CN104901329B - 一种开关单元结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种开关单元结构，包括压装开关器件、均压器件、器件驱动、驱动钳位、驱动电源，其特征在于，压装开关器件布置于整体结构内部，均压器件通过压装构件组装成均压器件一体模块化结构，并通过结构支撑板安装于压装开关器件框架结构的两侧，所述的器件驱动连接于开关器件的一侧，构成整体式紧凑型开关单元结构。本发明的优点是：单元通过压装机构将开关器件、散热器件布置于框架内部，并且通过压装构件将均压器件组装成一整体结构，通过母线连接将均压器件结构安装于整体压装机构上，结构紧凑、美观、便于拆装维护，电气连接可靠，性能良好；支撑结构采用高强度绝缘材料，有效减小整体结构的绝缘配合尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关单元结构，尤其涉及一种用于柔性直流输电领域的开关单元结构。
背景技术
随着电力电子技术的不断发展，功率元件的性能不断升级，尺寸也越来越大。整体结构的空间布局、导电接触面的可靠接触、散热器的散热能力对于电气性能的影响尤为重要。通常，开关单元的结构布局普遍是将开关器件和散热器件简单的安装固定，再通过电气连接形成拓扑电路。这种结构存在的缺点是，布局简单，整体空间占用大，电气连接复杂，拆装维护不方便，造成损耗增加和空间的浪费。
同时，以往使用的压装器件安装结构，是通过若干个螺杆施加预紧，其他器件分布在外的结构，同样空间利用率不高。而且突出问题是，这种结构的导电接触不均匀，很容易造成接触不良或将器件压变形，直接影响电气性能甚至烧坏器件。
现有技术中，均压器件的二极管、电阻、电容都是在开关器件安装好之后，根据装置的具体空间结构分散地布置在整体结构上，这样造成空间布局比较凌乱，与开关器件的电气连接也比较繁琐，绝缘结构布置也有待于改善。
因此，合理的结构是使开关单元设备良好运行的必要条件。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种开关单元结构，该开关单元结构的开关器件、均压器件均设计为压装式结构，可同时满足结构紧凑、拆装简单、零件布局合理、导电接触均匀、电气性能良好、绝缘可靠的要求，为开放式模块化结构。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种开关单元结构，包括压装开关器件、均压器件、器件驱动、驱动钳位、驱动电源，其特征在于，所述的压装开关器件布置于整体结构内部，由树脂支撑杆、端板I、端板I组成框架结构；所述的均压器件通过压装构件组装成均压器件一体模块化结构，并通过结构支撑板安装于压装开关器件框架结构的两侧，所述的器件驱动连接于开关器件的一侧，驱动钳位与器件驱动连接，构成整体式紧凑型开关单元结构。
所述的均压器件结构支撑板上部通过上支座与端板Ⅰ固定，均压器件结构支撑板下部通过支撑座Ⅰ及支撑板角件与端板Ⅱ固定。
所述的压装开关器件包括树脂支撑杆、端板I、导套、蝶形弹簧、顶栓、顶柱I、散热板、开关器件、顶柱II、端板II，顶栓与整体框架的上部端板安装固定，开关器件压装机构的顶柱与下部的端板安装固定；整体通过同轴压装形式将散热板、开关器件间隔排列压装在一起。
所述的树脂支撑杆为高强度绝缘材料。
所述的均压器件一体模块化结构包括电阻、绝缘套杯、夹块I、钢球、压装导柱、压板、二极管、压块、夹块II、蝶形弹簧、紧固件、电容、铜排II、铜排I、绝缘隔板、塑料螺钉，其中二极管通过夹块I、钢球、压装导柱、压板、压块、夹块II、蝶形弹簧、紧固件压装，绝缘套杯套装在紧固件上实现绝缘隔离；电容通过压块装于压装结构上，电阻安装于夹块I上，铜排II、铜排I分别装在夹块I、电容上实现电气连接，电阻通过线缆并联在二极管两端；绝缘隔板通过塑料螺钉装于夹块I和夹块II上，用于单元整体装配时均压器件结构之间的绝缘隔离；所述的绝缘套杯和绝缘隔板构成均压器件的绝缘隔离部件。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、模块化设计，开关器件压装结构与均压器件均为一体化模块设计，本装置将开关器件压装结构与均压器件模块化安装结构结合到一起，形成整体单元，电路拓扑简单清晰、机械安装结构紧凑美观、拆装维护方便。
