一種大功率高速旋轉整流器組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種大功率高速旋轉整流器組件，包括平板型整流器，其還包括結構架，絕緣墊塊，下銅排，上銅排，調平墊塊，碟形彈簧，倒T形導柱，球頭螺栓，陽極鋁塊和陰極螺桿；結構架由數根導電螺桿和上壓板及下壓板上的導電螺桿孔連接組成，外形類似圓柱形；下銅排和絕緣墊塊均整體呈T字型，絕緣墊塊的下部采用過盈配合固定于下壓板中心的梯形通孔中；本發(fā)明摒棄傳統(tǒng)的螺栓型整流器，大膽采用平板型整流管為核心器件，根據器件的結構特點，巧妙設計壓裝結構，保證平板型器件在高速旋轉場合也能正常工作，從而克服了平板型整流器在高速旋轉場合的應用難題。
【專利說明】一種大功率高速旋轉整流器組件【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機勵磁系統(tǒng)領域，特別涉及一種大功率高速旋轉整流器組件。
【背景技術】
[0002]在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中，高速旋轉的交流勵磁發(fā)電機輸出交流電，交流電須通過整流后輸出給主發(fā)電機勵磁，在這個系統(tǒng)中，一個核心部件就是整流器，因其與發(fā)電機同軸運轉，故要求其能承受很高的離心力。
[0003]旋轉整流器就是一種應用于旋轉場合的整流器，比較常見的應用形式為旋轉三相橋式整流器，就是三相橋式整流器和發(fā)電機同軸運轉，交流電經過整流器整流后，輸出直流供給主發(fā)電機勵磁。因其不同于普通整流器而應用于高速旋轉的應用場合，故被稱為旋轉整流器。旋轉整流器多為螺栓型整流器。
[0004]螺栓型整流器的結構很簡單，陰極通過螺桿引出，陽極通過加長的孔引出，安裝時十分快捷簡便。但也正是因為這種簡單的器件結構形式，決定了螺栓型整流器的電流電壓能力不能很高。器件額定的平均電流要達到數千安，需要更大面積的芯片來通流，傳統(tǒng)的螺栓型整流管芯片無法做的更大，從而無法承載數千安電流。
[0005]平板型器件是依靠外界壓力來實現芯片與外殼的接合(見圖1)，芯片容易做的更大，因此在參數方面平板型器件可以滿足要求，但其原有的結構形式無法在高速旋轉場合應用。如圖1所示，平板型整流管由5部分組成，中間3為芯片，通過外部施加壓力，實現與部件I和部件2的電氣 接觸，部件I為陽極臺面，部件2為陰極臺面，4為防止芯片受熱形變的鑰片，5為固定圈。該器件陰陽極材料均為銅，質量較重，在旋轉場合應用時，需要保證旋轉軸穿過器件的中心軸，否則會產生很高的離心力，從而造成器件損壞，無法實現功能。
[0006]因此，目前市面上的旋轉整流器均為第一種螺栓型整流管，額定正向的平均電流在16A至500A之間，電壓低于2800V，故傳統(tǒng)的旋轉整流器的功率較低，只能滿足小功率的應用場合。雖然可用小功率的螺栓型整流管串聯或者并聯，但易造成結構復雜和均壓均流等問題，不利于在高轉速場合應用，實用性不強。
[0007]在一些特定的大功率應用場合，要求旋轉整流器的電壓高，電流大，并且此整流器需能承受幾十千安甚至上百千安的脈沖電流。因此，開發(fā)出大功率的旋轉整流器就十分必要。平板型整流管的電氣性能參數可滿足大功率的應用需求，但結構方面無法滿足應用需求，從未成功應用于高速旋轉場合，需根據其結構特點做特殊設計。

【發(fā)明內容】

