CN111200915B - 一种吊装组合式功率单元框架 - Google Patents

Abstract

本发明属于轨道交通变流装置技术领域，涉及一种吊装组合式功率单元框架，包括框架主体及装配框架，框架主体包括框架底板，框架底板开设有通孔，框架底板固定安装于散热器的基板表面；框架底板上表面相对的两侧边安装有前挡板和后挡板，前挡板的左边缘、右边缘及底边缘均设置有朝向通孔的折弯；装配框架包括左装配框架和右装配框架，左装配框架包括左装配框架底板及分布于左装配框架底板的四条侧边的折弯，左装配框架底板上安装有驱动电路板。该吊装组合式功率单元框架，结构紧凑，降低了功率单元的总重和体积，有效节约了变流器空间，同时便于安装维护，无需借助其他机加部件实现功率单元与变流器的安装连接，可灵活应用于动车组吊装装配条件。

Description

一种吊装组合式功率单元框架

技术领域

本发明属于轨道交通变流装置技术领域，涉及功率单元框架，具体涉及一种吊装组合式功率单元框架。

背景技术

轨道交通车辆变流装置为车辆系统提供电源及动力，是轨道交通车辆上的重要部件。功率单元作为变流装置的核心部件，对轨道交通车辆变流器内输入电压进行功率变换，也得到了广泛应用和快速发展。随着大功率半导体器件IGBT的发展和应用，轨道交通车辆辅助功率单元也朝着单元化、高可靠性的方向发展。轨道交通车辆变流器吊装于车厢底部，框架作为功率单元的整体结构支撑及与变流器连接的重要部件，其结构设计的可维护性、可用性对功率单元装车及后期维护至关重要。

目前，轨道交通变流装置吊装于车厢底部，变流装置在车辆行进方向的左右两侧位置，左右两侧便于掀盖维护检修；左右两侧位置一般用于装配故障率高的部件，功率单元的安装位置一般采用推拉式的方式安装于变流器内车辆行进方向的左右两侧。而这种安装方式存在以下缺点：①框架只用于功率单元自身的机械支撑及安装定位，需增加螺杆等其他机加件进行机械固定，不便于安装维护；②随着功率单元控制保护技术的成熟，辅助功率单元的故障率得以大幅降低却仍占据检修便利位置；③这种功率单元的安装布局，当变流器为风冷散热时，不利于风机、风道及散热部件的最优布局设计。

为此，出现了用于将功率单元吊装于变流装置底部而设计的吊装一体式框架，框架作为一个机加整体装配于功率单元上，其既可用作功率单元自身的机械支撑，同时还可用于与变流器的连接固定。而这种一体式框架，存在以下缺点：1.占用空间大，不便于部件的发运存储；2.在机加焊接过程中，存在机加误差和焊接误差的叠加，在功率单元框架与变流器对接装配时，存在机加误差、焊接误差、装配误差等的组合误差，易导致对孔偏差等装配问题；3.框架仅用作功率单元自身的机械支撑及与变流器的连接固定件，对提高功率单元的可维护性并无帮助。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种吊装组合式功率单元框架，以突破传统功率单元安装于变流器内车辆行进方向两侧的位置限制，使整个变流器的设计更加灵活，同时提高功率单元框架装配的操作便捷性，避免组合误差导致装配出现问题的情况。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种吊装组合式功率单元框架，包括框架主体及对称安装于所述框架主体上的装配框架，

所述框架主体包括位于其底部的框架底板，所述框架底板开设有通孔，所述框架底板固定安装于散热器的基板表面；

所述框架底板上表面相对的两侧边安装有前挡板和后挡板，所述前挡板的左边缘、右边缘及底边缘均设置有朝向通孔的折弯，所述后挡板和前挡板的折弯结构相同；

所述装配框架包括左装配框架和右装配框架，所述左装配框架包括左装配框架底板及分布于左装配框架底板的四条侧边的折弯，所述左装配框架底板上安装有驱动电路板，所述右装配框架和左装配框架镜像对称。

