定位结构的制作方法

本发明涉及电力电子技术领域，特别是关于一种定位结构，用于在集成门极换流晶闸管相模块中定位集成门极换流晶闸管及散热器。

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，它由门极关断晶闸管(Gate Turn-off Thyrisitor，GTO)发展而来。IGCT在开通时是一个门极可关断晶闸管(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，所以它集绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的高速开关特性和GTO的高阻断电压及低导通损耗特性于一体。

图1为IGCT的结构示意图，图2为基于IGCT的三电平模块中IGCT的装配示意图。如图1与图2所示，IGCT10包括GCT11和门极驱动12两部分，IGCT10和散热器26呈“串”式结构被压装在压装框架20中。IGCT10作为三电平模块的核心器件，要求在压装框架20中具有较高的定位精度，以保证GCT11良好的压接性能，进而保证良好的电气通流和散热性能。IGCT10目前普遍使用的定位方式是通过GCT中心孔111与定位销的配合以定位在下层散热器26上，以此逐层定位，如此，对于如图2所示的长串压装结构，采用定位销的定位方式使得顶层IGCT存在较大的定位累积误差，并且，GCT中心孔111和定位销的配合是在人工操作下完成，基于IGCT10的长方形结构，该过程费时费力，且容易磨损GCT11的表面，对器件不利。此外，IGCT10的门极驱动12在装配过程中处于悬空状态，其重力G会导致IGCT10倾斜，需要额外采取措施保证IGCT10在压装前处于水平位姿，这将大大增加压装的繁琐性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种定位结构，可简化IGCT的定位过程，降低顶层器件的定位累积误差。

本发明提供一种定位结构，用于在集成门极换流晶闸管相模块中定位集成门极换流晶闸管及散热器，所述定位结构包括定位结构本体，所述定位结构本体包括第一定位侧与第二定位侧，所述定位结构本体在所述第一定位侧的两端设有本体定位爪，所述散热器接口位于所述第一定位侧的中部，所述定位结构本体在所述第二定位侧的两端设有第一定位部，所述导向部位于所述定位结构本体两端的第一定位部之间，所述导向部贯穿所述第一定位侧与所述第二定位侧，所述集成门极换流晶闸管由所述第二定位侧经所述导向部导向插入所述定位结构，所述集成门极换流晶闸管设有与所述第一定位部相互卡合的第二定位部。

进一步的，所述本体定位爪为前端开口的空心柱状结构，所述集成门极换流晶闸管相模块的支撑柱通过所述开口卡入所述本体定位爪中。

进一步的，所述本体定位爪的内表面包括顺次连接的第一定位弧面、第一过渡弧面、第二定位弧面、第二过渡弧面与第三定位弧面，所述第一定位弧面、第二定位弧面及第三定位弧面同轴且弧面直径相等，所述第二定位弧面与所述开口相对，所述第一定位弧面与所述第三定位弧面大小相同。

进一步的，所述本体定位爪的内表面构成的定位区域对应的弧面弧度为240°。

进一步的，所述散热器接口为两个贯穿所述定位结构本体的第一定位侧与第二定位侧的台阶孔，所述台阶孔的大孔部靠近所述第一定位侧，所述散热器设有与所述散热器接口配合的台阶轴，所述散热器由所述第一定位侧插入所述散热器接口，所述台阶轴与所述台阶孔之间孔轴配合。

进一步的，所述第一定位部为一定位卡口，所述第二定位部设有与所述定位卡口配合的定位卡块。

进一步的，所述定位卡口的入口两侧分别设有卡板，所述卡板之间相向倾斜，所述卡板对应所述入口的一端为固定端，所述定位卡块在所述定位卡口中推进时挤压所述卡板，所述卡板回位后将所述定位卡块定位在所述定位卡口的内壁与所述卡板的末端之间。

进一步的，所述第二定位部还包括定位部本体，所述定位部本体通过集成门极换流晶闸管上的门驱孔固定在所述集成门极换流晶闸管上，所述定位部本体的两端凸伸超出所述集成门极换流晶闸管的侧边，所述定位部本体的两端在远离门极驱动的一侧设有所述定位卡块。

进一步的，所述导向部为导向槽，所述导向槽由所述第二定位侧延伸至与所述本体定位爪对应的位置处。

进一步的所述导向槽由多个上凸起和多个下凸起相互交错形成。

本发明实施例的定位结构包括本体定位爪，第一定位部与散热器接口，将自身定位、集成门极换流晶闸管定位以及散热器定位合为一体，可简化IGCT的定位过程，定位准确，从而降低顶层器件的定位累积误差。

附图说明

图1为IGCT的结构示意图。

图2为基于IGCT的三电平模块中IGCT的装配示意图。

图3为本发明实施例提供的定位结构的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的定位结构在另一视角的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的定位结构中一侧本体定位爪处的结构放大示意图。

