轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体制造技术

本发明专利技术公开了一种轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，包括下柜体、“回”字形结构和连接在下柜体上面的上盖板、安装在下柜体内右部的高压模块；“回”字形结构包括设置于下柜体内右侧面上的凸“回”字形结构和设置在高压模块上的凹“回”字形结构；凸“回”字形结构与凹“回”字形结构相配合，凸“回”字形结构与高压模块之间保持有间隙。本发明专利技术采用连续纤维增强复合材料制成的柜体，可以达到8.5万伏保压1min的绝缘要求，能够将固体和液体绝缘介质替换为气体绝缘介质，大幅降低整柜的重量；采用增加爬电距离设计，在满足绝缘性能要求的前提下，尽可能地缩小柜体的体积，实现小型化。

High voltage insulated composite electrical cabinet for rail vehicles

The invention discloses a high-voltage insulating composite electrical cabinet body for rail vehicles, which comprises a lower cabinet body, a \back\ shaped structure, an upper cover plate connected on the lower cabinet body and a high-voltage module installed on the right part of the lower cabinet body; the \back\ shaped structure comprises a convex \back\ shaped structure arranged on the right side of the lower cabinet body and a concave \back\ shaped structure arranged on the high-voltage module; The convex \back\ structure is matched with the concave \back\ structure, and there is a gap between the convex \back\ structure and the high-voltage module. The cabinet body made of continuous fiber-reinforced composite material can meet the insulation requirements of 85000 volts for 1min, and can replace solid and liquid insulation medium with gas insulation medium, greatly reducing the weight of the whole cabinet; the design of increasing creepage distance is adopted, on the premise of meeting the requirements of insulation performance, the volume of the cabinet body is reduced as much as possible, and miniaturization is realized.