进一步地，所述框架底板的外边缘的四个角为倒角，避免安装、使用过程中的划伤和磕碰。

进一步地，所述框架底板的外边缘设置有第一圆孔，所述第一圆孔的数量为多个，所述第一圆孔用于将框架主体、散热器及变流装置固定连接，其中，第一圆孔的数量可以根据框架底板的长度及宽度尺寸进行设置，第一圆孔内可穿入螺栓将框架主体、散热器及变流装置固定连接。

进一步地，所述框架底板和散热器之间设置有密封圈，所述密封圈的形状与框架底板的形状相同，所述密封圈能够使框架底板和散热器之间贴合更加紧密。

进一步地，所述密封圈为硅橡胶圈，所述硅橡胶圈通过单面不干胶粘接于框架底板的底部，使框架底板和散热器之间贴合更加紧密，避免潮气、灰尘等进入，同时，还能够提高框架主体的防震性能。

进一步地，所述框架底板的外边缘与散热器的外轮廓相适配。

进一步地，所述前挡板、后挡板的左边缘的折弯用于连接左装配框架，所述前挡板、后挡板的右边缘的折弯用于连接右装配框架，所述前挡板、后挡板的底边缘的折弯用于增大受力面积，且分别与框架底板垂直连接固定。

进一步地，所述前挡板、后挡板的底边缘与框架底板相连接的外侧分别焊接有若干加强筋，用于提高机械支撑的稳定性和坚固性。

进一步地，所述左装配框架的四条侧边包括相对设置的上侧边与下侧边、左侧边与右侧边；所述上侧边及下侧边均设有L形折弯，两个L形折弯分别与左装配框架底板垂直、方向相反，其中，上侧边及下侧边的折弯方向相反，在保证机械强度的同时，能实现装配框架的嵌入式安装，进而缩小功率单元整体体积和重量；所述左侧边及右侧边设有L形折弯，所述左侧边的L形折弯与前挡板的左边缘的折弯、后挡板的左边缘的折弯相配合实现左装配框架与框架主体的固定连接。同样的，所述右侧边的L形折弯与前挡板的右边缘的折弯、后挡板的右边缘的折弯相配合实现右装配框架与框架主体的固定连接。

进一步地，所述左装配框架底板上设有若干腰型孔，所述腰型孔用于驱动电路板与功率装置内部部件的过线；所述左装配框架底板上还设有多个第二圆孔，所述第二圆孔用于固定驱动电路板或用于将吊装部件安装于框架主体的下方。如果吊装部件的重量过大，则可以在所述吊装部件的下方加装支撑板来增强框架主体的承重能力。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：通过对框架底板、前挡板、后挡板的结构设计，在吊装时，框架底板与散热器的下方固定连接，以增强其机械性能，避免吊装结构的螺栓使散热器表面受力过大而使其变形；通过对装配框架结构的设计，IGBT驱动电路板作为功率单元中故障率相对较高的部件，将其装配于功率单元框架侧方的装配框架，便于后期拆装维护，提高了功率单元的可维护性，方便检修测试；同时，驱动电路板的安装方式，一方面，有效地减少主电路对驱动电路板的干扰，减少下方部件对驱动板的热辐射和干扰；另一方面，左、右装配框架嵌入式结构，使得驱动电路板不突出于框架安装面，避免组装及搬运过程中对驱动电路板的损伤；因此，该功率单元框架，能最大限度的缩小体积和重量，优化驱动电路板的安装方式，同时功率单元不受变流装置内安装位置的限定，便于变流装置的结构优化设计，也有利于风冷系统最优设计。

