一種用于柔性直流輸電換流閥功率單元的igbt壓接組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于柔性直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于柔性直流輸電換流閥功率單元的IGBT壓接組件。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性直流輸電由于具有可控性、靈活性和穩(wěn)定性，在分布式發(fā)電、孤島和城市擴容供電中前景廣闊，是未來長遠距離、大容量直流輸電的發(fā)展方向，開發(fā)高可靠性的換流閥和閥控設(shè)備是最核心的技術(shù)。
[0003]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，作為換流閥功率單元核心的IGBT功率器件向更高電壓和更高電流等級發(fā)展，隨之而來的，即是對與之配套的散熱器性能和半導(dǎo)體器件的緊固提出了更高的要求；在以往使用的壓接類功率器件，如晶閘管、IEGT(Inject1n EnhancedGate Transistor，注入增強棚.晶體管)、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)等，由于電流、電壓等級不是太高，體積相對較小，滿足功率器件導(dǎo)電、散熱需求等所需的壓力值較小，對壓緊板、螺紋緊固件等的強度和剛性要求也不是太高；另夕卜，由于器件本身形狀為圓盤形，在壓接過程中可以充分利用功率器件圓盤中心的定位孔安裝定位銷進行軸向定位，確保各器件同軸線疊裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于柔性直流輸電換流閥功率單元的IGBT壓接組件，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、壓接操作方便，同時能夠很好的達到IGBT功率器件使用要求。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種用于柔性直流輸電換流閥功率單元的IGBT壓接組件，包括兩個間隔并列設(shè)置的IGBT功率器件，兩個IGBT功率器件之間設(shè)有第一水冷散熱器，兩個IGBT功率器件的外側(cè)分別設(shè)有第二水冷散熱器和第三水冷散熱器；第二水冷散熱器的外側(cè)依次疊裝有第一絕緣墊、第一壓力分散板以及第一壓緊板，第三水冷散熱器的外側(cè)依次疊裝有第二絕緣墊、第二壓力分散板以及第二壓緊板；第一壓力分散板和第一壓緊板之間設(shè)有用于產(chǎn)生壓緊力的碟形彈簧壓緊機構(gòu)，第二壓力分散板和第二壓緊板之間設(shè)有用于保證兩個IGBT功率器件的承壓面受力均勻的萬向配合支撐件，第一壓緊板和第二壓緊板之間通過螺紋緊固件固定。
[0007]進一步地，所述的第一壓力分散板和第二壓力分散板均為圓臺形式，方變圓結(jié)構(gòu)，即圓臺的一個臺面為方形，另一個臺面為圓形，其中第一壓力分散板和第二壓力分散板的方形面分別與第一絕緣墊和第二絕緣墊配合連接；第一壓力分散板的圓形表面與蝶形彈簧壓緊機構(gòu)配合連接；第二壓力分散板的圓形表面與萬向配合支撐件配合連接。
[0008]進一步地，所述的蝶形彈簧壓緊機構(gòu)包括蝶形彈簧以及與蝶形彈簧配套使用的導(dǎo)向桿。
[0009]進一步地，所述的導(dǎo)向桿為階梯軸結(jié)構(gòu)形式，所述的蝶形彈簧套設(shè)在導(dǎo)向桿上，導(dǎo)向桿的底板具有支撐于蝶形彈簧底面的支撐面，蝶形彈簧的頂面支撐于第一壓緊板的對應(yīng)側(cè)面上，導(dǎo)向桿的頂部具有與第一壓緊板的對應(yīng)側(cè)面擋止配合的擋止面，且導(dǎo)向桿的支撐面與擋止面之間的距離等于蝶形彈簧施加設(shè)定壓緊力時的軸向長度。
