CN103441654A - 一种变频器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变频器的制造方法，包括步骤：1）将变频器主体装配在能够置入井道的筒状外壳内；2）将下端盖封合于筒状外壳的底端；3）将能够供井道杆体贯穿的内筒套入筒状外壳内，同时使变频器主体位于筒状外壳与内筒之间的容腔内，直至内筒底端到达下端盖处，并将下端盖与内筒底端焊接相连，形成筒状本体；4）从筒状本体的顶端开口处向容腔内注入灌封胶；5）将上端盖封合于筒状本体的顶端。上述变频器的制造方法制造的变频器呈筒状，该变频器的筒状外壳能够进入钻井管道，其能够与井道杆体和电机等设备连接后整体深入井下作业；又本发明的制造方法通过焊接和注入灌封胶使变频器能够满足井下浸泡的防护要求；所以能够应用于矿井设备。

Description

一种变频器的制造方法

技术领域

本发明涉及变频控制技术领域，更具体地说，涉及一种变频器的制造方法。

背景技术

变频器是变频调速领域内的重要设备，广泛应用于传统工业（如纺织、陶瓷、机床加工等）。目前，普通常见的变频器主要包括：箱体，和位于箱体内的变频器主体；其中变频器主体主要包括功率器件IGBT（Insulated GateBipolar Transistor）、与功率器件相连的驱动板、与驱动板相连的控制板、与驱动板相连的电容组件；其中驱动板和控制板均设置有I/O（input/output）接口。不同功率等级的变频器，大小不同，通常变频器功率越大，其体积也越大。变频器的箱体通常呈长方体状。

在井下勘探和石油开采应用领域，对矿井设备的变频驱动控制有着广泛的应用前景，存在将变频器应用于矿井设备的需求。在井下勘探和石油开采应用领域，井道的横截面为圆形，矿井设备的井道杆体（例如钻杆、抽油杆、抽水杆等被电机驱动进行旋转运动或反复来回运动的杆体）需要伸入井道内进行工作。例如在石油开采行业，对于井道和井道杆体的直径存在特定标准，通常井道直径为116mm，井道杆体直径为64mm。现有的变频器箱体呈长方体状，变频器只能放置在井道口的上方（井道外的地面上），然后通过控制线缆和驱动线缆接到井道内的抽油机上。但是，对于较深的井道，需要较长的控制线缆和驱动线缆接到抽油机的电机上，影响电机的及时响应，导致输出功率的消耗较大，成本较高；另外，较长的线缆较易被损坏，导致变频器的使用可靠性较低。

综上所述，如何制造出能够应用于矿井设备的变频器，以实现变频器与井道杆体能够一起进入井道工作，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变频器的制造方法，以制造出能够应用于矿井设备的变频器，从而实现变频器与井道杆体能够一起进入井道工作。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种变频器的制造方法，包括以下步骤：

1）将变频器主体装配在能够置入井道的筒状外壳内；

2）将下端盖封合于所述筒状外壳的底端；

3）将能够供井道杆体贯穿的内筒套入筒状外壳内，同时使所述变频器主体位于所述筒状外壳与所述内筒之间的容腔内，直至所述内筒底端到达所述下端盖的通孔底面处，并将所述下端盖与所述内筒底端焊接相连，形成筒状本体；

4）从所述筒状本体的顶端开口处向所述容腔内注入灌封胶；

5）将具有通孔的上端盖套设在所述内筒上，并封合于所述筒状本体的顶端。

优选的，上述制造方法中，所述步骤5）之后还包括步骤6）：

打开所述上端盖进行接线，接完后通过满焊将所述上端盖再次封合于所述筒状本体的顶端，然后通过所述上端盖的灌封口再次向所述容腔内注入灌封胶。

优选的，上述制造方法中，所述步骤1）中装配所述变频器主体时使所述变频器主体的I/O接口的接线端子外伸于所述筒状外壳的顶端。

优选的，上述制造方法中，所述步骤4）具体为：

将端子套筒固定于所述筒状本体的顶端并套在所述内筒外，同时使所述变频器主体的I/O接口的接线端子从所述端子套筒的底端过线孔中伸出并位于所述端子套筒内；然后向所述端子套筒内灌胶，使灌封胶经过所述端子套筒上的灌封口注入所述容腔内。

