機電熱一體化電子機箱的製作方法

2023-08-08 10:14:41

專利名稱：機電熱一體化電子機箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子機箱，尤其是一種基於微小衛星平臺公用電子機箱機 電熱一體化的電子機箱。
背景技術：
目前衛星各分系統設備均採用獨立的電子機箱，通過各種電纜相互連接， 形成複雜的各自獨立的結構。這種結構不僅製造複雜，電纜多，重量和體積較大， 總裝過程也比較複雜，不適於小衛星特別是微小衛星的應用。隨著微小型技術的發展，小衛星、微小衛星也向小型化、輕型化方向發展， 目前國內外的小衛星、微小衛星的分系統設備基本上沿用大衛星獨立的結構形式，對於小衛星尤其是微小衛星而言主要存在以下問題(1)如何將衛星體積 做小，適應一箭多星發射，或者一箭即可完成一個小衛星或微小衛星星座的發 射；(2)如何在有限的空間內合理布局；(3)如何減輕設備重量，以至於減小 整星的重量；(4)如何減少電纜和電連接器的數量；(5)如何提高有效載荷的 比重等問題。目前一體化機箱有三種形式， 一種是在2006年第一期《艦船電子工程》 期刊(Vol.26 No.1 P172)中劉江燕發表的"某型機箱EMC設計"，主要介紹 的是機箱EMC (電磁屏蔽)設計，在這篇文章中只能看出多個電路板安裝在同 一個機箱內，各電路板上用屏蔽盒對其進行電磁屏蔽，各個電路板間通過電纜 進行信號傳輸，電纜數量較多，布設複雜，電路板直接安裝在插槽裡，未進行 減振設計。 一種是專利號ZL200520122044.8,申請日2005年9月23曰專 利權人研揚科技股份有限公司，實用新型專利題目為"工業機箱的可擴充性 架構"中公布的通過機箱兩側面螺合具有傳輸介面和多數擴充插槽的電路板， 這種安裝方式簡單方便，但結構重量大，減振性不好，且未考率電磁兼容性及
熱控問題，不適用於航天工業。另一種是申請號200420014208.0,申請日2004 年10月12日，申請人華為技術有限公司中公布的"一種一體化機箱，，中主要 採用金屬迷宮式結構進行電磁屏蔽，結構複雜未公布電路板安裝及減振、信號 傳輸、熱控方式等。 發明內容本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，4是供一種機電熱一體化 電子機箱，該機箱通過公用母板進行機箱內各塊電路板間的信號傳輸，減少電 纜及電連接器的數量及結構重量，節省了衛星的安裝空間，並且通過彈簧片與 角墊組合安裝在電路板兩側的插槽內進行減振，減振效果好。本發明的技術解決方案是機電熱一體化電子機箱，包括一個公用母板， 多個角條、插條、電連接器、彈簧片、角墊和電路板，機箱頂部採用T形角條 連接，角條之間採用插條進行;茲密封，公用母板安裝在機箱底盤上，實現各塊 電路板之間的信號傳輸，將不同系統設備的電路板規格化，每塊電路板底端通 過兩個電連接器與公用母板相連，頂端與機箱頂部角條連接，電路板另外兩端 安裝在機箱前板、後板的插槽中，由插槽兩側的彈簧片與角墊固定並進行組合 減振。還包括屏蔽板，屏蔽板安裝在相互幹擾兩塊電路板之間，屏蔽板頂端與機 箱頂部角條連接，屏蔽板兩側安裝在機箱前板、後板的插槽中。 所述機箱的底蓋塗抹導熱矽脂，加強從機箱底面的導熱散熱。 所述的彈簧片和角墊採用記憶合金材料製成。 所述機箱的外壁安裝微型熱管，使機箱整體溫度均勻。 所述機箱的前板、後板、左側板、右側板均採用薄壁加筋結構。 所述機箱的左側板和右側板上安裝大功率器件，解決機箱內部高熱流密度 散熱問題。所述機箱的外表面噴塗高發射率的熱控塗層黑漆，或高發射率的黑色陽極 化處理，以加強機箱表面的輻射散熱。
