壓裝串器件更換工裝的制作方法

本發明涉及電力電子技術領域，特別是關于一種壓裝串器件更換工裝。

背景技術：

集成門極換流晶閘管(Integrated Gate Commutated Thyristors，IGCT)是一種高效率、可靠性高的電力半導體器件，IGCT在開通時是一個門極可關斷晶閘管(Gate Turn-off Thyrisitor，GTO)，而在關斷時是一個晶體管，兼具晶體管開關速度快、開關損耗低和晶閘管導通損耗低、阻斷電壓高、輸出電流大的特點，因此被廣泛應用在中壓大功率變頻器中。隨著海上風電和大噸位船舶的逐步發展，綜合考慮中壓大功率變頻器的電氣特性及功率級別，其在這些領域的應用也將越來越廣泛。

圖1為現有的一種三電平IGCT相模塊，圖2a至圖2c為IGCT壓裝串中的主要器件。如圖1、圖2a至圖2c所示，三電平IGCT相模塊包括IGCT壓裝串11與二極管壓裝串12，IGCT壓裝串11與二極管壓裝串12通過對應的壓裝組件13壓裝在壓裝框架14內，其中，IGCT壓裝串11主要包括IGCT111、散熱器112以及定位結構113，定位結構113通過定位爪114定位在支撐水管15上，IGCT111和散熱器112分別通過與定位結構113上的IGCT定位卡槽115、IGCT導向部117以及散熱器接口116配合而成串狀定位在相模塊中，IGCT壓裝串11的散熱器112與二極管壓裝串12的散熱器122通過軟母線16進行電氣連接。

按照現有的器件更換方式，當IGCT(或二極管)損壞時，首先卸掉壓裝串上的壓裝載荷，一人將損壞的IGCT上方所有器件向上移動3到5mm，另一人將損壞的IGCT從定位結構中抽拉出來，然后進行更換，該種更換方式需要兩人配合，并且當IGCT位于壓裝串底層時，向上挪動其他器件非常吃力，并且當壓裝串長度是該壓裝串2到3倍的時，底層器件的更換幾乎是不可能的。此外，在海上風電以及船舶等現場環境狹窄導致不便于兩人同時進行操作的情況下，通過該種更換方式也難以對器件進行更換。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種壓裝串器件更換工裝，可在較小空間內使用，并可通過單人操作進行壓裝串器件的更換。

本發明提供一種壓裝串器件更換工裝，包括相互平行的第一撐板、第二撐板以及在所述第一撐板與所述第二撐板之間依次排列的第一從動組件、主動組件及第二從動組件，所述第一從動組件的一端與所述第一撐板螺紋連接，另一端可轉動地定位在所述第二撐板上，所述第二從動組件的一端與所述第二撐板螺紋連接，另一端可轉動地定位在所述第一撐板上，所述主動組件的兩端分別可轉動地穿設在所述第一撐板與所述第二撐板中，所述主動組件、第一從動組件及第二從動組件分別設有調節齒輪，所述第一從動組件與所述第二從動組件的調節齒輪分別與所述主動組件的調節齒輪嚙合，所述第一撐板與所述第二撐板的前端分別設有與壓裝串散熱器配合的散熱器接口。

進一步的，所述主動組件包括主動齒輪軸與主動調節齒輪，所述第一從動組件包括第一從動齒輪軸、第一從動調節齒輪與第一定位套環，所述第二從動組件包括第二從動齒輪軸、第二從動調節齒輪與第二定位套環。

進一步的，所述第一從動齒輪軸包括第一螺紋端與第一定位端，所述第一螺紋端與所述第一撐板螺紋連接，所述第一定位端通過所述第一定位套環可轉動地定位在所述第二撐板上，所述第二從動齒輪軸包括第二螺紋端與第二定位端，所述第二螺紋端與所述第二撐板螺紋連接，所述第二定位端通過所述第二定位套環可轉動地定位在所述第一撐板上。

