CN108430188A - 电子模块插件高效散热楔形锁紧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,旨在提供一种能够减小电子模块向机箱冷板传导热阻,可以大幅提高电子模块插件散热能力的散热楔形锁紧装置。本发明通过下述技术方案予以实现:锁紧螺杆顺次串联驱动滑块、中间体楔形滑动块和固定块组成楔形滑块机构,中间体楔形滑动块包含了左下移滑动块、右移上升滑动块和后左下移滑动块,由此构成的楔形锁紧装置在电子模块插件的直插定位插板与机箱冷板插槽形成的空隙中,楔形滑块机构在锁紧螺杆驱动下,各向内外切楔形面滑动块相互挤压产生挤压力,向六个自由度方向膨胀,将电子模块插件产生的热量,从导热滑座箱条水平侧面和上下垂直侧面构成的三条导热通道的导热面传至机箱冷板。
Description
技术领域
本发明涉及一种可广泛应用于电子设备,并具有多种功能的锁紧装置。
背景技术
随着电信技术的飞速发展,各种电子设备的功能越来越复杂,很多情况下设备都需要在恶劣的环境中工作,为提高系统的灵活性、可靠性和可维修性,现有的电子产品越来越多采用综合化模块化设计,通常都要将具有独立功能的各电子模块插件10分别插入综合化机箱中组成一套完整的设备。电子模块上的电子元器件在工作时会产生大量的热量,如果这些热量不能及时散出,会造成元器件过热烧毁,从而使整个设备失效或发生故障。而且各电子模块需要在机箱中有良好的固定方式,以应对振动、冲击等复杂的力学环境。为满足以上需要,机箱通常采用传导式散热设计将内部电路模块产生的热量散发至机箱冷板。通常在各电子模块插件10的两侧安装楔形锁紧装置,依靠机箱箱体两侧冷板内壁的双列直插平行的直插定位插板9形成的插槽来固定。楔形块锁紧装置产生的较大挤压力使电子模块插件10被压紧在机箱插槽中,为模块提供热传导途径,并在振动和冲击时确保模块与机箱有牢固的连接。作为综合模块化电子设备中的典型连接结构的楔形锁紧装置,可以快速锁紧和放松电子模块插件10。
目前普遍应用的楔形锁紧装置通常由外形尺寸统一,顺次串联在导轨上的驱动滑块、前上升滑动块、平移滑动块、后上升滑动块等多节楔形块连续搭接组成。采用原理相同的三节式锁紧装置或五节式锁紧装置将电子设备的印制板或模块固定到机箱或机架时,机箱或机架上有对应的导向、固定插槽。每个楔形锁紧装置用2个或3个螺钉固定在印制板/模块上。当电子模块插件10装入机箱的滑槽后,拧动锁紧楔形滑块锁紧条11的螺杆,螺杆使楔形滑块锁紧条11的驱动滑块向前平移,驱动滑块在楔形机构的作用下,促使前上升滑动块和后上升滑动块的内切楔形面,在平移滑动块外切楔形面向上运动,电子模块被向上运动的楔形块压紧在机箱插槽的壁面上,从而将电子模块插件10锁紧在机箱内壁两侧的平行插槽中。电子模块插件10的热功耗通过电子模块插件10两侧的直插定位插板9与锁紧条传导至机箱冷板。由于目前的楔形滑块锁紧条11与机箱冷板直插定位插板9形成的插槽的接触面较小,且各楔形块之间接触面也较小,导致了电子模块插件10通过楔形滑块锁紧条11向机箱冷板传导热量的热阻很大,电子模块插件10温升较大,影响模块内部电路的正常工作。实际工作中,楔形锁紧装置结构复杂,表面形貌、处理方式以及安装方式不同,且由于楔形块节数的增加,楔形锁紧装置表面接触压力由螺杆扭矩确定,表面接触压力并不是线性变化的,再由于热辐射和热对流因素的影响,所以在分析中楔形锁紧装置的热阻值都是靠经验选取,误差较大。锁紧电子模块插件10的楔形滑块锁紧条11的热传导有如图4所示的两条路径:
