一种大功率高速旋转整流器组件的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种大功率高速旋转整流器组件，包括平板型整流器，其还包括结构架，绝缘垫块，下铜排，上铜排，调平垫块，碟形弹簧，倒T形导柱，球头螺栓，阳极铝块和阴极螺杆；结构架由数根导电螺杆和上压板及下压板上的导电螺杆孔连接组成，外形类似圆柱形；下铜排和绝缘垫块均整体呈T字型，绝缘垫块的下部采用过盈配合固定于下压板中心的梯形通孔中；本发明摒弃传统的螺栓型整流器，大胆采用平板型整流管为核心器件，根据器件的结构特点，巧妙设计压装结构，保证平板型器件在高速旋转场合也能正常工作，从而克服了平板型整流器在高速旋转场合的应用难题。
【专利说明】一种大功率高速旋转整流器组件【技术领域】
[0001]本发明涉及发电机励磁系统领域，特别涉及一种大功率高速旋转整流器组件。
【背景技术】
[0002]在发电机励磁系统中，高速旋转的交流励磁发电机输出交流电，交流电须通过整流后输出给主发电机励磁，在这个系统中，一个核心部件就是整流器，因其与发电机同轴运转，故要求其能承受很高的离心力。
[0003]旋转整流器就是一种应用于旋转场合的整流器，比较常见的应用形式为旋转三相桥式整流器，就是三相桥式整流器和发电机同轴运转，交流电经过整流器整流后，输出直流供给主发电机励磁。因其不同于普通整流器而应用于高速旋转的应用场合，故被称为旋转整流器。旋转整流器多为螺栓型整流器。
[0004]螺栓型整流器的结构很简单，阴极通过螺杆引出，阳极通过加长的孔引出，安装时十分快捷简便。但也正是因为这种简单的器件结构形式，决定了螺栓型整流器的电流电压能力不能很高。器件额定的平均电流要达到数千安，需要更大面积的芯片来通流，传统的螺栓型整流管芯片无法做的更大，从而无法承载数千安电流。
[0005]平板型器件是依靠外界压力来实现芯片与外壳的接合(见图1)，芯片容易做的更大，因此在参数方面平板型器件可以满足要求，但其原有的结构形式无法在高速旋转场合应用。如图1所示，平板型整流管由5部分组成，中间3为芯片，通过外部施加压力，实现与部件I和部件2的电气 接触，部件I为阳极台面，部件2为阴极台面，4为防止芯片受热形变的钥片，5为固定圈。该器件阴阳极材料均为铜，质量较重，在旋转场合应用时，需要保证旋转轴穿过器件的中心轴，否则会产生很高的离心力，从而造成器件损坏，无法实现功能。
[0006]因此，目前市面上的旋转整流器均为第一种螺栓型整流管，额定正向的平均电流在16A至500A之间，电压低于2800V，故传统的旋转整流器的功率较低，只能满足小功率的应用场合。虽然可用小功率的螺栓型整流管串联或者并联，但易造成结构复杂和均压均流等问题，不利于在高转速场合应用，实用性不强。
[0007]在一些特定的大功率应用场合，要求旋转整流器的电压高，电流大，并且此整流器需能承受几十千安甚至上百千安的脉冲电流。因此，开发出大功率的旋转整流器就十分必要。平板型整流管的电气性能参数可满足大功率的应用需求，但结构方面无法满足应用需求，从未成功应用于高速旋转场合，需根据其结构特点做特殊设计。
【发明内容】
[0008]基于现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种大功率高速旋转整流器组件。