進一步的，所述所述第一螺紋端上的螺紋與所述第二螺紋端上的螺紋旋向相反。

進一步的，所述第一定位端設有外螺紋，所述第一定位套環設有內螺紋，所述第一定位端穿過所述第二撐板后與所述第一定位套環螺紋連接，所述第一定位套環的端面與所述第二撐板面接觸。

進一步的，所述第二定位端與所述第二定位套環間隙配合，所述第二定位端凸伸出所述第二定位套環，所述第一撐板設有定位孔，所述第二定位端凸伸出所述第二定位套環的部分與所述定位孔可轉動配合，所述第二定位套環的兩側端面分別與所述第一撐板和所述第二從動調節齒輪的端面面接觸。

進一步的，所述第一從動組件、主動組件及第二從動組件在所述第一撐板與所述第二撐板的后端沿所述第一撐板與所述第二撐板的長度方向依次排列成“一”字形。

進一步的，所述主動齒輪軸中部的直徑大于所述主動齒輪軸兩端的直徑，所述主動齒輪軸的兩端設有外六角驅動接口。

進一步的，所述主動調節齒輪通過緊定螺釘及位于所述主動齒輪軸上的平鍵固定在所述主動齒輪軸的中部，所述第一從動調節齒輪通過緊定螺釘及位于所述第一從動齒輪軸上的平鍵固定在所述第一從動齒輪軸的中部，所述第二從動調節齒輪通過位于所述第二從動齒輪軸上的平鍵及軸肩定位在所述第二從動齒輪軸的中部。

進一步的，所述主動調節齒輪、第一從動調節齒輪及第二從動調節齒輪的齒數相等。

本發明實施例的壓裝串器件更換工裝通過各組件間的齒輪副配合調節撐板間距，且主動組件的兩側各設置一個從動組件，有利于降低撐板前端所受載荷形成的力矩在螺紋配合處引起的壓力，具有較強的負荷驅動能力，結構簡單可靠，可在單人操作下快速完成器件更換，適合于海上風電和船舶等現場空間小的場合，對生產造成的影響較小。

附圖說明

圖1為現有的一種三電平IGCT相模塊。

圖2a為IGCT壓裝串中散熱器的結構示意圖。

圖2b為IGCT壓裝串中定位結構的結構示意圖。

圖2c為IGCT壓裝串中的IGCT的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的壓裝串器件更換工裝的結構示意圖。

圖4為本發明實施例提供的壓裝串器件更換工裝在另一視角的結構示意圖。

圖5為本發明實施例中第一從動組件的結構示意圖。

圖6為本發明實施例中第一從動組件的結構分解示意圖。

圖7為本發明實施例中第二從動組件的結構示意圖。

圖8為本發明實施例中第二從動組件的結構分解示意圖。

圖9為本發明實施例中主動組件的結構示意圖。

圖10為本發明實施例中主動組件的結構分解示意圖。

圖11為本發明實施例中壓裝串器件更換工裝的工作過程示意圖。

具體實施方式

為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本發明的具體實施方式、結構、特征及其功效，詳細說明如后。

圖3為本發明實施例提供的壓裝串器件更換工裝的結構示意圖。圖4為本發明實施例提供的壓裝串器件更換工裝在另一視角的結構示意圖。如圖3與圖4所示，本發明實施例的壓裝串器件更換工裝(以下稱“更換工裝”)包括第一撐板21、第二撐板22、第一從動組件30、主動組件40及第二從動組件50，第一撐板21與第二撐板22相互平行，第一從動組件30、主動組件40及第二從動組件50在第一撐板21與第二撐板22的后端之間沿第一撐板21與第二撐板22的長度方向依次排列成“一”字形，第一從動組件30的一端與第一撐板21螺紋連接，另一端可轉動地定位在第二撐板22上，第二從動組件50的一端與第二撐板22螺紋連接，另一端可轉動地定位在第一撐板21上，主動組件40的兩端分別可轉動地穿設在第一撐板21與第二撐板22中，主動組件40與第一從動組件30之間以及主動組件40與第二從動組件50之間均通過齒輪副配合，從而使主動組件40可通過驅動第一從動組件30及第二從動組件50調節第一撐板21與第二撐板22之間的距離，第一撐板21與第二撐板22的前端分別設有與壓裝串散熱器配合的散熱器接口211、221，壓裝串中的散熱器具有與散熱器接口211、221配合的槽口，該槽口為散熱器自身工藝孔。