a通道(图4中虚线路径):电子模块插件10→电子模块插件10直插定位插板9→→机箱冷板;
b通道(图4中粗点线路径):电子模块插件10→电子模块插件10直插定位插板9→楔形滑块锁紧条11→→机箱冷板
电子模块插件10热量传导情况与楔形滑块锁紧条11的锁紧力矩相关,在常规常用锁紧力下,通过a通道传导的热量与b通道传导的热量的比值约为7:3,其中b通道中楔形滑块锁紧条11与机箱冷板的接触面较小,热阻大,制约了电子模块向冷板传导热量的能力,从而限制了电子模块的散热能力。
发明内容
本发明的目的针对现有技术b通道中楔形滑块锁紧条与机箱冷板直插定位插板的接触面小,热阻大的不足之处,提供一种能够减小模块向机箱冷板传导热阻,可以大幅提高电子模块插件散热能力的电子模块插件散热楔形锁紧装置。
本发明的上述目的可以通过以下措施来达到,一种电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,包括:装配在导热滑座箱条中,由奇数位节数串联的楔形滑动块,通过锁紧螺杆2贯通串联楔形滑动块楔形面,成对搭接构成的楔形滑块锁紧条11,其特征在于:导热滑座箱条由两个相向对称的L型导热条1活动对合组成,锁紧螺杆2顺次串联驱动滑块7、中间体楔形滑动块和固定块3组成楔形滑块锁紧条11,中间体楔形滑动块至少包含了左下移滑动块4、右移上升滑动块5和后左下移滑动块6,由此构成的楔形锁紧装置放置于电子模块插件10的直插定位插板9与机箱冷板插槽12形成的空隙中,楔形滑块锁紧条11在锁紧螺杆2驱动下,各向内外切楔形面滑动块相互挤压产生挤压力,沿着各自的导向面,在两个L型导热条构成的导热滑座箱条四壁滑移,向X、Y、Z六个自由度方向膨胀,将电子模块插件10产生的热量,从导热滑座箱条水平侧面和上下垂直侧面构成的三条导热通道的导热面传至机箱冷板。
本发明相对于现有技术的具有如下有益效果。
本发明采用由两个相向对称的L型导热条1对合组成导热滑座箱条,增大了锁紧装置与冷板的接触面积,大比例增加了约为目前楔形滑块锁紧条11传热面积的2倍总体传热面积,并使得电子模块的传热路径增多,从很大程度上减小了模块向冷板的传导热阻,提升了模块的散热能力。两L型导热条两端通过限位结构相连,保证其在相对运动时不脱出。两L型导热条通过中心的楔形锁紧机构可以实现沿横截面对角线方向运动,提高了电子模块的锁紧与脱出功能。其中楔形滑块机构中的楔形块的楔形面为与两坐标平面形成某一夹角的综合楔形面,使得两L型导热条在横截面内向X,Y两个方向膨胀。
本发明利用图3-图4所示其中一块L型导热条创造了第三条导热通道,图3实线所示)c通道热流路径。c通道热流路径的导热能力与b通道热流路径相当。b通道热流路径采用L型导热条,大大增加了b通道的导热面积。而且热量通过b通道L型导热条后直接传导至冷板,导热热阻更小。解决了现有技术楔形滑块锁紧条11中b通道热量路径需经过导轨,滑动块,然后再传至冷板,导轨与滑块之间窄边接触的问题。现有技术b通道热流路径导热热阻较本发明急剧增大,本发明大大降低了模块与冷板之间的导热热阻,显著提升模块的散热能力。
附图说明
图1是本发明电子模块插件10散热楔形锁紧装置的构造示意图。
图2是图1楔形滑块机构的构造示意图。
图3是本发明在机箱插箱两侧冷板内壁直插槽中一个槽位的热传导路径示意图。
