本發(fā)明屬于電力電子器件裝配領(lǐng)域，特別涉及一種帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組及其壓裝方法。

背景技術(shù)：

電力電子器件是當(dāng)代電力電子技術(shù)的核心，目前高壓大功率電力電子器件(如二極管、晶閘管、IGBT、IGCT等)主要采用模塊式和壓接式兩種封裝類型。壓接式電力電子器件具有雙面散熱特性，短路失效模式等優(yōu)良的特性，尤其適合于大量器件的串聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)合，在較大功率的應(yīng)用場(chǎng)合具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。壓接式電力電子器件需要在其兩面施加數(shù)十千牛的壓力才能正常工作，且對(duì)于壓接力的大小、均勻度有較高的要求，因此對(duì)于壓接式電力電子器件的安裝與使用存在較多困難。

傳統(tǒng)的電力電子器件壓接閥組主要依靠人力擰緊螺栓來提供壓接力，該方式均勻性和準(zhǔn)確性較差且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。圖1(a)、(b)為一種傳統(tǒng)的壓接式電力電子器件閥組結(jié)構(gòu)示意圖，包括垂直方向設(shè)置的四根絕緣桿01，水平方向由下至上依次設(shè)置的下端板09、碟形彈簧08與碟形彈簧座07、若干個(gè)電力電子器件06及其配套的散熱器05、壓力銷03、上端板04；除所述壓力銷和與之直接接觸的散熱器以外，其余相鄰器件之間均設(shè)有定位孔，通過定位銷保證中心對(duì)齊；四根絕緣桿穿過上端板和下端板，并通過絕緣桿螺母02將上下兩塊端板和中間的散熱器、電力電子器件、碟形彈簧和碟形彈簧座夾??；上端板設(shè)有螺絲孔，壓力銷外有與之匹配的螺紋。實(shí)際使用時(shí)，首先將閥組按照上述順序組裝完成，擰緊絕緣桿螺母，將壓力銷插入上端板的螺絲孔內(nèi)，依靠人力將壓力銷不斷旋入螺絲孔中，從而給下方的散熱器、電力電子器件、碟形彈簧座和碟形彈簧提供壓力。若忽略散熱器和電力電子器件的形變，則壓力銷的擰入深度即為碟形彈簧的形變量，根據(jù)碟形彈簧的數(shù)據(jù)手冊(cè)便可確定此時(shí)的壓裝力大小。該方法的缺點(diǎn)在于：碟形彈簧的形變量為毫米級(jí)別，實(shí)際操作時(shí)很難對(duì)其精準(zhǔn)測(cè)量，因此很難確定壓裝力的精確數(shù)值，從而影響電力電子器件的性能，甚至損壞電力電子器件。一種改進(jìn)的方法為：在壓力銷和上端板的螺絲孔之間增加限位裝置，當(dāng)壓力銷的擰入深度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)便將壓力銷卡死，從而確保對(duì)壓力銷擰入深度的精確控制，然而該方法決定了該閥組只能用于特定電力電子器件，若采用具有不同壓裝力的電力電子器件則需要調(diào)整擰入深度的設(shè)定值，為此需要更換上端板和壓力銷。此外，兩種方法都是基于人力操作，目前主流的壓裝式電力電子器件的壓裝力至少為40kN，大功率型號(hào)的壓裝力可達(dá)100kN，因此一次裝配往往需要多人共同操作才能夠完成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組及其壓裝方法，該發(fā)明可以克服已有電力電子器件閥組裝配困難、費(fèi)時(shí)費(fèi)力且準(zhǔn)確性較差的問題，通過液壓機(jī)構(gòu)精確控制壓裝力的大小和受力點(diǎn)，從而節(jié)約人力并提高電力電子器件的可靠性。

