WO2020103170A1

WO2020103170A1 - 变流器箱体和变流器

Info

Publication number: WO2020103170A1
Application number: PCT/CN2018/117563
Authority: WO
Inventors: 赵娜; 刘立刚; 李江环; 张修同; 尚锋亮
Original assignee: 中车永济电机有限公司
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-05-28
Also published as: CN111224531B; CN111224531A

Abstract

一种变流器箱体和变流器。该变流器箱体包括支撑框架和多个结构板，支撑框架包括多个相互拼接的支撑柱(1)，且多个支撑柱(1)间隔设置，以围成用于容纳电气元件的空间，相邻两根支撑柱(1)之间焊接；多个结构板中包括位于支撑框架外侧表面的防护板(3)，防护板(3)和支撑框架之间通过铆接件铆接。在变流器采用上述变流器箱体后，变流器箱体可以拥有足够的强度去支撑变流器内部的电气元件的重量，有利于电气元件在变流器箱体的内部的合理布置，使得该变流器箱体能够更好地保护变流器内部的电气元件免受挤压，从而提高了变流器的可靠性，并且提高了变流器箱体的美观性。

Description

变流器箱体和变流器

技术领域

本发明涉及机械技术，尤其涉及一种变流器箱体和变流器。

背景技术

目前，机车上总是安装有大功率的变流器，由于不同的机车对于变流器的外观、重量等方面的要求有所不同，因此不同的变流器对于变流器箱体的要求也不同。传统的变流器箱体通常是框架结构，且变流器箱体内置各种变流器的电气元件，因此变流器箱体必须有足够的强度去支撑变流器内部的各种电气元件的重量。

现有技术中，通过碳钢板焊接的方式或者镀铝锌钢板铆接的方式，以实现上述变流器箱体承载变流器内部的各种电气元件重量的强度的要求。但是，若单独采用碳钢板焊接后的变流器箱体容易发生变形，增加了工艺调整的复杂性；而单独采用镀铝锌钢板铆接后的变流器箱体的零件设计复杂、开发周期长，且镀铝锌钢板的价格较高，增加了整个变流器箱体的制造成本。

发明内容

本发明提供一种变流器箱体和变流器，以提高变流器箱体支撑变流器内部的电气元件重量的强度和变流器箱体的美观性。

本发明提供一种变流器箱体，包括支撑框架和多个结构板，支撑框架包括多个相互拼接的支撑柱，且多个支撑柱间隔设置，以围成用于容纳电气元件的空间，相邻两根支撑柱之间焊接；

多个结构板中包括位于支撑框架外侧表面的防护板，防护板和支撑框架之间通过铆接件铆接。

在一种可能的实施方式中，防护板包括以下任意一种或几种：位于支撑框架前侧的柜门板、位于支撑框架后侧的后门板、位于支撑框架侧方的侧板和位于支撑框架顶部的顶板。

在一种可能的实施方式中，柜门板和后门板通过平头铆钉与支撑框架铆接。

在一种可能的实施方式中，多个结构板中还包括支撑板，支撑板水平设置在支撑框架的内部并与支撑柱焊接，支撑板用于支撑位于支撑框架内的电气元件。

在一种可能的实施方式中，支撑框架的支撑柱围成上下层叠设置的第一长方体空间和第二长方体空间，且第一长方体空间在高度方向上的横截面位于第二长方体空间在高度方向上的横截面内部。

在一种可能的实施方式中，支撑板为多个，且支撑板在支撑框架内排列为至少两个支撑层；至少两个支撑层中包括用于支撑电容和功率模块的第一支撑层，以及用于支撑高压元器件和低压元器件的第二支撑层，第二支撑层位于第一支撑层上方。