图4是楔形锁紧装置在机箱插箱两侧冷板内壁直插槽中一个槽位的热传导路径示意图。
图中:1.L型导热条、2锁紧螺杆,3固定块,4左下移滑动块,5右移上升滑动块,6后左下移滑动块,7驱动滑块,8限位销,9直插定位插板,10电子模块插件,11楔形滑块锁紧条,12机箱冷板滑槽。
具体实施方式
参阅图1-图2。在以下描述的实施例中,一种电子模块插件10散热复合楔形面楔形锁紧装置,包括:装配在导热滑座箱条中,由奇数位节数的复合楔形面楔形滑动块构成的楔形滑块锁紧条11,拧动锁紧楔形滑块锁紧条11的锁紧螺杆2。其中,导热滑座箱条由两个相向对称的L型导热条1对合组成,锁紧螺杆2顺次串联驱动滑块7、中间体楔形滑动块和固定块3组成楔形滑块锁紧条11,中间体楔形滑动块包含了左下移滑动块4、右移上升滑动块5、后左下移滑动块6,楔形锁紧装置放置于电子模块插件10的直插定位插板9与机箱冷板插槽12形成的E形空隙中,顺时针旋动锁紧螺杆2通过固定块3前端正向负切楔形面,推动左下移滑动块4正切楔形面向下滑移,左下移滑动块4前端右向负切楔形面推动右移上升滑动块5左向负切楔形面向右滑移,右移上升滑动块5前端正向负切楔形面推动左下移滑动块6正切楔形面面向下滑移,后左下移滑动块6前端右向负切楔形面驱动滑块7左向负切楔形面向右滑移,实现在导热滑座箱条内壁上下左右方向的分离膨胀,从而实现电子模块插件10在机箱插槽中的锁紧与传热。
两L型导热条1通过限位销8连接,以保证两L型导热条1相对运动时不脱出。
L型导热条1一般可以导热系数较好的铝材铣制,挤压型材,折弯冲压或者铸造,也可以其他导热系数更高的材料制作。楔形滑块机构一般由质量轻,导热系数高的铝材制成,也可采用导热系数更高的其他材料制作。在楔形滑块机构中,相互串联的各楔形滑块的两端楔形面以锁紧螺杆2的中心轴线为Y轴,依据正交坐标系直角坐标对应的坐标平面形成向各个方向滑移的不同方位夹角,使其产生不同方位的挤压力。
参阅图3。插入在机箱箱体两侧冷板内壁双列E形插槽中的电子模块插件10,通过它的双列平行直插定位插板9固定冷板内壁的双列E形插槽中,导热滑座箱条插入在双列插槽中,并位于直插定位插板9的上方,对电子模块插件10的侧向端面、直插定位插板9和冷板内壁产生的较大挤压力,电子模块插件10产生的热量通过三条导热通道传导至机箱箱体两侧冷板上。三条导热通道传导路径包括:从紧贴机箱冷板插槽12上部的L型导热条1传导的a通道热流路径;从L型导热条1底边,经紧贴直角边传导到机箱冷板滑槽12内壁的b通道热流路径,从电子模块插件10的直插定位插板9传导到机箱冷板插槽12下部的c通道热流路径。
锁紧螺杆2使滑块与滑座之间产生相对运动,依靠滑块楔形面之间的相互作用力来约束两个具有相对运动滑块部件之间的运动,并逐渐压紧机箱机箱冷板滑槽12与电子模块插件10的壁面,在楔形锁紧装置与机箱冷板滑槽12和电子模块插件10之间形成挤压力锁合连接。松开锁紧螺杆,电子模块插件10与机箱冷板滑槽12之间形成的力锁合连接消除,可以从机箱内取出。
将电子模块装入机箱后,拧动锁紧螺杆2,带动左下移滑动块4、右移上升滑动块5、后左下移滑动块6和驱动滑块7滑动,迫使L型导热条1在图3所示机箱冷板插槽12的横截面内沿水平和垂直两个方向膨胀,利用L型导热条实现模块与机箱冷板的大面积接触,电子模块插件10的热量通过电子模块的直插定位插板9及两L型导热条1快速传导至机箱冷板,利用楔形滑块锁紧条11在导热滑座箱条横截面内沿水平垂直两个方向膨胀特征,有效降低热阻,保证电子模块内部大功率电路的高效运转。
