一种大功率高速旋转整流器组件制造技术

本发明专利技术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；本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率高速旋转整流器组件
本专利技术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。
技术介绍
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。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。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。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103为芯片，通过外部施加压力，实现与部件101和部件102的电气接触，部件101为阳极台面，部件102为阴极台面，104为防止芯片受热形变的钼片，105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。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。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。
技术实现思路
基于现有技术的不足，本专利技术要解决的问题是提供一种大功率高速旋转整流器组件。为解决上述技术问题，本专利技术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。作为本专利技术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。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。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。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1mm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。作为本专利技术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。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。作为本专利技术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。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。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。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。本专利专利技术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。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，本专利技术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专利技术设计。下面结合附图详细说明本专利技术,其作为本说明书的一部分,通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为平板型整流器的结构示意图；图2为本专利技术一种大功率高速旋转整流器组件的结构示意图；图3为本专利技术中结构架的剖面正视图；图4为本专利技术中结构架的俯视图；图5为本专利技术中绝缘垫块的结构示意图；图6为本专利技术中下铜排的结构示意图；图7为本专利技术中阳极铝块的仰视图;图8为本专利技术中上铜排的结构示意图；图9为本专利技术中调平垫块的结构示意图；图10为本专利技术中倒T形导柱和碟形弹簧的结构示意图。图1-10中附图标记的对应关系为：101-阳极台面；102-阴极台面；本文档来自技高网...

【技术保护点】
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（1），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（1）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。...

【技术特征摘要】
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（1），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（1）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；所述绝缘垫块（2）设...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文伟，任亚东，颜骥，熊辉，郭金童，唐豹，谢腾飞，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43