CN102694356A - 多层母线排成型装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多层母线排成型装置与多层母线排制造方法，该装置包括：上基座、下基座、上承台、下承台、导向柱、上热板、下热板、气压调节罩、气液增压缸、工件台A和工件台B、工件台滑轨、升降执行器1、升降执行器2、气缸等，其中，上承载台固定于上基座的下方，并与上基座保持间隙，下承载台与气液增压缸活塞固定，并在气液增压缸行程范围内，与气液增压缸活塞一起任意上下伸缩滑动；气缸的伸缩活塞柱与气压调节罩刚性相连，气压调节罩与气缸的活塞一起伸缩滑动；升降执行器与上基座相连，气液增压缸与下基座相连，导向柱连接上基座和下基座；气压调节罩与工件台A或工件台B合在一起密封后，气压调节罩内的气压被调节。
Description
技术领域
本发明涉及机械与电子电气领域，且特别涉及一种多层母线排成型装置，以及这种多层母线排成型装置的控制方法。
背景技术
随着工业的发展，各行各业都存在对电力传动的需求，同时，全球都对环境提出更高的要求，需要更加环保、更加节能，从而提出对新能源的需求。这些行业涉及到输变电、新能源生产、电力生产、金属冶炼、水利、建筑施工、智能楼宇、化工、交通运输、港口机械、制造装备、船舶、飞机、卫星、军事，它们都需要动力支持，尤其是需要功率变换的支持，这当中涉及高性能电力电子元器件的研究、设计、制造，多层母线排是电力电子功率变换应用当中不可替代的器件，其性能直接关系到电力电子功率变换器的性能、可靠性的提高，更是要求降低成本。
多层母线排是由多层绝缘薄膜材料分布于多层导体层之间，呈多层分布结构，使得电力电子功率变换器中连接的超薄化，便于实现其大功率变换。多层母线排在电力电子功率变换器中是连接电力电子功率变换器中所有器件的核心部件，这些器件包括IGBT、电容器、整流桥、电阻器、电抗器，多层母线排由于在结构上存在寄生电感小、分布电容高的特点，低电感特性直接降低了IGBT在开关过程中的过冲电压，从而降低了IGBT的电压等级要求，而且能够提供大电流的连接。其次，多层母线排由于拥有较高的分布电容，使得电力电子功率变换器中IGBT在开关过程中的电磁干扰较小。另外，多层母线排将电力电子功率变换器中各器件紧凑地连接在一起，减小了电力电子功率变换器的体积，提高了电力电子功率变换器的可维护性。从而，提高了电力电子功率变换器的性能，也提高了电力电子功率变换器的性能。
然而多层母线排的制造需要高产率和高性能工艺保障的专门装置，来保障多层母线排的性能，这些性能包括：高耐压、低局部放电、高寿命。为此，需要有专门工艺制造装置及其控制方法来满足。
在CN200880004761.7中提出的多层母线排制造方法中，尚未涉及多层母线排成型装置，也没有考虑多层母线排装填过程占用较多的时间，生产效率较低；此外，没有考虑多层母线排热压成型装置提高加热的效率和节能，也没有考虑冷却的效率；再者，没有考虑气体压力对多层母线排的高耐压和低局部放电等性能的影响。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供多层母线排成型装置及其控制方法，运用双工件台提高多层母线排成型装置的产率；用电加热、耐高温高热容冷却介质冷却的控制方式，实现多层母线排在热压成型过程中的节能；用气压调节罩来提高多层母线排的局部放电性能，从而提高多层母线排的使用寿命，同时，提高了多层母线排成型装置在不同工作场景和工艺条件下的适应性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多层母线排成型装置，该装置包括：上基座、下基座、上承台、下承台、导向柱、上热板、下热板、气压调节罩、气液增压缸、工件台A和工件台B、工件台滑轨、升降执行器A、升降执行器B、气缸等，其中，上承载台固定于上基座的下方，并与上基座保持间隙，下承载台与气液增压缸活塞固定，并在气液增压缸行程范围内，与气液增压缸活塞一起任意上下伸缩滑动；气缸的伸缩活塞柱与气压调节罩刚性相连，气压调节罩与气缸的活塞一起伸缩滑动；升降执行器与上基座相连，气液增压缸与下基座相连，导向柱连接上基座和下基座；气压调节罩与工件台A或工件台B合在一起密封后，气压调节罩内的气压被调节。