本發(fā)明提出的一種帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組，其特征在于，包括壓接式電力電子器件閥組和壓裝工裝；所述壓接式電力電子器件閥組包括四根垂直設(shè)置的絕緣桿，多個(gè)絕緣桿螺母，水平方向由下至上依次設(shè)置的下端板、碟形彈簧、碟形彈簧座、若干個(gè)電力電子器件及其配套的散熱器、壓盤、壓桿、上端板和壓力計(jì)，水平設(shè)置的各個(gè)部件中心對(duì)齊；所述壓裝工裝包括上平臺(tái)和下平臺(tái)、位于上下平臺(tái)角部的四根垂直設(shè)置的支撐桿、以及位于上平臺(tái)中部的液壓缸，上平臺(tái)中部還開設(shè)使液壓缸活塞通過的通孔；其中，四根絕緣桿兩端分別穿過上端板和下端板，并通過絕緣桿螺母將上、下端板和位于兩端板之間的壓桿、壓盤、散熱器、電力電子器件、碟形彈簧、碟形彈簧座夾住，為電力電子器件提供所需要的壓裝力；將該拼裝好的壓接式電力電子器件閥組放置在液壓缸的正下方，且由下平臺(tái)支撐。

所述壓桿為圓柱形，該壓桿與上端板接觸的一端為平面，與下方壓盤接觸的一端為球面。

所述壓盤為圓柱形，該壓盤與下方散熱器接觸的一端為平面，與壓桿接觸的一端設(shè)有圓形槽，該圓形槽直徑與壓桿直徑相適應(yīng)。

一種根據(jù)上述帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組的壓裝方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：將所述壓接式電力電子器件閥組按照設(shè)定的順序組裝完成后，擰緊絕緣桿螺母，把該閥組放入所述壓裝工裝內(nèi)；將壓力計(jì)置于閥組上端板的中心位置，控制液壓缸活塞向下運(yùn)動(dòng)至壓力計(jì)上方并對(duì)壓力計(jì)和下方的閥組施壓，緩慢加壓直至壓力計(jì)讀數(shù)剛好達(dá)到電力電子器件規(guī)定的壓裝力大小，手動(dòng)擰緊絕緣桿螺母，收回液壓缸活塞，將電力電子器件閥組移出壓裝工裝便完成了閥組的壓裝。

本發(fā)明提出的壓接式電力電子器件閥組及其壓裝方法，其特點(diǎn)及有益效果是：

1、本發(fā)明依靠液壓機(jī)構(gòu)的輸出壓力來確定壓裝力的大小和受力點(diǎn)，因此能夠保證電力電子器件承受了合適的壓力。

2、針對(duì)不同壓裝力的電力電子器件，本發(fā)明中無需更換閥組零部件，只需調(diào)整液壓機(jī)構(gòu)的輸出壓力大小即可。

3、該壓接式電力電子器件閥組只需一人便可完成裝配。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的壓接式電力電子器件閥組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為壓接式電力電子器件閥組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為壓接式電力電子器件閥組壓裝工裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中，01是絕緣桿，02是絕緣桿螺母，03是壓力銷、04是上端板，05是散熱器，06是電力電子器件，07是碟形彈簧座，08是碟形彈簧、09是下端板。

圖2中，1是絕緣桿，2是絕緣桿螺母，3是壓力計(jì)、4是上端板，5是壓桿，6是壓盤，7是散熱器，8是電力電子器件，9是碟形彈簧座，10是碟形彈簧、11是下端板。

圖3中，12是上平臺(tái)，13是下平臺(tái)，14是支撐桿，15是液壓缸。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的壓接式電力電子器件閥組及其壓裝方法結(jié)合附圖及實(shí)施例說明其結(jié)構(gòu)及裝配方法如下：

本發(fā)明提出的一種帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組，所述壓接式電力電子器件閥組的結(jié)構(gòu)如圖2(a)、(b)所示，包括四根垂直設(shè)置的絕緣桿1，多個(gè)絕緣桿螺母2，水平方向由下至上依次設(shè)置的下端板11、碟形彈簧10、碟形彈簧座9、若干個(gè)電力電子器件8及其配套的散熱器7、壓盤6、壓桿5、上端板4和壓力計(jì)3，上、下端板及上、下端板之間部件的中心均設(shè)有定位孔，并通過定位銷保證中心對(duì)齊；所述壓裝工裝的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括上平臺(tái)12和下平臺(tái)13、位于上下平臺(tái)角部的四根垂直設(shè)置的支撐桿14、以及位于上平臺(tái)12中部的液壓缸15，上平臺(tái)中部開設(shè)使液壓缸活塞通過的通孔；其中，四根絕緣桿1兩端分別穿過上端板4和下端板11，并通過絕緣桿螺母2將上、下端板和位于兩端板之間的壓桿5、壓盤6、散熱器7、電力電子器件8、碟形彈簧9、碟形彈簧座10夾住，從而提供電力電子器件所需要的壓裝力；將該拼裝好的壓接式電力電子器件閥組放置在液壓缸15的正下方，且由下平臺(tái)13支撐。

