CN100576982C - 机电热一体化电子机箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机电热一体化电子机箱，包括一个公用母板，多个角条、插条、电连接器、弹簧片、角垫和电路板，机箱顶部采用T形角条连接，角条之间采用插条进行磁密封，公用母板安装在机箱底盘上，实现各块电路板之间的信号传输，将不同系统设备的电路板规格化，每块电路板底端通过两个电连接器与公用母板相连，顶端与机箱顶部角条连接，电路板另外两端安装在机箱前板、后板的插槽中，由插槽两侧的弹簧片与角垫固定并进行组合减振。该机箱通过公用母板进行机箱内各块电路板间的信号传输，减少电缆及电连接器的数量及结构重量，节省了卫星的安装空间，并且通过弹簧片与角垫组合安装在电路板两侧的插槽内进行减振，减振效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子机箱，尤其是一种基于微小卫星平台公用电子机箱机电热一体化的电子机箱。
背景技术
目前卫星各分系统设备均采用独立的电子机箱，通过各种电缆相互连接，形成复杂的各自独立的结构。这种结构不仅制造复杂，电缆多，重量和体积较大，总装过程也比较复杂，不适于小卫星特别是微小卫星的应用。
随着微小型技术的发展，小卫星、微小卫星也向小型化、轻型化方向发展，目前国内外的小卫星、微小卫星的分系统设备基本上沿用大卫星独立的结构形式，对于小卫星尤其是微小卫星而言主要存在以下问题：(1)如何将卫星体积做小，适应一箭多星发射，或者一箭即可完成一个小卫星或微小卫星星座的发射；(2)如何在有限的空间内合理布局；(3)如何减轻设备重量，以至于减小整星的重量；(4)如何减少电缆和电连接器的数量；(5)如何提高有效载荷的比重等问题。
目前一体化机箱有三种形式，一种是在2006年第一期《舰船电子工程》期刊(Vol.26 No.1 P172)中刘江燕发表的“某型机箱EMC设计”，主要介绍的是机箱EMC(电磁屏蔽)设计，在这篇文章中只能看出多个电路板安装在同一个机箱内，各电路板上用屏蔽盒对其进行电磁屏蔽，各个电路板间通过电缆进行信号传输，电缆数量较多，布设复杂，电路板直接安装在插槽里，未进行减振设计。一种是：专利号ZL200520122044.8，申请日2005年9月23日专利权人：研扬科技股份有限公司，实用新型专利题目为“工业机箱的可扩充性架构”中公布的通过机箱两侧面螺合具有传输介面和多数扩充插槽的电路板，这种安装方式简单方便，但结构重量大，减振性不好，且未考率电磁兼容性及热控问题，不适用于航天工业。另一种是申请号200420014208.0，申请日2004年10月12日，申请人华为技术有限公司中公布的“一种一体化机箱”中主要采用金属迷宫式结构进行电磁屏蔽，结构复杂未公布电路板安装及减振、信号传输、热控方式等。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种机电热一体化电子机箱，该机箱通过公用母板进行机箱内各块电路板间的信号传输，减少电缆及电连接器的数量及结构重量，节省了卫星的安装空间，并且通过弹簧片与角垫组合安装在电路板两侧的插槽内进行减振，减振效果好。
本发明的技术解决方案是：机电热一体化电子机箱，包括一个公用母板，多个角条、插条、电连接器、弹簧片、角垫和电路板，机箱顶部采用T形角条连接，角条之间采用插条进行磁密封，公用母板安装在机箱底盘上，实现各块电路板之间的信号传输，将不同系统设备的电路板规格化，每块电路板底端通过两个电连接器与公用母板相连，顶端与机箱顶部角条连接，电路板另外两端安装在机箱前板、后板的插槽中，由插槽两侧的弹簧片与角垫固定并进行组合减振。
还包括屏蔽板，屏蔽板安装在相互干扰两块电路板之间，屏蔽板顶端与机箱顶部角条连接，屏蔽板两侧安装在机箱前板、后板的插槽中。
所述机箱的底盖涂抹导热硅脂，加强从机箱底面的导热散热。
所述的弹簧片和角垫采用记忆合金材料制成。
所述机箱的外壁安装微型热管，使机箱整体温度均匀。
所述机箱的前板、后板、左侧板、右侧板均采用薄壁加筋结构。
所述机箱的左侧板和右侧板上安装大功率器件，解决机箱内部高热流密度散热问题。
所述机箱的外表面喷涂高发射率的热控涂层黑漆，或高发射率的黑色阳极化处理，以加强机箱表面的辐射散热。
所述机箱的前板、后板、左侧板、右侧板、顶部角条、底盖、底盘的连接面均为导电处理的低热阻接触面，并且采用台阶式连接进行磁密封。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)本发明将不同分系统设备的电路板规格化安装在同一个机箱里，通过公用母板进行各块电路板间的信号传输，与现有技术各个电路板间通过电缆进行信号传输相比，减少电缆及电连接器的数量及结构重量，节省了卫星的安装空间。
(2)本发明采用超弹性弹簧片与高阻尼角条组合进行减振，与现有技术中涂胶或加阻尼垫进行减振相比，机箱减振效果好。
(3)本发明将大功率的电子器件直接安装在机箱左侧板和右侧板上，充分利用机箱左侧板和右侧板本身导热性能好的特点，解决机箱内高热流密度的散热问题。