此外，通过框架底板的外边缘的四个倒角与散热器同形状同尺寸的设计，避免了安装、使用过程中的划伤和磕碰；通过框架底板的外边缘设置的若干个第一圆孔，在第一圆孔内穿入螺栓可以实现框架主体与变流器的安装连接，且无需借助其他机加部件；通过在框架底板和散热器之间设置密封圈，使框架底板和散热器之间贴合更加紧密，同时提高了框架主体的防震性。

附图说明

图1为本发明提供的吊装组合式功率单元框架的框架主体的结构示意图；

图2为本发明提供的吊装组合式功率单元框架的左装配框架的结构示意图；

图3为本发明提供的吊装组合式功率单元框架的右装配框架的结构示意图；

图4为本发明提供的吊装组合式功率单元框架的吊装装配示意图。

其中：1为框架主体；2为散热器；3为左装配框架；4为右装配框架；5为左装配框架底板；6为驱动电路板；7为第一圆孔；8为加强筋；9为腰型孔；10为第二圆孔；11为吊装部件；1-1为框架底板；1-2为前挡板；1-3为后挡板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细描述：

实施例

参见图1-3所示，本发明提供了一种吊装组合式功率单元框架，包括框架主体1及对称安装于所述框架主体1上的装配框架，

框架主体1包括位于其底部的框架底板1-1，框架底板1-1开设有通孔，框架底板1-1固定安装于散热器2的基板表面；

框架底板1-1上表面相对的两侧边安装有前挡板1-2和后挡板1-3，前挡板1-2的左边缘、右边缘及底边缘均设置有朝向通孔的折弯，所述后挡板1-3和前挡板1-2的折弯结构相同；

装配框架包括左装配框架3和右装配框架4，左装配框架3包括左装配框架底板5及分布于左装配框架底板5的四条侧边的折弯，左装配框架底板5上安装有驱动电路板6，右装配框架4和左装配框架3镜像对称。

进一步地，框架底板1-1与散热器2外边缘尺寸相同，进行倒角处理，避免安装、使用过程中的划伤和磕碰。

进一步地，框架底板1-1的外边缘设置有第一圆孔7，第一圆孔7的数量为多个，第一圆孔7用于将框架主体1、散热器2及变流装置固定连接。其中，第一圆孔7的数量可以根据框架底板的长度及宽度尺寸进行设置，第一圆孔7内可穿入螺栓将框架主体1、散热器2及变流装置固定连接。

可选地，框架底板1-1的两条长边上分别设有6个第一圆孔7作为连接孔，两条宽边上分别设有3个第一圆孔7作为连接孔，整个框架底板1-1上共设有18个连接孔，变流装置安装板的安装孔上装有压铆螺母，吊装时，通过工装将功率装置升至安装位，通过螺栓穿过这18个连接孔将功率装置吊装装配于变流装置内，如图4所示。

进一步地，框架底板1-1和散热器2之间设置有密封圈，所述密封圈的形状与框架底板1-1的形状相同，密封圈能够使框架底板1-1和散热器2之间贴合更加紧密，避免潮气等进入。

优选地，所述密封圈为硅橡胶圈，所述硅橡胶圈通过单面不干胶粘接于框架底板1-1的底部，使框架底板1-1和散热器2之间贴合更加紧密，避免潮气、灰尘等进入，同时，还能够提高框架主体1的防震性能。

进一步地，框架底板1-1的外边缘与散热器2的外轮廓相适配。

进一步地，前挡板1-2、后挡板1-3的左边缘的折弯用于连接左装配框架3，前挡板1-2、后挡板1-3的右边缘的折弯用于连接右装配框架4，前挡板1-2、后挡板1-3的底边缘的折弯用于连接固定并增大受力面积，分别与框架底板1-1垂直连接固定。