所述上端板4和下端板11的主體采用鋁材制作，四周留有圓孔以便絕緣桿1穿過，上端板4與壓桿5的接觸中心、下端板11與碟形彈簧座10的接觸的中心均設(shè)有圓形槽，該槽中設(shè)有一塊鑄鋼制成的圓盤，用以提高端板表面硬度，防止端板與壓桿5或碟形彈簧座10的接觸面上較大的壓強(qiáng)損害端板表面。

所述壓桿5采用鑄鋼制成以保證足夠強(qiáng)度，壓桿為圓柱形，與上端板4接觸的一端為平面，與下方壓盤6接觸的一端為球面，從而保證壓桿5與壓盤6為點(diǎn)接觸，即便上端板4與下方電力電子器件的水平面不平行也能保證壓裝力施加在電力電子器件8的中心位置。

所述壓盤6采用鑄鋼制成以保證足夠強(qiáng)度，壓盤為圓柱形，與下方散熱器7接觸的一端為平面，與壓桿5接觸的一端設(shè)有圓形槽，圓形槽直徑與壓桿的直徑相適應(yīng)(一般比壓桿5直徑大1mm)，裝配時(shí)將壓桿5放置于圓形槽中，從而保證了壓桿5位于下方電力電子器件8的中心位置。

所述電力電子器件8可為晶閘管、GTO、ETO、IGBT、IGCT等；散熱器7尺寸根據(jù)電力電子器件的實(shí)際受力面積設(shè)計(jì)。

所述支撐桿14可由多節(jié)鋼管連接而成，支撐桿的長(zhǎng)度可調(diào)，從而使得所述壓裝工裝可以滿足多種長(zhǎng)度閥組的壓裝需要。

本發(fā)明提出的壓接式電力電子器件閥組，其裝配順序?yàn)椋涸诖怪狈较蛟O(shè)置四根絕緣桿1，在絕緣桿1下方安裝絕緣桿螺母2，將四根絕緣桿1插入下端板11，在下端板11上安裝碟形彈簧座9和碟形彈簧10，根據(jù)閥組規(guī)模依次向上交錯(cuò)累加散熱器7和電力電子器件8，在最頂端的散熱器7上放置壓盤6和壓桿5，在壓桿5上方放置上端板4，在裝配過程中通過定位銷和定位孔確保各零部件的中心位于同一直線上，通過調(diào)整各部件的位置使得壓桿5嵌入壓盤6的圓形槽中。最后通過上方的四個(gè)絕緣桿螺母2將上端板4固定并將壓力計(jì)3放在上端板4的中央。

本發(fā)明還提出了一種基于上述帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組的壓裝方法，具體包括以下步驟：將壓接式電力電子器件閥組按照上述設(shè)定的順序組裝完成后，擰緊絕緣桿螺母2，把該閥組放入與之配套的壓裝工裝內(nèi)；將壓力計(jì)3置于閥組上端板4的中心位置，控制液壓缸15活塞向下運(yùn)動(dòng)至壓力計(jì)3上方并對(duì)壓力計(jì)3和下方的閥組施壓，緩慢加壓直至壓力計(jì)讀數(shù)剛好達(dá)到電力電子器件8規(guī)定的壓裝力大小，由于碟形彈簧10和電力電子器件8受力后會(huì)發(fā)生形變，上端板4向下運(yùn)動(dòng)，原本擰緊的絕緣桿螺母2此時(shí)會(huì)松開，手動(dòng)擰緊絕緣桿螺母2后，收回液壓缸15活塞，將電力電子器件閥組移出壓裝工裝便完成了閥組的壓裝。

本發(fā)明解決了傳統(tǒng)閥組壓裝過程中壓裝力大小不精確的問題，能夠迅速并準(zhǔn)確的完成電力電子器件的壓裝，極大提高了電力電子器件的裝配效率與可靠性。