在一种可能的实施方式中，支撑板的板材厚度为3mm，防护板的板材厚度为2mm，支撑柱的板材厚度为4mm。

在一种可能的实施方式中，变流器箱体还包括四个吊环螺钉，四个吊环螺钉分别位于支撑框架的对应第二长方体空间的四个上顶角的位置。

在一种可能的实施方式中，支撑板上设置有滑轨，滑轨的滑动方向朝向支撑框架的前方。

本发明还提供一种变流器，包括如上的变流器箱体。

本发明提供的变流器箱体和变流器，变流器箱体通过采用支撑框架中相邻两根支撑柱之间焊接的方式，与，多个结构板中所包括的防护板和支撑框架之间铆接的方式，在变流器采用上述变流器箱体后，变流器箱体可以拥有足够的强度去支撑变流器内部的电气元件的重量，有利于电气元件在变流器箱体的内部的合理布置，使得该变流器箱体能够更好地保护变流器内部的电气元件免受挤压，从而提高了变流器的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种变流器箱体的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种变流器箱体的结构示意图；

图3为本发明提供的变流器箱体中支撑框架的结构示意图；

图4为本发明提供的变流器箱体的主视图。

附图标记说明：

1：支撑柱；

2：铆接件；

3：防护板；

3a：侧板；

3b：顶板；

4：支撑板；

4a：第一支撑板；

4b：第二支撑板；

4c：第三支撑板；

4d：第四支撑板；

4e：第五支撑板；

4f：第六支撑板；

4g：第七支撑板；

4h：第八支撑板；

4i：第九支撑板；

5：第一长方体空间；

6：第二长方体空间；

7：吊环螺钉。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

因此，考虑到上述问题，本发明提供一种变流器箱体和变流器，通过采用支撑框架中相邻两根支撑柱之间焊接的方式，与，多个结构板中所包括的防护板和支撑框架之间铆接的方式，在变流器采用上述变流器箱体后，变流器箱体可以拥有足够的强度去支撑变流器内部的电气元件的重量，有利于电气元件在变流器箱体的内部的合理布置，使得该变流器箱体能够更好地保护变流器内部的电气元件免受挤压，从而提高了变流器的可靠性，并且，提高了变流器箱体的美观性。

图1为本发明提供的一种变流器箱体的结构示意图，本发明提供的变流器箱体用于支撑变流器，如图1所示，该变流器箱体包括：支撑框架和多个结构板。

其中，支撑框架包括多个相互拼接的支撑柱1，且多个支撑柱1间隔设置，以围成用于容纳电气元件的空间，相邻两根支撑柱1之间焊接。

可选的，上述支撑框架的形状可以为柱体框架，也可以为如图1所示的长方体框架，图1中只标出了两个支撑柱1作为示意，具体实现时可以有多个支撑柱1。

可选的，多个支撑柱1的板材可以采用Q195碳素结构钢，也可以采用Q345低合金钢板，多个支撑柱1的板材的厚度可以为4毫米(Millimeter，简称：mm)，也可以为3mm。而支撑柱1所采用的板材以及板材的厚度可以根据变流器箱体所承载的变流器决定，在本发明中，不对支撑柱1所采用的板材以及板材的厚度进行限定。例如，本发明中的支撑柱1的板材可以是厚度为4mm的Q345D低合金薄钢板，这里的“Q”指的是板材的屈服强度，“345”指的是板材的屈服强度为345兆帕(Megapascal，简称：MPa)，“D”指的是板材的冲击温度为零下20摄氏度。

可选的，可以对焊接后的相邻两根支撑柱1进行喷漆处理，避免支撑框架生锈，影响变流器箱体的美观性。

具体实现时，采用焊接的方式带来的有益效果为：焊接后的支撑柱1之间的连接性能好、焊接结构刚度大，整体性好。

其中，多个结构板中包括位于支撑框架外侧表面的防护板3，防护板3和支撑框架之间通过铆接件2铆接。对应的，需在各个防护板3和支撑框架上开设铆接件孔，铆接件2的种类、尺寸、数量和分布均可由技术人员以及该变流器箱体内所容纳的电气元件的重量来设定。在本发明中，不对铆接件2进行限定。

