帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組及其壓裝方法與流程

本發明屬于電力電子器件裝配領域，特別涉及一種帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組及其壓裝方法。

背景技術：

電力電子器件是當代電力電子技術的核心，目前高壓大功率電力電子器件(如二極管、晶閘管、IGBT、IGCT等)主要采用模塊式和壓接式兩種封裝類型。壓接式電力電子器件具有雙面散熱特性，短路失效模式等優良的特性，尤其適合于大量器件的串聯應用場合，在較大功率的應用場合具有獨特的優勢。壓接式電力電子器件需要在其兩面施加數十千牛的壓力才能正常工作，且對于壓接力的大小、均勻度有較高的要求，因此對于壓接式電力電子器件的安裝與使用存在較多困難。

傳統的電力電子器件壓接閥組主要依靠人力擰緊螺栓來提供壓接力，該方式均勻性和準確性較差且費時費力。圖1(a)、(b)為一種傳統的壓接式電力電子器件閥組結構示意圖，包括垂直方向設置的四根絕緣桿01，水平方向由下至上依次設置的下端板09、碟形彈簧08與碟形彈簧座07、若干個電力電子器件06及其配套的散熱器05、壓力銷03、上端板04；除所述壓力銷和與之直接接觸的散熱器以外，其余相鄰器件之間均設有定位孔，通過定位銷保證中心對齊；四根絕緣桿穿過上端板和下端板，并通過絕緣桿螺母02將上下兩塊端板和中間的散熱器、電力電子器件、碟形彈簧和碟形彈簧座夾住；上端板設有螺絲孔，壓力銷外有與之匹配的螺紋。實際使用時，首先將閥組按照上述順序組裝完成，擰緊絕緣桿螺母，將壓力銷插入上端板的螺絲孔內，依靠人力將壓力銷不斷旋入螺絲孔中，從而給下方的散熱器、電力電子器件、碟形彈簧座和碟形彈簧提供壓力。若忽略散熱器和電力電子器件的形變，則壓力銷的擰入深度即為碟形彈簧的形變量，根據碟形彈簧的數據手冊便可確定此時的壓裝力大小。該方法的缺點在于：碟形彈簧的形變量為毫米級別，實際操作時很難對其精準測量，因此很難確定壓裝力的精確數值，從而影響電力電子器件的性能，甚至損壞電力電子器件。一種改進的方法為：在壓力銷和上端板的螺絲孔之間增加限位裝置，當壓力銷的擰入深度達到設計值時便將壓力銷卡死，從而確保對壓力銷擰入深度的精確控制，然而該方法決定了該閥組只能用于特定電力電子器件，若采用具有不同壓裝力的電力電子器件則需要調整擰入深度的設定值，為此需要更換上端板和壓力銷。此外，兩種方法都是基于人力操作，目前主流的壓裝式電力電子器件的壓裝力至少為40kN，大功率型號的壓裝力可達100kN，因此一次裝配往往需要多人共同操作才能夠完成。

技術實現要素：

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組及其壓裝方法，該發明可以克服已有電力電子器件閥組裝配困難、費時費力且準確性較差的問題，通過液壓機構精確控制壓裝力的大小和受力點，從而節約人力并提高電力電子器件的可靠性。

本發明提出的一種帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組，其特征在于，包括壓接式電力電子器件閥組和壓裝工裝；所述壓接式電力電子器件閥組包括四根垂直設置的絕緣桿，多個絕緣桿螺母，水平方向由下至上依次設置的下端板、碟形彈簧、碟形彈簧座、若干個電力電子器件及其配套的散熱器、壓盤、壓桿、上端板和壓力計，水平設置的各個部件中心對齊；所述壓裝工裝包括上平臺和下平臺、位于上下平臺角部的四根垂直設置的支撐桿、以及位于上平臺中部的液壓缸，上平臺中部還開設使液壓缸活塞通過的通孔；其中，四根絕緣桿兩端分別穿過上端板和下端板，并通過絕緣桿螺母將上、下端板和位于兩端板之間的壓桿、壓盤、散熱器、電力電子器件、碟形彈簧、碟形彈簧座夾住，為電力電子器件提供所需要的壓裝力；將該拼裝好的壓接式電力電子器件閥組放置在液壓缸的正下方，且由下平臺支撐。

所述壓桿為圓柱形，該壓桿與上端板接觸的一端為平面，與下方壓盤接觸的一端為球面。

所述壓盤為圓柱形，該壓盤與下方散熱器接觸的一端為平面，與壓桿接觸的一端設有圓形槽，該圓形槽直徑與壓桿直徑相適應。

一種根據上述帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組的壓裝方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：將所述壓接式電力電子器件閥組按照設定的順序組裝完成后，擰緊絕緣桿螺母，把該閥組放入所述壓裝工裝內；將壓力計置于閥組上端板的中心位置，控制液壓缸活塞向下運動至壓力計上方并對壓力計和下方的閥組施壓，緩慢加壓直至壓力計讀數剛好達到電力電子器件規定的壓裝力大小，手動擰緊絕緣桿螺母，收回液壓缸活塞，將電力電子器件閥組移出壓裝工裝便完成了閥組的壓裝。