[0009]为解决上述技术问题，本发明提供一种大功率高速旋转整流器组件，包括平板型整流器，其还包括结构架，绝缘垫块，下铜排，上铜排，调平垫块，碟形弹簧，倒T形导柱，球头螺栓，阳极铝块和阴极螺杆；结构架由数根导电螺杆和上压板及下压板上的导电螺杆孔连接组成，外形类似圆柱形；下铜排和绝缘垫块均整体呈T字型，绝缘垫块的下部采用过盈配合固定于下压板中心的梯形通孔中；下铜排的下部穿过绝缘垫块的中心通孔后和阳极铝块固定连接；下铜排上端设有卡住平板型整流器其阳极台面的下凹槽；上铜排下端设有卡住平板型整流器其阴极台面的上凹槽；阴极螺杆的两头分别和上压板与上铜排上的阴极螺杆孔连接；调平垫块整体类似梯形，下端放入上铜排上端的深凹槽中；倒T形导柱的上端插入上压板中心的定位通孔，碟形弹簧的下端支撑在倒T形导柱的底边上，上端和上压板接触；球头螺栓拧入倒T形导柱中心的螺纹通孔中，球头部分压在调平垫块上端对应的球面腔上。
[0010]作为本发明一种大功率高速旋转整流器组件在一方面的改进:所述上压板和下压板均为圆板，且板边缘设有U型槽。U型槽可用于定位作用，同时随电机旋转时，用作扭力作用点，带动组件加速和减速旋转。
[0011]结构架和阳极铝块采用铝合金材料，质量轻，强度高，减小高速旋转时的离心力。强度高，导电性好(压降小)；绝缘垫块采用环氧玻璃布板的材料，可加工性好，耐压高；下铜排做阳极引出用，采用紫铜材料，导电导热性好；
上述上压板上设有充当整个组件阴极接口的阴极引出孔；上述阳极铝块上设有充当整个组件阳极接口的阳极引出孔，方便外接元器件。
[0012]上述绝缘垫块上设计有环形槽，绝缘垫内部为器件阳极，外部为器件阴极，通过绝缘垫对阴阳极进行分离，并增加沟槽结构，增加爬电距离，防止电压击穿，保证组件可靠性。
[0013]上述上凹槽和下凹槽均为0.5mm深。有效的利用了平板型器件台面高于裙边Imm的结构特征，将器件台面定位于铜排的凹槽内部，在压装产生的摩擦力小于旋转时的离心力时，凹槽结构可阻止器件飞离，进一步提高了组件运行时的安全性。
[0014]作为本发明一种大功率高速旋转整流器组件在一方面的改进:还包括用于定位安装平板型整流器的定位销，所述下铜排和上铜排上均设有对应的定位销孔，采用定位销结构能快速定位安装整流器。
[0015]上述导电螺杆之间的间距小于平板型整流器的直径，可有效的防止器件飞离出去，提高组件安全性。
[0016]作为本发明一种大功率高速旋转整流器组件在一方面的改进:所述阴极螺杆的数量或直径根据所需电流大小来确定，防止发生过流现象。
[0017]调平垫块设计为梯形结构，一方面可以保证结构强度，保证压力的均匀传递，另一方面有利于减轻重量。调平垫块上端有一个球面结构，力通过球面结构向下发散，使力均匀的传递到整流管上。
[0018]当拧动球头螺栓时，导柱向上移动，使力作用于碟形弹簧上，迫使碟形弹簧变形，从而实现了预紧力的施加，防止了组件的松动，保证了整流管工作的可靠性。
[0019]压装结构中的球头中心压装方式有如下优点:(1)此结构关于轴中心对称，减小旋转离心力；(2)单根球头螺栓施加压力，压装和维护方便；(3)球头结构有助于压力的均匀施加，保证平板型器件工作时的可靠性。
[0020]本专利发明了一种新的旋转整流器组件，该组件摒弃传统的螺栓型整流器，大胆采用平板型整流管为核心器件，根据器件的结构特点，巧妙设计压装结构，保证平板型器件在高速旋转场合也能正常工作，从而克服了平板型整流器在高速旋转场合的应用难题。新的高速旋转整流器的主要内容为:采用平板型器件作为核心器件，压装结构关于轴中心对称，电极从旋转轴的上下两端引出，尽可能的减少了横向设计；可保证器件承受的压力均匀，组件通流能力强，耐冲击，抗振动，整体设计简单可靠，不需要外围均压均流保护电路。
[0021]对于平板型器件来说，之前并没有成功应用于高速旋转场合的实例，本发明抓住平板型器件本身是关于轴中心对称的特点，综合考虑平板型器件对压力的要求和电气引出方式等各方面因素，设计出一种新型夹具工装，将平板型器件成功应用于高速旋转场合。因此，可以认定是一种非常实用的旋转整流器发明设计。