請結合圖5與圖6，第一從動組件30包括第一從動齒輪軸31、第一從動調節齒輪32與第一定位套環33，第一從動齒輪軸31包括第一螺紋端311與第一定位端312，第一螺紋端311與第一撐板21螺紋連接，第一定位端312通過第一定位套環33可轉動地定位在第二撐板22上，第一從動調節齒輪32通過緊定螺釘35及位于第一從動齒輪軸31上的平鍵313固定在第一從動齒輪軸31的中部。在本實施例中，第一定位端312設有外螺紋，第一定位套環33設有內螺紋(圖未示)，第一定位端312穿過第二撐板22后與第一定位套環33螺紋連接，第一定位套環33的端面與第二撐板22面接觸。

第一從動組件30傳遞主動組件40的驅動力矩，驅動第一撐板21沿第一從動齒輪軸31的軸向運動，進而調整第一撐板21與第二撐板22的間距。其中，第一定位套環33與第一從動齒輪軸31采用螺紋配合，有利于在更換工裝裝配過程中靈活調整第一定位套環33與第二撐板22之間的面面接觸，在更換工裝裝配及工作過程中，第一定位套環33的端面與第二撐板22對應面域接觸配合，可為第二撐板22提供一個有效支點，從而降低第二撐板22和第一撐板21前端所受載荷形成的力矩在第二從動組件50和第二撐板22螺紋配合處生成的巨大壓力。

請結合圖7與圖8，第二從動組件50包括第二從動齒輪軸51、第二從動調節齒輪52與第二定位套環53，第二從動齒輪軸51包括第二螺紋端511與第二定位端512，第二螺紋端511與第二撐板22螺紋連接，第二定位端512通過第二定位套環53可轉動地定位在第一撐板21上，第二從動調節齒輪52通過位于第二從動齒輪軸51上的平鍵513及軸肩515定位在第二從動齒輪軸51的中部。在本實施例中，第二定位端512與第二定位套環53間隙配合，第二定位端512凸伸出第二定位套環53，第一撐板21設有定位孔212，第二定位端512凸伸出第二定位套環53的部分與定位孔212可轉動配合，第二定位套環53的兩側端面分別與第一撐板21和第二從動調節齒輪52的端面面接觸。

第二從動組件50傳遞主動組件40的驅動力矩，驅動第二撐板22沿第二從動齒輪軸51的軸向運動，進而調整第一撐板21與第二撐板22的間距。其中，第二從動調節齒輪52通過第二從動齒輪軸51上的軸肩515完成軸向定位，有利于齒輪端面在承受第一撐板21或者第二撐板22施加的大軸向壓力后保持軸向位置的穩定，在更換工裝裝配及工作過程中，第二定位套環53的端面與第一撐板21對應面域必須接觸配合，以給第一撐板21提供一個有效支點，從而降低第一撐板21和第二撐板22前端所受載荷形成的力矩在第一從動組件30和第一撐板21螺紋配合處生成的巨大壓力。

請結合圖9與圖10，主動組件40包括主動齒輪軸41與主動調節齒輪42，主動調節齒輪42通過緊定螺釘及位于主動齒輪軸41上的平鍵413固定在主動齒輪軸41的中部411，主動齒輪軸41d的中部411的直徑大于主動齒輪軸41兩端的直徑，從而在主動調節齒輪42的兩側形成臺階結構，主動齒輪軸41的兩端設有外六角驅動接口43。

主動組件40傳遞外界驅動力矩，通過齒輪副帶動第一從動組件30和第二從動組件50轉動。其中，主動齒輪軸41的兩端呈外六角形狀，方便更換工裝正反放置時都能向用戶提供驅動接口，主動齒輪軸41中間部分的臺階式結構可將主動組件40在第一撐板21或者第二撐板22上進行軸向定位。