2、压装结构更加合理，开关器件压装结构将端板与支撑杆组成整体框架，器件定位压装，在轴心处施加预紧力，通过顶柱将预紧力均匀分散，使器件、散热器接触面受力均匀，确保电气性能，结构强度高。均压器件也采用压装式结构，将电阻、电容、二极管采用压装机械结构合理布局，并且通过母排的合理布置进行电气连接，实现了整体结构的模块化，空间布局紧凑、合理，电气连接简单，性能更加可靠。
3、支撑杆采用高强度绝缘材料，有效减少整体结构的绝缘配合尺寸。
4、通过合理的母排设计，有效减少了线路电感，绝缘配合安全可靠，减少了不必要的损耗。
附图说明
图1是开关单元的正面轴侧视图。
图2是开关单元的背面轴侧视图。
图3是开关单元的后视图。
图4是开关单元的侧视图。
图5是压装开关器件立体图。
图6是均压器件结构图。
图7是均压器件是的立体图。
图中：1-压装开关器件结构 2-上支座 3-均压器件结构支撑板 4-均压器件结构5-支撑板角件 6-支撑座I 7-树脂底座 8-器件驱动 9-驱动钳位 10-绝缘支柱 11-塑料螺钉 12-驱动支架 13-支撑座II 14-驱动电源 15-驱动电源架 16-树脂支撑杆 17-树脂垫片 18-树脂螺母 19-端板I 20-导套 21-蝶形弹簧 22-顶栓 23-顶柱I 24-散热板 25-开关器件 26-顶柱II 27-端板II 28-电阻 29-绝缘套杯 30-夹块I 31-钢球 32-压装导柱33-压板 34-二极管 35-压块 36-夹块II 37-蝶形弹簧 38-紧固件39-电容 40-铜排II41-铜排I 42-绝缘隔板 43-塑料螺钉
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
见图1-图7，一种开关单元结构，包括压装开关器件结构1、均压器件结构4、器件驱动8、驱动钳位9及驱动电源14，整体框架由树脂支撑板16、位于上下两侧的端板Ⅰ 19和端板Ⅱ 27构成，在整体框架的两侧设有均压器件支撑板3，均压器件结构支撑板3上部通过上支座2与端板Ⅰ19固定，均压器件结构支撑板3下部通过支撑座Ⅰ6及支撑板角件5与端板Ⅱ27固定，器件驱动8通过驱动支架12装在整体框架上，器件驱动8连接于开关器件25的一侧，驱动钳位9通过绝缘支柱10和塑料螺钉11与器件驱动相连接，驱动电源14设置于框架底部的驱动电源架15上，驱动电源架15与底部的支撑座II 13相连接。所述的树脂支撑杆3为高强度绝缘材料；整体框架下部设有树脂底座7。
压装开关器件结构1布置于整体结构内部，均压器件压装构件将均压器件组装成整体模块式结构，安装于开关器件压装结构的两侧。均压器件通过母线与开关器件实现电气连接，构成整体式紧凑型开关单元结构。
见图3，压装开关器件结构包括树脂支撑杆16、树脂垫片17、树脂螺母18、端板I19、导套20、蝶形弹簧21、顶栓22、顶柱I 23、散热板24、开关器件25、顶柱II 26、端板II 27。整体通过同轴压装形式将散热板24、开关器件25压装在一起。其中顶栓22、导套20通过螺纹副对机构施加定向预紧力；蝶形弹簧21提供了弹性负荷及预紧行程；顶柱I 23、顶柱II 26将预紧力分散在端部接触面上。整体压紧机构通过树脂支撑杆16、树脂垫片17、树脂螺母18、端板I 19、端板II 26支撑固定。
见图6、图7，均压器件整体模块式结构包括电阻28、绝缘套杯29、夹块I 30、钢球31、压装导柱32、压板33、二极管34、压块35、夹块II 36、蝶形弹簧37、紧固件38、电容39、铜排II 40、铜排I 41、绝缘隔板42、塑料螺钉43。其中二极管34通过夹块I 30、钢球31、压装导柱32、压板33、压块35、夹块II 36、蝶形弹簧37、紧固件38压装，绝缘套杯29套装在紧固件上实现绝缘隔离。电容39通过压块35装于压装结构上，电阻28安装于夹块I 30上，铜排II 40、铜排I 41分别装在夹块I 30、电容39上实现电气连接，电阻28可通过线缆并联在二极管两端。绝缘隔板42用塑料螺钉43装于夹块I 30和夹块II 36上，用于单元整体装配时均压器件结构之间的绝缘隔离。
