CN106128980A - 一种半导体阀串压装集成用导轨装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体阀串压装集成用导轨装置，包括水平设置的导轨，导轨上导向移动装配有半导体支撑座和散热器支撑座，所述半导体支撑座和散热器支撑座的个数和顺序均与待压装的半导体阀串中相应器件的个数和顺序一致。本发明的有益效果在于：阀串中的半导体和散热器可以按照顺序依次水平放置，相比竖直堆积的放置方法，这种放置方法减少了运输路径，因此劳动强度低，同时装配效率高。另外，半导体和散热器均依靠各自的支撑座来保证阀串的装配精度，相比竖直堆积时上部的器件以下部的器件为基准进行放置而言，本发明不会形成公差累积，提高了装配精度，使同一型号的半导体阀串差别小，集成模块的标准化程度高。

Description

一种半导体阀串压装集成用导轨装置

技术领域

本发明涉及一种半导体阀串压装集成用导轨装置。

背景技术

目前，我国已建成南澳三端±160kV、舟山五端±200kV柔性直流输电工程，但由于缺乏核心装备——直流断路器，其工程的优势并未发挥出来。直流断路器是柔性直流输电工程中的核心设备，主要由压接式IGBT封装模块构成。

目前IGBT等大型半导体器件在进行模块化集成时，主要采用人工堆积、竖直压装的方式，授权公告号为CN204832258U，授权公告日为2015.12.02的中国实用新型专利公开了一种大功率压接式IGBT封装模块压装测试夹具，包括由下至上依次压接的第一固定板组套、第一导电板、第一水冷散热组套、第二导电板、第二水冷散热组套、第三导电板和第二固定板组套，该夹具是将待压接封装的IGBT、导电板以及散热器等器件按照一定的顺序堆叠放置在第一固定板和第二固定板之间，其中顶部的第二固定板上设置有顶压柱，底部的第一固定板作为支撑板要求其底面必须具有一定的平面度。使用时，利用液压泵对顶压柱施加向下的压力，该压力传递到导电板、散热器以及IGBT等器件上，并利用垫片塞进打压时产生的间隙中，使得压力能够保持住，从而实现模块的压接封装。

由于压接式IGBT封装模块在封装时对装配精度的要求极高，而上述封装方式在操作时是将器件自下而上依次放置在底部的第一固定板上，众所周知，压接式IGBT封装模块中待压接的IGBT及散热器的数量是比较多的，尤其是大功率的压接式IGBT封装模块，其数量更多。这时如果采用这种人工竖直堆积的方法，上部的器件以下部的器件为基准进行放置，随着器件增多，将会形成公差累积，各器件的装配中心不在同一竖直线上，装配精度难以保证，从而造成同一型号的IGBT封装模块之间差别较大，集成模块的标准化程度较低。同时，由于器件的数量较多，随着模块高度的增加，必然会增加运输路径，从而造成劳动强度较大且装配效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体阀串压装集成用导轨装置，以解决现有技术中人工竖直堆积器件时造成的装配精度低且劳动强度大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种半导体阀串压装集成用导轨装置，包括水平设置的导轨，导轨上导向移动装配有半导体支撑座和散热器支撑座，所述半导体支撑座和散热器支撑座的个数和顺序均与待压装的半导体阀串中相应器件的个数和顺序一致。

所述导轨上还导向移动装配有绝缘盘支撑座和压力自适应组件支撑座。

所述半导体支撑座、散热器支撑座、绝缘盘支撑座以及压力自适应组件支撑座与导轨上设置有用于防止各支撑座脱出导轨的防脱结构。

所述导轨的截面呈矩形，半导体支撑座、散热器支撑座、绝缘盘支撑座以及压力自适应组件支撑座上均设置有与导轨导向滑动配合的滑槽，所述防脱结构包括穿设在各支撑座中的防脱件以及设置在导轨侧面的与所述防脱件配合的防脱槽。