[0010]進一步地，所述的導(dǎo)向桿最大直徑端面的中心孔與第一壓力分散板的圓形表面上的中心孔對齊，且二者通過定位銷配合連接。
[0011]進一步地，所述的萬向配合支撐件包括柱狀構(gòu)件和鎖緊螺母，柱狀構(gòu)件由第二壓緊板的外側(cè)沿其中心孔穿過，并通過鎖緊螺母將柱狀構(gòu)件固定在第二壓緊板的內(nèi)側(cè)。
[0012]進一步地，柱狀構(gòu)件與第二壓力分散板的配合端設(shè)置有球頭結(jié)構(gòu)，該球頭與第二壓力分散板的圓形表面上的球面凹槽對應(yīng)形成萬向配合。
[0013]進一步地，第一壓緊板和第二壓緊板之間通過四根螺紋緊固件固定，四根螺紋緊固件均勻設(shè)在第一壓緊板和第二壓緊板的軸線四周，所述的螺紋緊固件包括連接螺栓和旋轉(zhuǎn)在連接螺栓上的防松螺母，所述連接螺栓包括金屬螺栓本體及套設(shè)于金屬螺栓本體上的絕緣套。
[0014]進一步地，第一絕緣墊和第二絕緣墊均為長方體結(jié)構(gòu)，其壓接表面均為正方形，第一絕緣墊與第二水冷散熱器貼合的面的正方形面積以及第二絕緣墊與第三水冷散熱器貼合的面的正方形面積均和IGBT功率器件承壓面的面積相同；第一絕緣墊和第二絕緣墊上與壓接表面垂直的四個面上開有能夠增加爬電距離的間隔凹槽。
[0015]進一步地，第一水冷散熱器、第二水冷散熱器和第三水冷散熱器上均設(shè)有防漏水結(jié)構(gòu)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0017]本發(fā)明的IGBT壓接組件采用蝶形彈簧壓緊機構(gòu)、壓緊板和螺紋緊固件相結(jié)合的方式進行IGBT功率器件壓接，通過蝶形彈簧壓緊機構(gòu)的壓縮和壓緊板之間的螺紋緊固件的拉伸提供所需的壓力，能有效消除以往采用剛性連接產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高壓接組件的穩(wěn)定性。
[0018]進一步地，第一壓力分散板和第二壓力分散板采用圓臺形，方變圓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠很好的把來自蝶形彈簧壓緊機構(gòu)的軸向力或來自萬向配合支撐件的單點力均勻的分散到整個IGBT功率器件的承壓面上，同時保證施力方向與IGBT功率器件的承壓面始終保持垂直。
[0019]進一步地，本發(fā)明的IGBT壓接組件設(shè)計時，蝶形彈簧壓緊機構(gòu)包括蝶形彈簧以及與蝶形彈簧配套使用的導(dǎo)向桿，根據(jù)蝶形彈簧的變形量即可得到IGBT功率器件的設(shè)定壓緊力，也就是說可根據(jù)IGBT功率器件的設(shè)定壓緊力來設(shè)計導(dǎo)向桿的支撐面與擋止面之間的間距大小，當(dāng)?shù)螐椈傻妮S向長度等于導(dǎo)向柱的支撐面與擋止面之間的間距時，此時，IGBT功率器件所承受的壓緊力即為設(shè)定的壓緊力，不需要再采用特殊工裝來保證IGBT功率器件的設(shè)定壓緊力，簡化了壓接組件的整體結(jié)構(gòu)。
[0020]進一步地，第一絕緣墊和第二絕緣墊為長方體結(jié)構(gòu)，壓接表面為正方形，其中與水冷散熱器貼合的面的正方形面積與IGBT功率器件承壓面的面積相同，確保IGBT功率器件整個承壓面均勻受力；與壓力分散板貼合的面設(shè)有正方形凹槽，凹槽與壓力分散板方形臺面完好配合；第一絕緣墊和第二絕緣墊中與壓接表面垂直的四個面開有增加爬電距離的間隔凹槽，四個棱邊導(dǎo)圓角處理；能夠在保證壓接力有效傳遞的同時，滿足IGBT功率器件高電壓的安規(guī)要求，減少了 IGBT壓接組件的整體尺寸。
