CN108029227A - 智能emi通风口 - Google Patents

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Abstract

一种EMI屏蔽通风板，设置在电子设备外壳中的相应开口上，所述通风板包括具有多个通风通道的导电介质，每个通道包括入口和连接到所述入口并且远离所述入口延伸的通路；其中，在施加或移除启动机制时，每个通道至少在第一收缩状态和第二去收缩状态之间被选择性地驱动。

Description

智能EMI通风口
技术领域
本发明涉及一种EMI屏蔽通风板，更具体地涉及一种自调节的EMI屏蔽通风口。
背景技术
通常，诸如监控器、无线电设备、计算机、医疗仪器、商业机器、通信设备等电子设备的操作伴随有由该设备的电子电路内产生电磁辐射。这种辐射通常在电磁频谱的射频带内(即在大约10KHz和10GHz之间)形成为场或瞬态，并且被称为“电磁干扰”或“EMI”。已知，EMI干扰其它邻近电子设备的操作。在本文中，“EMI”与术语“射频干扰”(“radio frequencyinterference，RFI”)可互换地使用。
为了使EMI效应衰减，可以采用具有吸收和/或反射EMI能量的能力的合适的EMI屏蔽，以将EMI能量限制在源设备内并且将该所述设备或其它“目标”设备与其它源设备隔离。这种屏蔽被设置为插入在源设备和其它设备之间的屏障，并且最经常被配置为围绕源设备的EMI生成电路的导电的且接地的壳体或其它外壳。然而，当这样的电路包含在外壳的受限空间内时，通常需要提供冷却或通风部件来消散由该电路产生的热。因此，大多数外壳形成有一个或多个进气口和/或排气口(或进气端和/或排气端口)，用于在外壳内部与周围环境之间的空气的自然或强制对流循环。
这样的进气口和排气口未被覆盖，将表示外壳的表面和接地电导率的不连续性，其结果是外壳的EMI屏蔽效能降低。因此，屏蔽通风板已经被用于以允许外壳的通风的方式覆盖所述口，同时保持穿过通风口的电连续性，即接地。
在基本构造中，这种通风板的尺寸设计成跨越外壳中的对应开口，通常由多孔的导电屏蔽介质的片材(即通风口)形成，且导电框架构件被构造成通过包围该介质的外周边来支撑该介质。该介质可以是蜂窝状结构或其它多孔结构的导电材料，被容纳在框架中或以其它方式附接到框架，所述框架通常被提供作为挤制铝、不锈钢、蒙乃尔合金(Monel)或其它金属。接着，可以用螺钉或类似物将所述框架通过外壳的开口紧固到该外壳上，并且可选地提供可压缩的导电密封件或垫圈以改善框架和外壳之间的电接触。
鉴于电子设备的激增，可以预期，对EMI屏蔽通风板的持续改进将受到业界的欢迎，且特别是受到用于个人电脑、文件服务器、电信设备以及现在以500MHz或更高频率工作的类似系统的外壳的设计者的欢迎。实际上，随着电子设备处理速度的不断提高，随之而来的是更高频率的EMI辐射和更高的热量输出，外壳设计人员面临着提供足够通风和有效EMI屏蔽的看似相互矛盾的需求。在这样的应用中，蜂窝屏蔽介质通常可能优于其它介质，因为已知其在较高的频率提供有效的EMI屏蔽，同时对气流的约束较少。
发明内容
在本发明的第一方面中，提供了一种EMI屏蔽通风板，所述EMI屏蔽通风板用于设置在电子设备外壳中的相应开口上，所述通风板包括具有多个通风通道的导电介质，每个通道包括入口以及连接到所述入口并且远离所述入口延伸的通路；其中，在施加或移除启动机制时，每个通道至少在第一收缩状态和第二去收缩状态之间被选择性地驱动。
在一个实施方式中，导电介质包括电活性聚合物并且启动机制包括电位。当第一电位施加到导电介质时，每个通道可以收缩，并且当不同于第一电位的第二电位施加到导电介质时或者当第一电位被移除时，每个通道可以去收缩。
在一个实施方式中，电活性聚合物包括静电有机硅弹性体。
在另一个实施方式中，导电介质包括形状记忆聚合物。
启动机制可以包括电子设备外壳内的温度变化。
在一个实施方式中，启动机制包括电场。
在一个实施方式中，启动机制包括磁场。
在本发明的另一方面中，提供了一种EMI屏蔽系统，其包括(i)设置在电子设备外壳中的相应开口上的EMI屏蔽通风板，所述通风板包括具有多个单元的导电介质，所述多个单元限定多个通风通道，每个通道包括入口以及连接到所述入口并且远离所述入口延伸的通路，其中，在施加或移除启动机制时，每个通道至少在第一收缩状态和第二去收缩状态之间被选择性地驱动；(ii)接收器，所述接收器被配置为监测辐射进入所述电子设备外壳和从所述电子设备外壳辐射出的EMI能量；(iii)热电偶，所述热电偶被配置成监测所述电子设备外壳内部的温度；和(iv)控制器，所述控制器被配置为基于从所述接收器和所述热电偶接收的输入来调节每个通道的所述入口的有效尺寸。
附图说明
图1是根据本发明的包括EMI屏蔽通风板的代表性电子设备外壳的透视图。
图2是本发明的通风板的一实施方式的透视图。
图3是具有六边形多孔结构的通风板的示例性介质的透视图。
图4A和图4B分别是处于打开状态和收缩状态的通风板的局部示意图。
具体实施方式
本发明的EMI屏蔽通风板适于覆盖电子设备的壳体或外壳中的相应开口，以提供通风并同时保持穿过该开口的EMI屏蔽。
