专利名称：一种功率器件串竖直放置机械压装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及需要机械压装的功率器件的固定，尤其是一种功率器件串竖直放置机械压装单元结构，应用于较大功率多电平功率单元内部器件(如IGCT、二极管、可控硅等)的机械压装结构。
背景技术：
在大功率电力电子变换系统中，考虑到散热以及电磁兼容等多方面原因，多采用平板式电力电子器件。由于其自身特性，需要通过外力施加于其阴极阳极表面，并保证压力值限定在特定范围内，且表面受力均衡，才可使其电气性能达到最佳工作状态。因而在产品设计及系统安装时，需使单元的机械压装结构合理，以保证压装力输出精度高并且持久稳定。通常来讲，大功率电力电子器件单元一般具有结构复杂、体积大、重量重的特点，为后期组装以及维护工作造成很大难度，因此在结构设计时，需将产品的易装配性，结构紧凑性、轻量化、压装板刚性、结构耐用度、易维护性等相关因素考虑进去。由于原有的水平方向放置的器件单元构造从长途运输和机械振动频繁的环境中使用，非常容易造成器件受力不均，从而使设备运行状态不佳，甚至故障。因而需进行相关改进设计，并将结构的紧凑性，轻量化考虑进去。通过检索，尚未发现与本专利申请相关的专利文献。
实用新型内容本实用新型的 目的在于克服原有技术的不足，提供一种功率器件串竖直放置的前后非对称多杆式机械压装单元结构，该结构可使功率器件在机械压装后的结构紧凑性、轻量化、稳定性，提高产品的易装配性、后期维护的方便性以及使用耐久性，并且综合考虑产品电连接距离、杂散电感、功率密度等相关因素。本实用新型的目的是这样实现的:—种功率器件串竖直放置机械压装单元结构，包括四方框架、顶板、底板及功率器件串，在四方框架内的下底固装底板，在四方框架内的上端固装顶板，底板与顶板平行设置，在顶板与底板之间竖直安装多个功率器件串。而且，所述顶板、底板与四方框架的安装结构是:底板直接固装在四方框架的下底，在四方框架上端的两侧固装有两道角钢，两道角钢之间固装顶板，顶板与底板之间通过竖直固定杆进行间隔固装。而且，在顶板上方横向固装有槽钢。而且，所述顶板与底板之间竖直安装功率器件串的结构为:在顶板上固装一弹簧芯杆，在该弹簧芯杆与顶板下底之间安装有一弹簧，弹簧芯杆与顶板的径向之间固装一联接键；在弹簧芯杆中轴部位上部同轴螺纹啮合安装一压紧螺钉，在弹簧芯杆中轴部位下部同轴穿装一压装顶杆，在压紧螺钉与压装顶杆之间同轴安装一滚珠，压装顶杆的下端同轴顶装在竖直设置的功率器件串上端；在底板上对应功率器件串的下端同轴通过底板垫块安装一上顶滚珠。本实用新型的优点和积极效果是:1、本装置将功率器件串采用竖直方向布局，以保证平板式电力电子在装配，运输使用以及维护过程中保持同一姿态，从而简化对应流程；在运行过程中平板式电力电子器件始终保持水平姿态，压装力与器件重力方向一致，从而避免了器件串水平放置造成的器件受力不均以及长期机械振动状况下使用故障的情况。2、本装置的顶板套件与底板套件采用了工字型角钢槽钢焊接加固，在减小板厚的同时增加了其支撑强度与刚性，经实际测量，可将顶板最大变形量控制在1.5mm以下，底板变形量控制在1_以下；对应弹簧芯杆与薄钢板采用键连接，经实际测试，可以满足弹簧芯杆行程要求，实际压装效果较好。3、本装置优化了器件串受力方式，采用前后非对称多连杆框架构造和等腰三角形的功率器件串布局，保证受力点变形量恒定，压装力均衡稳定精确输出，经有限元分析与实际测量，能够达到相关要求
图1为本实用新型的结构主视图；图2为图1的俯视图；图3为图2的A-A向截面剖视放大图；图4为本实用新型的立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细叙述本实用新型的实施例；需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。本实施例以IGCT功率单元串为例进行叙述。一种功率器件串竖直放置机械压装单元结构，包括四方框架1、顶板5、底板7及功率器件串3，在四方框架内的下底固装底板，在四方框架内的上端固装顶板，底板与顶板平行设置，在顶板与底板之间竖直安装多个功率器件串及其他辅件如绝缘垫块、母排等的安装。