CN107958887A - 一种多级晶闸管串联的压接结构 - Google Patents

一种多级晶闸管串联的压接结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多级晶闸管串联的压接结构，两个绝缘拉环以及与两个绝缘拉环连接的左轭、右轭组成压接结构的外部框架，多个散热器和多个晶闸管相间串联组成硅堆单元，硅堆单元通过设置在一端的压力单元安装在左轭、右轭之间；绝缘拉环可提供比现有拉紧装置更大范围的压紧力，保证晶闸管与散热器的良好接触，使得晶闸管获得良好散热效果以及通流效果，可以满足更大尺寸、更多级数的晶闸管的压装需求，本发明压接结构紧凑，零部件数量少，组装简单，维修方便。

Description

一种多级晶闸管串联的压接结构
【技术领域】
本发明涉及电力系统中大功率电力电子器件的装配方法及装置，具体涉及一种多级晶闸管串联的压接结构。
【背景技术】
晶闸管(Thyristor)是一种大功率半导体器件，能在高电压、大电流条件下工作，它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到了强电领域，近年来被广泛应用于高压直流输电领域。随着高压直流输电技术不断发展更新，输电等级的提升，大尺寸晶闸管应运而生。随着晶闸管尺寸的增大，在多级晶闸管串联组装时就需要更大的压紧力来保证晶闸管与散热器的良好接触。此时，提供一种准确定位、精确加压可提供较大压紧力的晶闸管压接结构就显得尤为重要。
现有晶闸管压接结构主要分为两结构。第一种压接结构采用左右两个环氧树脂板以及前后端板组成压接结构的外框。采用弹簧将散热器悬吊在左右两侧环氧树脂板上，采用旋转顶压螺栓的方式对晶闸管施加压紧力。第二种压接结构采用四根或多根棒状拉杆、前后端板以及两侧的绝缘支撑板组成压接结构外框。采用带有凹槽的定位销与散热器连接，将定位销凹槽卡放在两侧的绝缘支撑板上的方法对散热器进行定位。采用带有球头顶压杆与带有球形凹槽的压盘配合组成的顶压结构。
以上两种晶闸管压接结构所提供的压紧力均比较有限，不能满足逐渐出现的更大尺寸晶闸管的压紧力需求。其中第一种晶闸管压接结构存在的问题有：1)散热器采用弹簧悬吊在两侧环氧树脂板上，散热器中心不能准确定位，导致晶闸管受力不均匀。2)采用旋转顶压螺栓的方式对晶闸管施加压紧力，不能精确控制压紧力的大小。影响晶闸管的寿命。其中第二种压接方式存在问题有：1)为了解决散热器的定位问题引入了多种零部件，结构复杂。2)带有球头的顶压杆与带有球形凹槽的压盘不能完全限制与之接触的散热器的自由度，在设备运行时振动的作用下将会给晶闸管带来纵向动载荷，不利于晶闸管均匀受力。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种结构简单、受力均匀，安装检修方便的多级晶闸管串联的压接结构，实现散热器准确定位、晶闸管精确加压。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多级晶闸管串联的压接结构，包括绝缘拉环、左轭、右轭和压紧轴；
上下布置的两个绝缘拉环以及与两个绝缘拉环连接的左轭、右轭组成压接结构的外部框架，多个散热器和多个晶闸管相间串联组成硅堆单元，硅堆单元两端分别连接左侧输出母线和右侧输出母线后通过设置在一端的压力单元安装在左轭、右轭之间；所述压力单元包括压紧轴、螺纹连接在压紧轴上的调节螺母和套在压紧轴上的多片碟型弹簧，压紧轴一端通过调节螺母嵌入左轭或右轭的限位卡槽内，压紧轴另一端通过多片碟型弹簧压紧在硅堆单元一端的输出母线上，硅堆单元另一端输出母线压紧在右轭或左轭上；压紧轴与硅堆单元输出母线连接一端设置有定位轴，硅堆单元输出母线与定位轴同轴心连接，硅堆单元另一侧输出母线通过开设的定位孔与硅堆单元散热器同轴心连接。
