專利名稱：一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)及應(yīng)用該開關(guān)的變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高頻電子開關(guān)及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體地，涉及一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)及應(yīng)用該開關(guān)的變流器。
背景技術(shù)：
由于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，變流器成為了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不可缺少的重要部件，變流器的核心元器件IGBT則成為變流器可靠性運(yùn)行的關(guān)鍵。IGBT作為一種高頻電子開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)直流到交流的逆變，以及交流到直流的可控整流，例如:逆變是通過電力電子開關(guān)產(chǎn)生高頻不同脈寬的脈沖，再經(jīng)過LCL濾波，從而產(chǎn)生較為平滑的正弦波形，整流同樣也是通過電力電子開關(guān)將不規(guī)則的電源波形切割成高頻脈沖，再通過整流濾波，從而得到較為平滑的直流電壓。因此變流器的核心部件IGBT可以視其為一種高頻電子開關(guān)，開關(guān)的作用就是關(guān)斷閉合電路或使斷開電路導(dǎo)通，因此“導(dǎo)通”與“關(guān)斷”則成為關(guān)鍵，目前可以實(shí)現(xiàn)的電路導(dǎo)通或關(guān)斷的方式有兩種，第一種是通過電力電子開關(guān)使電路導(dǎo)通過或關(guān)斷，第二種就是導(dǎo)體接觸導(dǎo)通或關(guān)斷。其中，第一種IGBT可實(shí)現(xiàn)，目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器的核心部件基本為IGBT，通過各種復(fù)雜的調(diào)制信號控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷實(shí)現(xiàn)逆變和整流，IGBT為電力電子設(shè)備，主要由硅等半導(dǎo)體材料組成，制造工藝要求較高，制造成本較高，技術(shù)難度較大；在運(yùn)行過程中釋放出較大的熱量，必須使用大功率散熱系統(tǒng)；運(yùn)行過程中對對設(shè)備的絕緣性能要求較高，如絕緣下降，容易導(dǎo)致IGBT被擊穿，造成永久性的損壞，另外，IGBT在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常失效等現(xiàn)象。第二種為普通的接觸器就可以實(shí)現(xiàn)，但接觸器的開關(guān)速度絕對趕不上IGBT2KHZ的開關(guān)頻率，如何使普通接觸導(dǎo)通的速度加快，從而使普通接觸導(dǎo)通元器件成為IGBT的替代品，克服目前IGBT存在的各種缺陷，是目前的一個(gè)重要研究方向。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)，可以作為高頻電子開關(guān)，替換成本較高的IGBT，降低成本。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)，包括:導(dǎo)電金屬殼體，所述導(dǎo)電金屬殼體底部設(shè)置有電源輸入端，對應(yīng)地，殼體上設(shè)置有電源輸出端，且所述電源輸出端通過絕緣隔離介質(zhì)與導(dǎo)電金屬殼體連接；在所述導(dǎo)電金屬殼體內(nèi)設(shè)置有振動(dòng)體，所述振動(dòng)體一端通過彈性導(dǎo)電金屬與所述電源輸出端連接；所述振動(dòng)體外壁繞有線圈，所述線圈外圍設(shè)置有永磁鐵；所述導(dǎo)電金屬殼體上設(shè)置有與線圈連接的控制端及控制接地端，所述控制端及控制接地端通過絕緣隔離介質(zhì)與導(dǎo)電金屬殼體連接；所述振動(dòng)體在永磁鐵及線圈的控制下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)過程中，振動(dòng)體另一端與導(dǎo)電金屬殼體底部的電源輸入端不斷導(dǎo)通、關(guān)斷。[0010]進(jìn)一步地，所述電源輸入端與電源輸出端相互替換。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電金屬殼體內(nèi)形成密封腔室，所述密封腔室為真空或設(shè)置惰性氣體的腔室。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電金屬殼體為圓柱型。進(jìn)一步地，所述絕緣隔離介質(zhì)為陶瓷。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種應(yīng)用上述開關(guān)的變流器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:1、本實(shí)用新型提供了一種以磁場為觸發(fā)源、并以接觸“導(dǎo)通”和“關(guān)斷”方式制作的高頻電力電子開關(guān)，可以替代現(xiàn)有的IGBT，在滿足高頻開關(guān)的同時(shí)，還可以節(jié)省成本，且制作工藝環(huán)境要求不高，另外還可以克服IGBT在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常失效，過電壓擊穿等缺陷。