顶板、底板与四方框架安装的具体结构是:底板直接固装在四方框架的下底。在四方框架上端的两侧通过固定螺钉(没有标号)固装有两道角钢4，两道角钢之间固装顶板，顶板与底板之间通过竖直固定杆6进行间隔固装。为了加强顶板与顶板之间的强度，避免变形，在顶板上方横向固装一槽钢9，该槽钢的两端与两侧的两道角钢端面固装。本实施例附图中，所述竖直固定杆为四个，并呈等腰梯形布局；竖直固定杆的数量以及槽钢的数量根据实际需要进行设定。顶板与底板之间竖直安装功率器件串的结构为:在顶板上固装一弹簧芯杆13，在该弹簧芯杆与顶板下底之间安装有一弹簧2，弹簧芯杆与顶板的径向之间固装一联接键14 ;在弹簧芯杆中轴部位上部同轴螺纹啮合安装一压紧螺钉8，在弹簧芯杆中轴部位下部同轴穿装一压装顶杆11，在压紧螺钉与压装顶杆之间同轴安装一滚珠10，压装顶杆的下端同轴顶装在竖直设置的功率器件串上端。在底板上对应功率器件串的下端同轴安装一上顶滚珠12，该上顶滚珠同轴安装在底板上所固装的底板垫块13上，由此实现将功率器件串安装在底板与顶板之间。本实用新型的工作原理是:拧动压紧螺钉的同时压装顶杆向下移动压紧功率器件串，同时由于联接键的止转作用使弹簧芯杆整体上移，弹簧压缩，并将其所产生的力施加于功率器件串上，控制好弹簧的压缩量即可达到压紧力精确输出的目的，从而实现功率器件以最佳状态运行。由于顶板与底板良好的刚性和强度，可以为压紧力输出提供很好的支撑平台，因而保证了弹簧变形量的可控性和精准性。在进行后期维护过程中，只需将单元用叉车取下，拧松压紧螺钉即可完成功率器件及相关辅件的拆卸与更换工作。其他电气元件如图1所示，可以根据实际需求加装角钢、立梁等固定件进行固定连接，或者通过其他方式固定于单元外部，根据设备实际安装要求而定，这里不做赘述本装置的顶板与底板采用了工字型角钢槽钢焊接加固，在减小板厚的同时增加了其支撑强度与刚性，经实际测量，可将顶板最大变形量控制在1.5mm以下，底板变形量控制在Imm以下；对应弹簧芯杆与薄钢板采用键连接，经实际测试，可以满足弹簧芯杆行程要求，实际压装效果较好。
权利要求1.一种功率器件串竖直放置机械压装结构，其特征在于:包括四方框架、顶板、底板及功率器件串，在四方框架内的下底固装底板，在四方框架内的上端固装顶板，底板与顶板平行设置，在顶板与底板之间竖直安装多个功率器件串。
2.根据权利要求1所述的功率器件串竖直放置机械压装结构，其特征在于:所述顶板、底板与四方框架的安装结构是:底板直接固装在四方框架的下底，在四方框架上端的两侧固装有两道角钢，两道角钢之间固装顶板，顶板与底板之间通过竖直固定杆进行间隔固装。
3.根据权利要求2所述的功率器件串竖直放置机械压装结构，其特征在于:在顶板上方横向固装有槽钢。
4.根据权利要求1所述的功率器件串竖直放置机械压装结构，其特征在于:所述顶板与底板之间竖直安装功率器件串的结构为:在顶板上固装一弹簧芯杆，在该弹簧芯杆与顶板下底之间安装有一弹簧，弹簧芯杆与顶板的径向之间固装一联接键；在弹簧芯杆中轴部位上部同轴螺纹啮合安装一压紧螺钉，在弹簧芯杆中轴部位下部同轴穿装一压装顶杆，在压紧螺钉与压装顶杆之间同轴安装一滚珠，压装顶杆的下端同轴顶装在竖直设置的功率器件串上端；在底板上对应功率器件串的下端同轴通过底板垫块安装一上顶滚珠。
专利摘要本实用新型涉及一种功率器件串竖直放置机械压装结构，包括四方框架、顶板、底板及功率器件串，在四方框架内的下底固装底板，在四方框架内的上端固装顶板，底板与顶板平行设置，在顶板与底板之间竖直安装多个功率器件串。本装置将功率器件串采用竖直方向布局，以保证平板式电力电子在装配，运输使用以及维护过程中保持同一姿态，从而简化对应流程；在运行过程中平板式电力电子器件始终保持水平姿态，压装力与器件重力方向一致，从而避免了器件串水平放置造成的器件受力不均以及长期机械振动状况下使用故障的情况。
文档编号H01L23/13GK203165887SQ20122073000
公开日2013年8月28日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者李雪飞, 蔡维, 徐道恒, 王诗祺, 高树瑞, 王玉博, 刘媛, 刘佳 申请人:天津电气传动设计研究所有限公司, 天津天传电气有限公司