具有隔爆性能的功率单元及其构成的机芯和矿用变频器的制作方法

本发明涉及一种功率单元及其构成的机芯和变频器，更具体的说，尤其涉及一种具有隔爆性能的功率单元及其构成的机芯和矿用变频器。

背景技术：

1、矿用隔爆型变频器，由于应用环境在煤矿井下，受工况的限制，对矿用变频器设备的隔爆性、结构紧凑性以及性能的可靠性要求越来越高。多组合变频器，可以同时驱动多台矿用设备，有利于节省矿下的空间占用以及成本问题，是目前变频器的主要形式。

2、目前隔爆变频器采用的水冷形式，为外水冷却，可以节省变频器柜体内的水机成本，采用单元模组式机芯模式，水冷板需要集成到功率单元内部，在隔爆壳体内部进行安装。因是通外水，必须将功率单元水冷板与隔爆壳体之间形成隔爆结构，这就要求对水冷板的安装精度要高，减少水冷板的装配应力，防止装配应力过大，造成水冷板撕裂，造成失爆。而本文给出的变频器采用与水冷板配合轨道支架，以及水冷板拼焊工艺，有效的解决了该问题，同时兼顾了安装精度，安装效率，隔爆结构的有效性和后期的维护便捷性。

3、另外，煤矿生产是高效益行业，设备的运行高可靠性以及高效的可维护性，对煤矿生产非常重要。而且矿下工况环境，往往是空间狭小，潮气重，灰尘多，光线阴暗，可使用的维护工具更加受限，产品维护难度大，所以必须提高隔爆产品自身的可维护性。本文提出的变频器设计采用的是单元模组式机芯，在极端工况下，可以实现更换，大大节省维护时间。

技术实现思路

1、本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种具有隔爆性能的功率单元及其构成的机芯和矿用变频器。

2、本发明的具有隔爆性能的功率单元，包括功率单元和隔爆门板，隔爆门板实现对功率单元的承载作用，功率单元由单元外壳及设置于单元外壳中的水冷板、单元模组和接线铜排构成，水冷板与单元外壳固定连接，单元模组中的需散热器件固定于水冷板上，接线铜排与单元模组中的整流和/或逆变器件相连接；水冷板中设置有冷却水道，水冷板上设置有与冷却水道的进、出水口分别相通的进水管和出水管；其特征在于：隔爆门板上开设有进水管、出水管分别穿过的进水管通孔和出水管通孔，进水管通孔和出水管通孔外围的隔爆门板上开设有水冷板安装通孔；水冷板的外端设置有端板，端板的外表面为平面形状的端板隔爆面，隔爆门板的内表面为平面，端板隔爆面与隔爆门板的平面形状的内表面紧密接触形成密不透气的隔爆贴合面；端板的外表面上与水冷板安装通孔相对应的位置上开设有水冷板安装螺纹孔，水冷板经穿过水冷板安装孔并拧入水冷板安装螺纹孔中的螺栓固定于隔爆门板上；隔爆门板的内表面上固定有对水冷板起支撑作用的支撑轨道。

3、本发明的具有隔爆性能的功率单元，所述水冷板由水冷板主体、左l形铝块、右l形铝块、左盖板和右盖板构成，冷却水道开设于水冷板主体中，水冷板主体的外端开设有与冷却水道相通的进、出水口，左l形铝块和右l形铝块固定于水冷板主体外端的两侧面上，左盖板和右盖板固定于水冷板主体内侧的两端面上；左l形铝块、右l形铝块、左盖板和右盖板与水冷板主体均采用真空钎焊的方式相连接。

4、本发明的具有隔爆性能的功率单元，所述支撑轨道的外端固定在轨道支撑板上，轨道支撑板的外表面为与隔爆门板的内侧面相贴合的平面，轨道支撑板上开设有轨道安装通孔，隔爆门板的内表面上与轨道安装通孔对应的位置上开设有螺纹沉孔，轨道支撑板经穿过轨道安装通孔并拧入螺纹沉孔中的螺栓固定于隔爆门板上；支撑轨道的上表面为与水冷板的下表面相贴合的轨道支撑面，支撑轨道内端的上方设置有内地外高的倾斜倒角；