优选地，前挡板1-2的左边缘、右边缘的折弯内侧焊接有若干压铆螺母，后挡板1-3的左边缘、右边缘的折弯内侧也焊接有若干压铆螺母，左装配框架3左侧边、右侧边的折弯设有与前挡板1-2、后挡板1-3的折弯的压铆螺母相适配的通孔，从而实现左装配框架3与前挡板1-2的左边缘、后挡板1-3的左边缘的固定连接。同样地，右装配框架4左侧边、右侧边的折弯设有与前挡板1-2、后挡板1-3的折弯内侧压铆螺母相适配的通孔，从而实现右装配框架4与前挡板1-2的右边缘、后挡板1-3的右边缘的固定连接。

进一步地，所述前挡板1-2、后挡板1-3的底边缘与框架底板1-1相连接的外侧分别焊接有若干加强筋8，用于提高机械支撑的稳定性和坚固性。

进一步地，左装配框架3安装于框架主体1的左侧，其四条侧边包括相对设置的上侧边与下侧边、左侧边与右侧边；上侧边及下侧边设有竖直翻边，竖直翻边与左装配框架底板5钣金90度角折弯形成，且下折弯与框架底板1-1固定连接，上折弯用于功率单元盖板安装及与变流装置内其他部件进行机械安装固定；左侧边及右侧边均设有L形折弯，左侧边的L形折弯与前挡板1-2的左边缘的折弯、后挡板1-3的左边缘的折弯相配合实现左装配框架3与框架主体1的固定连接。同样地，右侧边的L形折弯与前挡板1-2的右边缘的折弯、后挡板1-3的右边缘的折弯相配合实现右装配框架4与框架主体1的固定连接。

进一步地，左装配框架底板5上设有若干腰型孔9，腰型孔9用于驱动电路板6与功率装置内部部件的过线；左装配框架底板5上还设有多个第二圆孔10，多个第二圆孔10用于固定驱动电路板6或用于将吊装部件11安装于框架主体1的下方。

优选地，第二圆孔10包括小圆孔及略大圆孔，其中，小圆孔用于驱动电路板6的装配固定，略大圆孔用于变流装置内其他部件的机械安装固定。

此外，如果吊装部件11的重量过大，则可以在吊装部件11的下方加装支撑板来增强框架主体1的承重能力。

综上，本发明提供的这种吊装组合式功率单元框架，其装配于轨道交通变流装置内的功率单元内，具体的安装步骤如下：

1)将框架主体1装配于散热器2上，与框架底板1-1同形状的硅橡胶密封圈粘接于框架底板1-1与散热器2之间，同时在散热器2的底部与变流装置安装板之间也粘贴有该硅橡胶密封圈；

2)分别将左装配框架3、右装配框架4与框架主体1连接固定；

3)将三块驱动电路板6安装于左装配框架3上；

4)同样的方法将另外三块驱动电路板6安装于右装配框架4上；

5)驱动电路板6与功率单元内部功率半导体器件等进行连线；

6)功率单元内其他部件装配连线；

7)安装功率单元盖板于框架主体1之上；

8)框架底板1-1的2条长边上分别设有6个连接孔，2条宽边上分别设有3个连接孔，整个框架底板1-1上有18个连接孔，变流装置安装板的安装孔上装有压铆螺母，吊装时通过工装将功率装置升至安装位，通过螺栓穿过这18个孔将功率装置吊装装配于变流装置内，如图4所示；