图6为散热器的结构示意图。

图7为图5所示结构在另一视角的示意图。

图8为本发明实施例中第二定位部的结构示意图。

图9为本发明实施例中第二定位部的安装示意图。

图10为本发明实施例中定位结构的工作状态示意图。

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定位结构的结构示意图。图4为本发明实施例提供的定位结构在另一视角的结构示意图。本发明实施例的定位结构用于在集成门极换流晶闸管相模块中定位集成门极换流晶闸管(IGCT)及散热器。如图3与图4所示，本发明实施例的定位结构30包括定位结构本体31、本体定位爪32、散热器接口33、导向部34与第一定位部35，本体定位爪32、散热器接口33、导向部34与第一定位部35一体成型于定位结构本体31上，定位结构本体31包括第一定位侧311与第二定位侧312。

本体定位爪32位于定位结构本体31的第一定位侧311的两端，在本实施例中，本体定位爪32为前端开口的空心柱状结构，IGCT相模块的支撑柱70通过该开口卡入本体定位爪32中(请参图10)，支撑柱70与本体定位爪32之间为过盈配合，从而使定位结构30在相模块压装框架的水平面上完成X向和Y向的准确定位。在本发明实施例中，本体定位爪32的开口式设计有利于定位结构30与支撑柱70之间的多次快速简便装拆，本体定位爪32与支撑柱70之间选用合适的配合过盈量，可保证定位结构30在压装框架中的自身准确定位以及位置稳定。

请结合图5，本体定位爪32的内表面包括顺次连接的第一定位弧面321、第一过渡弧面322、第二定位弧面323、第二过渡弧面324与第三定位弧面325，第二定位弧面323与本体定位爪32的前端开口相对，第一定位弧面321与第三定位弧面325大小相同，第一定位弧面321、第二定位弧面323及第三定位弧面325用于与支撑柱70接触定位。其中，第一定位弧面321与第三定位弧面325的主要作用是在定位结构30倾斜过程中发生变形，以此产生变形抗力阻止定位结构30的进一步倾斜，保证IGCT处于允许的位姿范围内，通过调整本体定位爪32的壁厚和高度，可获取合适的变形抗力；第二定位弧面323的主要作用是323在IGCT倾斜时通过第二定位弧面323的上沿(定位结构30正摆)或者第二定位弧面323的下沿(定位结构30反摆)演变为抗倾斜载荷的力矩支点，进而有效降低IGCT在门驱重力作用下的倾斜程度；第一过渡弧面322与第二过渡弧面324的主要作用是降低本体定位爪32与支撑柱70配合过程中第一定位弧面321与第三定位弧面325的变形应力，保证定位结构30在变形过程中不会受到损伤。

优选的，本实施例中第一定位弧面321、第二定位弧面323及第三定位弧面325同轴且弧面直径相等，也即，第一定位弧面321、第二定位弧面323及第三定位弧面325位于同一柱面上。由于第一定位弧面321、第二定位弧面323及第三定位弧面325同心且弧面直径相等，可使第二定位弧面323与支撑柱70弧面之间的间隙尽量小，从而在IGCT倾斜早期即可通过第二定位弧面323的上沿或下沿降低IGCT在门驱重力作用下的倾斜程度。

进一步的，本实施例中本体定位爪32的内表面构成的定位区域对应的弧面弧度为240°，该定位区域也相当于支撑柱70弧面除去对应本体定位爪32前端开口部分的区域。通过对该定位区域选用合适的弧面弧度，既可避免本体定位爪32的前端开口过小导致定位结构30与支撑柱70装配过程中本体定位爪32变形过大而损坏，还可避免开口过大导致定位稳定性差，使定位结构30在IGCT装配好后具有很好的稳定性和抗倾斜能力，保证压装前IGCT能以比较合适的位姿处于压装框架中。

请结合图4与图6，散热器接口33位于定位结构本体31的第一定位侧311的中部，在本实施例中，散热器接口33为两个贯穿定位结构本体31的第一定位侧311与第二定位侧312的台阶孔，该台阶孔的大孔部靠近第一定位侧311，散热器60设有与散热器接口33配合的台阶轴61。定位散热器60时，散热器60由第一定位侧311插入散热器接口33，使台阶轴61与定位结构30上的台阶孔之间孔轴配合，从而实现散热器60在压装框架中X向和Y向定位，定位过程方便快速。

请结合图7与图8，第一定位部35位于定位结构本体31的第二定位侧312的两端，也即，第一定位部35与本体定位爪32位于定位结构本体31的两个相对侧，在本实施例中，第一定位部35为一定位卡口，第二定位部80设有与该定位卡口配合的定位卡块82。具体的，定位卡口的入口351的两侧分别设有卡板352，卡板352之间相向倾斜，卡板352对应入口351的一端为固定端，定位卡块82在定位卡口中推进时挤压两侧的卡板352，定位卡块82推进到位后，卡板352回位并将定位卡块82定位在定位卡口的内壁353与卡板352的末端之间。通过合理设计卡板352之间的距离与倾角，可调整定位卡块82在定位卡口中的卡合力，从而既可使IGCT受到外部小载荷干扰时依然保持X向定位的准确性，还可在需要更换IGCT时通过合适的力将IGCT从定位结构30中抽取出来。