所述防脱件包括与各相应支撑座螺纹连接的螺杆，螺杆的螺纹段端部连接有弹簧，弹簧的另一端连接有球，所述球与滑槽滑动配合以防止各相应支撑座脱出导轨。

所述散热器支撑座上开设有供散热器上的接线端子穿过的穿孔。

本发明的有益效果在于：水平导轨上导向移动装配有半导体支撑座和散热器支撑座，半导体支撑座和散热器支撑座的个数和顺序均与待压装的半导体阀串中相应器件的个数和顺序一致，这样阀串中的半导体和散热器就可以按照顺序依次水平放置，相比竖直堆积的放置方法，这种放置方法减少了运输路径，因此劳动强度低，同时装配效率高。另外，半导体和散热器均依靠各自的支撑座来保证阀串的装配精度，相比竖直堆积时上部的器件以下部的器件为基准进行放置而言，本发明不会形成公差累积，提高了装配精度，使同一型号的半导体阀串差别小，集成模块的标准化程度高。

附图说明

图1为本发明中半导体阀串压装集成用导轨装置的示意图；

图2为半导体阀串的立体图；

图3为图2的剖切示意图；

图4为半导体阀串中第一散热器与导轨装置的配合示意图；

图5为图4中的局部放大图；

图6为半导体阀串中第二散热器与导轨装置的配合示意图；

图7为半导体阀串压装集成用导轨装置中半导体支撑座的结构示意图；

图8为半导体阀串压装集成用导轨装置中绝缘盘支撑座的结构示意图；

图9为半导体阀串压装集成用导轨装置中压力自适应组件支撑座的结构示意图。

图中：1.水平工作台；2.支腿；3.压力自适应组件支撑座；4.绝缘盘支撑座；5.散热器支撑座；6.半导体支撑座；7.导轨；8.横梁；9.静端固定板；10.碟簧；11.绝缘盘；12.绝缘拉杆；13.动端固定板；14.动端适配器；15.垫片；16.应力锥；17.第二散热器；18.IGBT；19.第一散热器；191.接线端子；20.压力自适应锥窝；21.压力自适应锥头；22.固定螺母；23.防脱件；231.螺杆；232.弹簧；233.钢球；24.固定螺钉。

具体实施方式

半导体阀串压装集成用导轨装置的一个实施例如图1~图9所示，包括设置在机架2上的水平工作台1，水平工作台1上设置有导轨7，导轨7上导向滑动装配有用于定位和支撑半导体阀串中相应半导体的半导体支撑座6，在该实施例中，所述半导体为IGBT18，所述半导体阀串即为IGBT阀串，半导体支撑座6上具有与IGBT18的底部形状相吻合的半导体支撑面。导轨7上还导向滑动装配有用于支撑半导体阀串中相应散热器的散热器支撑座5，所述散热器包括第一散热器19和第二散热器17，由于第一散热器19和第二散热器17的被支撑的底部外形和大小均相同，所以两种散热器的支撑座是相同的，均为散热器支撑座5，散热器支撑座5上具有与第一散热器19和第二散热器17的底部形状相吻合的散热器支撑面。

另外，由于第一散热器19的底部具有接线端子191，为了方便散热器支撑座5对于第一散热器19的支撑，在散热器支撑座5上还设置有用于接线端子191穿过的穿孔，由于所述接线端子191较长且散热器支撑座5的高度较小，接线端子191穿过所述穿孔后仍然有部分凸出于散热器支撑座5的底部，因此在导轨7和水平工作台1上也开设有对应的接线端子穿孔，以方便第一散热器19能够随散热器支撑座5沿导轨7滑动。第二散热器17在放置时其接线端子不会穿过散热器支撑座5，由于具有穿孔的散热器支撑座5并不影响对第二散热器17的支撑，因此两种散热器采用相同的支撑座即可。

由于半导体阀串中IGBT18位于相邻的第一散热器19和第二散热器17之间，所以相应的，半导体支撑座6位于相邻的两个散热器支撑座5之间。一般情况下，待压装的半导体阀串中器件的数量是比较多的，半导体支撑座6和散热器支撑座5的个数和顺序均与待压装的半导体阀串中相应器件的个数和顺序一致，即半导体支撑座6和散热器支撑座5按照对应的数量和位置关系设置在导轨7上，两端最外侧均为散热器支撑座5。

