压装串器件更换工装的制作方法

本发明涉及电力电子技术领域，特别是关于一种压装串器件更换工装。

背景技术：

集成门极换流晶闸管(Integrated Gate Commutated Thyristors，IGCT)是一种高效率、可靠性高的电力半导体器件，IGCT在开通时是一个门极可关断晶闸管(Gate Turn-off Thyrisitor，GTO)，而在关断时是一个晶体管，兼具晶体管开关速度快、开关损耗低和晶闸管导通损耗低、阻断电压高、输出电流大的特点，因此被广泛应用在中压大功率变频器中。随着海上风电和大吨位船舶的逐步发展，综合考虑中压大功率变频器的电气特性及功率级别，其在这些领域的应用也将越来越广泛。

图1为现有的一种三电平IGCT相模块，图2a至图2c为IGCT压装串中的主要器件。如图1、图2a至图2c所示，三电平IGCT相模块包括IGCT压装串11与二极管压装串12，IGCT压装串11与二极管压装串12通过对应的压装组件13压装在压装框架14内，其中，IGCT压装串11主要包括IGCT111、散热器112以及定位结构113，定位结构113通过定位爪114定位在支撑水管15上，IGCT111和散热器112分别通过与定位结构113上的IGCT定位卡槽115、IGCT导向部117以及散热器接口116配合而成串状定位在相模块中，IGCT压装串11的散热器112与二极管压装串12的散热器122通过软母线16进行电气连接。

按照现有的器件更换方式，当IGCT(或二极管)损坏时，首先卸掉压装串上的压装载荷，一人将损坏的IGCT上方所有器件向上移动3到5mm，另一人将损坏的IGCT从定位结构中抽拉出来，然后进行更换，该种更换方式需要两人配合，并且当IGCT位于压装串底层时，向上挪动其他器件非常吃力，并且当压装串长度是该压装串2到3倍的时，底层器件的更换几乎是不可能的。此外，在海上风电以及船舶等现场环境狭窄导致不便于两人同时进行操作的情况下，通过该种更换方式也难以对器件进行更换。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种压装串器件更换工装，可在较小空间内使用，并可通过单人操作进行压装串器件的更换。

本发明提供一种压装串器件更换工装，包括相互平行的第一撑板、第二撑板以及在所述第一撑板与所述第二撑板之间依次排列的第一从动组件、主动组件及第二从动组件，所述第一从动组件的一端与所述第一撑板螺纹连接，另一端可转动地定位在所述第二撑板上，所述第二从动组件的一端与所述第二撑板螺纹连接，另一端可转动地定位在所述第一撑板上，所述主动组件的两端分别可转动地穿设在所述第一撑板与所述第二撑板中，所述主动组件、第一从动组件及第二从动组件分别设有调节齿轮，所述第一从动组件与所述第二从动组件的调节齿轮分别与所述主动组件的调节齿轮啮合，所述第一撑板与所述第二撑板的前端分别设有与压装串散热器配合的散热器接口。

进一步的，所述主动组件包括主动齿轮轴与主动调节齿轮，所述第一从动组件包括第一从动齿轮轴、第一从动调节齿轮与第一定位套环，所述第二从动组件包括第二从动齿轮轴、第二从动调节齿轮与第二定位套环。

进一步的，所述第一从动齿轮轴包括第一螺纹端与第一定位端，所述第一螺纹端与所述第一撑板螺纹连接，所述第一定位端通过所述第一定位套环可转动地定位在所述第二撑板上，所述第二从动齿轮轴包括第二螺纹端与第二定位端，所述第二螺纹端与所述第二撑板螺纹连接，所述第二定位端通过所述第二定位套环可转动地定位在所述第一撑板上。

进一步的，所述所述第一螺纹端上的螺纹与所述第二螺纹端上的螺纹旋向相反。

进一步的，所述第一定位端设有外螺纹，所述第一定位套环设有内螺纹，所述第一定位端穿过所述第二撑板后与所述第一定位套环螺纹连接，所述第一定位套环的端面与所述第二撑板面接触。

进一步的，所述第二定位端与所述第二定位套环间隙配合，所述第二定位端凸伸出所述第二定位套环，所述第一撑板设有定位孔，所述第二定位端凸伸出所述第二定位套环的部分与所述定位孔可转动配合，所述第二定位套环的两侧端面分别与所述第一撑板和所述第二从动调节齿轮的端面面接触。

进一步的，所述第一从动组件、主动组件及第二从动组件在所述第一撑板与所述第二撑板的后端沿所述第一撑板与所述第二撑板的长度方向依次排列成“一”字形。

进一步的，所述主动齿轮轴中部的直径大于所述主动齿轮轴两端的直径，所述主动齿轮轴的两端设有外六角驱动接口。

进一步的，所述主动调节齿轮通过紧定螺钉及位于所述主动齿轮轴上的平键固定在所述主动齿轮轴的中部，所述第一从动调节齿轮通过紧定螺钉及位于所述第一从动齿轮轴上的平键固定在所述第一从动齿轮轴的中部，所述第二从动调节齿轮通过位于所述第二从动齿轮轴上的平键及轴肩定位在所述第二从动齿轮轴的中部。