进一步，所述散热器的上下两个端面分别设置有凸台，散热器通过凸台卡放在两个绝缘拉环内。
进一步，套在压紧轴上的多片碟型弹簧一端通过压紧轴上的环形凸台限位，另一端通过空套在压紧轴上的挡圈和挡板压紧在硅堆单元一端输出母线上限位。
进一步，所述散热器与晶闸管接触的一个或两个端面上设置有定位销，多个晶闸管之间通过定位销定位。
进一步，所述左轭或右轭的限位卡槽与调节螺母配合端面为锥面。
进一步，硅堆单元另一端输出母线设置垫块后压紧在右轭或左轭上。
进一步，所述左轭、右轭的上下两个端面设置有端板及与加压工具连接的卡槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本发明通过上下布置的两个绝缘拉环以及与两个绝缘拉环连接的左轭、右轭组成压接结构的外部框架，绝缘拉环可提供比现有拉紧装置更大范围的压紧力，保证晶闸管与散热器的良好接触，使得晶闸管获得良好散热效果以及通流效果，可以满足更大尺寸、更多级数的晶闸管的压装需求。
进一步，本发明压接结构紧凑，零部件数量少，组装简单，维修方便。其中本发明所应用的绝缘拉环既起到了压紧硅堆提供压紧力的作用，又起到了对散热器的定位作用。
进一步，本发明所涉及压接结构外部接口采用标准化设计，当晶闸管级数或散热器厚度发生变化时，可调节垫块尺寸使其外部接口尺寸保持不变，提高了该压接结构的通用性。
进一步，本发明通过对散热器上凸台的设计以及散热器上定位销的设置实现了晶闸管和压紧轴的精确定位，实现了晶闸管的均匀受力，提高了晶闸管的使用寿命。
本发明所涉及的加压方式简便，使用专用液压工具对压紧轴施压，即可实现对晶闸管的精确加压。
【附图说明】
图1为多级晶闸管压接结构的主视图；
图2为多级晶闸管压接结构的俯视图；
图3为多级晶闸管压接结构的三维视图；
图中：1-绝缘拉环；2-左轭；3-右轭；4-调节螺母；5-碟形弹簧；6-垫块；7-散热器；8-晶闸管；9-定位销；10-右侧输出母线；11-左侧输出母线；12-定位轴；13-端板；14-压紧轴；15-挡圈；16-挡板。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明的多级晶闸管压接结构，其主视图如图1所示，俯视图如图2所示，三维视图如图3所示，
上下布置的两个绝缘拉环1以及与两个绝缘拉环1连接的左轭2、右轭3组成压接结构的外部框架，多级晶闸管压接结构由压接式晶闸管8和散热器7相间串联在一起构成整个硅堆单元，硅堆单元两端分别连接左侧输出母线11和右侧输出母线10后通过设置在一端的压力单元安装在左轭2、右轭3之间。
由调节螺母4、压紧轴14、碟形弹簧5、挡圈15、挡板16、定位轴12相互配合构成压力单元，多片碟型弹簧5一端通过压紧轴14上的环形凸台限位，另一端通过空套在压紧轴14上的挡圈15和挡板16压紧在硅堆单元一端输出母线上限位。左侧输出母线11通过定位孔使用螺钉与压力单元中的定位轴12同轴心连接，右侧输出母线10以及垫块6通过定位孔与散热器7同轴心连接。从左至右由左轭2、压力单元、左侧输出母线11、硅堆单元、右侧输出母线10、垫块6、右轭3以及上下两个绝缘拉环1共同构成了该晶闸管压接结构。
进一步，左轭2、右轭3的上下两个端面设置有端板13及与加压工具连接的卡槽，所述外部框架在组装时，在绝缘拉环安装到左轭、右轭上之后，使用螺钉将挡板固定在左轭、右轭的端面。
进一步，左轭2或右轭3的限位卡槽与调节螺母4配合端面为锥面，调节螺母顶在左轭上，调节螺母内侧与压紧轴螺纹连接。碟形弹簧安装在压紧轴的凸台右侧与挡圈之间。挡板使用螺钉固定在压紧轴端面上。定位轴通过螺钉固定在母线端面，挡板与定位轴同轴心安装。在使用时，通过对压紧轴施加压力，压紧轴上的凸台和挡圈共同作用挤压碟形弹簧，碟形弹簧产生形变从而蓄力，当外部压力撤走后，碟形弹簧为晶闸管提供持续压紧力。