参考图1，EMI屏蔽通风板10安装在电子设备外壳的表面12上，该电子设备外壳诸如以虚线14示出的EMI屏蔽壳体。在该代表性应用中，使用例如螺钉、螺栓或其它紧固构件将板10安装在壳体14内形成的相应开口上。这种开口通常将形成为具有预定的外边缘，其以虚线16示出，板10被限定成围绕所述外边缘，以提供通风而不损害壳体14的EMI屏蔽效果的方式覆盖开口。然而，应该理解的是，本发明的各方面可以用于其它EMI屏蔽应用中。例如，可替选地，板10可以安装到EMI屏蔽室的壁上以覆盖其通风开口。因此，在这些其它应用中的使用应该被认为明确地在本发明的范围内。
图2描绘了一般配置的本发明的EMI屏蔽通风板10。通风板10包括框架构件20和介质30。介质30被描绘为包括以矩阵结构连接在一起的多个单元的蜂窝结构。框架构件20可以包括多个用于接收诸如螺钉、螺栓等的紧固构件的安装孔40。可替选地，可以使用导电粘合剂将通风板10附接到外壳的表面，或者将通风板10构造成用于外壳开口内的干涉配合。
参考图3，通风板10的介质30沿着横轴线50在一对相反的介质面52a、52b之间延伸，从而在该对相反的介质面之间限定厚度尺寸。如图3所示，该介质可以具有六边形(即蜂窝状的)结构或其它多孔结构，该结构是“开口的”或多孔的以允许冷却的空气穿过其流动以用于相关壳体或其它电子设备外壳的通风。每个单元32限定具有开口33并贯穿厚度方向的通风通道。
电子设备外壳的制造商在设计外壳时通常必须在气流和EMI衰减之间折中。这是气流/EMI权衡。设计选项是静态的并且对系统的性能施加约束，即使在给定时间时不要求这样的设计选项时。使这种气流/EMI折衷率为动态的，允许电子设备外壳的制造商满足单个通风口动态性的要求。例如，当对EMI屏蔽效果的需求降低或不再存在时，动态EMI通风口允许最大化或增大通过外壳的气流。在较低温度下运行的电子设备能够具有更长的使用寿命。
本发明的EMI屏蔽通风口根据在给定时间需要的水平和气流(即冷却)自调节所述单元的孔径尺寸。所述EMI屏蔽系统包括：(i)具有允许空气通过的多个单元、槽或开口的通风板；(ii)至少一个接收器，其监测从该设备辐射的和从其它设备辐射的EMI能量；(ⅲ)用于监测电子设备外壳内部的温度的热电偶；和(iv)控制器，其根据从接收器和热电偶发送的过程状况来调节有效单元尺寸。
通气板的单元或开口可以包括简单的机械设备、电活性聚合物、形状记忆聚合物或其它形变材料。电活性聚合物(Electroactive polymer，EAP)是具有机械响应的聚合物(例如响应于电场，诸如拉伸、收缩或弯曲)或者响应于机械应力而产生能量的聚合物。一种类型的电活性聚合物将在该聚合物两端施加电位时收缩，且在电位被移除时膨胀。电活性聚合物的一个示例是静电有机硅弹性体。
形状记忆聚合物(Shape memory polymer，SMP)是聚合智能材料，其具有由外部触发引起的从变形状态(即，临时状态)返回到其原始(永久)形状的能力，所述外部触发例如温度变化、电场或磁场。SMP包括热塑性聚合材料和热固性聚合材料。SMP可以使用常用于聚合物制造工艺中的标准加工方法如挤出、模塑、成型等形成各种复杂形状。导电SMP复合材料的示例包括含有导电填料的聚合物。这种导电填料包括但不限于碳纳米管、短碳纤维、炭黑和金属镍粉末、及其两种或更多种的组合。
参照图4A和图4B，描绘了自调节EMI屏蔽通风板的一实施方式的操作。多个单元32由电活性聚合物或其它形状记忆材料构成。该多个单元电联接到控制器40。控制器40电联接到接收器36和热电偶34。接收器36测量输入辐射的EMI能量(E)。热电偶34确定电子设备外壳14内部的温度。控制器40基于从接收器36和热电偶34接收的数据调节有效单元孔径33。
在图4A中，EMI能量E1具有相对较低的频率和相对较高的波长。响应于控制器40从接收器36和热电偶34接收的数据，单元32的开口33由控制器配置为具有有效单元尺寸S1。在图4B中，EMI能量E2具有相对较高的频率和相对较低的波长。响应于控制器40从接收器36和热电偶34接收的数据，单元32的开口33由控制器配置成具有有效单元尺寸S2。S2小于S1，因为控制器触发单元32的电活性聚合物以改变单元32的形状。
本发明的通风板可以用于各种应用和各种条件下。
尽管已关于一个特定实施方式或多个特定实施方式示出和描述本发明，但是显而易见的是，在阅读和理解本说明书和附图后，本领域技术其他人员能够想到等同的替换和修改。特别是关于由上述元件(部件、组件、设备、组合物等)执行的各种功能，除非另有说明，否则，用于描述这些元件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的元件的指定功能(即，在功能上等效)的任何元件，即使在结构上不等同于执行本发明的本文所示的一个或多个示例性实施方式中的功能的所公开的结构。另外，虽然以上关于一些所示实施方式中的仅一个或多个实施方式描述了本发明的特定特征，但是这种特征可以与其它实施方式的一个或多个其它特征组合，对于任何给定的或特定的应用而言，这可能是期望的且有利的。