所述機箱的前板、後板、左側板、右側板、頂部角條、底蓋、底盤的連接 面均為導電處理的低熱阻接觸面，並且採用臺階式連接進行磁密封。本發明與現有技術相比有益效果為(1 )本發明將不同分系統設備的電路板規格化安裝在同一個機箱裡，通過 公用母板進行各塊電路板間的信號傳輸，與現有技術各個電路板間通過電纜進 行信號傳輸相比，減少電纜及電連接器的數量及結構重量，節省了衛星的安裝 空間。(2 )本發明採用超彈性彈簧片與高阻尼角條組合進行減振，與現有技術中 塗膠或加阻尼墊進行減振相比，機箱減振效果好。(3 )本發明將大功率的電子器件直接安裝在機箱左側板和右側板上，充分 利用機箱左側板和右側板本身導熱性能好的特點，解決機箱內高熱流密度的散 熱問題。(4) 本發明機箱各個壁板間採用臺階式連接方式，與現有技術金屬迷宮式 結構進行電磁屏蔽相比，結構簡單，不漏磁，電路板插條的連接方式採用磁密 封方法，機箱的電磁兼容性好。(5) 本發明機箱採用薄壁加筋結構，結構輕、剛度好。(6) 本發明機箱內電路板拆卸靈活方便、貯存管理簡單容易，功能模塊排 列布局提高機箱的綜合性能。


圖1為本發明機箱裝配主視圖； 圖2為本發明機箱裝配俯視圖； 圖3為本發明機箱裝配側視圖；圖4為本發明機箱內部母板、電連接器、電路板安裝示意圖； 圖5為本發明超彈性彈簧片、高阻尼角墊、電路板安裝示意圖。
具體實施方式
如圖1 圖3所示，機箱結構件由底盤1、底蓋2、前板3、左側板4、後 板5、右側板6、角條7、插條8、彈簧片9、角墊10組成。機箱前板3、後板 5、左側板4、右側板6、底蓋2均採用1.8mm厚的鋁合金薄板加筋結構，機 箱重量輕，剛度大。機箱前板3、後板5、左側板4、右側板6可以安裝微型熱 管，通過微型熱管使整個機箱溫度均勻，若通過熱分析確定利用其他熱控措施 可以滿足溫度範圍，可不安裝微型熱管。機箱設計時考慮電磁兼容性問題，機箱的前板、後板、左側板、右側板、 頂部角條、底蓋、底盤採用臺階式連接進行^磁密封，保-汪不漏^磁，角條7間有 插條8進行》茲密封，拆裝電路板11時只需拆掉插條8即可取出，方^更總裝和 測試。電路板11間也可增加屏蔽板，避免相互影響。屏蔽板安裝在相互幹擾兩 塊電路板之間，屏蔽板頂端與機箱頂部角條連接，屏蔽板兩側安裝在機箱前板、 後板的插槽中。如圖4所示，公用母板13安裝在機箱底盤1上，是公用機箱一體化設計 的一部分，公用母板13採用電路板的形式，通過電連接器12與各塊電路板11 底端連接，實現對公用機箱內各功能部分的集中供電和信號傳輸。公用母板13 可傳輸的信號有功率線、指令線、CAN總線和一些功能部分內部用線。公用 母板13的設計大大節省了電纜和電連接器的數量，減少了機箱重量，操作方 便。電路板11頂端與機箱頂部角條通過螺釘連接。公用機箱內電路板11的尺寸、電接口和機械接口都統一規格化，按專業分 工，劃分功能模塊，上述設計規範方便操作，且適應性好，更換電路板11即可 組成新任務的平臺公用機箱，縮短研製周期，節省研製成本。機箱外表面噴塗高發射率的熱控塗層黑漆，或高發射率的黑色陽極化處理， 以加強機箱表面的輻射散熱。機箱各壁板的連接面均為導電處理的低熱阻接觸 面。機箱安裝面與衛星結構板完全接觸，保證導熱面積，並在安裝底面上塗抹 導熱矽脂，加強機箱底面的導熱散熱。長期大功率器件直接安裝在才幾箱左側板 4、右側板6上，利用機箱左側板4、右側板6本身導熱性能好的特點，解決了 高熱流密度的散熱的問題，使大功率電子元器件的溫度滿足了 一級降額的要求，