进一步的，所述主动调节齿轮、第一从动调节齿轮及第二从动调节齿轮的齿数相等。

本发明实施例的压装串器件更换工装通过各组件间的齿轮副配合调节撑板间距，且主动组件的两侧各设置一个从动组件，有利于降低撑板前端所受载荷形成的力矩在螺纹配合处引起的压力，具有较强的负荷驱动能力，结构简单可靠，可在单人操作下快速完成器件更换，适合于海上风电和船舶等现场空间小的场合，对生产造成的影响较小。

附图说明

图1为现有的一种三电平IGCT相模块。

图2a为IGCT压装串中散热器的结构示意图。

图2b为IGCT压装串中定位结构的结构示意图。

图2c为IGCT压装串中的IGCT的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的压装串器件更换工装的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的压装串器件更换工装在另一视角的结构示意图。

图5为本发明实施例中第一从动组件的结构示意图。

图6为本发明实施例中第一从动组件的结构分解示意图。

图7为本发明实施例中第二从动组件的结构示意图。

图8为本发明实施例中第二从动组件的结构分解示意图。

图9为本发明实施例中主动组件的结构示意图。

图10为本发明实施例中主动组件的结构分解示意图。

图11为本发明实施例中压装串器件更换工装的工作过程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图3为本发明实施例提供的压装串器件更换工装的结构示意图。图4为本发明实施例提供的压装串器件更换工装在另一视角的结构示意图。如图3与图4所示，本发明实施例的压装串器件更换工装(以下称“更换工装”)包括第一撑板21、第二撑板22、第一从动组件30、主动组件40及第二从动组件50，第一撑板21与第二撑板22相互平行，第一从动组件30、主动组件40及第二从动组件50在第一撑板21与第二撑板22的后端之间沿第一撑板21与第二撑板22的长度方向依次排列成“一”字形，第一从动组件30的一端与第一撑板21螺纹连接，另一端可转动地定位在第二撑板22上，第二从动组件50的一端与第二撑板22螺纹连接，另一端可转动地定位在第一撑板21上，主动组件40的两端分别可转动地穿设在第一撑板21与第二撑板22中，主动组件40与第一从动组件30之间以及主动组件40与第二从动组件50之间均通过齿轮副配合，从而使主动组件40可通过驱动第一从动组件30及第二从动组件50调节第一撑板21与第二撑板22之间的距离，第一撑板21与第二撑板22的前端分别设有与压装串散热器配合的散热器接口211、221，压装串中的散热器具有与散热器接口211、221配合的槽口，该槽口为散热器自身工艺孔。

请结合图5与图6，第一从动组件30包括第一从动齿轮轴31、第一从动调节齿轮32与第一定位套环33，第一从动齿轮轴31包括第一螺纹端311与第一定位端312，第一螺纹端311与第一撑板21螺纹连接，第一定位端312通过第一定位套环33可转动地定位在第二撑板22上，第一从动调节齿轮32通过紧定螺钉35及位于第一从动齿轮轴31上的平键313固定在第一从动齿轮轴31的中部。在本实施例中，第一定位端312设有外螺纹，第一定位套环33设有内螺纹(图未示)，第一定位端312穿过第二撑板22后与第一定位套环33螺纹连接，第一定位套环33的端面与第二撑板22面接触。

第一从动组件30传递主动组件40的驱动力矩，驱动第一撑板21沿第一从动齿轮轴31的轴向运动，进而调整第一撑板21与第二撑板22的间距。其中，第一定位套环33与第一从动齿轮轴31采用螺纹配合，有利于在更换工装装配过程中灵活调整第一定位套环33与第二撑板22之间的面面接触，在更换工装装配及工作过程中，第一定位套环33的端面与第二撑板22对应面域接触配合，可为第二撑板22提供一个有效支点，从而降低第二撑板22和第一撑板21前端所受载荷形成的力矩在第二从动组件50和第二撑板22螺纹配合处生成的巨大压力。

请结合图7与图8，第二从动组件50包括第二从动齿轮轴51、第二从动调节齿轮52与第二定位套环53，第二从动齿轮轴51包括第二螺纹端511与第二定位端512，第二螺纹端511与第二撑板22螺纹连接，第二定位端512通过第二定位套环53可转动地定位在第一撑板21上，第二从动调节齿轮52通过位于第二从动齿轮轴51上的平键513及轴肩515定位在第二从动齿轮轴51的中部。在本实施例中，第二定位端512与第二定位套环53间隙配合，第二定位端512凸伸出第二定位套环53，第一撑板21设有定位孔212，第二定位端512凸伸出第二定位套环53的部分与定位孔212可转动配合，第二定位套环53的两侧端面分别与第一撑板21和第二从动调节齿轮52的端面面接触。