[0022]下面结合附图详细说明本发明，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0024]图1为平板型整流器的结构示意图；
图2为本发明一种大功率高速旋转整流器组件的结构示意图；
图3为本发明中结构架的剖面正视图；
图4为本发明中结构架的俯视图；
图5为本发明中绝缘垫块的结构示意图；
图6为本发明中下铜排的结构示意图；
图7为本发明中阳极铝块的仰视图；
图8为本发明中上铜排的结构示意图；
图9为本发明中调平垫块的结构示意图；
图10为本发明中倒T形导柱和碟形弹簧的结构示意图。
[0025]图1-10中附图标记的对应关系为:
101-阳极台面；102-阴极台面;103_芯片;104_钥片;105_固定圈；
1-结构架；2_绝缘垫块；3_下铜排；4_阳极铝块；5_上铜排；6_调平垫块；7_倒T形导柱；8_球头螺栓；9_阴极螺杆；10-平板型整流器；11-上压板；12-下压板；13-导电螺杆；14_阴极引出孔；15_阴极螺杆孔；16_导电螺杆孔；17_环形槽；18_下凹槽；19_定位销孔；20_上凹槽；21_阳极引出孔；22_碟形弹簧。
【具体实施方式】
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下” “左” “右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
[0027]如图1-10所示，一种大功率高速旋转整流器组件，包括平板型整流器10其还包括结构架I，绝缘垫块2，下铜排3，上铜排5，调平垫块6，碟形弹簧22，倒T形导柱7，球头螺栓8，阳极铝块4和阴极螺杆9 ;结构架I由数根导电螺杆13和上压板11及下压板12上的导电螺杆孔16连接组成，外形类似圆柱形；下铜排3和绝缘垫块2均整体呈T字型，绝缘垫块2的下部采用过盈配合固定于下压板12中心的梯形通孔中；下铜排3的下部穿过绝缘垫块2的中心通孔后和阳极铝块4固定连接；下铜排3上端设有卡住平板型整流器10其阳极台面101的下凹槽18 ;上铜排5下端设有卡住平板型整流器(10)其阴极台面102的上凹槽20 ;阴极螺杆9的两头分别和上压板11与上铜排5上的阴极螺杆孔15连接；调平垫块6整体类似梯形，下端放入上铜排5上端的深凹槽中；倒T形导柱7的上端插入上压板11中心的定位通孔，碟形弹簧22的下端支撑在倒T形导柱7的底边上，上端和上压板11接触；球头螺栓8拧入倒T形导柱7中心的螺纹通孔中，螺栓球头部分压在调平垫块6上端对应的球面腔上。
[0028]上述上压板11和下压板12均为圆板，且板边缘设有U型槽。
[0029]上述结构架1、阳极铝块4采用铝合金材料；所述绝缘垫块2采用环氧玻璃布板材料；所述下铜排3采用紫铜材料。
[0030]上述上压板11上设有充当整个组件阴极接口的阴极引出孔14 ；
上述阳极铝块4上设有充当整个组件阳极接口的阳极引出孔21。
[0031]上述绝缘垫块2设计有环形槽17。
[0032]上述上凹槽20和下凹槽18均为0.5謹深。
[0033]上述大功率高速旋转整流器组件还包括用于定位安装平板型整流器10的定位销，所述下铜排3和上铜排5上均设有对应的定位销孔19。
[0034]上述导电螺杆13之间的间距小于平板型整流器10的直径。
[0035]上述阴极螺杆9的数量或直径根据所需电流大小来确定。
[0036]上铜排5连接到结构架I上，做阴极引出用；调平垫块6承受球头螺栓8的压力，和球头螺栓8的球面结构保证了施加到器件上的压力均匀。
[0037]本发明的优点如下:
1.打破了传统的旋转整流器的结构形式，实现了平板型器件在旋转场合的应用，电流能力IKA?12KA，电压能力1KV?8.5KV，使旋转整流器实现大功率应用。
[0038]2.组件压装夹具采用铝合金作为主体材料，组件强度较高，质量较轻，满足高速旋转场合的基本应用要求。