2、振動(dòng)體的一端與電源輸出或輸入端之間連接有彈性導(dǎo)電金屬，其為高頻振動(dòng)觸點(diǎn)，可以起到導(dǎo)電及驅(qū)動(dòng)振動(dòng)體另一端(高頻開關(guān)觸點(diǎn))與電源輸入或輸出端分離的作用。3、將振動(dòng)體一端(聞?lì)l開關(guān)觸點(diǎn))置于真空或在惰性氣體的腔室中，可以防止聞?lì)l接觸過程中出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象。4、本實(shí)用新型的變流器，由于采用上述磁控高頻接觸式電子開關(guān)來替換IGBT，可大大降低變流器的成本，同時(shí)如果損壞可以進(jìn)行維護(hù)，繼續(xù)使用。下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為普通揚(yáng)聲器截面圖；圖2為本實(shí)用新型的高頻接觸式電子開關(guān)截面圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。實(shí)施例1本實(shí)用新型的一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)參考了普通揚(yáng)聲器的原理，如圖1所示為普通揚(yáng)聲器的截面圖，包括鐵芯101，鐵芯101上繞有線圈103，線圈103外側(cè)設(shè)置有永磁體102，且線圈103與振動(dòng)膜104連接。揚(yáng)聲器是通過磁場中的線圈103驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜104，產(chǎn)生聲波，其頻率輸出范圍是20HZ-2KHZ。通過對上述普通揚(yáng)聲器進(jìn)行改進(jìn)，得到了本實(shí)用新型的一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)，如圖2所示，本實(shí)用新型的一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)包括:導(dǎo)電金屬殼體1，導(dǎo)電金屬殼體I底部設(shè)置有電源輸入端2，對應(yīng)地，壁上設(shè)置有電源輸出端3，且電源輸出端3通過絕緣隔離介質(zhì)4與導(dǎo)電金屬殼體I連接；在導(dǎo)電金屬殼體I內(nèi)設(shè)置有振動(dòng)體5，振動(dòng)體5上端通過彈性導(dǎo)電金屬6與電源輸出端3連接；振動(dòng)體5外壁繞有線圈7，線圈7外圍設(shè)置有永磁鐵8 ;導(dǎo)電金屬殼體I上設(shè)置有與線圈7連接的控制端9及控制接地端10，控制端9及控制接地端10通過絕緣隔離介質(zhì)與導(dǎo)電金屬殼體I連接；振動(dòng)體5在永磁鐵8及線圈7的控制下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)過程中，振動(dòng)體5下端與導(dǎo)電金屬殼體I底部的電源輸入端2不斷導(dǎo)通、關(guān)斷。其中，導(dǎo)電金屬殼體I是整個(gè)磁控高頻接觸式電子開關(guān)的主要框架結(jié)構(gòu)；電源輸入端2是用來連接將要用來調(diào)制的電源，如果磁控高頻接觸式電子開關(guān)是用來逆變，一般接直流電源；電源輸出端3是磁控高頻接觸式電子開關(guān)的調(diào)制完輸出的動(dòng)力電源接口，從此接口輸出的電源再經(jīng)過濾波可得到一種相對平滑的交流曲線；絕緣隔離介質(zhì)4可以優(yōu)選陶瓷結(jié)構(gòu)，此部分設(shè)計(jì)是為了保證導(dǎo)電金屬殼體I與彈性導(dǎo)電金屬6存在較高的絕緣性能；振動(dòng)體5為普通導(dǎo)電金屬材質(zhì)，可為銅或者質(zhì)量相對較小的鋁合金，因此振動(dòng)體5相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)；彈性導(dǎo)電金屬6，可以是一種銅合金，作用主要是支撐振動(dòng)體5的上端、連接振動(dòng)體5的上端與電源輸出端3,使振動(dòng)體5與電源輸出端3能夠?qū)щ?，同時(shí)又有一定的抗疲勞振動(dòng)的能力；線圈7是用來連接調(diào)制電源，驅(qū)動(dòng)振動(dòng)體5往復(fù)運(yùn)行；永磁鐵8是用來產(chǎn)生磁場，當(dāng)線圈7中通入調(diào)制電流，則通電導(dǎo)體在永磁鐵8產(chǎn)生的磁場中受到安培力的作用會(huì)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)體5往復(fù)運(yùn)動(dòng)；控制端9是調(diào)制電源的高電位點(diǎn)；控制接地端10是相對于控制端9有一點(diǎn)電位差，用來連接調(diào)制電源低電位點(diǎn)。