【技术实现步骤摘要】
轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体
本专利技术涉及轨道交通电气设备
，尤其是涉及一种高压绝缘的复合材料电气柜体。
技术介绍
电力机车车辆的牵引系统是为列车运行提供牵引和制动的动力、为整车控制提供电能的关键部分，作为连接网侧高压与列车低压设备的枢纽，其安全性至关重要。由于网侧电压很高，能达到2.5万伏，为保证列车运行安全，牵引系统中的变压器、断路器等高压模块除满足运行中的冲击和振动要求外，还要求与外界绝缘电压等级高达8.5万伏。以往的高压模块柜体通常采用金属材料，在柜体中填充变压器油或硅胶等绝缘介质达到绝缘要求。随着轨道交通技术的发展，轨道交通电气设备的轻量化和小型化要求越来越高，各设备的安装空间非常有限，而以往采用变压器油或硅胶绝缘的金属柜体重量和体积都非常大，无法满足要求，急需专利技术一种重量轻、体积小、绝缘性能优异，并且能满足冲击和振动条件下的强度和刚度要求的新型电气柜体。复合材料具有材料特性和结构可设计的优点，在轻量化领域是金属材料的理想替代材料。采用绝缘纤维（如玻璃纤维、玄武岩纤维）和绝缘基体材料（如高绝缘型环氧树脂）组成的复合材料，应用于轨道车辆高压模块柜体，既能发挥结构复合材料的作用，又能体现功能复合材料的优势。现有技术中，申请号为201811301010.3的专利技术公开了一种复合材料电气绝缘箱及其制造方法，包括箱体、连接在箱体上的箱盖、安装在箱体前侧面下部的输入输出接线柱，还包括内、外部安装件；箱体和箱盖均为三明治结构。该技术提出了一种轻量化绝缘箱体结构及制造方法，但对于小型化没有进一步的研究，没有解决箱体小型化带来的内部绝缘空气间隙及爬电距离不足的难题，而该问题正是实现柜体小型化的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种高强度、高压绝缘、轻量化的轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，解决小型化及内部绝缘空气间隙及爬电距离不足的难题。本专利技术的技术方案是：一种轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，包括下柜体和连接在下柜体上面的上盖板、安装在下柜体内右部的高压模块；还包括“回”字形结构；“回”字形结构包括设置于下柜体内右侧面上的凸“回”字形结构和设置在高压模块上的凹“回”字形结构；凸“回”字形结构与凹“回”字形结构相配合，凸“回”字形结构邻近凹“回”字形结构，凸“回”字形结构的大部分位于凹“回”字形结构中，且凸“回”字形结构与高压模块之间保持有间隙。凸“回”字形结构包括一大一小二个方框，每个方框均为左右开口、中间为空的长方体形，大方框位于小方框外围且相互之间保持有距离，凸“回”字形结构的纵截面为“回”字形；高压模块右侧面上与凸“回”字形结构相对应位置设置有凹“回”字形结构，凹“回”字形结构包括一大一小二个框形凹槽，大凹槽位于小凹槽外围，凹“回”字形结构的纵截面为“回”字形；凸“回”字形结构与凹“回”字形结构相配合，凸“回”字形结构的大方框和小方框分别插入在大凹槽和小凹槽中，且大方框和大凹槽内表面之间、小方框和小凹槽内表面之间均保持有间隙。凸“回”字形结构还包括两块侧板，大方框和小方框右侧的上部和下部各连接有一块侧板，侧板连接下柜体；或者，在大方框和小方框右侧连接一块中部为空的长方形薄板，长方形薄板连接下柜体。凸“回”字形结构与下柜体一体成型，或者，凸“回”字形结构单独成型后再与下柜体粘接。凸“回”字形结构中间位置的下柜体上设有两个圆形的低压线缆安装孔；下柜体两侧端面设置有冷却介质管道进出孔、绝缘气体介质充排气孔、信号线束安装孔。所述的轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体还包括设置于下柜体外部四周侧面靠近底部的环形槽组；环形槽组包括三条环形槽，每条环形槽深10mm、宽6mm；三条环形槽均匀分布。所述的轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体还包括设置于下柜体外部底面的外部安装座嵌件和用于固定高压模块的内部安装座嵌件，内部安装座嵌件设置于下柜体内顶面；外部安装座嵌件与下柜体内部底面的距离≥10mm，两者之间的距离空间用复合材料填充，外部安装座嵌件与环形槽组最小距离≥10mm，两者之间的距离空间用复合材料填充；内部安装座嵌件底部与下柜体底部之间的间距≥10mm，两者之间的距离空间用复合材料填充。外部安装座嵌件采用不锈钢材料，外部安装座嵌件上设有螺纹孔，外部安装座嵌件与下柜体的连接方式采用预埋成型或胶接的方式；内部安装座嵌件采用不锈钢材料，内部安装座嵌件上设有螺纹孔，内部安装座嵌件与下柜体的连接采用预埋成型或胶接的方式。下柜体前侧面设置有高压接线柱；高压接线柱采用不锈钢材料，高压接线柱与下柜的连接采用预埋成型或胶接的方式，高压接线柱外露部分设有沿柜体长度方向的螺纹孔；下柜体外部左端面设置有拉手结构；拉手结构采用复合材料，拉手结构与下柜体整体成型或与下柜体胶接连接；下柜体顶部设有法兰面，法兰面上设置有凹槽，凹槽内放置有密封条，上盖板通过螺栓紧固压紧密封条密封连接下柜体。下柜体底部为底部泡沫夹心层；下柜体底部采用复合材料层+泡沫夹心层+复合材料层的三明治结构，下柜体内部底面的复合材料层厚度为10mm，下柜体外部底面的复合材料层厚度为5~10mm；下柜体侧面和上盖板局部均采用复合材料层+泡沫夹心层+复合材料层的三明治结构；复合材料为纤维增强树脂基复合材料，纤维选用玻璃纤维和玄武岩纤维中的一种或几种；树脂为高绝缘型环氧树脂；泡沫为PET、PMI、PEI中的一种或几种。本专利技术提供的轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，具有以下优点：（1）本专利技术采用连续纤维增强复合材料制成的柜体，具有良好的力学性能、耐腐蚀性能，在满足承载的同时，还能提供优良的绝缘性能，可以达到8.5万伏保压1min的绝缘要求，相比于金属柜体，能够将固体和液体绝缘介质替换为气体绝缘介质，大幅降低整柜的重量。（2）本专利技术采用增加爬电距离设计，在满足绝缘性能要求的前提下，尽可能地缩小柜体的体积，实现小型化。（3）本专利技术柜体结构简单，内部高压模块安装方便，柜体外部设有拉手结构，方便柜体检修和拆装。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动地前提下，还可以根据这些附图获取其他的实施例。图1是本专利技术轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体的立体示意图；图2是本专利技术轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体的在另一视角下的立体结构示意图；图3是本专利技术轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体的主视剖视图；图4是本专利技术轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体的右视剖视图；图5是沿图3中A-A线的剖视图；图6是沿图3中B-B线的剖视图；图7是高压模块与凸“回”字形结构配合（剖视）示意图；图中：1-上盖板，2-下柜体，3-外部安装座嵌件，4-内部安装座嵌件，5-高压接线柱，6-凸“回”字形结构，7-拉手结构，8-环形槽组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，包括下柜体和连接在下柜体上面的上盖板、安装在下柜体内右部的高压模块；其特征是，还包括 “回”字形结构；“回”字形结构包括设置于下柜体内右侧面上的凸“回”字形结构和设置在高压模块上的凹“回”字形结构；凸“回”字形结构与凹“回”字形结构相配合，凸“回”字形结构邻近凹“回”字形结构，且凸“回”字形结构与高压模块之间保持有间隙。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，包括下柜体和连接在下柜体上面的上盖板、安装在下柜体内右部的高压模块；其特征是，还包括“回”字形结构；“回”字形结构包括设置于下柜体内右侧面上的凸“回”字形结构和设置在高压模块上的凹“回”字形结构；凸“回”字形结构与凹“回”字形结构相配合，凸“回”字形结构邻近凹“回”字形结构，且凸“回”字形结构与高压模块之间保持有间隙。