进一步的，所述的上热板和下热板在多层母线排成型过程中，两热板相对面的平面度为在1米范围内不超过0.1毫米。
进一步的，所述的上热板和下热板被电热管加热或被冷却介质冷却，分布有电热管加热层和冷却介质流动的通道层，上热板冷却介质流动的通道层分布在电加热管层的上方，下热板冷却介质流动的通道层分布在电加热管层下方。
进一步的，所述的上热板和上承载台之间使用绝热材料，下热板和下承载台之间使用绝热材料。
进一步的，所述的气液增压缸数量为一个至四之间，气液增压缸固定在下基座上，气液增压缸的活塞与下承载台相连。
进一步的，所述的气压调节罩内的气压调节范围为：10帕～0.5兆帕；气压调节罩上分别分布有一个负气压压力调节孔和一个正气压压力调节控制孔。
进一步的，所述的工件台A和工件台B通过工件台滑轨交替落位于上热板和下热板之间，形成双工件台结构，工件台A，工件台B和工件台滑轨上分布有滚动滑轮和滑动限位结构。
进一步地，所述工件台A、工件台B、上热板和下热板使用硬质铝合金材料制造。
进一步的，所述的工件台A或工件台B分别交替承载工件，在气液增压缸的作用下，下热板随下承载台一起运动，将工件台A或工件台B上承载的工件一起顶入气压调节罩，并对工件施加机械压力，然后在上热板和下热板的升温和降温作用下，多层母线排型变成所需要的形状。
进一步的，所述的升降执行器A和升降执行器B分别由一个气缸、两只挂钩和双轮滑轨道构成，双轮滑轨道与气缸活塞柱刚性相连，在双轮滑轨道上两只挂钩之间的距离能够被任意滑动调节，两只挂钩与气缸的活塞柱一起升降调节。
另外，在上述多层母线排成型装置的控制方法步骤如下：
(1)设置多层母线排成型装置的控制参数；
(2)预先将待成型的多层母线排工件置入成型模具中，将热压模具置于工件台A或工件台B上，让后将工件台A或工件台B推入上热板和下热板之间的工作区，按照步骤(1)所设置的控制参数，启动多层母线排成型装置，按照所设置的控制参数启动气压调节罩，启动气液增压缸，使上、下热板合上；
(3)通过控制多层母线排成型装置的上热板和下热板上分布的电热管，对上热板、下热板、工件台、热压成型模具、多层母线排进行加热；；
(4)待气压调节罩中、工件台上的温度达到步骤(1)中设定的温度后，按照步骤(1)中设定的保温时间，控制上下热板中的电加热管的加热，保持恒温；
(5)上述步骤(4)中的恒温时间结束后，通过对上热板和下热板中冷却介质流动的通道层充入冷却介质，控制工件台A或工件台B、多层母线排及其成型模具的温度，让其温度下降至步骤(1)中设置的多层母线排成型下降温度值；
(6)对气压调节罩中进行减压，使其中的气体压力恢复至一个大气压，打开气压调节罩，并将工件台A或工件台B上多层母线排成型模具拉出；
(7)是否需要继续热压成型多层母线排，如果是，则转至步骤(1)，否则转至步骤(8)；
(8)使用升降执行器A或升降执行器B将工件台A或工件台B上多层母线排成型模具打开，将成型好的多层母线排取出，重新装入带成型的多层母线排工件，合上多层母线排成型模具，转至步骤(7)。
进一步的，所述步骤(1)中设置的参数包括：多层母线排成型压力上升控制参数及其控制时间点、多层母线排成型上升温度值、保温时间、多层母线排成型下降温度值，其中，多层母线排成型温度上升过程中，温度分段上升和保温，对应的成型压力分段上升和保压。
所述步骤(2)中所述启动气压调节罩的动作过程是，将上下热压平板用气压调节罩罩住，按照设定的加压状态和真空状态与对应的时间点对气压调节罩加正压力气压，然后进行抽真空，加压的气体包括干燥的空气、氮气或者惰性气体。
本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1.本发明通过提供双工件台的多层母线排成型装置及其控制方法，实现了多层母线排制造过程中，成型和待成型多层母线排工件装填同步进行，至少将多层母线排成型装置的产率提高了30％；
2.本发明通过提供多层母线排成型过程中，气压可调的多层母线排成型装置及其控制方法，实现了多层母线排耐压、剥离强度和局部放电性能的提高，从而提供多层母线排的使用寿命，提高了多层母线排热压成型制造过程中的工艺适应性，提高产品质量和良率。