图1中，只标出了三个铆接件2，以及四个防护板3作为示意，具体实现时可以有多个铆接件2以及多个防护板3。

具体实现时，采用铆接的方式带来的有益效果为：铆接可以避免防护板3发生变形，并且铆接的工艺方法简单，可以提高整流器箱体的外表面的平整度。

值得说明的是，这里的防护板3不属于变流器箱体的主要承重部位，防护板3所起到的主要作用是为了辅助变流器箱体支撑变流器。在本发明中，不对变流器箱体的防护板3的板材厚度进行限定。例如，本发明中的变流器箱体的防护板3的板材可以采用厚度为2mm的0Cr18Ni9不锈钢材质，可以采用厚度为3mm的0Cr18Ni9不锈钢材质，还可以采用其他厚度的不锈钢材质。

可选的，变流器箱体的尺寸可根据容纳的变流器的尺寸来设定。在本发明中，不对变流器箱体的尺寸进行限定。

本发明提供的变流器箱体，包括支撑框架和多个结构板。由于该变流器箱体采用支撑框架中相邻两根支撑柱之间焊接的方式，与，多个结构板中所包括的防护板和支撑框架之间铆接的方式，在变流器采用上述变流器箱体后，变流器箱体可以拥有足够的强度去支撑变流器内部的电气元件的重量，有利于电气元件在变流器箱体的内部的合理布置，使得该变流器箱体能够更好地保护变流器内部的电气元件免受挤压，从而提高了变流器的可靠性，并且，提高了变流器箱体的美观性。

图2为本发明提供的另一种变流器箱体的结构示意图，图3为本发明提供的变流器箱体中支撑框架的结构示意图，图4为本发明提供的变流器箱体的主视图，本发明提供的变流器箱体用于支撑变流器，如图2至图4所示：

可选的，上述防护板3可以是位于支撑框架前侧的柜门板，可以是位于支撑框架后侧的后门板，可以是位于支撑框架侧方的侧板3a，也可以是位于支撑框架顶部的顶板3b。为了介绍变流器箱体内部的结构，图2中未示出位于支撑框架前侧的柜门板和支撑框架后侧的后门板。并且，如图2所示，以图2中的A面作为变流器箱体的正面，即支撑框架的前侧方向；以图2中的B面作为变流器箱体的侧面，即支撑框架的侧方；以图2中的C面作为变流器箱体的上面，即支撑框架的顶部方向；以图2中的D面作为变流器箱体的底面，即支撑框架的底部方向。上述支撑框架的前侧、侧方、顶部、底部等方向只是一种可能性的示意。

可选的，变流器箱体的各侧面以及底面可以根据需要开设通孔，供导线或线缆穿过。例如可以在变流器箱体的两个侧面和变流器箱体的底部开设通孔，以便高压线缆、低压线缆以及其他导线的穿过。

可选的，柜门板和后门板可以通过平头铆钉与支撑框架铆接，而其他防护板3例如上述侧板3a、顶板3b等可以通过圆头铆钉与支撑框架铆接。之所以采取这样的铆接方式，是因为柜门板位于变流器箱体的支撑框架的前侧方向，后门板位于变流器箱体的支撑框架的后侧方向，当从变流器箱体的支撑框架的前侧方向，或者，变流器箱体的支撑框架的后侧方向观察时，平头铆钉铆接后的柜门板和后门板的平整度更高，进一步也有利于前门板和后门板的安装，从而使得变流器箱体更加美观。

可选的，多个结构板中除了包括防护板3以外，还可以包括支撑板，如图2所示，防护板3位于支撑框架外侧表面，而支撑板水平设置在支撑框架的内部并与支撑柱1焊接，支撑板用于支撑位于支撑框架内的电气元件，并且，位于变流体箱体内部的不同位置的支撑板所支撑的电气元件有所不同。

可选的，支撑板的板材可以采用Q345碳素结构钢，多个支撑板的板材的厚度可以为4毫米(Millimeter，简称：mm)，也可以为3mm。而支撑板所采用的板材以及板材的厚度可以根据变流器箱体所容纳的变流器决定。在本发明中，不对支撑板所采用的板材进行限定。例如，本发明中的支撑板的板材可以是厚度为3mm的Q345D低合金薄钢板。

