CN104779777B - 一种用于机车牵引电传动系统中的为组装结构的功率模块及组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机车牵引电传动系统中的功率模块单元和其组装方法，具体为一种为组装结构的功率模块及组装方法，功率模块以水冷基板为基础，各零部件左右对称、层叠式安装，模块结构紧凑，重量轻，体积小；此种组装方法，摆脱了焊接框架的不可拆分性限制，零件独立、灵活，不受组装次序限制，不影响内部电气部件安装，更好地提升功率模块组装与拆卸效率，并且利于更换、维护。本发明带来的有益效果是：1）结构以水冷基板为基础，各零部件左右对称、层叠式安装，模块结构紧凑，重量轻，体积小；2）结构框架独立，安装灵活，不受组装次序限制，内部电气部件安装时，手和工具不受框架影响，更好地提升功率模块组装与拆卸效率，利于更换、维护。
Description
技术领域
本发明涉及机车牵引电传动系统中的功率模块单元和其组装方法，具体为一种用于机车牵引电传动系统中的为组装结构的功率模块及组装方法。
背景技术
牵引电传动系统是高速列车的关键技术之一，车辆能以350km/h及以上的速度高速行驶，牵引电传动系统中的大功率牵引功率模块是至为关键的部分，堪称高速列车的“心脏”。框架作为整个牵引功率模块的外形支撑及保护结构，一方面能固定整个模块主体，一方面和变流柜进行安装连接，现有功率模块多为箱体式结构。箱体式结构，将框架焊接成一个整体，结构笨重，首先外部框架通过紧固件安装到水冷基板上，然后逐一安装内部电气部件，操作过程中，手和安装工具受外部框架与内部电气部件影响，不易接触到位，组装不方便，并且，焊接结构的框架存在多种焊接缺陷，在高速运行的列车中容易产生应力集中，发生安全隐患。总体来说，箱体式结构的功率模块具有以下缺点：1）焊接框架限制了各电气部件的组装次序，必须首先将框架固定到水冷基板上，然后才能将IGBT、复合母排等电气部件逐一安装到框架内部，操作过程中，手和安装工具受内部电气部件与外部框架影响不易接触到位，增加组装难度，且影响整个功率模块的组装速度；2）不易拆装，运行过程中不方便检修维护；3）框架的焊接结构外观难看（焊料突出、成形不良）、存在裂纹、气孔和夹渣等各种焊接缺陷，容易引起应力集中，在列车高速运行中框架受力发生变形、断裂；4）框架采用焊接方式增加了生产成本；5) 功率模块与变流器拆开时，长螺杆（机械定位销）处于自由状态，容易从模块框架的安装孔里溜出，无处固定。
发明内容
本发明为了解决现有箱体式结构的功率模块组装不方便、存在多种焊接缺陷、在高速运行的列车中容易产生应力集中而发生安全隐患的问题，提供了一种用于机车牵引电传动系统中的为组装结构的功率模块及组装方法。
本发明是采用如下的技术方案实现的：一种用于机车牵引电传动系统中的为组装结构的功率模块，包括框架，框架内设有水冷基板,水冷基板的两个侧面分别安装有IGBT，每个IGBT都配套有配置板，水冷基板的两侧设有相对于水冷基板对称设置的第一复合母排和第二复合母排，每个复合母排和其所在侧的IGBT的主电路端子连接，每个复合母排的外侧都安装有复合屏蔽板，每个复合屏蔽板上还安装有用于驱动IGBT的驱动板，驱动板和配置板以高压线束连接，框架上还安装有低压电源连接器，驱动板的外侧均安装有外侧防护板，框架由上框架、下框架、左前框架、左后框架、右前框架和右后框架组成；
该功率模块还包括左前支架、右前支架、左后支架、右后支架和母排支撑座；其中，该左前支架、右前支架、左后支架、右后支架均设置在所述水冷基板的两侧面上靠近端部的位置，其上均设置有铆接连接部，用于与上框架、下框架、左前框架、左后框架、右前框架和右后框架对应地进行铆接，铆接后，所述上框架、下框架、左前框架、左后框架、右前框架和右后框架组成一个整体框架；以上设置所形成的紧固件连接方式满足高速运行中所受冲击振动；
所述整体框架上设置有机械定位销安装孔，以在所述功率模块安装到变流器时容纳机械定位销来进行定位和支撑；机械定位销的非紧固端在上框架的外侧焊有焊接螺母，上框架的内侧加工有螺纹，机械定位销上还设置有活动螺母，当机械定位销从紧固端拆下时，受焊接螺母和活动螺母的双侧约束，机械定位销将固定在原来位置不能自由脱出，从而防止机械定位销的容易溜出。