3.本发明通过提供电加热、耐高温高热容冷却介质冷却的多层母线排成型装置及其控制方法，降低了热压成型过程中的电热能量的损耗，提高多层母线排成型装置在冷却过程中的效率，实现多层母线排在热压成型过程中的节能目的。
附图说明
通过以下对本发明的具体实施例结合其附图的描述，能够进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1为本发明较佳实施的多层母线排成型装置的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的多层母线排成型装置中上下热板的结构示意图。
图3为本发明较佳实施例的多层母线排成型装置控制方法流程图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
请参考图1，图1为本发明较佳实施例多层母线排成型装置的结构示意图，图中1为气压调节罩升降气缸，用于调整升降气压调节罩的垂直方向位置；升降执行器A和升降执行器B由气缸2或3、滑动槽16和滑沟13构成，升降执行器A和升降执行器B被用于热压模具升降，其动力推进由气缸3控制；4为上基座，下基座由下基座箱10和下基座支撑柱11构成，上基座4与下基座通过多根导向柱5连接固定；6为工件台A，8为工件台B，它们一起构成双工件台，工件台A和工件台B能够实现多层母线排热压成型过程和多层母线排装填过程同时进行，从而提高了多层母线排热压成型装置的生产效率。工件台A和工件台B分布于滑轨9上，6、8和滑轨9上均分布有限位结构，保证多层母线排热压成型装置在热压成型过程中，6和8都在各自正确的位置上，例如，6在热压成型的位置上，8在多层母线排装填的位置上，反之，8在热压成型的位置上，6在多层母线排装填的位置上。在多层母线排热压成型过程中，6、8、上热板14、下热板7和气压调节罩15合在一起密封后，调节15中的气体压力，15上存在两个气密孔，一个被用于减压成负气压压力；另一个被用于加正气压压力。
进一步的，所述的上热板和下热板在多层母线排成型过程中，两热板相对面的平面度为在1米范围内不超过0.1毫米。
进一步的，所述的上热板和下热板被电热管加热或被冷却介质冷却，分布有电热管加热层和冷却介质流动的通道层，上热板冷却介质流动的通道层分布在电加热管层的上方，下热板冷却介质流动的通道层分布在电加热管层下方。
进一步的，所述的上热板和上承载台之间使用绝热材料，下热板和下承载台之间使用绝热材料。
进一步的，所述的气液增压缸数量为一个至四之间，气液增压缸固定在下基座上，气液增压缸的活塞与下承载台相连。
进一步的，所述的气压调节罩内的气压调节范围为：10帕～0.5兆帕；气压调节罩上分别分布有一个负气压压力调节孔和一个正气压压力调节孔。
进一步的，所述的工件台A和工件台B通过工件台滑轨交替落位于上热板和下热板之间，形成双工件台结构，工件台A，工件台B和工件台滑轨上分布有滚动滑轮和滑动限位结构。
进一步地，所述工件台A、工件台B、上热板和下热板使用硬质铝合金材料制造。
进一步的，所述的工件台A或工件台B分别交替承载工件，在气液增压缸的作用下，下热板随下承载台一起运动，将工件台A或工件台B上承载的工件一起顶入气压调节罩，并对工件施加机械压力，然后在上热板和下热板的升温和降温作用下，多层母线排型变成所需要的形状。
进一步的，所述的升降执行器A和升降执行器B分别由一个气缸、两只挂钩和双轮滑轨道构成，双轮滑轨道与气缸活塞柱刚性相连，在双轮滑轨道上两只挂钩之间的距离能够被任意滑动调节，两只挂钩与气缸的活塞柱一起升降调节。
请参考图2，图2为本发明较佳实施例的多层母线排成型装置中上热板何下热板的结构示意图，其中17为电热管孔，18为冷却介质通道孔。
下面结合图3对本发明的多层母线排成型装置的控制方法进行描述。多层母线排成型装置的控制方法步骤如下：
1设置多层母线排成型装置的控制参数；
2预先将待成型的多层母线排工件置入成型模具中，将热压模具置于工件台A或工件台B上，让后将工件台A或工件台B推入上热板和下热板之间的工作区，按照步骤1所设置的控制参数，启动多层母线排成型装置，按照所设置的控制参数启动气压调节罩，启动气液增压缸，使上、下热板合上；