第二从动组件50传递主动组件40的驱动力矩，驱动第二撑板22沿第二从动齿轮轴51的轴向运动，进而调整第一撑板21与第二撑板22的间距。其中，第二从动调节齿轮52通过第二从动齿轮轴51上的轴肩515完成轴向定位，有利于齿轮端面在承受第一撑板21或者第二撑板22施加的大轴向压力后保持轴向位置的稳定，在更换工装装配及工作过程中，第二定位套环53的端面与第一撑板21对应面域必须接触配合，以给第一撑板21提供一个有效支点，从而降低第一撑板21和第二撑板22前端所受载荷形成的力矩在第一从动组件30和第一撑板21螺纹配合处生成的巨大压力。

请结合图9与图10，主动组件40包括主动齿轮轴41与主动调节齿轮42，主动调节齿轮42通过紧定螺钉及位于主动齿轮轴41上的平键413固定在主动齿轮轴41的中部411，主动齿轮轴41d的中部411的直径大于主动齿轮轴41两端的直径，从而在主动调节齿轮42的两侧形成台阶结构，主动齿轮轴41的两端设有外六角驱动接口43。

主动组件40传递外界驱动力矩，通过齿轮副带动第一从动组件30和第二从动组件50转动。其中，主动齿轮轴41的两端呈外六角形状，方便更换工装正反放置时都能向用户提供驱动接口，主动齿轮轴41中间部分的台阶式结构可将主动组件40在第一撑板21或者第二撑板22上进行轴向定位。

请继续参考图4，主动调节齿轮42分别与第一从动调节齿轮32及第二从动调节齿轮52相互啮合，且主动调节齿轮42、第一从动调节齿轮32及第二从动调节齿轮52的齿数相等，第一螺纹端311上的螺纹与第二螺纹端511上的螺纹旋向相反，在本实施例中，第一螺纹端311上的螺纹为右螺纹，第二螺纹端511上的螺纹为左螺纹。

装配更换工装时，首先，使第二从动组件50通过第二螺纹端511与第二撑板22螺纹配合，主动组件40通过主动齿轮轴41及其台阶式结构完成和第二撑板22的配合与定位，第一从动组件30通过第一螺纹端311与第一撑板21螺纹配合。接着，将第一撑板21与第二撑板22相对，使第二从动组件50通过第二定位套环53与第一撑板21面接触定位，主动组件40的另一端与第一撑板21上对应孔配合定位，第一从动组件30的第一定位端312穿过第二撑板22。最后，将第一从动组件30的第一定位套环33旋到第一从动组件30的第一定位端312上，直到第一定位套环33与第二撑板22完成面面接触配合，至此完成更换工装的装配。

接下来结合图11对本发明实施例的更换工装的工作过程说明如下。

如图11所示，以IGCT压装串器件更换为例，自上而下第三个IGCT61损坏。首先，卸掉IGCT压装串60上的压装力，将更换工装的第一撑板21和第二撑板22的前端插入到损坏的IGCT61相邻上下两端的散热器62、63的槽口内，接着，使用扳手(图未示出)与主动齿轮轴41上的外六角驱动接口配合驱动主动组件40转动，进而推动第一从动组件30和第二从动组件50一起转动，在图11所示的更换工装所处的位置中，第二撑板22不动，第一撑板21将向上移动，从而带动散热器62及其上方的器件向上移动3mm左右。接着，维护人员将损坏的IGCT61从定位结构中抽拉出来，并换上正常的IGCT，使用扳手驱动主动组件40反向转动，使第一撑板21向下移动，带动上散热器62及其上方的器件向下移动，直到上散热器62与IGCT接触后抽出更换工装。最后，对IGCT压装串60施加压装载荷。

由此可见，整个器件更换过程在一个维护人员的操作下即可快速简便完成。由于散热器之间通过软母线进行电气连接，且散热器与IGCT通过定位结构定位，从而在更换器件的过程中能够保证更换工装驱动器件向上移动时保持稳定，且在IGCT压装串相对二极管压装串向上自由移动3到5mm时不需拆卸软母线在压装串上的连接螺栓，大大降低工作量。可以理解，上述更换过程同样适用于二极管压装串70，在此不再赘述。

综上，本发明实施例的压装串器件更换工装至少具有以下有益效果：

(1)更换工装的主体结构为齿轮组件和撑板，撑板与压装串间具有简洁快速的机械接口，充分利用压装串及散热器的结构特点，操作效率高；

(2)主动组件的两侧各设置一个从动组件，三个组件成“一”字形排列，有利于降低撑板前端所受载荷形成的力矩在螺纹配合处引起的压力，保证用户操作和更换工装的工作安全，并可用于长压装串中的器件更换；

(3)第一从动组件与第一撑板之间以及第二从动组件与第二撑板之间的螺纹配合位置相互对称，从而可根据实际情况正反方向摆放使用，操作灵活；

(4)第一从动组件与第一撑板之间以及第二从动组件与第二撑板之间采用螺纹配合，基于螺纹配合的死锁特性以及可连续移动特性，使得撑板间距能稳定保持在维护人员需要的范围之内，便于操作；

(5)结构简单紧凑，可在单人操作下快速完成器件更换，适合于海上风电和船舶等现场空间小的场合，同时对生产造成的影响较小。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。