进一步，所述硅堆单元由散热器和晶闸管依次叠放组成。其中，所述散热器上下端面均设有与绝缘拉环相配合的凸台，当散热器放置在上下两个绝缘拉环之间时，散热器即被定位在同一中心线上。其中，所述散热器与晶闸管接触的端面上设置有与晶闸管配合的定位销9，当晶闸管放置在定位销上，所有晶闸管的中心即可位于同一条直线上。
进一步，所述左侧输出母线、右侧输出母线端面上均设置有散热器相配合的定位孔，通过螺钉连接相关定位孔即可实现压紧轴、定位轴、散热器、晶闸管等零部件的中心在同一直线上。
在硅堆单元装配时，散热器将依次搭放在下部绝缘拉环上，散热器的底部凸台将卡放在绝缘拉环内，此时散热器的横向、纵向都得到了准确定位。散热器端面上设置有定位销，晶闸管放置在每两个散热器中间，每个晶闸管的中心位置将由定位销得到保障。通过绝缘拉环对散热器的定位以及安装在散热器上的定位销对晶闸管的定位，最终实现了每个晶闸管的准确定位。
在对晶闸管硅堆施加压力时，将专用液压工具的加压端头卡在左轭卡槽内，使用液压工具加压，液压工具加压端头将顶压压紧轴。当压力表显示加压至额定压力时，碟形弹簧发生了形变，左侧调节螺母发生了松动，用手旋转调节螺母使其移动，至其左侧端面顶压到左轭的阶梯孔端面上。缓慢将液压工具卸压，移走液压工具，压接结束。此时，在碟形弹簧的作用下晶闸管获得了持续、均匀、精确的压紧力。
最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种多级晶闸管串联的压接结构，其特征在于其特征在于：包括绝缘拉环(1)、左轭(2)、右轭(3)和压紧轴(14)；
上下布置的两个绝缘拉环(1)以及与两个绝缘拉环(1)连接的左轭(2)、右轭(3)组成压接结构的外部框架，多个散热器(7)和多个晶闸管(8)相间串联组成硅堆单元，硅堆单元两端分别连接左侧输出母线(11)和右侧输出母线(10)后通过设置在一端的压力单元安装在左轭(2)、右轭(3)之间；所述压力单元包括压紧轴(14)、螺纹连接在压紧轴(14)上的调节螺母(4)和套在压紧轴(14)上的多片碟型弹簧(5)，压紧轴(14)一端通过调节螺母(4)嵌入左轭(2)或右轭(3)的限位卡槽内，压紧轴(14)另一端通过多片碟型弹簧(5)压紧在硅堆单元一端的输出母线上，硅堆单元另一端输出母线压紧在右轭(3)或左轭(2)上；压紧轴(14)与硅堆单元输出母线连接一端设置有定位轴(12)，硅堆单元输出母线与定位轴(12)同轴心连接，硅堆单元另一侧输出母线通过开设的定位孔与硅堆单元散热器(7)同轴心连接。
2.如权利要求1所述的一种多级晶闸管串联的压接结构，其特征在于：所述散热器(7)的上下两个端面分别设置有凸台，散热器(7)通过凸台卡放在两个绝缘拉环(1)内。
3.如权利要求1所述的一种多级晶闸管串联的压接结构，其特征在于：套在压紧轴(14)上的多片碟型弹簧(5)一端通过压紧轴(14)上的环形凸台限位，另一端通过空套在压紧轴(14)上的挡圈(15)和挡板(16)压紧在硅堆单元一端输出母线上限位。
4.如权利要求1、2或3所述的一种多级晶闸管串联的压接结构，其特征在于：所述散热器(7)与晶闸管(8)接触的一个或两个端面上设置有定位销(9)，多个晶闸管(8)之间通过定位销(9)定位。
5.如权利要求1、2或3所述的一种多级晶闸管串联的压接结构，其特征在于：所述左轭(2)或右轭(3)的限位卡槽与调节螺母(4)配合端面为锥面。
6.如权利要求1、2或3所述的一种多级晶闸管串联的压接结构，其特征在于：硅堆单元另一端输出母线设置垫块(6)后压紧在右轭(3)或左轭(2)上。
7.如权利要求1、2或3所述的一种多级晶闸管串联的压接结构，其特征在于：所述左轭(2)、右轭(3)的上下两个端面设置有端板(13)及与加压工具连接的卡槽。
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