專(zhuān)利名稱(chēng)：成組大功率平板式電力電子器件機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子器件的壓裝，尤其是一種成組大功率平板式電力電子器件機(jī) 械壓裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電力電子器件是構(gòu)成電力電子變換系統(tǒng)(如變頻器、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器等)主回路的 主要器件，為解決散熱和電磁兼容等問(wèn)題，大功率電力電子器件多采用平板式圓餅外形結(jié) 構(gòu)形式。大功率平板式電力電子器件必須通過(guò)外力對(duì)其陽(yáng)極和陰極表面施加技術(shù)數(shù)據(jù)規(guī)定 的壓力后，才可正常工作。單只平板式電力電子器件的壓裝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一般在其兩平面與兩個(gè)散熱器直 接接觸，再在兩散熱器上加裝彈簧鋼(或彈簧墊圈)及若干螺栓，緊固螺栓，使沿平板式電力 電子器件軸線(xiàn)方向施加規(guī)定的壓力即可。為解決大功率電力變換系統(tǒng)電磁兼容問(wèn)題，并使其更緊湊，常需要將若干平板式 電力電子器件、散熱器、絕緣塊、連接母線(xiàn)等，用一套壓裝零件，沿同一軸線(xiàn)壓裝在一起，構(gòu) 成一組緊湊式結(jié)構(gòu)。對(duì)于大功率平板式電力電子器件的成組壓裝，在溫度變化、長(zhǎng)期運(yùn)行的 條件下，始終保證壓裝力的精度是其技術(shù)難點(diǎn)。如果壓裝力過(guò)小，平板式電力電子器件導(dǎo)電 接觸面熱阻增大，不利于散熱；此外器件內(nèi)部如控制極的接觸也可能處于不良狀態(tài)，很可能 不受控。如果壓裝力過(guò)大，平板式電力電子器件可能直接受到損傷。因此，對(duì)成組大功率平 板式電力電子器件提供持久精確的壓力，是保證成組大功率平板式電力電子器件可靠工作 的必要條件之一。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種同軸度好、壓力恒定、 壓裝精度高、維修更換方便的成組大功率平板式電力電子器件機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的—種成組大功率平板式電力電子器件機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，由左支撐板、右支撐板，左頂 桿、右頂桿及左壓盤(pán)、右壓盤(pán)構(gòu)成，左、右壓盤(pán)之間水平同軸安裝功率器件串，左頂桿、右頂 桿同軸設(shè)置且其一端分別安裝在左支撐板、右支撐板上，左頂桿、右頂桿的另一端分別頂裝 在左、右壓盤(pán)上，其特征在于⑴左頂桿同軸滑動(dòng)安裝在一彈簧芯軸內(nèi)，彈簧芯軸通過(guò)其徑向安裝的一鍵銷(xiāo)安裝 在左支撐板上，在支撐板右端的彈簧芯軸上安裝一組碟形彈簧，在支撐板右端的彈簧芯軸 上徑向制有一環(huán)槽，該環(huán)槽內(nèi)安裝限位卡盤(pán)；⑵在左頂桿左側(cè)的彈簧芯軸內(nèi)同軸嚙合安裝有一壓裝螺桿；⑶左頂桿右端端部與左壓盤(pán)為球面副安裝，右頂桿左端端部與右壓盤(pán)為球面副安 裝。 而且，所述在彈簧芯軸內(nèi)的壓裝螺桿與左頂桿之間安裝有一鋼球。[0012]而且，所述左頂桿右端端部與左壓盤(pán)的球面副安裝的結(jié)構(gòu)是左頂桿右端端部制 成球面，在與左頂桿右端端部球面相頂裝位置的左壓盤(pán)上制有球窩，球面與球窩相配合。而且，所述右頂桿左端端部與右壓盤(pán)的球面副安裝的結(jié)構(gòu)是在右頂桿左端端部 與右壓盤(pán)之間安裝有一鋼球，該鋼球分別同軸臥裝在右頂桿左端端部及右壓盤(pán)所制的球窩 內(nèi)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本結(jié)構(gòu)采用碟形彈簧作為驅(qū)動(dòng)力元件，碟形彈簧的壓縮行程通過(guò)機(jī)加工零件精確控制，與裝配精度無(wú)關(guān)，機(jī)械壓緊力控制準(zhǔn)確，壓力恒定，對(duì)功率器件串裝配長(zhǎng)度的寬容 度大，消除裝配間隙，一定范圍內(nèi)自適應(yīng)功率器件串長(zhǎng)度，壓裝精度高。