CN110600441A - 一种地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构及方法 - Google Patents

一种地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高压器件的技术领域,公开了一种地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构,包括同轴设置的内圈和外圈,两者均采用环氧树脂材料制成,所述内圈用于固定整流二极管的组件,所述外圈的表面沿周向呈弧形,通过浇注工艺将内圈、整流二极管的组件封装在其内部。本发明采用环氧树脂材料制成、同轴设置的内圈和外圈,可以起到很好的绝缘作用,利用外圈的弧形表面,使整个整流二极管的外观上看起来像一条山脊,可以有效减少积灰,减少爬电,同时,采用双层结构的内圈和外圈,为绝缘提高了进一步的保障。还公开了一种用于地铁供电整流二极管的封装方法。

Description

一种地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构及方法
技术领域
本发明涉及高压器件的技术领域,尤其涉及一种地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构及封装方法。
背景技术
21世纪以来,具有节能、快捷和大运量特征的城市轨道交通建设越来越受到众多城市的关注,尤其是国内的一线城市和二线城市,基本都有建设轨道交通的需求和规划。同时,在中国已经运营的轨道交通的城市中,越来越多的居民选择轨道交通作为主要出行方式,轨道交通成为名副其实的民生工程,轨道交通的可靠稳定运行成为重中之重。
整流器用于城市轨道交通牵引变电站作直流电源,整流器的长期可靠稳定很大程度上决定了轨道交通的并且为了保证整流器设备运行安全性。在实际运行中,由于在长期运行中不可避免的存在一定程度的灰尘,灰尘会落在整流柜内,尤其是高压整流二极管中,常规的陶瓷封装的整流二极管主要依赖陶瓷之间的凸起起到增加爬电距离的作用,但当整流二极管上积累一定程度的灰尘后,由于潮湿的灰尘是导电体,会导致爬电增加,绝缘性能下降。
发明内容
本发明提供一种地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构及封装方法,解决了现有整流二极管防尘效果差、易积灰,容易产生爬电等问题。
本发明可以通过以下技术方案实现:
一种地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构,包括同轴设置的内圈和外圈,两者均采用环氧树脂材料制成,所述内圈用于固定整流二极管的组件,所述外圈的表面沿周向呈弧形,通过浇注工艺将内圈、整流二极管的组件封装在其内部。
进一步,所述内圈呈中空的圆柱体结构,套装在整流二极管的组件的外围,其顶面与上铜罩壳相连,底面与下铜罩壳相连。
进一步,所述内圈设置在上铜罩壳、下铜罩壳的裙边之间,其顶面、底面均通过粘合剂与对应的裙边底面相连。
进一步,所述外圈也呈中空的圆柱体结构,裸露在内圈外侧的裙边从外圈的内侧插入外圈内部。
进一步,所述外圈的内侧与内圈的外侧相接触。
进一步,所述外圈的内侧与对应裙边上方的台阶之间留有间隙。
一种基于上文所述的地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构的封装方法,包括以下步骤:
步骤一、配制环氧树脂液态混合料,放入恒温真空箱进行脱泡;
步骤二、对压装好的整流二极管的组件进行打毛清洁处理,用内圈将其固定,再整体放入模具中;
步骤三、将脱泡处理好的环氧树脂液态混合料缓缓倒入模具内,使其充满整个型腔;
步骤四、将浇注好的模具放入恒温箱进行烘烤,烘烤完成后,开模取出整流二极管,进行修边处理。
进一步,在用内圈将整流二极管的组件进行固定时,先设置好用于抽真空的插针,再将整体放入模具,所述插针穿过内圈进入整流二极管的内部。
进一步,烘烤完成后,先放入真空箱利用插针进行抽真空,再通入氮气至饱和,重复多次,再放入恒温箱重新进行烘烤,再次烘烤完成后,开模取出整流二极管,进行修边处理。
进一步,将配制环氧树脂液态混合料先预热到65~75℃,再放入恒温在80℃的真空烘箱中,在不低于650Pa真空度的条件下,脱泡5~10分钟;
将内圈的粘结面先用砂纸打毛,再用清洗剂清洗烘干,将压装好的整流二极管的组件中的上下铜罩壳的粘结面用砂纸打毛,再用丙酮清洗烘干,然后,在内圈和上下铜罩壳的粘结面均匀涂覆粘合剂,进行粘合。