9)最后，将吊装部件11通过图2所示的略大圆孔吊装于框架主体1的下方，如果吊装部件11重量过大，可以在该吊装部件11的下方加装支撑板来增强框架主体1的承重能力。

因此，该吊装组合式功率单元框架，能够同时满足三种装配需求：①对功率单元进行机械安装支撑；②进行功率单元与变流器的安装连接，无需借助其他机加部件；③同时用于变流装置内其他部件的机械安装固定，灵活应用于动车组吊装装配条件。同时，吊装时，框架底板1-1与散热器2的下方连接，以增强其机械性能，避免了吊装结构螺栓使散热器2表面受力过大而导致变形；功率单元不受变流装置内安装位置的限定，便于变流装置内部件的结构优化设计，也有利于风冷系统最优设计；组合式框架结构设计，避免一体式框架因机加误差、焊接误差、装配误差等的组合误差而导致对孔偏差等装配问题；另外，IGBT驱动电路板作为功率单元中需进行检测及故障率相对较高的部件，将其装配于框架主体1侧方的装配框架，便于试验测试和后期拆装维护，提高了功率单元可维护性；且驱动电路板6的安装方式，有效地减少了主电路对驱动板的干扰，减少下方部件对电路板6的热辐射与干扰；总之，本发明提供的这种吊装组合式功率单元框架，结构紧凑，降低了功率单元的总重和体积，有效节约了变流器空间，同时便于安装维护。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种吊装组合式功率单元框架，其特征在于，包括框架主体(1)及对称安装于所述框架主体(1)上的装配框架，

所述框架主体(1)包括位于其底部的框架底板(1-1)，所述框架底板(1-1)开设有通孔，所述框架底板(1-1)固定安装于散热器(2)的基板表面；

所述框架底板(1-1)上表面相对的两侧边安装有前挡板(1-2)和后挡板(1-3)，所述前挡板(1-2)的左边缘、右边缘及底边缘均设置有朝向框架底板(1-1)通孔的折弯，所述后挡板(1-3)和前挡板(1-2)的折弯结构相同；

所述装配框架包括左装配框架(3)和右装配框架(4)，所述左装配框架(3)包括左装配框架底板(5)及分布于左装配框架底板(5)四条侧边的折弯，所述左装配框架底板(5)上安装有驱动电路板(6)，所述右装配框架(4)和左装配框架(3)镜像对称；

所述框架底板(1-1)的外边缘设置有第一圆孔(7)，所述第一圆孔(7)的数量为多个，所述第一圆孔(7)用于将框架主体(1)、散热器(2)及变流装置固定连接；

所述框架底板(1-1)和散热器(2)之间设置有密封圈，所述密封圈的形状与框架底板(1-1)的形状相同；

所述前挡板(1-2)、后挡板(1-3)的底边缘与框架底板(1-1)相连接的外侧分别焊接有若干加强筋(8)；

所述左装配框架(3)的四条侧边包括相对设置的上侧边与下侧边、左侧边与右侧边；所述上侧边及下侧边设有竖直翻边，所述竖直翻边与左装配框架底板(5)垂直连接形成上、下折弯，且下折弯与框架底板(1-1)固定连接；所述左侧边及右侧边均设有L形折弯，所述左侧边的L形折弯与前挡板(1-2)左边缘的折弯、后挡板(1-3)左边缘的折弯相配合实现左装配框架(3)与框架主体(1)的固定连接；

所述左装配框架底板(5)上设有若干腰型孔(9)，所述腰型孔(9)用于驱动电路板(6)与功率装置内部部件连接的过线；所述左装配框架底板(5)上还设有多个第二圆孔(10)，多个所述第二圆孔(10)用于固定驱动电路板(6)或用于将吊装部件(11)安装于框架主体(1)的下方。

2.根据权利要求1所述的吊装组合式功率单元框架，其特征在于，所述框架底板(1-1)的外边缘的四个角为倒角。

3.根据权利要求1所述的吊装组合式功率单元框架，其特征在于，所述密封圈为硅橡胶圈，所述硅橡胶圈通过单面不干胶粘接于框架底板(1-1)的底部。

4.根据权利要求1所述的吊装组合式功率单元框架，其特征在于，所述框架底板(1-1)的外边缘与散热器(2)的外轮廓相适配。

5.根据权利要求1所述的吊装组合式功率单元框架，其特征在于，所述前挡板(1-2)、后挡板(1-3)左边缘的折弯用于连接左装配框架(3)，所述前挡板(1-2)、后挡板(1-3)右边缘的折弯用于连接右装配框架(4)，所述前挡板(1-2)、后挡板(1-3)底边缘的折弯分别与框架底板(1-1)垂直连接固定。

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