可选的，支撑板的板材可以为不锈钢材质，以此避免上述电气元件在拆装的过程中与喷漆后的支撑框架发生油漆的剐蹭。

可选的，支撑框架的支撑柱1可以围成多种空间形式。例如，如图2至图4所示，支撑框架的支撑柱1可以围成上下层叠设置的第一长方体空间5和第二长方体空间6，且第一长方体空间5在高度方向上的横截面位于第二长方体空间6在高度方向上的横截面内部。

当变流器箱体的内部被分割为不同的空间后，电气元件可以被放置在变流体箱体内的不同空间。不同空间内放置的不同电气元件可以实现不同的作用。并且，电气元件的安装位置可以根据安装电流器箱体的机车类型决定。在本发明中，不对电气元件的安装位置进行限定。

可选的，变流器箱体内可以具有多个支撑板，且支撑板在支撑框架内排列为至少两个支撑层；至少两个支撑层中包括用于支撑电容和功率模块的第一支撑层，以及用于支撑高压元器件和低压元器件的第二支撑层，所述第二支撑层位于所述第一支撑层上方。例如，如图2至图4所示，支撑板在支撑框架内排列为多个支撑层。

具体实现时，根据不同的变流器内部的电气元件的组成，变流器箱体内部用于支撑电气元件的支撑板的具体数量可以根据变流器的种类进行确定。为了更加清晰的说明该变流器箱体所容纳的电气元件在变流器箱体内部的安装位置，下面以图4所示的变流器箱体的内部的结构为例进行说明：

如图4所示，第一支撑板4a用于支撑变流器内部的膨胀水箱等，第二支撑板4b用于支撑变流器内部的各类电阻、斩波电流传感器、隔离开关、风扇等，第三支撑板4c用于支撑变流器内部的低压元器件、牵引控制单元等，第四支撑板4d用于支撑变流器内部的牵引斩波功率模块以及中间支撑电容，第五支撑板4e用于支撑变流器内部的逆变功率模块以及中间支撑电容，第六支撑板4f用于支撑变流器内部的水泵、压力传感器、温度传感器，第七支撑板4g用于支撑变流器内部的各类接触器、输入电流传感器、电源、电压传感器、输入接口等，第八支撑板4h用于支撑变流器内部的二次滤波电容，第九支撑板4i用于支撑变流器内部的输出电流传感器、输出接口等。

可选的，变流器可以包括不止一个牵引斩波功率模块，也可以包括不止一个逆变功率模块。对应的，变流器箱体内部所包括的用于支撑牵引斩波功率模块以及中间支撑电容的第四支撑板4d可以不止一块，变流器箱体内部包括的用于支撑逆变功率模块以及中间支撑电容的第五支撑板4e也可以不止一块。

可选的，可以在支撑上述低压元器件、牵引控制单元等的第三支撑板4c上、支撑上述牵引斩波功率模块以及中间支撑电容的第四支撑板4d上、支撑上述逆变功率模块以及中间支撑电容的第五支撑板4e上和支撑上述二次滤波电容等电气元件的第八支撑板4h上设置滑轨，滑轨的滑动方向朝向支撑框架的前方。设置滑轨的原因是，变流器内部的牵引斩波功率模块、逆变功率模块、二次滤波电容等电气元件的重量过大，因此安装滑轨后，一方面可以将电流器内部的电气元件很好地固定在支撑板上，另一方面，便于重量过大的牵引斩波功率模块、逆变功率模块以及二次滤波电容更容易地安装于变流器箱体上。

值得说明的是，除了上述九个支撑板以外，变流器箱体的内部还可以添加其他支撑板，用来支撑将来在变流器箱体内部安装其他的电气元件。对应的，若在变流器箱体的内部添加其他支撑板，那么上述九个支撑板的位置和数量均有可能发生变化。