上述的功率模块的组装方法，包括以下步骤：
S1：水冷基板两个侧面首先安装IGBT、配置板、左前支架、右前支架、左后支架、右后支架和母排支撑座；
S2：在IGBT安装组件两侧通过母排支撑座对称安装第一复合母排A和第二复合母排B；
S3：在复合母排外侧以左前支架、右前支架、左后支架和右后支架为基础，铆接上框架、下框架、左前框架、左后框架、右前框架和右后框架，上框架、下框架、左前框架、左后框架、右前框架和右后框架组成一个整体框架；
S4：在框架左右两侧分别安装复合屏蔽板、驱动板、外侧防护板和电源连接器，完成整个功率模块结构组装。
此种组装结构的功率模块，以水冷基板为基础，各零部件左右对称、层叠式安装，按从内到外的顺序依次组装，模块结构紧凑，重量轻，体积小；此种功率模块组装方法，摆脱了焊接框架的不可拆分性限制，零件独立、灵活，不受组装次序限制，不影响内部电气部件安装，更好地提升功率模块组装与拆卸效率，并且利于更换、维护。
本发明带来的有益效果是：
1）结构以水冷基板为基础，各零部件左右对称、层叠式安装，模块结构紧凑，重量轻，体积小；
2）结构框架独立，安装灵活，不受组装次序限制，内部电气部件安装时，手和工具不受框架影响，更好地提升功率模块组装与拆卸效率，利于更换、维护。
附图说明
图1为安装IGBT的装配示意图。
图2为复合母排的装配示意图。
图3为框架的装配示意图。
图4为功率模块的结构示意图。
图5为功率模块的安装示意图。
图中：1-水冷基板，2-IGBT，3-配置板，4-复合屏蔽板，5-驱动板，6-低压电源连接器，7-外侧防护板，8-左前支架，9-右前支架，10-左后支架，11-右后支架，12-母排支撑座，13-上框架， 14-下框架，15-左前框架，16-左后框架，17-右前框架，18-右后框架，19-定位销，20-安装孔，A-第一复合母排，B-第二复合母排。
具体实施方式
一种用于机车牵引电传动系统中的为组装结构的功率模块，包括框架，框架内设有水冷基板1,水冷基板1的两个侧面分别安装有IGBT2，每个IGBT2都配套有配置板3，水冷基板1的两侧设有相对于水冷基板对称设置的第一复合母排A和第二复合母排B，每个复合母排和其所在侧的IGBT的主电路端子连接，每个复合母排的外侧都安装有复合屏蔽板4，每个复合屏蔽板4上还安装有用于驱动IGBT的驱动板5，驱动板5和配置板3以高压线束连接，框架上还安装有低压电源连接器6，驱动板的外侧均安装有外侧防护板7，框架由上框架13、下框架14、左前框架15、左后框架16、右前框架17和右后框架18组成；
该功率模块还包括左前支架8、右前支架9、左后支架10、右后支架11和母排支撑座12；其中，该左前支架8、右前支架9、左后支架10、右后支架11均设置在所述水冷基板1的两侧面上靠近端部的位置，其上均设置有铆接连接部，用于与上框架13、下框架14、左前框架15、左后框架16、右前框架17和右后框架18对应地进行铆接，铆接后，所述上框架13、下框架14、左前框架15、左后框架16、右前框架17和右后框架18组成一个整体框架；以上设置所形成的紧固件连接方式满足高速运行中所受冲击振动；
所述整体框架上设置有机械定位销安装孔，以在所述功率模块安装到变流器时容纳机械定位销19来进行定位和支撑；机械定位销19的非紧固端在上框架13的外侧焊有焊接螺母，上框架13的内侧加工有螺纹，机械定位销19上还设置有活动螺母，当机械定位销19从紧固端拆下时，受焊接螺母和活动螺母的双侧约束，机械定位销19将固定在原来位置不能自由脱出，从而防止机械定位销19的容易溜出。
上述的功率模块的组装方法，包括以下步骤：
S1：水冷基板1两个侧面首先安装IGBT2、配置板3、左前支架8、右前支架9、左后支架10、右后支架11和母排支撑座12；
S2：在IGBT安装组件两侧通过母排支撑座12对称安装第一复合母排A和第二复合母排B；