本发明有益的技术效果如下:
采用环氧树脂材料制成的内圈和外圈,可以起到很好的绝缘作用,利用外圈的弧形表面,使整个整流二极管的外观上看起来像一条山脊,可以有效减少积灰,减少爬电,同时,采用双层结构的内圈和外圈,为绝缘提高了进一步的保障,从而真正达到高压绝缘的效果,并且整个装置的结构简单,操作方便,利于推广应用。
附图说明
图1为本发明的总体结构图;
图2为本发明的爆炸结构示意图;
图3为本发明的封装工艺的流程示意图;
其中,1-内圈,2-外圈,3-上铜罩壳,31-裙边,4-上银片,5-芯片,6-下银片,7-下铜罩壳,8-间隙。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1和2所示,本发明提供了一种地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构,包括同轴设置的内圈1和外圈2,两者均采用环氧树脂材料制成,该内圈1用于固定整流二极管的组件,该外圈的表面沿周向呈弧形,通过浇注工艺将内圈、整流二极管的组件封装在其内部。这样,采用环氧树脂材料制成的内圈和外圈,可以起到很好的绝缘作用,利用外圈的弧形表面,使整个整流二极管的外观上看起来像一条山脊,可以有效减少积灰,减少爬电,同时,采用双层结构的内圈和外圈,为绝缘提高了进一步的保障,从而真正达到高压绝缘的效果。
该内圈1呈中空的圆柱体结构,套装在整流二极管的组件的外围,该组件自上而下包括上铜罩壳3、上银片4、芯片5、下银片6和下铜罩壳7,他们通过压装组装在一起,该内圈1的顶面与上铜罩壳3的裙边31相连,底面与下铜罩壳7的裙边31相连,可采用专用粘合剂进行固定,固定之前,先将粘结面用砂纸打毛,再清醒干净,保证粘合效果,以便后续通过浇注工艺利用外圈将其都封装在一起。
该外圈2也呈中空的圆柱体结构,裸露在内圈1外侧的裙边从外圈2的内侧插入外圈2内部,外圈2的内侧可与内圈1的外侧相接触,从而达到将内圈1、整流二极管的组件封装在一起的目的,可利用模具采用浇注工艺制作而成。
为了增加绝缘长度,该外圈2的内侧与对应裙边31上方的台阶之间留有间隙8。
传统的环氧树脂浇注封装工艺是将被封装体进行整体浇注灌封,最终液态的环氧树脂会灌入到被浇注物的各个部位。本发明还提供了一种基于上文所述的地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构的封装方法,如图3所示,具体包括以下步骤:
步骤一、配制环氧树脂液态混合料,放入恒温真空箱进行脱泡。具体地,可以将配制环氧树脂液态混合料先预热到65~75℃,优选70℃,再放入恒温在80℃的真空烘箱中,在不低于650Pa真空度的条件下,脱泡5~10分钟,待用。
步骤二、对压装好的整流二极管的组件进行打毛清洁处理,用内圈将其固定,再整体放入模具中。
为了保障产品性能,防止浇注时液态环氧树脂溢入,本发明使用内圈先将整流二极管的组件进行密封。具体地先将内圈的粘结面用砂纸打毛,用清洗剂清洗烘干,再将压装好的整流二极管的组件中的上下铜罩壳的粘结面用砂纸打毛,用丙酮清洗烘干,然后,在内圈和上下铜罩壳的粘结面均匀涂覆粘合剂,内圈中间对应芯片,上下铜罩壳分别通过上下银片与芯片接触,进行粘合。
但是,这种预先密封使其内部留有少量空气,空气中的氧气对芯片氧化,影响整流二极管的导流能力,为了进一步提升产品的可靠性,在内圈上预先留有一个通孔,用于设置插针,用于后续的抽真空作业,粘合好了以后,先设置好插针,再将整体放入模具,该插针穿过内圈进入整流二极管的内部。
步骤三、将脱泡处理好的环氧树脂液态混合料缓缓倒入模具内,使其充满整个型腔。
步骤四、将浇注好的模具放入恒温箱进行烘烤,烘烤完成后,开模取出整流二极管,进行修边处理。
浇注后的模具应立即放入100℃左右的恒温烘箱内,加热2~3小时,开模取出封装好的整流二极管,修去废边、毛刺;再将其放入真空箱中,先抽真空三分钟至五分钟,再充氮气至饱和,连续重复三次,确保其内部有良好的真空度和绝缘性,然后,拿出整流二极管,抽真空的插针可用大力钳捏死密封,最后,再放入135~154℃恒温箱内重新进行烘烤,加热数小时,然后,关掉恒温箱缓冷至室温。
较传统的环氧树脂的封装工艺,在浇注过程中分为两步浇注,第一步先通过专用模具浇注固化成内圈;第二步后通过内圈将上下罩壳、上下银片、芯片进行组装并通过专用粘合剂进行有效密封,再进行外圈浇注形成良好绝缘体。另外,为防止因残留在内圈的空气而带来的对芯片的氧化,在浇注完成后需要对整流二极管通过预先置入的插针进行抽真空处理,抽真空过程中,先抽真空三分钟,后充氮气至饱和,连续重复三次,通过独创的“三充三放”工艺确保内部真空度。