根据半导体阀串的结构，导轨7上于一侧端部的散热器支撑座5的外侧还导向滑动装配有用于支撑绝缘盘11的绝缘盘支撑座4、导轨7上于另一侧端部的散热器支撑座5的外侧还导向滑动装配有用于支撑压力自适应组件的压力自适应组件支撑座3，绝缘盘支撑座4上具有与绝缘盘11的底部形状相吻合的绝缘盘支撑面，压力自适应组件支撑座3上具有与压力自适应组件的底部形状相吻合的压力自适应组件支撑面。所述压力自适应组件包括压力自适应锥窝20和压力自适应锥头21，压力自适应锥头21上设置有锥形凸面，压力自适应锥窝20上设置有与所述锥形凸面凹凸配合的锥形凹面，由于压力自适应锥窝20和压力自适应锥头21的被支撑的底部外形和大小均相同，所以两者的支撑座是相同的，均为压力自适应组件支撑座3，相应的，压力自适应组件支撑座3有两个。

所述半导体支撑座6、散热器支撑座5、绝缘盘支撑座4、压力自适应组件支撑座3与导轨7上设置有用于防止各支撑座脱出导轨7的防脱结构。导轨7的截面呈矩形，半导体支撑座6、散热器支撑座5、绝缘盘支撑座4、压力自适应组件支撑座3上均设置有与导轨7导向滑动配合的滑槽，所述防脱结构包括穿设在各相应支撑座中的防脱件23以及设置在导轨7侧面的与所述防脱件23配合以防止各支撑座脱出导轨7的防脱槽。如图5所示，在该实施例中，所述防脱件23包括与各相应支撑座螺纹配合的螺杆231，螺杆231的螺纹段端部连接有弹簧232，弹簧232的另一端连接有钢球233，所述滑槽为V形滑槽，钢球233与V形滑槽滑动配合以防止各相应支撑座脱出导轨7。另外，导轨7是通过固定螺钉24固定在水平工作台1上的，也就是说，可以根据半导体阀串的长度，选择合适长度的导轨7，导轨7可拆卸更换，这样就使得导轨装置的适用范围更加广泛。

防脱件23的结构设计不但可以实现防脱作用，同时由于弹簧232和钢球233的存在，在安装支撑座时，可以从上往下使钢球233先与导轨7接触，继续往下施力时，弹簧232被压缩，钢球233缩回，当支撑座安装到导轨7后，钢球233又被弹出，防止支撑座脱出导轨，这样就实现了支撑座的快速安装和拆卸，从而提高整个压装操作的效率。

各支撑座与导轨7依靠各自的加工精度保证导向滑动配合的精度，半导体支撑面、散热器支撑面、绝缘盘支撑面以及压力自适应组件支撑面也均靠加工精度来保证与相应的被支撑器件的底部形状相吻合，半导体支撑面、散热器支撑面、绝缘盘支撑面以及压力自适应组件支撑面的高度满足在IGBT18、第一散热器19、第二散热器17、绝缘盘11以及压力自适应组件放置在相应支撑座上后，它们的装配中心位于同一水平线上，从而保证了装配精度，提高压装集成后模块的标准化程度。

根据待压装的半导体阀串中被支撑器件的大小，在该实施例中，所述半导体支撑座6、散热器支撑座5、绝缘盘支撑座4以及压力自适应组件支撑座3的厚度分别为26mm、28mm、35mm、23mm，当然，各支撑座的形状和规格并不局限于本实施例中的参数，因为不同的半导体阀串中待压接器件的种类、形状和大小是不同的，因此可以根据实际需要，事先将相匹配的支撑座制作好，并准备足够的数量，这样在使用时，就可以根据实际情况，直接选择匹配的支撑座，利用弹簧和钢球的结构实现支撑座的快速装配。