2.根据权利要求1所述的轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，其特征是，凸“回”字形结构包括一大一小二个方框，每个方框均为左右开口、中间为空的长方体形，大方框位于小方框外围且相互之间保持有距离，凸“回”字形结构的纵截面为“回”字形；高压模块右侧面上与凸“回”字形结构相对应位置设置有凹“回”字形结构，凹“回”字形结构包括一大一小二个框形凹槽，大凹槽位于小凹槽外围，凹“回”字形结构的纵截面为“回”字形；大方框和小方框分别插入在大凹槽和小凹槽中，且大方框和大凹槽内表面之间、小方框和小凹槽内表面之间均保持有间隙。


3.根据权利要求2所述的轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，其特征是，凸“回”字形结构还包括两块侧板，大方框和小方框右侧的上部和下部各连接有一块侧板，侧板连接下柜体；或者，在大方框和小方框右侧连接一块中部为空的长方形薄板，长方形薄板连接下柜体。


4.根据权利要求1所述的轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，其特征是，凸“回”字形结构与下柜体一体成型，或者，凸“回”字形结构单独成型后再与下柜体粘接。


5.根据权利要求1所述的轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，其特征是，凸“回”字形结构中间位置的下柜体上设有两个圆形的低压线缆安装孔；下柜体两侧端面设置有冷却介质管道进出孔、绝缘气体介质充排气孔、信号线束安装孔。


6.根据权利要求1所述的轨道车辆用高压绝缘复合材料电气柜体，其特征是，还包括设置于下柜体外部四周侧面靠近底部的环形槽组；环形槽组包括三条环形槽，每条环形槽深10mm、宽6m...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，严立专，张元，刘红强，蔡明，李建林，王遵，任文毅，程海涛，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43