如图8与图9所示，第二定位部80包括定位部本体81与定位卡块82，定位部本体81通过IGCT90上的门驱孔(图1中GCT11上除GCT中心孔111外的两个孔)固定在IGCT90上，定位部本体81的两端凸伸超出IGCT90的侧边91，定位部本体81的两端在远离门极驱动的一侧设有定位卡块82，定位卡块82通过和定位结构30上的定位卡口配合以保持IGCT90定位后的位置稳定。其中，定位卡口的内壁353与定位卡块82的前端面通过面面接触实现IGCT90在压装框架中X向的准确定位，定位卡口与定位卡块82之间形成“卡扣式”配合结构，使得IGCT90在X向定位的同时，即使受到外部小载荷干扰也依然可保持X向定位的准确性。

请参图4与图5，导向部34位于定位结构本体31两端的第一定位部35之间，导向部34贯穿第一定位侧311与第二定位侧312，IGCT由第二定位侧312经导向部34导向插入定位结构30。在本实施例中，导向部34为导向槽，该导向槽由多个上凸起341和多个下凸起342相互交错形成，导向槽使用凸起结构可保证定位结构30壁厚的均匀性。优选的，本实施例中导向部34由第二定位侧312延伸至与本体定位爪32对应的位置处，从而可在IGCT发生倾斜时作为抗倾斜载荷的力矩支点。在将图9中的IGCT90推入定位结构30的过程中，导向部34与IGCT90的侧边91配合，实现对IGCT90在Y向定位以及X向导向。可以理解，导向部34也可以是一个形成于第二定位侧312且位于第一定位部35之间的导向插入口，通过该导向插入口也可实现将IGCT的GCT插入并推进的作用。

特别的，本发明实施例的定位结构30材质使用基体为尼龙66的工程塑料，该材质在绝缘性能、力学性能、老化性能、抗腐蚀性能、阻燃性能以及加工成型性能等方面均能满足使用要求。

接下来结合图10对本发明实施例提供的定位结构30的工作过程说明如下。

首先，将定位结构30推进到压装框架中的支撑柱70上，通过本体定位爪32完成定位结构30在压装框架中X向和Y向的定位。接着，将IGCT90沿着定位结构30中的导向部34向X向推进，在推进过程中实现IGCT90在压装框架中Y向的定位，当IGCT90无法继续推进时，第一定位部35与第二定位部80中定位卡块82的前端面接触并完成IGCT90在压装框架中X向的定位，此时，通过定位卡块82与定位结构30上的定位卡口之间的卡扣式配合结构，使IGCT90与定位结构30间具有一定的夹紧效果。最后，将散热器60与定位结构30上的散热器接口33轴孔配合，完成散热器60的定位。

在上述装配过程中，IGCT90的门驱重力对本体定位爪32的第二定位弧面323的下沿产生倾斜力矩M1，导致IGCT90及定位结构30产生一定倾斜，此时，本体定位爪32的第一定位弧面321与第三定位弧面325的变形抗力对第二定位弧面323的下沿产生抗倾斜力矩M2，从而保证IGCT90及定位结构30处于一个满足压装要求的倾斜范围之内。在整个装配过程中，定位结构30与压装框架的配合、IGCT90与定位结构30的配合以及散热器60与定位结构30的配合简单快速、操作效率高，省去了额外措施来避免IGCT90的过多倾斜，避免了压装串顶层器件的定位累积误差问题，为良好的压装性能奠定基础。

综上，本发明实施例的定位结构至少具有以下有益效果：

(1)定位结构包括本体定位爪，第一定位部与散热器接口，从而将自身定位、IGCT定位和散热器定位集为一体，不影响模块内其他部件的布置，使得整个压装串的定位更加简洁，并可提高后续器件的可维护性；

(2)本体定位爪前端开口且内表面为弧面，便于定位结构和支撑柱之间的快速简便装拆，各弧面的相互配合可保证定位结构的使用安全；

(3)通过导向部实现IGGT导向和Y向定位，通过第一定位部与第二定位部的卡扣配合结构，对IGGT实现快速定位和X向的适度夹紧，可保证IGCT在压装前处于合适的位置，以及使IGCT在使用过程中具备一定的抗外部载荷干扰的能力；

(4)定位结构集自身定位、IGCT定位和散热器定位为一体，定位准确，有利于降低压装串顶层IGCT器件的定位累积误差，加强压装串顶层器件的稳定性。

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。