优选的，上述制造方法中，所述端子套筒固定于所述筒状本体的顶端的具体操作为：先通过螺钉或卡扣结构紧固所述端子套筒与所述筒状本体，然后在两者的接缝处进行满焊。

优选的，上述制造方法中，所述下端盖通过满焊封合于所述筒状外壳的底端，所述下端盖与所述内筒底端采用满焊连接，且所述上端盖通过满焊封合于所述筒状本体的顶端。

优选的，上述制造方法中，所述筒状外壳由上半壳和下半壳对接后并在接缝处满焊形成，所述上半壳和所述下半壳（的横截面均为半圆形。

优选的，上述制造方法中，所述步骤1）具体包括：

将IGBT、驱动板均装配在所述下半壳的内壁上，并使所述IGBT引脚与所述驱动板电连接；

将电容组件装配在所述筒状外壳的内壁上，并使所述电容组件通过铜排与所述驱动板电连接；

将控制板装配在所述上半壳的内壁上；

将所述控制板与所述驱动板通过软排线连接；

将所述上半壳与所述下半壳合盖对接并满焊在一起。

优选的，上述制造方法中，所述筒状外壳和所述内筒均通过压铸成型制造，且在所述筒状外壳的外表面上开设有多个散热槽。

优选的，上述制造方法中，所述筒状外壳、所述内筒、所述上端盖和所述下端盖均采用铸铜制成。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的变频器的制造方法制造的变频器呈筒状；应用时，该变频器的筒状外壳能够进入矿井井道内，内筒能够套在井道杆体上，从而使得变频器能够与井道杆体和电机等设备连接在一起后整体深入井下作业。

又本发明的制造方法使筒状外壳、下端盖以及内筒焊接在一起，实现了密封连接；同时向变频器内部注入灌封胶，灌封胶既能起到内部电气绝缘隔离作用又能起到加强IP防护的功效；所以该制造方法装配获得的变频器能够满足井下浸泡的防护要求。

综上可知，本发明提供的变频器的制造方法制造的变频器能够应用于矿井设备，从而实现了变频器与井道杆体能够一起进入井道工作。

同时，由于上述筒状的变频器能够进入井道，所以能够缩短控制线缆和驱动线缆的长度，从而降低了对电机及时响应的影响，减小了电机输出功率的消耗，降低了成本，也降低了控制电缆和驱动线缆被损坏的几率，有效提高了该变频器的使用可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的变频器的制造方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的变频器主体的装配流程示意图；

图3是本发明实施例提供的变频器的制造方法将变频器的下端盖封合于筒状本体后的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的变频器实现灌封的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的变频器的制造方法装配的变频器的外形图；

图6是本发明实施例提供的变频器的筒状外壳增加散热凹槽后的结构示意图；

图7为图6中A部分的放大示意图。

图8是本发明实施例提供的变频器的爆炸结构示意图；

图9为图8中B部分的放大示意图；

图10是本发明实施例提供的单管IGBT的布局图；

图11是本发明实施例提供的变频器主体的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的变频器的横向剖视图。

上图3-12中：

筒状外壳1、散热槽11、平面区12、上半壳13、下半壳14、内筒2、下端盖3、上端盖4、I/O接口5、端子套筒6、驱动板7、IGBT8、控制板9、电容组件10。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种变频器的制造方法，能够装配出应用于矿井设备的变频器，实现了变频器能够与井道杆体一起进入井道工作。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1，本发明实施例提供的变频器的制造方法，包括以下步骤：

S1、将变频器主体装配在能够置入井道的筒状外壳1内；

S2、将下端盖3封合于筒状外壳1的底端；

S3、将能够供井道杆体贯穿的内筒2套入筒状外壳1内，同时使变频器主体位于筒状外壳1与内筒2之间的容腔内，直至内筒2底端到达下端盖3的通孔底面处，并将下端盖3与内筒2底端焊接相连，形成筒状本体：