提高了設計的可靠性。安裝機箱的衛星結構板內部預埋有熱管，把機箱內部的 熱量導至冷端散出去。通過這些熱設計保證了機箱內的電子器件在合適的工作 溫度範圍內。如圖5所示，機箱採用了記憶合金材料的彈簧片9和角墊10進行組合減 振設計，彈簧片9和角墊10分別安裝在機箱前板3、後板5的插槽中電路板 11的兩側，實現組合減振。彈簧片9和角墊10利用記憶合金具有超彈性、高 阻尼的特性進行減振，彈簧片9製造不同厚度，厚度選擇根據不同重量的電路 板來選取，並採用通用的添加矽橡膠等減振方式，達到有效的減振目的。經過 力學實驗驗證，採用記憶合金彈簧片和角墊組合減振比現有技術塗膠或加阻尼 墊的方式更有效。
權利要求
1、機電熱一體化電子機箱，其特徵在於包括一個公用母板，多個角條、插條、電連接器、彈簧片、角墊和電路板，機箱頂部採用T形角條連接，角條之間採用插條進行磁密封，公用母板安裝在機箱底盤上，實現各塊電路板之間的信號傳輸，將不同系統設備的電路板規格化，每塊電路板底端通過兩個電連接器與公用母板相連，頂端與機箱頂部角條連接，電路板另外兩端安裝在機箱前板、後板的插槽中，由插槽兩側的彈簧片與角墊固定並進行組合減振。
2、 根據權利要求1所述的機電熱一體化電子機箱，其特徵在於還包括屏 蔽板，屏蔽板安裝在相互幹擾兩塊電路板之間，屏蔽板頂端與機箱頂部角條連 接，屏蔽板兩側安裝在機箱前板、後板的插槽中。
3、 根據權利要求1或2所述的機電熱一體化電子機箱，其特徵在於所述 機箱的底蓋塗抹導熱矽脂，加強從機箱底面的導熱散熱。
4、 根據權利要求1或2所述的機電熱一體化電子機箱，其特徵在於所述 的彈簧片和角墊釆用記憶合金材料製成。
5、 根據權利要求1或2所述的機電熱一體化電子機箱，其特徵在於所述 機箱的外壁安裝微型熱管，使機箱整體溫度均勻。
6、 根據權利要求1或2所述的機電熱一體化電子機箱，其特徵在於所述 機箱的前板、後板、左側板、右側板均採用薄壁加筋結構。
7、 根據權利要求1或2所述的機電熱一體化電子機箱，其特徵在於所 述機箱的左側板和右側板上安裝大功率器件，解決機箱內部高熱流密度散熱問 題。
8、 根據權利要求1或2所述的機電熱一體化電子機箱，其特徵在於所 述機箱的外表面噴塗高發射率的熱控塗層黑漆，或高發射率的黑色陽極化處理， 以加強機箱表面的輻射散熱。
9、 根據權利要求1或2所述的機電熱一體化電子機箱，其特徵在於所 述機箱的前板、後板、左側板、右側板、頂部角條、底蓋、底盤的連接面均為 導電處理的低熱阻接觸面，並且採用臺階式連接進行^f茲密封。
全文摘要
本發明涉及一種機電熱一體化電子機箱，包括一個公用母板，多個角條、插條、電連接器、彈簧片、角墊和電路板，機箱頂部採用形角條連接，角條之間採用插條進行磁密封，公用母板安裝在機箱底盤上，實現各塊電路板之間的信號傳輸，將不同系統設備的電路板規格化，每塊電路板底端通過兩個電連接器與公用母板相連，頂端與機箱頂部角條連接，電路板另外兩端安裝在機箱前板、後板的插槽中，由插槽兩側的彈簧片與角墊固定並進行組合減振。該機箱通過公用母板進行機箱內各塊電路板間的信號傳輸，減少電纜及電連接器的數量及結構重量，節省了衛星的安裝空間，並且通過彈簧片與角墊組合安裝在電路板兩側的插槽內進行減振，減振效果好。
文檔編號H05K9/00GK101128092SQ200710175489
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月29日 優先權日2007年9月29日
發明者冷允激, 包錦忠, 芳 姚, 常新亞, 李健明, 潘增富 申請人:航天東方紅衛星有限公司