3通过控制多层母线排成型装置的上热板和下热板上分布的电热管，对上热板、下热板、工件台、热压成型模具、多层母线排进行加热；；
4待气压调节罩中、工件台上的温度达到步骤1中设定的温度后，按照步骤1中设定的保温时间，控制上下热板中的电加热管的加热，保持恒温；
5上述步骤4中的恒温时间结束后，通过对上热板和下热板中冷却介质流动的通道层充入冷却介质，控制工件台A或工件台B、多层母线排及其成型模具的温度，让其温度下降至步骤1中设置的多层母线排成型下降温度值；
6对气压调节罩中进行减压，使其中的气体压力恢复至一个大气压，打开气压调节罩，并将工件台A或工件台B上多层母线排成型模具拉出；
7是否需要继续热压成型多层母线排，如果是，则转至步骤1，否则转至步骤8；
8使用升降执行器A或升降执行器B将工件台A或工件台B上多层母线排成型模具打开，将成型好的多层母线排取出，重新装入带成型的多层母线排工件，合上多层母线排成型模具，转至步骤7。
进一步的，所述步骤1中设置的参数包括：多层母线排成型压力上升控制参数及其控制时间点、多层母线排成型上升温度值、保温时间、多层母线排成型下降温度值，其中，多层母线排成型温度上升过程中，温度分段上升和保温，对应的成型压力分段上升和保压。
进一步的，所述步骤2中所述启动气压调节罩的动作过程是，将上下热压平板用气压调节罩罩住，按照设定的加压状态和真空状态与对应的时间点对气压调节罩加正压力气压，然后进行抽真空，加压的气体包括干燥的空气、氮气或者惰性气体。
综上所述，本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1.本发明通过提供双工件台的多层母线排成型装置及其控制方法，实现了多层母线排制造过程中，成型和待成型多层母线排工件装填同步进行，至少将多层母线排成型装置的产率提高了30％；
2.本发明通过提供多层母线排成型过程中，气压可调的多层母线排成型装置及其控制方法，实现了多层母线排耐压、剥离强度和局部放电性能的提高，从而提供多层母线排的使用寿命，提高了多层母线排热压成型制造过程中的工艺适应性，提高产品质量和良率。
3.本发明通过提供电加热、耐高温高热容冷却介质冷却的多层母线排成型装置及其控制方法，降低了热压成型过程中的电热能量的损耗，提高多层母线排成型装置在冷却过程中的效率，实现多层母线排在热压成型过程中的节能目的。
以上介绍的仅仅是基于本发明的优选实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。
Claims (13)
1.一种多层母线排成型装置，其特征在于，该装置包括：上基座、下基座、上承台、下承台、导向柱、上热板、下热板、气压调节罩、气液增压缸、工件台A和工件台B、工件台滑轨、升降执行器A、升降执行器B、气缸等，其中，上承载台固定于上基座的下方，并与上基座保持间隙，下承载台与气液增压缸活塞固定，并在气液增压缸行程范围内，与气液增压缸活塞一起任意上下伸缩滑动；气缸的伸缩活塞柱与气压调节罩刚性相连，气压调节罩与气缸的活塞一起伸缩滑动；升降执行器与上基座相连，气液增压缸与下基座相连，导向柱连接上基座和下基座；气压调节罩与工件台A或工件台B合在一起密封后，气压调节罩内的气压被调节。
2.如权利要求1所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述的上热板和下热板在多层母线排成型过程中，两热板相对面的平面度为在1米范围内不超过0.1毫米。
3.如权利要求1所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述的上热板和下热板被电热管加热或被冷却介质冷却，分布有电热管加热层和冷却介质流动的通道层，上热板冷却介质流动的通道层分布在电加热管层的上方，下热板冷却介质流动的通道层分布在电加热管层下方。
4.如权利要求1所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述的上热板和上承载台之间使用绝热材料，下热板和下承载台之间使用绝热材料。