需要说明的是，内筒2底端到达下端盖3处是指内筒2底端端面与下端盖3的端面平齐，且对两者的接缝处也进行焊接；

S4、从筒状本体的顶端开口处向容腔内注入灌封胶；

S5、将具有通孔的上端盖4套设在内筒2上，并封合于筒状本体的顶端：

本实施例中下端盖3和上端盖4的通孔能够供井道杆体通过，优选地下端盖3和上端盖4还可供内筒2通过，也就是说下端盖3和上端盖4的通孔能够同时供井道杆体和内筒2通过。

本发明实施例提供的变频器的制造方法制造的变频器呈如图5所示的筒状；应用时，该变频器的筒状外壳1能够进入矿井井道内，内筒2能够套在井道杆体上，从而使得变频器能够与井道杆体和电机等设备连接在一起后整体深入井下作业。

又本发明实施例的制造方法使筒状外壳1、下端盖3以及内筒2焊接在一起，实现了密封连接；同时向变频器内部注入灌封胶，灌封胶既能起到内部电气绝缘隔离作用又能起到加强IP防护的功效；所以该制造方法装配获得的变频器能够满足井下浸泡的防护要求。

综上可知，本发明实施例提供的变频器的制造方法制造的变频器能够应用于矿井设备，从而实现了变频器与井道杆体能够一起进入井道工作。

同时，由于上述筒状的变频器能够进入井道，所以能够缩短控制线缆和驱动线缆的长度，从而降低了对电机及时响应的影响，减小了电机输出功率的消耗，降低了成本，也降低了控制电缆和驱动线缆被损坏的几率，有效提高了该变频器的使用可靠性。

为了进一步提高变频器的防护等级，上述实施例提供的制造方法中，步骤S5之后还包括步骤S6：打开上端盖4进行接线，接完后通过满焊将上端盖4再次封合于筒状本体的顶端，此时内筒2的顶端端面与上端盖4端面平齐，两者接缝处通过焊接相连；然后通过上端盖4的灌封口再次向上容腔内注入灌封胶。当用户要接线时，需打开上端盖4并将线缆穿过上端盖4上预留的过线孔进行接线动作；接完线缆合好上端盖4并用满焊的方式进行焊接；本实施例在对变频器进行接线后，进行了再一次的灌胶操作；这样一来，能够保证变频器具有IP68防护等级的防护效果，进一步保证了变频器内部电气的绝缘隔离，更适用于井下浸泡的环境。

在本发明一种具体的实施例中，步骤S1中装配变频器主体时使变频器主体的I/O接口5的接线端子外伸于筒状外壳1的顶端；避免了在灌胶后I/O接口5端子被灌封胶全部封住的情况，提高了装配产品的合格率。

在本发明一种具体的实施例中，步骤S4优选为：将端子套筒6固定于筒状本体的顶端并套在内筒2外，达到如图4所示的状态；同时使变频器主体的I/O接口5的接线端子从端子套筒6的底端过线孔中伸出并位于端子套筒6内；然后向端子套筒6内灌胶，使灌封胶经过端子套筒6上的灌封口注入上述容腔内。端子套筒6用于辅助灌封，其底面设置有与筒状本体的顶端开口相连通的灌封口；灌胶时利用上述灌封口注入，直至灌封胶达到端子套筒6的底部端面，进而保证I/O接线端子的外露部分不被灌封胶淹没，保证了客户接线的可靠性。

进一步的实施方式中，端子套筒6固定于筒状本体的顶端的具体操作为：先通过螺钉或卡扣结构紧固端子套筒6与筒状本体，然后在两者的接缝处进行满焊；进而保证IP68的防护效果。

上述实施例提供的变频器的制造方法中，优选的，下端盖3通过满焊封合于筒状外壳1的底端，下端盖3与内筒2底端采用满焊连接，且上端盖4通过满焊封合于筒状本体的顶端。本实施例中，下端盖3、筒状外壳1、内筒2和上端盖4相连的位置均采用满焊实现密封连接，保证了IP68的密封效果。当然，上述部件之间还可以采用能够满足密封相连的其他焊接方式进行焊接。