(4)本发明机箱各个壁板间采用台阶式连接方式，与现有技术金属迷宫式结构进行电磁屏蔽相比，结构简单，不漏磁，电路板插条的连接方式采用磁密封方法，机箱的电磁兼容性好。
(5)本发明机箱采用薄壁加筋结构，结构轻、刚度好。
(6)本发明机箱内电路板拆卸灵活方便、贮存管理简单容易，功能模块排列布局提高机箱的综合性能。
附图说明
图1为本发明机箱装配主视图；
图2为本发明机箱装配俯视图；
图3为本发明机箱装配侧视图；
图4为本发明机箱内部母板、电连接器、电路板安装示意图；
图5为本发明超弹性弹簧片、高阻尼角垫、电路板安装示意图。
具体实施方式
如图1～图3所示，机箱结构件由底盘1、底盖2、前板3、左侧板4、后板5、右侧板6、角条7、插条8、弹簧片9、角垫10组成。机箱前板3、后板5、左侧板4、右侧板6、底盖2均采用1.8mm厚的铝合金薄板加筋结构，机箱重量轻，刚度大。机箱前板3、后板5、左侧板4、右侧板6可以安装微型热管，通过微型热管使整个机箱温度均匀，若通过热分析确定利用其他热控措施可以满足温度范围，可不安装微型热管。
机箱设计时考虑电磁兼容性问题，机箱的前板、后板、左侧板、右侧板、顶部角条、底盖、底盘采用台阶式连接进行磁密封，保证不漏磁，角条7间有插条8进行磁密封，拆装电路板11时只需拆掉插条8即可取出，方便总装和测试。电路板11间也可增加屏蔽板，避免相互影响。屏蔽板安装在相互干扰两块电路板之间，屏蔽板顶端与机箱顶部角条连接，屏蔽板两侧安装在机箱前板、后板的插槽中。
如图4所示，公用母板13安装在机箱底盘1上，是公用机箱一体化设计的一部分，公用母板13采用电路板的形式，通过电连接器12与各块电路板11底端连接，实现对公用机箱内各功能部分的集中供电和信号传输。公用母板13可传输的信号有：功率线、指令线、CAN总线和一些功能部分内部用线。公用母板13的设计大大节省了电缆和电连接器的数量，减少了机箱重量，操作方便。电路板11顶端与机箱顶部角条通过螺钉连接。
公用机箱内电路板11的尺寸、电接口和机械接口都统一规格化，按专业分工，划分功能模块，上述设计规范方便操作，且适应性好，更换电路板11即可组成新任务的平台公用机箱，缩短研制周期，节省研制成本。
机箱外表面喷涂高发射率的热控涂层黑漆，或高发射率的黑色阳极化处理，以加强机箱表面的辐射散热。机箱各壁板的连接面均为导电处理的低热阻接触面。机箱安装面与卫星结构板完全接触，保证导热面积，并在安装底面上涂抹导热硅脂，加强机箱底面的导热散热。长期大功率器件直接安装在机箱左侧板4、右侧板6上，利用机箱左侧板4、右侧板6本身导热性能好的特点，解决了高热流密度的散热的问题，使大功率电子元器件的温度满足了一级降额的要求，提高了设计的可靠性。安装机箱的卫星结构板内部预埋有热管，把机箱内部的热量导至冷端散出去。通过这些热设计保证了机箱内的电子器件在合适的工作温度范围内。
如图5所示，机箱采用了记忆合金材料的弹簧片9和角垫10进行组合减振设计，弹簧片9和角垫10分别安装在机箱前板3、后板5的插槽中电路板11的两侧，实现组合减振。弹簧片9和角垫10利用记忆合金具有超弹性、高阻尼的特性进行减振，弹簧片9制造不同厚度，厚度选择根据不同重量的电路板来选取，并采用通用的添加硅橡胶等减振方式，达到有效的减振目的。经过力学实验验证，采用记忆合金弹簧片和角垫组合减振比现有技术涂胶或加阻尼垫的方式更有效。
Claims (8)
1、机电热一体化电子机箱，其特征在于：包括一个公用母板，多个T形角条、插条、电连接器、弹簧片、角垫和电路板，机箱顶部采用T形角条连接，T形角条之间采用插条进行磁密封，公用母板安装在机箱底盘上，实现各块电路板之间的信号传输，将不同系统设备的电路板规格化，每块电路板底端通过两个电连接器与公用母板相连，顶端与机箱顶部T形角条连接，电路板另外两端安装在机箱前板、后板的插槽中，由插槽两侧的弹簧片与角垫固定并进行组合减振，所述的弹簧片和角垫采用记忆合金材料制成。
2、根据权利要求1所述的机电热一体化电子机箱，其特征在于：还包括屏蔽板，屏蔽板安装在相互干扰两块电路板之间，屏蔽板顶端与机箱顶部T形角条连接，屏蔽板两侧安装在机箱前板、后板的插槽中。
3、根据权利要求1或2所述的机电热一体化电子机箱，其特征在于：所述机箱的底盖涂抹导热硅脂，加强从机箱底面的导热散热。
4、根据权利要求1或2所述的机电热一体化电子机箱，其特征在于：所述机箱的外壁安装微型热管，使机箱整体温度均匀。
5、根据权利要求1或2所述的机电热一体化电子机箱，其特征在于：所述机箱的前板、后板、左侧板、右侧板均采用薄壁加筋结构。
6、根据权利要求1或2所述的机电热一体化电子机箱，其特征在于：所述机箱的左侧板和右侧板上安装大功率器件，解决机箱内部高热流密度散热问题。
7、根据权利要求1或2所述的机电热一体化电子机箱，其特征在于：所述机箱的外表面喷涂高发射率的热控涂层黑漆，或高发射率的黑色阳极化处理，以加强机箱表面的辐射散热。
8、根据权利要求1或2所述的机电热一体化电子机箱，其特征在于：所述机箱的前板、后板、左侧板、右侧板、顶部T形角条、底盖、底盘的连接面均为导电处理的低热阻接触面，并且采用台阶式连接进行磁密封。
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