[0021]進一步地，第一水冷散熱器、第二水冷散熱器和第三水冷散熱器上設(shè)有防漏水結(jié)構(gòu)，當(dāng)水管接頭連接松動或者其他原因出現(xiàn)漏水時，能夠有效控制溢流水散播的方向，并將溢流水通過專用的排水軟管排出模塊外。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的主視圖；
[0023]圖2為本發(fā)明圖1的剖視圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的俯視圖；
[0025]圖4為本發(fā)明的軸測圖。
[0026]其中，1、IGBT功率器件；2、第三水冷散熱器；3、第一水冷散熱器；4、第二水冷散熱器；5、蝶形彈簧；6、第一絕緣墊；7、第二壓力分散板；8、第一壓力分散板；9、導(dǎo)向桿；10、支撐面；11、擋止面；12、柱狀構(gòu)件；13、鎖緊螺母；14、第一壓緊板；15、金屬螺栓本體；16、絕緣套；17、防松螺母；18、第二絕緣墊；19、第二壓緊板。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述:
[0028]參見圖1至圖4，一種用于柔性直流輸電換流閥功率單元的IGBT壓接組件，包括兩個間隔并列設(shè)置的IGBT功率器件1，IGBT功率器件1的承壓面為正方形結(jié)構(gòu)形式，兩個IGBT功率器件1之間設(shè)有第一水冷散熱器3，兩個IGBT功率器件1的外側(cè)分別設(shè)有第二水冷散熱器4和第三水冷散熱器2 ;第一水冷散熱器3、第二水冷散熱器4和第三水冷散熱器2上均設(shè)有防漏水結(jié)構(gòu)，當(dāng)水管接頭連接松動或者其他原因出現(xiàn)漏水時，能夠有效控制溢流水散播的方向，并將溢流水通過專用的排水軟管排出模塊外，且第一水冷散熱器3、第二水冷散熱器4和第三水冷散熱器2根據(jù)IGBT功率器件1每個面散熱要求的不同，內(nèi)部采用不同的水路流道形式；同時為滿足導(dǎo)電的要求進行表面處理，第二水冷散熱器4的外側(cè)依次疊裝有第一絕緣墊6、第一壓力分散板8以及第一壓緊板14，第三水冷散熱器2的外側(cè)依次疊裝有第二絕緣墊18、第二壓力分散板7以及第二壓緊板19，所述的第一絕緣墊6和第二絕緣墊18在保證壓接力有效傳遞的同時，增加了 IGBT壓接組件的絕緣能力；第一壓力分散板8和第一壓緊板14之間設(shè)有用于產(chǎn)生壓緊力的碟形彈簧壓緊機構(gòu)，第二壓力分散板7和第二壓緊板19之間設(shè)有用于保證兩個IGBT功率器件1的承壓面受力均勻的萬向配合支撐件，第一壓緊板14和第二壓緊板19之間通過螺紋緊固件固定。
[0029]所述的第一壓力分散板8和第二壓力分散板7均為圓臺形式，方變圓結(jié)構(gòu)，即圓臺的一個臺面為方形，另一個臺面為圓形，其中第一壓力分散板8和第二壓力分散板7的方形面分別與第一絕緣墊6和第二絕緣墊18的凹槽配合連接；第一壓力分散板8的圓形表面與蝶形彈簧壓緊機構(gòu)配合連接；第二壓力分散板7的圓形表面與萬向配合支撐件配合連接。
[0030]所述的蝶形彈簧壓緊機構(gòu)包括蝶形彈簧5以及與蝶形彈簧5配套使用的導(dǎo)向桿9，所述的導(dǎo)向桿9為階梯軸結(jié)構(gòu)形式，所述的蝶形彈簧5套設(shè)在導(dǎo)向桿9上，導(dǎo)向桿9的底板具有支撐于蝶形彈簧5底面的支撐面10，蝶形彈簧5的頂面支撐于第一壓緊板14的對應(yīng)側(cè)面上，