5、支撑轨道的下方设置有对功率单元放入时暂时支撑的临时托板，功率单元放置到临时托板上之后，水冷板的下沿高度位于倾斜倒角的最低点与最高点之间。

6、本发明的具有隔爆性能的功率单元，所述水冷板是上表面经螺钉与单元外壳的顶板固定连接，水冷板的下表面经支撑板与单元外壳的底板相连接，所述支撑板的中央开设有容纳支撑轨道的中央空腔，支撑板上表面的后部为通过与水冷板的下表面相接触来实现对其支撑的后支撑面，支撑板上表面的前部开设有与中央空腔相通的条形槽，条形槽的宽度大于支撑轨道的宽度；支撑轨道插入到中央空腔和条形槽中之后，支撑轨道上的轨道支撑面与后支撑面位于同一水平面内。

7、本发明的具有隔爆性能的功率单元，所述功率单元的数量为两个，每个功率单元中均设置有两个单元模组；两个功率单元中：一个功率单元中的两个单元模组分别为整流模块和逆变模块，另一个功率单元中的两个单元模组均为逆变模块。

8、本发明的具有隔爆性能的功率单元构成的机芯，其特征在于：机芯包括从上至下依次设置的滤波电容模组、功率单元和输出电抗器，滤波电容模组的下方设置有对其支撑的电容模组支架，输出电抗器的下方设置有对其支撑的电抗器支架；滤波电容模组对输入的交流电进行滤波，功率单元对滤波后的交流电进行整流和逆变，功率单元输出的交流电经输出电抗器输出；滤波电容模组上设置有将滤波电容的接线端引出的滤波叠层，功率单元上设置有将功率器件的接线引出的连接叠层，滤波叠层上的接线端经上连接铜排与连接叠层上的接线端相连接，连接叠层上的接线端经下连接铜排与输出电抗器上的输入端相连接。

9、本发明的具有隔爆性能的功率单元构成的机芯所构成的矿用变频器，其特征在于：包括隔爆柜体及设置于隔爆柜体中的第一机芯腔体、第二机芯腔体、第三机芯腔体和控制系统腔体，第一、第二和第三机芯腔体中均设置有结构完全相同的机芯，所述控制系统腔体中设置有控制矿用变频器运行的控制系统。

10、本发明的有益效果是：本发明的具有隔爆性能的功率单元及其构成的机芯和矿用变频器，设置有功率单元及对其承载的隔爆门板，功率单元由单元外壳、水冷板、单元模组和接线铜排构成，水冷板上设置进、出水口的一端设置有端板，端板的外表面为平面形状的端板隔爆面，隔爆门板和端板上相对应的位置上开设有多个水冷板安装通孔和水冷板安装螺纹孔，这样，当水冷板经穿过水冷板安装通孔并拧入到水冷板安装螺纹孔中的螺栓固定于隔爆门板上之后，端板的端板隔爆面与隔爆门板的平面形状的内表面就形成了密不透气的隔爆贴合面，这样，即使在由隔爆门板组成的隔爆腔内由于功率单元的电气工作而发生气体或粉尘爆炸，也不会将爆炸经进、出水管与进、出水管通孔之间的间隙引入隔爆腔的外部，使得功率单元具有良好的隔爆性能，适于在矿井等对隔爆有严格要求的场合应用。

11、进一步地，通过在水冷板的下方设置对其支撑的支撑轨道，利用支撑轨道对水冷板的限位，不仅确保了水冷板的端板隔爆面与隔爆门板的内表面紧密贴合，而且还实现对水冷板的加固作用，在功率单元运输、安装和后期使用过程中，可有效避免水冷板移位或发生形变，确保了其始终具有良好的隔爆性能。

12、进一步地，通过将水冷板设置为由水冷板主体、左右l形铝块和左右盖板组成的形式，水冷板主体用于形成冷却水道，左、右l形铝块经钎焊的方式固定在水冷板主体的一端，这样就避免了水冷板端部的直角拐角处为一体结构形式，直角拐角处不存在焊接，保证了所形成的水冷板具有良好的强度，左、右盖板经钎焊的形式固定在水冷板主体的外表面上，进一步增加了水冷板的牢固性，使得在运输、安装过程中即使存在较大的颠簸，水冷板也不会发生变形、撕裂或损坏，进一步保证了其隔爆性能。

13、记忆布地，本发明的具有隔爆性能的功率单元及其构成的机芯和矿用变频器，第一、第二和第三机芯腔体中均设置有结构完全相同的机芯，这样，当机芯中的滤波电容模组、功率单元或输出电抗器之一发生损坏时，将其取出更换即可，大大缩短了变频器的维修时间，不会长时间耽搁生产的正常进行，使其更加适用于诸如煤矿生产的高效益行业。