[0008]基于現有技術的不足，本發(fā)明要解決的問題是提供一種大功率高速旋轉整流器組件。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種大功率高速旋轉整流器組件，包括平板型整流器，其還包括結構架，絕緣墊塊，下銅排，上銅排，調平墊塊，碟形彈簧，倒T形導柱，球頭螺栓，陽極鋁塊和陰極螺桿；結構架由數根導電螺桿和上壓板及下壓板上的導電螺桿孔連接組成，外形類似圓柱形；下銅排和絕緣墊塊均整體呈T字型，絕緣墊塊的下部采用過盈配合固定于下壓板中心的梯形通孔中；下銅排的下部穿過絕緣墊塊的中心通孔后和陽極鋁塊固定連接；下銅排上端設有卡住平板型整流器其陽極臺面的下凹槽；上銅排下端設有卡住平板型整流器其陰極臺面的上凹槽；陰極螺桿的兩頭分別和上壓板與上銅排上的陰極螺桿孔連接；調平墊塊整體類似梯形，下端放入上銅排上端的深凹槽中；倒T形導柱的上端插入上壓板中心的定位通孔，碟形彈簧的下端支撐在倒T形導柱的底邊上，上端和上壓板接觸；球頭螺栓擰入倒T形導柱中心的螺紋通孔中，球頭部分壓在調平墊塊上端對應的球面腔上。
[0010]作為本發(fā)明一種大功率高速旋轉整流器組件在一方面的改進:所述上壓板和下壓板均為圓板，且板邊緣設有U型槽。U型槽可用于定位作用，同時隨電機旋轉時，用作扭力作用點，帶動組件加速和減速旋轉。
[0011]結構架和陽極鋁塊采用鋁合金材料，質量輕，強度高，減小高速旋轉時的離心力。強度高，導電性好(壓降小)；絕緣墊塊采用環(huán)氧玻璃布板的材料，可加工性好，耐壓高；下銅排做陽極引出用，采用紫銅材料，導電導熱性好；
上述上壓板上設有充當整個組件陰極接口的陰極引出孔；上述陽極鋁塊上設有充當整個組件陽極接口的陽極引出孔，方便外接元器件。
[0012]上述絕緣墊塊上設計有環(huán)形槽，絕緣墊內部為器件陽極，外部為器件陰極，通過絕緣墊對陰陽極進行分離，并增加溝槽結構，增加爬電距離，防止電壓擊穿，保證組件可靠性。
[0013]上述上凹槽和下凹槽均為0.5mm深。有效的利用了平板型器件臺面高于裙邊Imm的結構特征，將器件臺面定位于銅排的凹槽內部，在壓裝產生的摩擦力小于旋轉時的離心力時，凹槽結構可阻止器件飛離，進一步提高了組件運行時的安全性。
[0014]作為本發(fā)明一種大功率高速旋轉整流器組件在一方面的改進:還包括用于定位安裝平板型整流器的定位銷，所述下銅排和上銅排上均設有對應的定位銷孔，采用定位銷結構能快速定位安裝整流器。
[0015]上述導電螺桿之間的間距小于平板型整流器的直徑，可有效的防止器件飛離出去，提高組件安全性。
[0016]作為本發(fā)明一種大功率高速旋轉整流器組件在一方面的改進:所述陰極螺桿的數量或直徑根據所需電流大小來確定，防止發(fā)生過流現象。
[0017]調平墊塊設計為梯形結構，一方面可以保證結構強度，保證壓力的均勻傳遞，另一方面有利于減輕重量。調平墊塊上端有一個球面結構，力通過球面結構向下發(fā)散，使力均勻的傳遞到整流管上。
[0018]當擰動球頭螺栓時，導柱向上移動，使力作用于碟形彈簧上，迫使碟形彈簧變形，從而實現了預緊力的施加，防止了組件的松動，保證了整流管工作的可靠性。
[0019]壓裝結構中的球頭中心壓裝方式有如下優(yōu)點:(1)此結構關于軸中心對稱，減小旋轉離心力；(2)單根球頭螺栓施加壓力，壓裝和維護方便；(3)球頭結構有助于壓力的均勻施加，保證平板型器件工作時的可靠性。
[0020]本專利發(fā)明了一種新的旋轉整流器組件，該組件摒棄傳統(tǒng)的螺栓型整流器，大膽采用平板型整流管為核心器件，根據器件的結構特點，巧妙設計壓裝結構，保證平板型器件在高速旋轉場合也能正常工作，從而克服了平板型整流器在高速旋轉場合的應用難題。新的高速旋轉整流器的主要內容為:采用平板型器件作為核心器件，壓裝結構關于軸中心對稱，電極從旋轉軸的上下兩端引出，盡可能的減少了橫向設計；可保證器件承受的壓力均勻，組件通流能力強，耐沖擊，抗振動，整體設計簡單可靠，不需要外圍均壓均流保護電路。
[0021]對于平板型器件來說，之前并沒有成功應用于高速旋轉場合的實例，本發(fā)明抓住平板型器件本身是關于軸中心對稱的特點，綜合考慮平板型器件對壓力的要求和電氣引出方式等各方面因素，設計出一種新型夾具工裝，將平板型器件成功應用于高速旋轉場合。因此，可以認定是一種非常實用的旋轉整流器發(fā)明設計。