在本发明一种具体的实施例中，筒状外壳1由上半壳13和下半壳14对接后并在接缝处满焊形成，上半壳13和下半壳14的横截面均为半圆形；这样便于变频器主体的安装。当然，上述筒状外壳1还可以由三个外壳对接而成，本实施例对此不作具体限定。

请参考附图2，优选的技术方案中，步骤S1具体包括：

S11、将IGBT8、驱动板7均装配在下半壳14的内壁上，并使IGBT8引脚与驱动板7电连接；

S12、将电容组件10装配在筒状外壳1的内壁上，并使电容组件10通过铜排与驱动板7电连接，具体的，本实施例中的电容组件10优选为筒状的电容组件，以节省占用空间，使变频器结构更加紧凑；

S13、将控制板9装配在上半壳13的内壁上；

S14、将控制板9与驱动板7通过软排线连接；

S15、将上半壳13与下半壳14合盖对接并满焊在一起。

如图9所示，I/O接口5分布于各驱动板7上，I/O接口5包括输入输出动力端子和控制端子。驱动板7、控制板9上均设置有I/O接口5，驱动板7的上I/O接口5通过铜排引出，控制板9的I/O接口5通过光纤端子引出。

请参考附图8，该图为本制造方法装配后的变频器的爆炸结构示意图。本实施例的变频器主体包括驱动板7、IGBT8、控制板9、电容组件10和I/O接口5；装配完的变频器主体的内部电子零部件的布局关系如图11所示。采用本实施例的制造方法能够提高变频器主体对筒状壳体的适用性。变频器主体的各部件不限于上述装配顺序，只要满足部件之间的连接关系的装配均可。

优选的，上述实施例提供的制造方法中，步骤S12具体为：将平面区12沿着筒状外壳1的周向等分，使IGBT8通过螺钉紧固在等分面上，同时将IGBT8的引脚通过焊锡与驱动板7相连；这样一来，筒状外壳1内壁上的平面区12分为多个等分面，便于变频器主体的电子器件以及电路板的分布。本实施例将IGBT8紧固在等分面上，IGBT8能够通过筒状外壳1散热，保证了变频器的散热功能。

步骤S13具体为：控制板9通过螺钉紧固于等分面上，并通过软排线与驱动板7相连接。为了便于控制板9的安装，使IGBT8分布在筒状外壳1一侧的等分面，使控制板9分布在另一侧的等分面；即控制板9与IGBT8相对设置，相互之间不会影响；如图11和图12所示。本领域人员可以理解的是，也可采用其他方式将IGBT8和控制板9固定在筒状外壳1的内壁上，例如焊接等。

进一步的技术方案中，步骤S12中的IGBT8包括多个单管IGBT，本实施例将IGBT8采用单管封装，便于IGBT8在筒状外壳1与内筒2之间的空间的安装。同时，单管IGBT以等间距分布且紧贴于平面区12上，如图10所示；此时，筒状外壳1作为散热装置与单管IGBT紧贴，既利于IGBT8的散热，还能较好地利用内部空间，如图4所示。

为了在保证产品尺寸的同时降低制造成本，筒状外壳1和内筒2均优选地通过压铸成型制造；且在筒状外壳1的外表面上开设有多个散热槽11，如图6和图7所示，该散热槽11增加了筒状外壳1的表面积，提高了散热性能。

需要说明的是，上述筒状外壳1和内筒2可同时为方筒、多边形筒或圆筒，内筒2和筒状外壳1也可一个为圆筒、另一个为方形或多边形的筒；当然筒状外壳1和内筒2还可以为其他形状的筒状，只要满足内筒2能够供井道杆体穿过，筒状外壳1能够进入井道的形状均可。本实施例中为了便于制造，筒状外壳1和内筒2均优选为圆筒形。

为了使变频器更好地适应井下的地热导致的高环境温度，筒状外壳1、内筒2、上端盖4和下端盖3均采用铸铜制成；这样一来，变频器的外部结构均采用铸铜，铸铜为高导热金属材料，便于变频器的散热，当然，变频器的外部结构还可以采用其他高导热金属材料制造，本实施例对此不作具体限定。