S3：在复合母排外侧以左前支架8、右前支架9、左后支架10和右后支架11为基础，铆接上框架13、下框架14、左前框架15、左后框架16、右前框架17和右后框架18，上框架13、下框架14、左前框架15、左后框架16、右前框架17和右后框架18组成一个整体框架；
S4：在框架左右两侧分别安装复合屏蔽板4、驱动板5、外侧防护板7和电源连接器6，完成整个功率模块结构组装。
具体实施时，本发明以水冷基板为中心向左右两侧安装部件，铆接框架时用到六角螺栓和压铆螺母，提高了功率模块结构强度，节省成本，解决了焊接结构的模块框架外观难看（焊料突出、成形不良）、各种焊接缺陷导致的裂纹应力集中，在高速运行中框架受力断裂的问题；紧固件连接方式使功率模块外观标准化，易于拆装，且满足高速运行中所受冲击振动，功率模块框架上留有机械定位销安装孔，机械定位销19在功率模块安装到变流器时起到定位、支撑作用；非紧固端在上框架外侧焊有焊接螺母，上框架内侧加工螺纹，增加一个活动螺母，当定位销19从紧固端拆下时，受焊接螺母和活动螺母双侧约束，固定在原来位置不能自由脱出，解决了定位销容易溜出、影响搬运的问题。
Claims (2)
1.一种用于机车牵引电传动系统中的为组装结构的功率模块，其特征在于包括框架，框架内设有水冷基板（1）,水冷基板（1）的两个侧面分别安装有IGBT（2），每个IGBT（2）都配套有配置板（3），水冷基板（1）的两侧设有相对于水冷基板对称设置的第一复合母排（A）和第二复合母排（B），每个复合母排和其所在侧的IGBT的主电路端子连接，每个复合母排的外侧都安装有复合屏蔽板（4），每个复合屏蔽板（4）上还安装有用于驱动IGBT的驱动板（5），驱动板（5）和配置板（3）以高压线束连接，框架上还安装有低压电源连接器（6），驱动板的外侧均安装有外侧防护板（7），框架由上框架（13）、下框架（14）、左前框架（15）、左后框架（16）、右前框架（17）和右后框架（18）组成；该功率模块还包括左前支架（8）、右前支架（9）、左后支架（10）、右后支架（11）和母排支撑座（12）；其中，该左前支架（8）、右前支架（9）、左后支架（10）、右后支架（11）均设置在所述水冷基板（1）的两侧面上靠近端部的位置，其上均设置有铆接连接部，用于与上框架（13）、下框架（14）、左前框架（15）、左后框架（16）、右前框架（17）和右后框架（18）对应地进行铆接，铆接后，所述上框架（13）、下框架（14）、左前框架（15）、左后框架（16）、右前框架（17）和右后框架（18）组成一个整体框架；以上设置所形成的紧固件连接方式满足高速运行中所受冲击振动；所述整体框架上设置有机械定位销安装孔，以在所述功率模块安装到变流器时容纳机械定位销（19）来进行定位和支撑；机械定位销（19）的非紧固端在上框架（13）的外侧焊有焊接螺母，上框架（13）的内侧加工有螺纹，机械定位销（19）上还设置有活动螺母，当机械定位销（19）从紧固端拆下时，受焊接螺母和活动螺母的双侧约束，机械定位销（19）将固定在原来位置不能自由脱出，从而防止机械定位销（19）的容易溜出。
2.如权利要求1所述的功率模块的组装方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：水冷基板（1）两个侧面首先安装IGBT（2）、配置板（3）、左前支架（8）、右前支架（9）、左后支架（10）、右后支架（11）和母排支撑座（12）；
S2：在IGBT安装组件两侧通过母排支撑座（12）对称安装第一复合母排（A）和第二复合母排（B）；
S3：在复合母排外侧以左前支架（8）、右前支架（9）、左后支架（10）和右后支架（11）为基础，铆接上框架（13）、下框架（14）、左前框架（15）、左后框架（16）、右前框架（17）和右后框架（18），上框架（13）、下框架（14）、左前框架（15）、左后框架（16）、右前框架（17）和右后框架（18）组成一个整体框架；
S4：在框架左右两侧分别安装复合屏蔽板（4）、驱动板（5）、外侧防护板（7）和电源连接器（6），完成整个功率模块结构组装。
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