Claims (15)

1.一种EMI屏蔽通风板，所述通风板用于设置在电子设备外壳中的相应开口上，所述通风板包括：
导电介质，所述导电介质包括多个通风通道，每个通道包括入口和连接到所述入口并且远离所述入口延伸的通路；
其中，在施加或移除启动机制时，每个通道至少在第一收缩状态和第二去收缩状态之间被选择性地驱动。
2.根据权利要求1所述的通风板，其中，所述导电介质包括电活性聚合物并且所述启动机制包括电位。
3.根据权利要求2所述的通风板，其中，当第一电位施加到所述导电介质时，每个通道收缩，并且当不同于所述第一电位的第二电位施加到所述导电介质时或当所述第一电位被移除时，每个通道去收缩。
4.根据权利要求2或3所述的通风板，其中，所述电活性聚合物包括静电有机硅弹性体。
5.根据权利要求1所述的通风板，其中，所述导电介质包括形状记忆聚合物。
6.根据权利要求5所述的通风板，其中，所述启动机制包括所述电子设备外壳内的温度变化。
7.根据权利要求1所述的通风板，其中，所述启动机制包括电场。
8.根据权利要求1所述的通风板，其中，所述启动机制包括磁场。
9.一种EMI屏蔽系统，包括：
设置在电子设备外壳中的相应开口上的EMI屏蔽通风板，所述通风板包括具有多个单元的导电介质，所述多个单元限定多个通风通道，每个通道包括入口以及连接到所述入口并且远离所述入口延伸的通路，其中，在施加或移除启动机制时，每个通道至少在第一收缩状态和第二去收缩状态之间被选择性地驱动；
接收器，所述接收器被配置为监测辐射进入所述电子设备外壳和从所述电子设备外壳辐射出的EMI能量；
热电偶，所述热电偶被配置为监测所述电子设备外壳内部的温度；和
控制器，所述控制器被配置为基于从所述接收器和所述热电偶接收的输入来调节每个通道的所述入口的有效尺寸。
10.根据权利要求9所述的EMI屏蔽系统，其中，所述导电介质包括电活性聚合物，并且所述启动机制包括电位。
11.根据权利要求10所述的EMI屏蔽系统，其中，当第一电位施加到所述导电介质时，每个通道收缩，并且当不同于所述第一电位的第二电位施加到所述导电介质时或当所述第一电位被移除时，每个通道去收缩。
12.根据权利要求9所述的EMI屏蔽系统，其中，所述导电介质包括形状记忆聚合物。
13.根据权利要求12所述的EMI屏蔽系统，其中，所述启动机制包括所述电子设备外壳内的温度变化。
14.根据权利要求9所述的EMI屏蔽系统，其中，所述启动机制包括电场。
15.根据权利要求9所述的EMI屏蔽系统，其中，所述启动机制包括磁场。
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