2、本結(jié)構(gòu)在功率器件串兩端的施力端和支撐端均采用球面副接觸，保證功率器件 串受壓的驅(qū)動(dòng)力和阻抗力同軸，消除因壓裝框架裝配誤差，保證功率器件串驅(qū)動(dòng)力和阻抗 力同軸，符合大功率電力電子器件機(jī)械壓裝技術(shù)條件。3、本結(jié)構(gòu)方便功率器件的維修更換，對(duì)于同種規(guī)格的功率器件，在壓裝數(shù)量變化 時(shí)，僅調(diào)整左、右頂桿的長(zhǎng)度，即可正常使用。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖(沒(méi)有安裝卡盤(pán)，并省略了兩端支撐板與基座的 固裝)；圖2為圖1的彈簧芯軸的放大結(jié)構(gòu)零件圖；圖3為本實(shí)用新型彈簧芯軸端的結(jié)構(gòu)放大剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步詳述；需要說(shuō)明的是本實(shí)施例是 描述性的，不是限定性的，不能以此來(lái)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。一種成組大功率平板式電力電子器件機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，由左支撐板2、右支撐板12， 左頂桿6、右頂桿11及左壓盤(pán)7、右壓盤(pán)9構(gòu)成，左、右壓盤(pán)之間水平同軸安裝功率器件串8， 左頂桿、右頂桿同軸設(shè)置且其一端分別安裝在左支撐板、右支撐板上，左頂桿、右頂桿的另 一端分別頂裝在左、右壓盤(pán)上。本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)是⑴左頂桿同軸滑動(dòng)安裝在一彈簧芯軸3內(nèi)，該彈簧芯軸通過(guò)其徑向安裝的一鍵銷(xiāo) 15 (參見(jiàn)圖3)安裝在左支撐板上，在支撐板右端的彈簧芯軸上安裝一組碟形彈簧5，在支撐 板右端的彈簧芯軸上徑向制有一環(huán)槽13，該環(huán)槽內(nèi)安裝限位卡盤(pán)14 ；⑵在左頂桿左側(cè)的彈簧芯軸內(nèi)同軸嚙合安裝有一壓裝螺桿1，在彈簧芯軸內(nèi)的壓 裝螺桿與左頂桿之間安裝有一鋼球4 ；⑶左頂桿右端端部制成球面，在與左頂桿右端端部球面相頂裝位置的左壓盤(pán)上制 有球窩，球面與球窩相配合；⑷在右頂桿左端端部與右壓盤(pán)之間安裝有一鋼球10，該鋼球分別同軸臥裝在右頂 桿左端端部及右壓盤(pán)所制的球窩內(nèi)。本實(shí)用新型的工作原理是[0029]本結(jié)構(gòu)的左側(cè)(安裝碟形彈簧)為施力端，右端為支撐端，左頂桿與左壓盤(pán)形成球 面副，右頂桿與右壓盤(pán)形成球面副，在左、右壓盤(pán)之間水平同軸安裝IGCT功率器件串；左支 撐板可在彈簧芯軸上軸向滑動(dòng)，而徑向由于鍵銷(xiāo)作用而固定。設(shè)計(jì)首先根據(jù)大功率電力電子器件正常工作所需要的機(jī)械壓緊力，計(jì)算出所需 碟形彈簧的規(guī)格、數(shù)量和彈簧力的壓縮行程；其次，根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要，確定彈簧芯軸的結(jié) 構(gòu)尺寸，尤其要精確確定彈簧芯軸的長(zhǎng)度。預(yù)壓使用壓力機(jī)通過(guò)彈簧芯軸對(duì)碟形彈簧進(jìn)行壓縮，當(dāng)彈簧芯軸右端的環(huán)槽內(nèi) 側(cè)圓環(huán)面與左支撐板的左端面重合時(shí)，嵌入限位卡盤(pán)，此時(shí)碟形彈簧組已儲(chǔ)備了彈性勢(shì)能， 它所能夠產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力與限位卡盤(pán)產(chǎn)生的阻抗力達(dá)到平衡，完成對(duì)碟形彈簧組的預(yù)壓。壓力轉(zhuǎn)換當(dāng)完成大功率電力電子器件的成串裝配需要機(jī)械壓裝時(shí)，對(duì)壓裝螺桿 施加扭矩(壓裝螺桿和彈簧芯軸組成螺旋副)轉(zhuǎn)換的壓力通過(guò)鋼球、左頂桿、左壓盤(pán)的傳遞， 作用于功率器件串一端。鋼球的作用是減小摩擦力，消除加力過(guò)程中對(duì)左壓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)。隨 著扭矩的增大，作用于功率器件串上的壓力增大，可以消除功率器件串的裝配間隙誤差(此 時(shí)，功率器件串可視為剛體)。隨著扭矩的繼續(xù)增大，壓裝螺桿產(chǎn)生的壓力通過(guò)彈簧芯軸反 作用于碟形彈簧組，當(dāng)此反作用力與碟形彈簧組預(yù)壓產(chǎn)生的彈力達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，限位卡 盤(pán)不再受力，處于自由狀態(tài)，取下。碟形彈簧組產(chǎn)生的彈力完全作用于功率器件串，從而完 成功率器件的機(jī)械壓裝。