本发明利用耐高温,刚性好的阻燃性环氧树脂材料,利用上文所述的方法进行封装,在外圈造型上可以留有足够绝缘长度,反向重复峰值电压可达4400V,正向平均电流可达1800A,正向峰值电压≤2.1V,IFM=6000A,正向且不重复浪涌电流可达25500A,安装力为24—36KN。在一般常见工业积灰情况下,仍可保持良好绝缘耐压,适用于电压较高、1500V直流供电系统中作整流元件使用。
由于整流器的整体结构限制,整流二极管在柜内采用竖向放置。实际在运行中,不可避免的有灰尘落在整流二极管中,如果采用非防尘型整流二极管,随着灰尘的增多,存在爬电距离减少风险,最终影响绝缘性能,甚至极端情况下存在烧毁产品的风险。而采用本发明的整流二极管,由于整流二极管在柜内一般采用竖向放置,灰尘只会落在外圈的弧形表面,而灰尘很难落在外圈内部,所以可以保证在少量灰尘的情况下,绝缘性能不受影响,可以不影响设备正常运行,同时,由于弧形表面平整,在运行检修中可以很快的完成柜体除尘,减少了运维的工作量,提高了设备的可靠性,得到了客户的广泛认可。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,因此,本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构,其特征在于:包括同轴设置的内圈和外圈,两者均采用环氧树脂材料制成,所述内圈用于固定整流二极管的组件,所述外圈的表面沿周向呈弧形,通过浇注工艺将内圈、整流二极管的组件封装在其内部。
2.根据权利要求1所述的地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构,其特征在于:所述内圈呈中空的圆柱体结构,套装在整流二极管的组件的外围,其顶面与上铜罩壳相连,底面与下铜罩壳相连。
3.根据权利要求2所述的地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构,其特征在于:所述内圈设置在上铜罩壳、下铜罩壳的裙边之间,其顶面、底面均通过粘合剂与对应的裙边底面相连。
4.根据权利要求3所述的地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构,其特征在于:所述外圈也呈中空的圆柱体结构,裸露在内圈外侧的裙边从外圈的内侧插入外圈内部。
5.根据权利要求4所述的地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构,其特征在于:所述外圈的内侧与内圈的外侧相接触。
6.根据权利要求4所述的地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构,其特征在于:所述外圈的内侧与对应裙边上方的台阶之间留有间隙。
7.一种基于权利要求1所述的地铁供电用高压防尘型整流二极管封装结构的封装方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、配制环氧树脂液态混合料,放入恒温真空箱进行脱泡;
步骤二、对压装好的整流二极管的组件进行打毛清洁处理,用内圈将其固定,再整体放入模具中;
步骤三、将脱泡处理好的环氧树脂液态混合料缓缓倒入模具内,使其充满整个型腔;
步骤四、将浇注好的模具放入恒温箱进行烘烤,烘烤完成后,开模取出整流二极管,进行修边处理。
8.根据权利要求7所述的用于地铁供电整流二极管的封装方法,其特征在于:在用内圈将整流二极管的组件进行固定时,先设置好用于抽真空的插针,再将整体放入模具,所述插针穿过内圈进入整流二极管的内部。
9.根据权利要求8所述的用于地铁供电整流二极管的封装方法,其特征在于:烘烤完成后,先放入真空箱利用插针进行抽真空,再通入氮气至饱和,重复多次,再放入恒温箱重新进行烘烤,再次烘烤完成后,开模取出整流二极管,进行修边处理。
10.根据权利要求7所述的用于地铁供电整流二极管的封装方法,其特征在于:将配制环氧树脂液态混合料先预热到65~75℃,再放入恒温在80℃的真空烘箱中,在不低于650Pa真空度的条件下,脱泡5~10分钟;
将内圈的粘结面先用砂纸打毛,再用清洗剂清洗烘干,将压装好的整流二极管的组件中的上下铜罩壳的粘结面用砂纸打毛,再用丙酮清洗烘干,然后,在内圈和上下铜罩壳的粘结面均匀涂覆粘合剂,进行粘合。
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