請繼續參考圖4，主動調節齒輪42分別與第一從動調節齒輪32及第二從動調節齒輪52相互嚙合，且主動調節齒輪42、第一從動調節齒輪32及第二從動調節齒輪52的齒數相等，第一螺紋端311上的螺紋與第二螺紋端511上的螺紋旋向相反，在本實施例中，第一螺紋端311上的螺紋為右螺紋，第二螺紋端511上的螺紋為左螺紋。

裝配更換工裝時，首先，使第二從動組件50通過第二螺紋端511與第二撐板22螺紋配合，主動組件40通過主動齒輪軸41及其臺階式結構完成和第二撐板22的配合與定位，第一從動組件30通過第一螺紋端311與第一撐板21螺紋配合。接著，將第一撐板21與第二撐板22相對，使第二從動組件50通過第二定位套環53與第一撐板21面接觸定位，主動組件40的另一端與第一撐板21上對應孔配合定位，第一從動組件30的第一定位端312穿過第二撐板22。最后，將第一從動組件30的第一定位套環33旋到第一從動組件30的第一定位端312上，直到第一定位套環33與第二撐板22完成面面接觸配合，至此完成更換工裝的裝配。

接下來結合圖11對本發明實施例的更換工裝的工作過程說明如下。

如圖11所示，以IGCT壓裝串器件更換為例，自上而下第三個IGCT61損壞。首先，卸掉IGCT壓裝串60上的壓裝力，將更換工裝的第一撐板21和第二撐板22的前端插入到損壞的IGCT61相鄰上下兩端的散熱器62、63的槽口內，接著，使用扳手(圖未示出)與主動齒輪軸41上的外六角驅動接口配合驅動主動組件40轉動，進而推動第一從動組件30和第二從動組件50一起轉動，在圖11所示的更換工裝所處的位置中，第二撐板22不動，第一撐板21將向上移動，從而帶動散熱器62及其上方的器件向上移動3mm左右。接著，維護人員將損壞的IGCT61從定位結構中抽拉出來，并換上正常的IGCT，使用扳手驅動主動組件40反向轉動，使第一撐板21向下移動，帶動上散熱器62及其上方的器件向下移動，直到上散熱器62與IGCT接觸后抽出更換工裝。最后，對IGCT壓裝串60施加壓裝載荷。

由此可見，整個器件更換過程在一個維護人員的操作下即可快速簡便完成。由于散熱器之間通過軟母線進行電氣連接，且散熱器與IGCT通過定位結構定位，從而在更換器件的過程中能夠保證更換工裝驅動器件向上移動時保持穩定，且在IGCT壓裝串相對二極管壓裝串向上自由移動3到5mm時不需拆卸軟母線在壓裝串上的連接螺栓，大大降低工作量。可以理解，上述更換過程同樣適用于二極管壓裝串70，在此不再贅述。

綜上，本發明實施例的壓裝串器件更換工裝至少具有以下有益效果：

(1)更換工裝的主體結構為齒輪組件和撐板，撐板與壓裝串間具有簡潔快速的機械接口，充分利用壓裝串及散熱器的結構特點，操作效率高；

(2)主動組件的兩側各設置一個從動組件，三個組件成“一”字形排列，有利于降低撐板前端所受載荷形成的力矩在螺紋配合處引起的壓力，保證用戶操作和更換工裝的工作安全，并可用于長壓裝串中的器件更換；

(3)第一從動組件與第一撐板之間以及第二從動組件與第二撐板之間的螺紋配合位置相互對稱，從而可根據實際情況正反方向擺放使用，操作靈活；

(4)第一從動組件與第一撐板之間以及第二從動組件與第二撐板之間采用螺紋配合，基于螺紋配合的死鎖特性以及可連續移動特性，使得撐板間距能穩定保持在維護人員需要的范圍之內，便于操作；

(5)結構簡單緊湊，可在單人操作下快速完成器件更換，適合于海上風電和船舶等現場空間小的場合，同時對生產造成的影響較小。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。