成组大功率平板式电力电子器件机械压装结构 【技术领域】
本发明涉及电子器件的压装，尤其是一种成组大功率平板式电力电子器件机械压装结构。
背景技术
电力电子器件是构成电力电子变换系统（如变频器、电网动态补偿器等）主回路的主要器件，为解决散热和电磁兼容等问题，大功率电力电子器件多采用平板式圆饼外形结构形式。大功率平板式电力电子器件必须通过外力对其阳极和阴极表面施加技术数据规定的压力后，才可正常工作。
单只平板式电力电子器件的压装相对比较简单，一般在其两平面与两个散热器直接接触，再在两散热器上加装弹簧钢（或弹簧垫圈）及若干螺栓，紧固螺栓，使沿平板式电力电子器件轴线方向施加规定的压力即可。
为解决大功率电力变换系统电磁兼容问题，并使其更紧凑，常需要将若干平板式电力电子器件、散热器、绝缘块、连接母线等，用一套压装零件，沿同一轴线压装在一起，构成一组紧凑式结构。对于大功率平板式电力电子器件的成组压装，在温度变化、长期运行的条件下，始终保证压装力的精度是其技术难点。如果压装力过小，平板式电力电子器件导电接触面热阻增大，不利于散热；此外器件内部如控制极的接触也可能处于不良状态，很可能不受控。如果压装力过大，平板式电力电子器件可能直接受到损伤。因此，对成组大功率平板式电力电子器件提供持久精确的压力，是保证成组大功率平板式电力电子器件可靠工作的必要条件之一。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种同轴度好、压力恒定、压装精度高、维修更换方便的成组大功率平板式电力电子器件机械压装结构。
本发明的目的是这样实现的：
一种成组大功率平板式电力电子器件机械压装结构，由左支撑板、右支撑板，左顶杆、右顶杆及左压盘、右压盘构成，左、右压盘之间水平同轴安装功率器件串，左顶杆、右顶杆同轴设置且其一端分别安装在左支撑板、右支撑板上，左顶杆、右顶杆的另一端分别顶装在左、右压盘上，其特征在于：
⑴左顶杆同轴滑动安装在一弹簧芯轴内，弹簧芯轴通过其径向安装的一键销安装在左支撑板上，在支撑板右端的弹簧芯轴上安装一组碟形弹簧，在支撑板右端的弹簧芯轴上径向制有一环槽，该环槽内安装限位卡盘；
⑵在左顶杆左侧的弹簧芯轴内同轴啮合安装有一压装螺杆；
⑶左顶杆右端端部与左压盘为球面副安装，右顶杆左端端部与右压盘为球面副安装。
而且，所述在弹簧芯轴内的压装螺杆与左顶杆之间安装有一钢球。
而且，所述左顶杆右端端部与左压盘的球面副安装的结构是：左顶杆右端端部制成球面，在与左顶杆右端端部球面相顶装位置的左压盘上制有球窝，球面与球窝相配合。
而且，所述右顶杆左端端部与右压盘的球面副安装的结构是：在右顶杆左端端部与右压盘之间安装有一钢球，该钢球分别同轴卧装在右顶杆左端端部及右压盘所制的球窝内。
本发明的优点和积极效果是：
1、本结构采用碟形弹簧作为驱动力元件，碟形弹簧的压缩行程通过机加工零件精确控制，与装配精度无关，机械压紧力控制准确，压力恒定，对功率器件串装配长度的宽容度大，消除装配间隙，一定范围内自适应功率器件串长度，压装精度高。
2、本结构在功率器件串两端的施力端和支撑端均采用球面副接触，保证功率器件串受压的驱动力和阻抗力同轴，消除因压装框架装配误差，保证功率器件串驱动力和阻抗力同轴，符合大功率电力电子器件机械压装技术条件。
3、本结构方便功率器件的维修更换，对于同种规格的功率器件，在压装数量变化时，仅调整左、右顶杆的长度，即可正常使用。
【附图说明】
图1为本发明的结构主视图（没有安装卡盘，并省略了两端支撑板与基座的固装）；
图2为图1的弹簧芯轴的放大结构零件图；
图3为本发明弹簧芯轴端的结构放大剖面示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的实施例做进一步详述；需要说明的是：本实施例是描述性的，不是限定性的，不能以此来限定本发明的保护范围。
本实施例以IGCT功率单元串为例进行叙述。
一种成组大功率平板式电力电子器件机械压装结构，由左支撑板2、右支撑板12，左顶杆6、右顶杆11及左压盘7、右压盘9构成，左、右压盘之间水平同轴安装功率器件串8，左顶杆、右顶杆同轴设置且其一端分别安装在左支撑板、右支撑板上，左顶杆、右顶杆的另一端分别顶装在左、右压盘上。本发明的创新点是：
⑴左顶杆同轴滑动安装在一弹簧芯轴3内，该弹簧芯轴通过其径向安装的一键销15（参见图3）安装在左支撑板上，在支撑板右端的弹簧芯轴上安装一组碟形弹簧5，在支撑板右端的弹簧芯轴上径向制有一环槽13，该环槽内安装限位卡盘14；
⑵在左顶杆左侧的弹簧芯轴内同轴啮合安装有一压装螺杆1，在弹簧芯轴内的压装螺杆与左顶杆之间安装有一钢球4；
⑶左顶杆右端端部制成球面，在与左顶杆右端端部球面相顶装位置的左压盘上制有球窝，球面与球窝相配合；
⑷在右顶杆左端端部与右压盘之间安装有一钢球10，该钢球分别同轴卧装在右顶杆左端端部及右压盘所制的球窝内。
本发明的工作原理是：
本结构的左侧（安装碟形弹簧）为施力端，右端为支撑端，左顶杆与左压盘形成球面副，右顶杆与右压盘形成球面副，在左、右压盘之间水平同轴安装IGCT功率器件串；左支撑板可在弹簧芯轴上轴向滑动，而径向由于键销作用而固定。
设计：首先根据大功率电力电子器件正常工作所需要的机械压紧力，计算出所需碟形弹簧的规格、数量和弹簧力的压缩行程；其次，根据结构上的需要，确定弹簧芯轴的结构尺寸，尤其要精确确定弹簧芯轴的长度。
预压：使用压力机通过弹簧芯轴对碟形弹簧进行压缩，当弹簧芯轴右端地环槽内侧圆环面与左支撑板的左端面重合时，嵌入限位卡盘，此时碟形弹簧组已储备了弹性势能，它所能够产生的驱动力与限位卡盘产生的阻抗力达到平衡，完成对碟形弹簧组的预压。
压力转换：当完成大功率电力电子器件的成串装配需要机械压装时，对压装螺杆施加扭矩（压装螺杆和弹簧芯轴组成螺旋副）转换的压力通过钢球、左顶杆、左压盘的传递，作用于功率器件串一端。钢球的作用是减小摩擦力，消除加力过程中对左压盘的转动。随着扭矩的增大，作用于功率器件串上的压力增大，可以消除功率器件串的装配间隙误差（此时，功率器件串可视为刚体）。随着扭矩的继续增大，压装螺杆产生的压力通过弹簧芯轴反作用于碟形弹簧组，当此反作用力与碟形弹簧组预压产生的弹力达到平衡状态时，限位卡盘不再受力，处于自由状态，取下。碟形弹簧组产生的弹力完全作用于功率器件串，从而完成功率器件的机械压装。