本發明提出的壓接式電力電子器件閥組及其壓裝方法，其特點及有益效果是：

1、本發明依靠液壓機構的輸出壓力來確定壓裝力的大小和受力點，因此能夠保證電力電子器件承受了合適的壓力。

2、針對不同壓裝力的電力電子器件，本發明中無需更換閥組零部件，只需調整液壓機構的輸出壓力大小即可。

3、該壓接式電力電子器件閥組只需一人便可完成裝配。

附圖說明

圖1為現有的壓接式電力電子器件閥組結構示意圖。

圖2為壓接式電力電子器件閥組結構示意圖。

圖3為壓接式電力電子器件閥組壓裝工裝結構示意圖。

圖1中，01是絕緣桿，02是絕緣桿螺母，03是壓力銷、04是上端板，05是散熱器，06是電力電子器件，07是碟形彈簧座，08是碟形彈簧、09是下端板。

圖2中，1是絕緣桿，2是絕緣桿螺母，3是壓力計、4是上端板，5是壓桿，6是壓盤，7是散熱器，8是電力電子器件，9是碟形彈簧座，10是碟形彈簧、11是下端板。

圖3中，12是上平臺，13是下平臺，14是支撐桿，15是液壓缸。

具體實施方式

本發明提出的壓接式電力電子器件閥組及其壓裝方法結合附圖及實施例說明其結構及裝配方法如下：

本發明提出的一種帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組，所述壓接式電力電子器件閥組的結構如圖2(a)、(b)所示，包括四根垂直設置的絕緣桿1，多個絕緣桿螺母2，水平方向由下至上依次設置的下端板11、碟形彈簧10、碟形彈簧座9、若干個電力電子器件8及其配套的散熱器7、壓盤6、壓桿5、上端板4和壓力計3，上、下端板及上、下端板之間部件的中心均設有定位孔，并通過定位銷保證中心對齊；所述壓裝工裝的結構如圖3所示，包括上平臺12和下平臺13、位于上下平臺角部的四根垂直設置的支撐桿14、以及位于上平臺12中部的液壓缸15，上平臺中部開設使液壓缸活塞通過的通孔；其中，四根絕緣桿1兩端分別穿過上端板4和下端板11，并通過絕緣桿螺母2將上、下端板和位于兩端板之間的壓桿5、壓盤6、散熱器7、電力電子器件8、碟形彈簧9、碟形彈簧座10夾住，從而提供電力電子器件所需要的壓裝力；將該拼裝好的壓接式電力電子器件閥組放置在液壓缸15的正下方，且由下平臺13支撐。

所述上端板4和下端板11的主體采用鋁材制作，四周留有圓孔以便絕緣桿1穿過，上端板4與壓桿5的接觸中心、下端板11與碟形彈簧座10的接觸的中心均設有圓形槽，該槽中設有一塊鑄鋼制成的圓盤，用以提高端板表面硬度，防止端板與壓桿5或碟形彈簧座10的接觸面上較大的壓強損害端板表面。

所述壓桿5采用鑄鋼制成以保證足夠強度，壓桿為圓柱形，與上端板4接觸的一端為平面，與下方壓盤6接觸的一端為球面，從而保證壓桿5與壓盤6為點接觸，即便上端板4與下方電力電子器件的水平面不平行也能保證壓裝力施加在電力電子器件8的中心位置。

所述壓盤6采用鑄鋼制成以保證足夠強度，壓盤為圓柱形，與下方散熱器7接觸的一端為平面，與壓桿5接觸的一端設有圓形槽，圓形槽直徑與壓桿的直徑相適應(一般比壓桿5直徑大1mm)，裝配時將壓桿5放置于圓形槽中，從而保證了壓桿5位于下方電力電子器件8的中心位置。

所述電力電子器件8可為晶閘管、GTO、ETO、IGBT、IGCT等；散熱器7尺寸根據電力電子器件的實際受力面積設計。

所述支撐桿14可由多節鋼管連接而成，支撐桿的長度可調，從而使得所述壓裝工裝可以滿足多種長度閥組的壓裝需要。

本發明提出的壓接式電力電子器件閥組，其裝配順序為：在垂直方向設置四根絕緣桿1，在絕緣桿1下方安裝絕緣桿螺母2，將四根絕緣桿1插入下端板11，在下端板11上安裝碟形彈簧座9和碟形彈簧10，根據閥組規模依次向上交錯累加散熱器7和電力電子器件8，在最頂端的散熱器7上放置壓盤6和壓桿5，在壓桿5上方放置上端板4，在裝配過程中通過定位銷和定位孔確保各零部件的中心位于同一直線上，通過調整各部件的位置使得壓桿5嵌入壓盤6的圓形槽中。最后通過上方的四個絕緣桿螺母2將上端板4固定并將壓力計3放在上端板4的中央。

本發明還提出了一種基于上述帶有壓裝工裝的壓接式電力電子器件閥組的壓裝方法，具體包括以下步驟：將壓接式電力電子器件閥組按照上述設定的順序組裝完成后，擰緊絕緣桿螺母2，把該閥組放入與之配套的壓裝工裝內；將壓力計3置于閥組上端板4的中心位置，控制液壓缸15活塞向下運動至壓力計3上方并對壓力計3和下方的閥組施壓，緩慢加壓直至壓力計讀數剛好達到電力電子器件8規定的壓裝力大小，由于碟形彈簧10和電力電子器件8受力后會發生形變，上端板4向下運動，原本擰緊的絕緣桿螺母2此時會松開，手動擰緊絕緣桿螺母2后，收回液壓缸15活塞，將電力電子器件閥組移出壓裝工裝便完成了閥組的壓裝。

本發明解決了傳統閥組壓裝過程中壓裝力大小不精確的問題，能夠迅速并準確的完成電力電子器件的壓裝，極大提高了電力電子器件的裝配效率與可靠性。