本发明开关单元的具体安装方法是：
1)将树脂支撑杆16穿入端板I 19、端板II 27对应的装配孔中，通过树脂螺母18、树脂垫片17紧固。
2)将顶柱II 26、散热板24、开关器件25、顶柱I 23依次堆码在端板II 27上，其间相对位置由外部工装定位；将碟形弹簧21套装在导套20上，而后将导套20穿入端板I19的孔中形成轴孔配合。
3)将顶栓22在端板I 19外侧拧入导套20中，直至顶栓22接触到顶柱I 23；通过扳手继续拧入顶栓22，从而对整体机构施加预紧，直至达到开关器件25的预紧力要求，此处预紧力是通过设计导套20与端板I 19之间的相对位移控制的；到此压装开关器件结构装配完毕。
4)再将上支座2、支撑座I 6、支撑座II 13分别用紧固件安装在压装开关器件的端板上。
5)再将树脂底座7用紧固件安装在支撑座I 6、支撑座II 13上。
6)将驱动支架12用紧固件安装在压装开关器件结构架上，将器件驱动8安装在驱动支架12上，将驱动钳位9用绝缘支柱10和塑料螺钉11安装在器件驱动8上。
7)将驱动电源架15安装在树脂底座7上，将驱动电源14安装在驱动电源架15上。
8)将均压器件结构支撑板3通过支撑板角件5、上支座2、支撑座I 6与上下两侧端板固定。
9)将压装好的均压器件用紧固件安装在均压结构支撑板3上。
至此，整个开关结构装配结束。
Claims (1)
1.一种开关单元结构，包括压装开关器件、均压器件、器件驱动、驱动钳位、驱动电源，其特征在于，所述的压装开关器件布置于整体结构内部，由树脂支撑杆、端板I、端板II组成框架结构；所述的均压器件通过压装构件组装成均压器件一体模块化结构，并通过结构支撑板安装于压装开关器件框架结构的两侧，所述的器件驱动连接于开关器件的一侧，驱动钳位与器件驱动连接，构成整体式紧凑型开关单元结构；所述的均压器件结构支撑板上部通过上支座与端板Ⅰ固定，均压器件结构支撑板下部通过支撑座Ⅰ及支撑板角件与端板Ⅱ固定；所述的压装开关器件包括树脂支撑杆、端板I、导套、蝶形弹簧、顶栓、顶柱I、散热板、开关器件、顶柱II、端板II，顶栓与整体框架的上部端板安装固定，开关器件压装机构的顶柱与下部的端板安装固定；整体通过同轴压装形式将散热板、开关器件间隔排列压装在一起；
所述的均压器件一体模块化结构包括电阻、绝缘套杯、夹块I、钢球、压装导柱、压板、二极管、压块、夹块II、蝶形弹簧、紧固件、电容、铜排II、铜排I、绝缘隔板、塑料螺钉，其中二极管通过夹块I、钢球、压装导柱、压板、压块、夹块II、蝶形弹簧、紧固件压装，绝缘套杯套装在紧固件上实现绝缘隔离；电容通过压块装于压装结构上，电阻安装于夹块I上，铜排II、铜排I分别装在夹块I、电容上实现电气连接，电阻通过线缆并联在二极管两端；绝缘隔板通过塑料螺钉装于夹块I和夹块II上，用于单元整体装配时均压器件结构之间的绝缘隔离；所述的绝缘套杯和绝缘隔板构成均压器件的绝缘隔离部件；所述开关单元的具体安装方法是：
1)将树脂支撑杆穿入端板I、端板II对应的装配孔中，通过树脂螺母、树脂垫片紧固；
2)将顶柱II、散热板、开关器件、顶柱I依次堆码在端板II上，其间相对位置由外部工装定位；将碟形弹簧套装在导套上，而后将导套穿入端板I的孔中形成轴孔配合；
3)将顶栓在端板I外侧拧入导套中，直至顶栓接触到顶柱I；通过扳手继续拧入顶栓，从而对整体机构施加预紧，直至达到开关器件的预紧力要求，此处预紧力是通过设计导套与端板I之间的相对位移控制的；到此压装开关器件结构装配完毕；
4)再将上支座、支撑座I、支撑座II分别用紧固件安装在压装开关器件的端板上；
5)再将树脂底座用紧固件安装在支撑座I、支撑座II上；
6)将驱动支架用紧固件安装在压装开关器件结构架上，将器件驱动安装在驱动支架上，将驱动钳位用绝缘支柱和塑料螺钉安装在器件驱动上；
7)将驱动电源架安装在树脂底座上，将驱动电源安装在驱动电源架上；
8)将均压器件结构支撑板通过支撑板角件、上支座、支撑座I与上下两侧端板固定；
9)将压装好的均压器件用紧固件安装在均压结构支撑板上；
至此，整个开关结构装配结束。
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