[0039]3.组件整体结构采用轴中心对称设计，整体定位也采用中心定位方式，组装简单，而且使各个零件的重心不易偏离轴心，减小旋转时的离心力。
[0040]4.压装方式采用单根螺栓，压装可靠，维护简单。
[0041]5.螺栓为球头螺栓，保证了压装力的均匀性，使平板型器件工作可靠。
[0042]6.组件阴阳电极均在组件的中心轴上，避免从组件侧面引出电极，使组件整体设计简单可靠。
[0043]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种大功率高速旋转整流器组件，包括平板型整流器(10);其特征在于:还包括结构架(I)，绝缘垫块(2)，下铜排(3)，上铜排(5)，调平垫块(6)，碟形弹簧(22)，倒T形导柱(7)，球头螺栓(8)，阳极铝块(4)和阴极螺杆(9);结构架(I)由数根导电螺杆(13)和上压板(11)及下压板(12)上的导电螺杆孔(16)连接组成，外形类似圆柱形；下铜排(3)和绝缘垫块(2)均整体呈T字型，绝缘垫块(2)的下部采用过盈配合固定于下压板(12)中心的梯形通孔中；下铜排(3)的下部穿过绝缘垫块(2)的中心通孔后和阳极铝块(4)固定连接；下铜排(3)上端设有卡住平板型整流器(10)其阳极台面(101)的下凹槽(18);上铜排(5)下端设有卡住平板型整流器(10)其阴极台面(102)的上凹槽(20);阴极螺杆(9)的两头分别和上压板(11)与上铜排(5)上的阴极螺杆孔(15)连接；调平垫块(6)整体类似梯形，下端放入上铜排(5)上端的深凹槽中形导柱(7)的上端插入上压板(11)中心的定位通孔，碟形弹簧(22)的下端支撑在倒T形导柱(7)的底边上，上端和上压板(11)接触；球头螺栓(8)拧入倒T形导柱(7)中心的螺纹通孔中，螺栓球头部分压在调平垫块(6)上端对应的球面腔上。
2.根据权利要求1所述的大功率高速旋转整流器组件，其特征在于:所述上压板(11)和下压板(12)均为圆板，且板边缘设有U型槽。
3.根据权利要求1所述的大功率高速旋转整流器组件，其特征在于:所述结构架(I)、阳极铝块(4)采用铝合金材料；所述绝缘垫块(2)采用环氧玻璃布板材料；所述下铜排(3)采用紫铜材料。
4.根据权利要求1所述的大功率高速旋转整流器组件，其特征在于:所述上压板(11)上设有充当整个组件阴极接口的阴极引出孔(14 )。
5.根据权利要求1所述的大功率高速旋转整流器组件，其特征在于:所述阳极铝块(4)上设有充当整个组件阳极接口的阳极引出孔(21)。
6.根据权利要求1所述的大功率高速旋转整流器组件，其特征在于:所述绝缘垫块(2)设计有环形槽(17)。
7.根据权利要求1所述的大功率高速旋转整流器组件，其特征在于:所述上凹槽(20)和下凹槽(18)均为0.5mm深。
8.根据权利要求1所述的大功率高速旋转整流器组件，其特征在于:还包括用于定位安装平板型整流器(10)的定位销，所述下铜排(3)和上铜排(5)上均设有对应的定位销孔(19)。
9.根据权利要求1所述的大功率高速旋转整流器组件，其特征在于:所述导电螺杆(13)之间的间距小于平板型整流器(10)的直径。
10.根据权利要求1所述的大功率高速旋转整流器组件，其特征在于:所述阴极螺杆(9)的数量或直径根据所需电流大小来确定。
【文档编号】H02M7/00GK103997233SQ201410259979
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】孙文伟, 任亚东, 颜骥, 熊辉, 郭金童, 唐豹, 谢腾飞 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司