基于上述实施例提供的变频器，本发明实施例还提供了一种井下变频勘探开采系统，该井下变频勘探开采系统包括：井道杆体；固定设置于井道杆体的下端且用于勘探开采矿资源的电机驱动设备；上述任意一项所述的变频器，该变频器套设于井道杆体的外侧且固定于井道杆体上，变频器与电机驱动设备的电机电连接。

需要说明的是，井下变频勘探开采系统用于勘探或开采矿资源（例如石油、水等），电机驱动设备为钻头设备、抽油机或者潜水泵等。

本发明实施例提供的井下变频勘探开采系统，将变频器套设于井道杆体上，且变频器与电机驱动设备的电机电连接，则缩短了变频器与电机之间的距离，也实现了对电机的及时驱动和及时控制，降低了变频器的使用成本，进而降低了井下变频勘探开采的成本；同时提高了变频器的使用可靠性，从而提高了整个井下变频勘探开采系统的可靠性，降低了出现停工的几率，进而有效提高了井下勘探开采效率，并起到了变频节能作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变频器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将变频器主体装配在能够置入井道的筒状外壳（1）内；

2）将下端盖（3）封合于所述筒状外壳（1）的底端；

3）将能够供井道杆体贯穿的内筒（2）套入筒状外壳（1）内，同时使所述变频器主体位于所述筒状外壳（1）与所述内筒（2）之间的容腔内，直至所述内筒（2）底端到达所述下端盖（3）的通孔底面处，并将所述下端盖（3）与所述内筒（2）底端焊接相连，形成筒状本体；

4）从所述筒状本体的顶端开口处向所述容腔内注入灌封胶；

5）将具有通孔的上端盖（4）套设在所述内筒（2）上，并封合于所述筒状本体的顶端。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤5）之后还包括步骤6）：

打开所述上端盖（4）进行接线，接完后通过满焊将所述上端盖（4）再次封合于所述筒状本体的顶端，然后通过所述上端盖（4）的灌封口再次向所述容腔内注入灌封胶。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤1）中装配所述变频器主体时使所述变频器主体的I/O接口（5）的接线端子外伸于所述筒状外壳（1）的顶端。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤4）具体为：

将端子套筒（6）固定于所述筒状本体的顶端并套在所述内筒（2）外，同时使所述变频器主体的I/O接口（5）的接线端子从所述端子套筒（6）的底端过线孔中伸出并位于所述端子套筒（6）内；然后向所述端子套筒（6）内灌胶，使灌封胶经过所述端子套筒（6）上的灌封口注入所述容腔内。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述端子套筒（6）固定于所述筒状本体的顶端的具体操作为：先通过螺钉或卡扣结构紧固所述端子套筒（6）与所述筒状本体，然后在两者的接缝处进行满焊。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述下端盖（3）通过满焊封合于所述筒状外壳（1）的底端，所述下端盖（3）与所述内筒（2）底端采用满焊连接，且所述上端盖（4）通过满焊封合于所述筒状本体的顶端。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述筒状外壳（1）由上半壳（13）和下半壳（14）对接后并在接缝处满焊形成，所述上半壳（13）和所述下半壳（14）的横截面均为半圆形。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述步骤1）具体包括：

将IGBT（8）、驱动板（7）均装配在所述下半壳（14）的内壁上，并使所述IGBT（8）引脚与所述驱动板（7）电连接；

将电容组件（10）装配在所述筒状外壳（1）的内壁上，并使所述电容组件（10）通过铜排与所述驱动板（7）电连接；

将控制板（9）装配在所述上半壳（13）的内壁上；

将所述控制板（9）与所述驱动板（7）通过软排线连接；

将所述上半壳（13）与所述下半壳（14）合盖对接并满焊在一起。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述筒状外壳（1）和所述内筒（2）均通过压铸成型制造，且在所述筒状外壳（1）的外表面上开设有多个散热槽（11）。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制造方法，其特征在于，所述筒状外壳（1）、所述内筒（2）、所述上端盖（4）和所述下端盖（3）均采用铸铜制成。

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