5.如权利要求1所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述的气液增压缸数量为一个至四之间，气液增压缸固定在下基座上，气液增压缸的活塞与下承载台相连。
6.如权利要求1所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述的气压调节罩内的气压调节范围为：10帕～0.5兆帕；气压调节罩上分别分布有一个负气压压力调节孔和一个正气压压力调节控制孔。
7.如权利要求1所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述的工件台A和工件台B通过工件台滑轨交替落位于上热板和下热板之间，形成双工件台结构，多层母线排热压成型过程和多层母线排安装过程同时进行，工件台A，工件台B和工件台滑轨上分布有滚动滑轮和滑动限位结构。
8.如权利要求1所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述工件台A、工件台B、上热板和下热板使用硬质铝合金材料制造。
9.如权利要求1所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述的工件台A或工件台B分别交替承载工件，在气液增压缸的作用下，下热板随下承载台一起运动，将工件台A或工件台B上承载的工件一起顶入气压调节罩，并对工件施加机械压力，然后在上热板和下热板的升温和降温作用下，多层母线排型变成所需要的形状。
10.如权利要求1所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述的升降执行器A和升降执行器B分别由一个气缸、两只挂钩和双轮滑轨道构成，双轮滑轨道与气缸活塞柱刚性相连，在双轮滑轨道上两只挂钩之间的距离能够被任意滑动调节，两只挂钩与气缸的活塞柱一起升降调节。
11.一种多层母线排成型装置的控制方法，其特征在于，控制上述权利要求1中多层母线排成型装置的方法步骤如下：
(1)设置多层母线排成型装置的控制参数；
(2)预先将待成型的多层母线排工件置入成型模具中，将模具置于工件台A或工件台B上，让后将工件台A或工件台B推入上热板和下热板之间的工作区，按照步骤(1)所设置的控制参数，启动多层母线排成型装置，按照所设置的控制参数，启动气液增压缸，使上、下热板合上；
(3)启动气压调节罩；
(4)通过控制多层母线排成型装置的上热板和下热板上分布的电热管，对上热板、下热板、工件台、成型模具、多层母线排进行加热；
(5)待气压调节罩中、工件台上的温度分段达到步骤(1)中设定的温度后，按照步骤(1)中设定的保温时间，控制上下热板中的电加热管的加热，保持恒温；
(6)上述步骤(5)中的恒温时间结束后，通过对上热板和下热板中冷却介质流动的通道层充入冷却介质，控制工件台A或工件台B、多层母线排及其成型模具的温度，让其温度下降至步骤(1)中设置的多层母线排成型下降温度值；
(7)对气压调节罩中进行减压，使其中的气体压力恢复至一个大气压，打开气压调节罩，并将工件台A或工件台B上多层母线排成型模具拉出；
(8)是否需要继续热压成型多层母线排，如果是，则转至步骤(1)，否则转至步骤(9)；
(9)使用升降执行器A或升降执行器B将工件台A或工件台B上多层母线排成型模具打开，将成型好的多层母线排取出，重新装入带成型的多层母线排工件，合上多层母线排成型模具，转至步骤(8)。
12.如权利要求10所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述步骤(1)中设置的参数包括：多层母线排成型压力上升控制参数及其控制时间点、多层母线排成型上升温度值、保温时间、多层母线排成型下降温度值，其中，多层母线排成型温度上升过程中，温度分段上升和保温，对应的成型压力分段上升和保压。
13.如权利要求10所述的多层母线排成型装置，其特征在于，所述步骤(3)中所述启动气压调节罩的动作过程是，将上下热压平板用气压调节罩罩住，按照设定的真空状态和加压状态与对应的时间点进行抽真空，然后对气压调节罩加正压力气压，加压的气体包括干燥的空气、氮气或者惰性气体。
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