上述磁控高頻接觸式電子開關(guān)的工作原理為:線圈7在通入調(diào)制電源后會(huì)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)體5往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)接觸另一觸點(diǎn)即電源輸入端2，從而實(shí)現(xiàn)接觸導(dǎo)通，如果電源輸入端2和電源輸出端3有一定電位差則則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖電源。在上述實(shí)施例中，電源輸入端2與電源輸出端3可以相互替換。在上述實(shí)施例中，導(dǎo)電金屬殼體I上設(shè)置有小孔11，可作為抽真空孔或惰性氣體充入口，使導(dǎo)電金屬殼體I內(nèi)形成真空或含有惰性氣體的密封腔室。且導(dǎo)電金屬殼體I可選用圓柱型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電金屬殼體I可用來隔開振動(dòng)體5下端(高頻接觸觸點(diǎn))與外界介質(zhì)的聯(lián)系，保證此高頻接觸觸點(diǎn)在一個(gè)真空或者含有惰性氣體的腔室內(nèi)工作，從而消除高頻接觸觸點(diǎn)在運(yùn)行過程中的放電或拉弧現(xiàn)象，同時(shí)可以消除振動(dòng)產(chǎn)生的聲波傳遞。在上述實(shí)施例中，導(dǎo)電金屬殼體I底部也可設(shè)置有內(nèi)凸起，對應(yīng)地，振動(dòng)體5下端設(shè)置有與內(nèi)凸起配合的凹陷，其中內(nèi)凸起可作為靜觸點(diǎn)，方便線圈7驅(qū)動(dòng)振動(dòng)體5高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)接觸，從而產(chǎn)生高頻脈沖。實(shí)施例2本實(shí)用新型提供了一種變流器，將實(shí)施例1中的磁控高頻接觸式電子開關(guān)應(yīng)用在變流器中，作為變流器用高頻電子開關(guān)，可以替換現(xiàn)有變流器中經(jīng)常使用的IGBT，可降低變流器的成本，且方便維護(hù)。最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)，其特征在于，包括:導(dǎo)電金屬殼體，所述導(dǎo)電金屬殼體底部設(shè)置有電源輸入端，對應(yīng)地，殼體上設(shè)置有電源輸出端，且所述電源輸出端通過絕緣隔離介質(zhì)與導(dǎo)電金屬殼體連接； 在所述導(dǎo)電金屬殼體內(nèi)設(shè)置有振動(dòng)體，所述振動(dòng)體一端通過彈性導(dǎo)電金屬與所述電源輸出端連接； 所述振動(dòng)體外壁繞有線圈，所述線圈外圍設(shè)置有永磁鐵；所述導(dǎo)電金屬殼體上設(shè)置有與線圈連接的控制端及控制接地端，所述控制端及控制接地端通過絕緣隔離介質(zhì)與導(dǎo)電金屬殼體連接； 所述振動(dòng)體在永磁鐵及線圈的控制下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)過程中，振動(dòng)體另一端與導(dǎo)電金屬殼體底部的電源輸入端不斷導(dǎo)通、關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)，其特征在于，所述電源輸入端與電源輸出端相互替換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)，其特征在于，所述導(dǎo)電金屬殼體內(nèi)形成密封腔室，所述密封腔室為真空或設(shè)置惰性氣體的腔室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)，其特征在于，所述導(dǎo)電金屬殼體為圓柱型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)，其特征在于，所述絕緣隔離介質(zhì)為陶瓷。
6.一種變流器，其特征在于，包括權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的磁控高頻接觸式電子開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種磁控高頻接觸式電子開關(guān)，通過在導(dǎo)電金屬殼體內(nèi)設(shè)置振動(dòng)體，振動(dòng)體外壁繞有線圈，線圈外圍設(shè)置有永磁鐵；振動(dòng)體的一端通過彈性導(dǎo)電金屬與電源輸出或輸入端連接，振動(dòng)體的另一端在通電線圈及磁場的作用下與電源輸入或輸出端不斷導(dǎo)通、關(guān)斷，上述開關(guān)可以替代現(xiàn)有的IGBT，在滿足高頻開關(guān)的同時(shí)，還可以節(jié)省成本，且制作工藝環(huán)境要求不高，另外還可以克服IGBT在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常失效，過電壓擊穿等缺陷；本實(shí)用新型還公開了一種應(yīng)用上述開關(guān)的變流器，可降低變流器的生產(chǎn)成本。
文檔編號H03K17/687GK202978869SQ20122066714
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者馬旭 申請人:北京天源科創(chuàng)風(fēng)電技術(shù)有限責(zé)任公司