可选的，如图2所示，本发明提供的变流器箱体还可以包括四个吊环螺钉7，四个吊环螺钉7分别位于支撑框架的对应第二长方体空间6的四个上顶角的位置。

具体实现时，可以从吊环螺钉7的结构型形式、尺寸、技术要求、起吊重量等方面综合考虑，选择吊环螺钉7的类型。例如，可以在变流器箱体中第二长方体空间6的四个上顶角的位置固定安装4个M30吊环螺钉7。

当使用工装工具垂直起吊该变流器箱体时，可以完成变流器以及变流器箱体的搬运吊装。由于变流器内部的电气元件的布局已经临界整个变流器的总高度，安装四个吊环螺钉后，一方面，不仅不会影响变流器箱体内部的电气元件的布局，还可以满足变流器箱体内部的电气元件之间的电气间隙的要求，并且也不会占用变流器箱体的总高度空间；另一方面，当变流器以及变流器箱体吊装到对应的机车上后，不需要拆掉吊环螺钉，从而避免吊环螺钉无处安放或者吊环螺钉丢失的情况的出现。

本发明还提供一种变流器，该交流器通过采用上述变流器箱体，包括支撑框架和多个结构板，支撑框架包括多个相互拼接的支撑柱，且多个支撑柱间隔设置，以围成用于容纳电气元件的空间，相邻两根支撑柱之间焊接；多个结构板中包括位于支撑框架外侧表面的防护板，防护板和支撑框架之间通过铆接件铆接，在变流器采用上述变流器箱体后，变流器箱体可以拥有足够的强度去支撑变流器内部的电气元件的重量，有利于电气元件在变流器箱体的内部的合理布置，使得该变流器箱体能够更好地保护变流器内部的电气元件免受挤压，从而提高了变流器的可靠性，并且，提高了变流器箱体的美观性。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明说明书的描述中，需要理解的是，术语“底部”、“顶部”、“长度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“上述实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

一种变流器箱体，其特征在于，包括支撑框架和多个结构板，所述支撑框架包括多个相互拼接的支撑柱，且多个所述支撑柱间隔设置，以围成用于容纳电气元件的空间，相邻两根所述支撑柱之间焊接；

多个所述结构板中包括位于所述支撑框架外侧表面的防护板，所述防护板和所述支撑框架之间通过铆接件铆接。
根据权利要求1所述的变流器箱体，其特征在于，所述防护板包括以下任意一种或几种：位于所述支撑框架前侧的柜门板、位于所述支撑框架后侧的后门板、位于所述支撑框架侧方的侧板和位于所述支撑框架顶部的顶板。
根据权利要求2所述的变流器箱体，其特征在于，所述柜门板和所述后门板通过平头铆钉与所述支撑框架铆接。
根据权利要求1-3任一项所述的变流器箱体，其特征在于，所述多个结构板中还包括支撑板，所述支撑板水平设置在所述支撑框架的内部并与所述支撑柱焊接，支撑板用于支撑位于所述支撑框架内的电气元件。
根据权利要求4所述的变流器箱体，其特征在于，所述支撑框架的支撑柱围成上下层叠设置的第一长方体空间和第二长方体空间，且所述第一长方体空间在高度方向上的横截面位于所述第二长方体空间在高度方向上的横截面内部。
根据权利要求4所述的变流器箱体，其特征在于，所述支撑板为多个，且所述支撑板在所述支撑框架内排列为至少两个支撑层；所述至少两个支撑层中包括用于支撑电容和功率模块的第一支撑层，以及用于支撑高压元器件和低压元器件的第二支撑层，所述第二支撑层位于所述第一支撑层上方。
根据权利要求4所述的变流器箱体，其特征在于，所述支撑板的板材厚度为3mm，所述防护板的板材厚度为2mm，所述支撑柱的板材厚度为4mm。
根据权利要求5所述的变流器箱体，其特征在于，还包括四个吊环螺钉，四个所述吊环螺钉分别位于所述支撑框架的对应所述第二长方体空间的四个上顶角的位置。
根据权利要求1-3任一项所述的变流器箱体，其特征在于，所述支撑板上设置有滑轨，所述滑轨的滑动方向朝向所述支撑框架的前方。
一种变流器，包括权利要求1-9任一项所述的变流器箱体。