權(quán)利要求一種成組大功率平板式電力電子器件機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，由左支撐板、右支撐板，左頂桿、右頂桿及左壓盤(pán)、右壓盤(pán)構(gòu)成，左、右壓盤(pán)之間水平同軸安裝功率器件串，左頂桿、右頂桿同軸設(shè)置且其一端分別安裝在左支撐板、右支撐板上，左頂桿、右頂桿的另一端分別頂裝在左、右壓盤(pán)上，其特征在于⑴左頂桿同軸滑動(dòng)安裝在一彈簧芯軸內(nèi)，彈簧芯軸通過(guò)其徑向安裝的一鍵銷(xiāo)安裝在左支撐板上，在支撐板右端的彈簧芯軸上安裝一組碟形彈簧，在支撐板右端的彈簧芯軸上徑向制有一環(huán)槽，該環(huán)槽內(nèi)安裝限位卡盤(pán)；⑵在左頂桿左側(cè)的彈簧芯軸內(nèi)同軸嚙合安裝有一壓裝螺桿；⑶左頂桿右端端部與左壓盤(pán)為球面副安裝，右頂桿左端端部與右壓盤(pán)為球面副安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成組大功率平板式電力電子器件機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述在彈簧芯軸內(nèi)的壓裝螺桿與左頂桿之間安裝有一鋼球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成組大功率平板式電力電子器件機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述左頂桿右端端部與左壓盤(pán)的球面副安裝的結(jié)構(gòu)是左頂桿右端端部制成球面，在 與左頂桿右端端部球面相頂裝位置的左壓盤(pán)上制有球窩，球面與球窩相配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成組大功率平板式電力電子器件機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述右頂桿左端端部與右壓盤(pán)的球面副安裝的結(jié)構(gòu)是在右頂桿左端端部與右壓盤(pán)之 間安裝有一鋼球，該鋼球分別同軸臥裝在右頂桿左端端部及右壓盤(pán)所制的球窩內(nèi)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種成組大功率平板式電力電子器件機(jī)械壓裝結(jié)構(gòu)，其技術(shù)特點(diǎn)是⑴左頂桿同軸滑動(dòng)安裝在一彈簧芯軸內(nèi)，彈簧芯軸通過(guò)其徑向安裝的一鍵銷(xiāo)安裝在左支撐板上，在支撐板右端的彈簧芯軸上安裝一組碟形彈簧，在支撐板右端的彈簧芯軸上徑向制有一環(huán)槽，該環(huán)槽內(nèi)安裝限位卡盤(pán)；⑵在左頂桿左側(cè)的彈簧芯軸內(nèi)同軸嚙合安裝有一壓裝螺桿；⑶左頂桿右端端部與左壓盤(pán)為球面副安裝，右頂桿左端端部與右壓盤(pán)為球面副安裝。本結(jié)構(gòu)采用碟形彈簧作為驅(qū)動(dòng)力元件，碟形彈簧的壓縮行程通過(guò)機(jī)加工零件精確控制，與裝配精度無(wú)關(guān)，機(jī)械壓緊力控制準(zhǔn)確，壓力恒定，對(duì)功率器件串裝配長(zhǎng)度的寬容度大，消除裝配間隙，一定范圍內(nèi)自適應(yīng)功率器件串長(zhǎng)度，壓裝精度高。
文檔編號(hào)H05K13/04GK201623960SQ20102013544
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者劉國(guó)林, 徐道恒, 楚子林, 王建峰, 蔡維, 趙相賓, 高樹(shù)瑞 申請(qǐng)人:天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所;天津天傳電氣有限公司