[發(fā)明專利]一種大功率高速旋轉(zhuǎn)整流器組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410259979.4
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN103997233B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫文偉;任亞東;顏驥;熊輝;郭金童;唐豹;謝騰飛
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司43113
• 代理人: 盧宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電機勵磁系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種大功率高速旋轉(zhuǎn)整流器組件。

背景技術(shù)

在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中，高速旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，故要求其能承受很高的離心力。

旋轉(zhuǎn)整流器就是一種應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)場合的整流器，比較常見的應(yīng)用形式為旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)，交流電經(jīng)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(yīng)用于高速旋轉(zhuǎn)的應(yīng)用場合，故被稱為旋轉(zhuǎn)整流器。旋轉(zhuǎn)整流器多為螺栓型整流器。

螺栓型整流器的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dá)到數(shù)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(shù)千安電流。

平板型器件是依靠外界壓力來實現(xiàn)芯片與外殼的接合（見圖1），芯片容易做的更大，因此在參數(shù)方面平板型器件可以滿足要求，但其原有的結(jié)構(gòu)形式無法在高速旋轉(zhuǎn)場合應(yīng)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(xiàn)與部件1和部件2的電氣接觸，部件1為陽極臺面，部件2為陰極臺面，4為防止芯片受熱形變的鉬片，5為固定圈。該器件陰陽極材料均為銅，質(zhì)量較重，在旋轉(zhuǎn)場合應(yīng)用時，需要保證旋轉(zhuǎn)軸穿過器件的中心軸，否則會產(chǎn)生很高的離心力，從而造成器件損壞，無法實現(xiàn)功能。

因此，目前市面上的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)整流器的功率較低，只能滿足小功率的應(yīng)用場合。雖然可用小功率的螺栓型整流管串聯(lián)或者并聯(lián)，但易造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜和均壓均流等問題，不利于在高轉(zhuǎn)速場合應(yīng)用，實用性不強。

在一些特定的大功率應(yīng)用場合，要求旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)整流器就十分必要。平板型整流管的電氣性能參數(shù)可滿足大功率的應(yīng)用需求，但結(jié)構(gòu)方面無法滿足應(yīng)用需求，從未成功應(yīng)用于高速旋轉(zhuǎn)場合，需根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點做特殊設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)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(zhuǎn)整流器組件。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種大功率高速旋轉(zhuǎn)整流器組件，包括平板型整流器，其還包括結(jié)構(gòu)架，絕緣墊塊，下銅排，上銅排，調(diào)平墊塊，碟形彈簧，倒T形導(dǎo)柱，球頭螺栓，陽極鋁塊和陰極螺桿；結(jié)構(gòu)架由數(shù)根導(dǎo)電螺桿和上壓板及下壓板上的導(dǎo)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(shè)有卡住平板型整流器其陽極臺面的下凹槽；上銅排下端設(shè)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(diào)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(dǎo)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(dǎo)柱的底邊上，上端和上壓板接觸；球頭螺栓擰入倒T形導(dǎo)柱中心的螺紋通孔中，球頭部分壓在調(diào)平墊塊上端對應(yīng)的球面腔上。

作為本發(fā)明一種大功率高速旋轉(zhuǎn)整流器組件在一方面的改進(jìn)：所述上壓板和下壓板均為圓板，且板邊緣設(shè)有U型槽。U型槽可用于定位作用，同時隨電機旋轉(zhuǎn)時，用作扭力作用點，帶動組件加速和減速旋轉(zhuǎn)。

結(jié)構(gòu)架和陽極鋁塊采用鋁合金材料，質(zhì)量輕，強度高，減小高速旋轉(zhuǎn)時的離心力。強度高，導(dǎo)電性好（壓降?。?；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(dǎo)電導(dǎo)熱性好；

上述上壓板上設(shè)有充當(dāng)整個組件陰極接口的陰極引出孔；上述陽極鋁塊上設(shè)有充當(dāng)整個組件陽極接口的陽極引出孔，方便外接元器件。

上述絕緣墊塊上設(shè)計有環(huán)形槽，絕緣墊內(nèi)部為器件陽極，外部為器件陰極，通過絕緣墊對陰陽極進(jìn)行分離，并增加溝槽結(jié)構(gòu)，增加爬電距離，防止電壓擊穿，保證組件可靠性。

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1mm的結(jié)構(gòu)特征，將器件臺面定位于銅排的凹槽內(nèi)部，在壓裝產(chǎn)生的摩擦力小于旋轉(zhuǎn)時的離心力時，凹槽結(jié)構(gòu)可阻止器件飛離，進(jìn)一步提高了組件運行時的安全性。