的特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，其特征是所述陽極法蘭(3) 的內(nèi)表面徑向設(shè)置凹槽。
5.如權(quán)利要求3所述的特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，其特征是所述陽極電極 (10)的底部加蓋銅環(huán)(9)，所述銅環(huán)(9)與陽極電極(10)同心封接。
6.如權(quán)利要求3所述的特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，其特征是所述陰極電極 (1)、陽極電極(10)采用無氧銅制作，陰極電極(1)、陽極電極(10)的軸向表面設(shè)置其定位 作用的臺(tái)階。
7.如權(quán)利要求1所述的特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，其特征是所述門極耳片 (4)、門極定位套(6)及門極管(5)同心封接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案所述特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊，包括門極耳片、門極管、門極定位套。門極管封裝于環(huán)形瓷環(huán)的殼壁上；門極耳片、門極管、門極定位套同心封接。優(yōu)點(diǎn)是通過對6英寸特高壓大功率晶閘管觸發(fā)極模塊特殊設(shè)計(jì)，最大限度降低了門極管與環(huán)形瓷環(huán)封接應(yīng)力，保證了門極管與環(huán)形瓷環(huán)封接后在工作時(shí)的高氣密性與高強(qiáng)度；確保門極管工作時(shí)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(hào)H01L29/74GK201623017SQ20102010017
公開日2010年11月3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)明者王曉剛, 馬綱 申請人:無錫小天鵝陶瓷有限責(zé)任公司