半导体阀串压装集成用导轨装置的工作原理是：首先应按照待压装的半导体阀串中各器件的图纸顺序将相应的支撑座装配在导轨7上，两端的支撑座分别为压力自适应组件支撑座3和绝缘盘支撑座4，然后将各器件放置在相应的支撑座上。由于各器件是在水平方向上依次放置，相比竖直堆积的放置方法，这种放置方法减少了运输路径，因此劳动强度低，同时装配效率高。另外，每一个器件均依靠与之相匹配的支撑座来保证装配精度，并最终保证半导体阀串的装配精度，相比竖直堆积时上部的器件以下部的器件为基准进行放置而言，本发明不会形成公差累积，有效保证了装配精度，同一型号的半导体阀串差别小，集成模块的标准化程度高。

各器件放置完成后将碟簧10套设在压力自适应锥头21的圆柱段上，将应力锥16装配在绝缘盘11内，在应力锥16的圆柱段上套设动端适配器14。然后将静端固定板9和动端固定板13按照图纸规定的距离固定在水平工作台1上，并使压力自适应锥头21的圆柱段穿过静端固定板9，使动端适配器14的小径段穿过动端固定板13、大径段与动端固定板13挡止配合。绝缘拉杆12穿过静端固定板9和动端固定板13，并用固定螺母22固定，从而使静端固定板9和动端固定板13之间的距离保持不变。

压装时，对应力锥16施加水平的外力，各器件随相应的支撑座向另一侧滑动，各器件之间的间隙被填满，碟簧10被压缩，应力锥16与动端适配器14之间出现间隙，当压力达到设定值时，将合适的垫片15塞进应力锥16和动端适配器14之间的间隙中，当外部压力撤销后即可保持该压力，最后将横梁8固定在静端固定板9和动端固定板13之间，至此就完成了IGBT阀串的压装集成。

在半导体阀串压装集成用导轨装置的其他实施例中：所述半导体也可以是晶闸管，此时半导体阀串即为晶闸管阀串；导轨与各支撑座也可以是导向滚动配合；导轨和水平工作台上可以不设置供第一散热器的接线端子穿过的接线端子穿孔，可以只在散热器支撑座上设置穿孔，此时需要将散热器支撑座的高度适当增加，使接线端子不穿出散热器支撑座；防脱件可以只是一个螺杆，螺杆的端部直接与滑槽配合以防止相应支撑座脱出导轨；防脱结构也可以是设置在导轨上的燕尾块结构以及设置在各支撑座上的燕尾槽；根据半导体阀串的实际结构，绝缘盘支撑座和压力自适应组件支撑座也可以是用于支撑其他相应器件的支撑座，或者半导体阀串压装集成用导轨装置根本不包括绝缘盘支撑座和压力自适应组件支撑座。

Claims (6)

1.一种半导体阀串压装集成用导轨装置，其特征在于：包括水平设置的导轨，导轨上导向移动装配有半导体支撑座和散热器支撑座，所述半导体支撑座和散热器支撑座的个数和顺序均与待压装的半导体阀串中相应器件的个数和顺序一致。

2.根据权利要求1所述的半导体阀串压装集成用导轨装置，其特征在于：所述导轨上还导向移动装配有绝缘盘支撑座和压力自适应组件支撑座。

3.根据权利要求2所述的半导体阀串压装集成用导轨装置，其特征在于：所述半导体支撑座、散热器支撑座、绝缘盘支撑座以及压力自适应组件支撑座与导轨上设置有用于防止各支撑座脱出导轨的防脱结构。

4.根据权利要求3所述的半导体阀串压装集成用导轨装置，其特征在于：所述导轨的截面呈矩形，半导体支撑座、散热器支撑座、绝缘盘支撑座以及压力自适应组件支撑座上均设置有与导轨导向滑动配合的滑槽，所述防脱结构包括穿设在各支撑座中的防脱件以及设置在导轨侧面的与所述防脱件配合的防脱槽。

5.根据权利要求4所述的半导体阀串压装集成用导轨装置，其特征在于：所述防脱件包括与各相应支撑座螺纹连接的螺杆，螺杆的螺纹段端部连接有弹簧，弹簧的另一端连接有球，所述球与滑槽滑动配合以防止各相应支撑座脱出导轨。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的半导体阀串压装集成用导轨装置，其特征在于：所述散热器支撑座上开设有供散热器上的接线端子穿过的穿孔。