[0022]下面結合附圖詳細說明本發(fā)明，其作為本說明書的一部分，通過實施例來說明本發(fā)明的原理，本發(fā)明的其他方面、特征及其優(yōu)點通過該詳細說明將會變得一目了然。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。
[0024]圖1為平板型整流器的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明一種大功率高速旋轉整流器組件的結構示意圖；
圖3為本發(fā)明中結構架的剖面正視圖；
圖4為本發(fā)明中結構架的俯視圖；
圖5為本發(fā)明中絕緣墊塊的結構示意圖；
圖6為本發(fā)明中下銅排的結構示意圖；
圖7為本發(fā)明中陽極鋁塊的仰視圖；
圖8為本發(fā)明中上銅排的結構示意圖；
圖9為本發(fā)明中調平墊塊的結構示意圖；
圖10為本發(fā)明中倒T形導柱和碟形彈簧的結構示意圖。
[0025]圖1-10中附圖標記的對應關系為:
101-陽極臺面；102-陰極臺面;103_芯片;104_鑰片;105_固定圈；
1-結構架；2_絕緣墊塊；3_下銅排；4_陽極鋁塊；5_上銅排；6_調平墊塊；7_倒T形導柱；8_球頭螺栓；9_陰極螺桿；10-平板型整流器；11-上壓板；12-下壓板；13-導電螺桿；14_陰極引出孔；15_陰極螺桿孔；16_導電螺桿孔；17_環(huán)形槽；18_下凹槽；19_定位銷孔；20_上凹槽；21_陽極引出孔；22_碟形彈簧。
【具體實施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。為敘述方便，下文中如出現“上”、“下” “左” “右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對結構起限定作用。
[0027]如圖1-10所示，一種大功率高速旋轉整流器組件，包括平板型整流器10其還包括結構架I，絕緣墊塊2，下銅排3，上銅排5，調平墊塊6，碟形彈簧22，倒T形導柱7，球頭螺栓8，陽極鋁塊4和陰極螺桿9 ;結構架I由數根導電螺桿13和上壓板11及下壓板12上的導電螺桿孔16連接組成，外形類似圓柱形；下銅排3和絕緣墊塊2均整體呈T字型，絕緣墊塊2的下部采用過盈配合固定于下壓板12中心的梯形通孔中；下銅排3的下部穿過絕緣墊塊2的中心通孔后和陽極鋁塊4固定連接；下銅排3上端設有卡住平板型整流器10其陽極臺面101的下凹槽18 ;上銅排5下端設有卡住平板型整流器(10)其陰極臺面102的上凹槽20 ;陰極螺桿9的兩頭分別和上壓板11與上銅排5上的陰極螺桿孔15連接；調平墊塊6整體類似梯形，下端放入上銅排5上端的深凹槽中；倒T形導柱7的上端插入上壓板11中心的定位通孔，碟形彈簧22的下端支撐在倒T形導柱7的底邊上，上端和上壓板11接觸；球頭螺栓8擰入倒T形導柱7中心的螺紋通孔中，螺栓球頭部分壓在調平墊塊6上端對應的球面腔上。
[0028]上述上壓板11和下壓板12均為圓板，且板邊緣設有U型槽。
[0029]上述結構架1、陽極鋁塊4采用鋁合金材料；所述絕緣墊塊2采用環(huán)氧玻璃布板材料；所述下銅排3采用紫銅材料。
[0030]上述上壓板11上設有充當整個組件陰極接口的陰極引出孔14 ；
上述陽極鋁塊4上設有充當整個組件陽極接口的陽極引出孔21。
[0031]上述絕緣墊塊2設計有環(huán)形槽17。
[0032]上述上凹槽20和下凹槽18均為0.5謹深。
[0033]上述大功率高速旋轉整流器組件還包括用于定位安裝平板型整流器10的定位銷，所述下銅排3和上銅排5上均設有對應的定位銷孔19。
[0034]上述導電螺桿13之間的間距小于平板型整流器10的直徑。
[0035]上述陰極螺桿9的數量或直徑根據所需電流大小來確定。
[0036]上銅排5連接到結構架I上，做陰極引出用；調平墊塊6承受球頭螺栓8的壓力，和球頭螺栓8的球面結構保證了施加到器件上的壓力均勻。
[0037]本發(fā)明的優(yōu)點如下:
1.打破了傳統(tǒng)的旋轉整流器的結構形式，實現了平板型器件在旋轉場合的應用，電流能力IKA?12KA，電壓能力1KV?8.5KV，使旋轉整流器實現大功率應用。
[0038]2.組件壓裝夾具采用鋁合金作為主體材料，組件強度較高，質量較輕，滿足高速旋轉場合的基本應用要求。
[0039]3.組件整體結構采用軸中心對稱設計，整體定位也采用中心定位方式，組裝簡單，而且使各個零件的重心不易偏離軸心，減小旋轉時的離心力。
[0040]4.壓裝方式采用單根螺栓，壓裝可靠，維護簡單。
[0041]5.螺栓為球頭螺栓，保證了壓裝力的均勻性，使平板型器件工作可靠。
[0042]6.組件陰陽電極均在組件的中心軸上，避免從組件側面引出電極，使組件整體設計簡單可靠。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種大功率高速旋轉整流器組件，包括平板型整流器(10);其特征在于:還包括結構架(I)，絕緣墊塊(2)，下銅排(3)，上銅排(5)，調平墊塊(6)，碟形彈簧(22)，倒T形導柱(7)，球頭螺栓(8)，陽極鋁塊(4)和陰極螺桿(9);結構架(I)由數根導電螺桿(13)和上壓板(11)及下壓板(12)上的導電螺桿孔(16)連接組成，外形類似圓柱形；下銅排(3)和絕緣墊塊(2)均整體呈T字型，絕緣墊塊(2)的下部采用過盈配合固定于下壓板(12)中心的梯形通孔中；下銅排(3)的下部穿過絕緣墊塊(2)的中心通孔后和陽極鋁塊(4)固定連接；下銅排(3)上端設有卡住平板型整流器(10)其陽極臺面(101)的下凹槽(18);上銅排(5)下端設有卡住平板型整流器(10)其陰極臺面(102)的上凹槽(20);陰極螺桿(9)的兩頭分別和上壓板(11)與上銅排(5)上的陰極螺桿孔(15)連接；調平墊塊(6)整體類似梯形，下端放入上銅排(5)上端的深凹槽中形導柱(7)的上端插入上壓板(11)中心的定位通孔，碟形彈簧(22)的下端支撐在倒T形導柱(7)的底邊上，上端和上壓板(11)接觸；球頭螺栓(8)擰入倒T形導柱(7)中心的螺紋通孔中，螺栓球頭部分壓在調平墊塊(6)上端對應的球面腔上。
2.根據權利要求1所述的大功率高速旋轉整流器組件，其特征在于:所述上壓板(11)和下壓板(12)均為圓板，且板邊緣設有U型槽。
3.根據權利要求1所述的大功率高速旋轉整流器組件，其特征在于:所述結構架(I)、陽極鋁塊(4)采用鋁合金材料；所述絕緣墊塊(2)采用環(huán)氧玻璃布板材料；所述下銅排(3)采用紫銅材料。
4.根據權利要求1所述的大功率高速旋轉整流器組件，其特征在于:所述上壓板(11)上設有充當整個組件陰極接口的陰極引出孔(14 )。
5.根據權利要求1所述的大功率高速旋轉整流器組件，其特征在于:所述陽極鋁塊(4)上設有充當整個組件陽極接口的陽極引出孔(21)。
6.根據權利要求1所述的大功率高速旋轉整流器組件，其特征在于:所述絕緣墊塊(2)設計有環(huán)形槽(17)。
7.根據權利要求1所述的大功率高速旋轉整流器組件，其特征在于:所述上凹槽(20)和下凹槽(18)均為0.5mm深。
8.根據權利要求1所述的大功率高速旋轉整流器組件，其特征在于:還包括用于定位安裝平板型整流器(10)的定位銷，所述下銅排(3)和上銅排(5)上均設有對應的定位銷孔(19)。
9.根據權利要求1所述的大功率高速旋轉整流器組件，其特征在于:所述導電螺桿(13)之間的間距小于平板型整流器(10)的直徑。
10.根據權利要求1所述的大功率高速旋轉整流器組件，其特征在于:所述陰極螺桿(9)的數量或直徑根據所需電流大小來確定。
【文檔編號】H02M7/00GK103997233SQ201410259979
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權日:2014年6月12日
【發(fā)明者】孫文偉, 任亞東, 顏驥, 熊輝, 郭金童, 唐豹, 謝騰飛 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司