电子模块插件10高效散热复合楔形面楔形锁紧装置放置于电子模块插件10直插定位插板9与机箱冷板的直插定位插板9形成的空隙中,热流路径为:发热元器件一导热条一机箱壁一冷却空气。锁紧时,滑块与两侧壁压紧,使得导热条与机箱壁间的接触热阻减小。本实施例楔形锁紧装置采用五节式滑动块提供的加力点较三节的多,而且接触面上的压力较三节的均匀,所以五节式的散热性能优于三节式。
以上对本发明实施例进行了详细介绍,本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,包括:装配在导热滑座箱条中,由奇数位节数串联的楔形滑动块,通过锁紧螺杆(2)贯通联接构成的楔形滑块机构,其特征在于:导热滑座箱条由两个相向对称的L型导热条(1)活动对合组成,锁紧螺杆(2)顺次串联驱动滑块(7)、中间体楔形滑动块和固定块(3)组成楔形滑块机构,中间体楔形滑动块包含了左下移滑动块(4)、右移上升滑动块(5)和后左下移滑动块(6),中间体楔形滑动块包含左下移滑动块(4)或者后左下移滑动块(6),由此构成的楔形锁紧装置放置于电子模块插件(10)的直插定位插板(9)与机箱冷板插槽(12)形成的空隙中,楔形滑块机构在锁紧螺杆(2)驱动下,各向内外切楔形面滑动块相互挤压产生挤压力,沿着各自的导向面,在两个L型导热条构成的导热滑座箱条四壁滑移,向X、Y、Z六个自由度方向膨胀,从而使两L型导热条在直插定位插板(9)和机箱冷板插槽(12)形成的空隙中沿对角线分离直至两L型导热条压紧空隙的四个壁面,在这种状态下,电子模块插件(10)产生的热量,从组成导热滑座箱条的两L型导热条以及直插定位插板构成的三条导热通道传导至机箱冷板。
2.如权利要求1所述的电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,其特征在于:顺时针旋动锁紧螺杆(2),驱动滑块(7)向前端移动,驱动滑块(7)的前端楔形面与后左下移滑动块(6)的后端楔形面贴合,在其贴合面上楔形力的导引下向右上方移动;后左下移滑动块(6)在驱动滑块(7)的驱动下向前端移动,同时在与右移上升滑动块(5)的后端楔形面的相互作用的楔形力的导引下向左向下移动;右移上升滑动块(5)在后左下移滑动块(6)的推动下向前端移动,同时在与左下移滑动块(4)的后端楔形面的相互作用的楔形力的导引下向右上方移动;左下移滑动块(4)在右移上升滑动块(5)的推动下向前端移动,同时在与固定块(3)的后端楔形面的相互作用的楔形力的导引下向左向下移动,实现在导热滑座箱条内壁上下左右方向的分离膨胀,从而实现电子模块插件(10)在机箱插槽中的锁紧与传热。
3.如权利要求1所述的电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,其特征在于:在楔形滑块机构中,相互串联的各楔形滑块的两端楔形面以锁紧螺杆(2)的中心轴线为Y轴,依据正交坐标系直角坐标对应的坐标平面形成向各个方向滑移的不同方位夹角,使其产生不同方位的挤压力。
4.如权利要求1所述的电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,其特征在于:插入在机箱箱体两侧冷板内壁双列插槽中的电子模块插件(10),通过它的双列平行直插定位插板(9)固定冷板内壁的双列E形插槽中,导热滑座箱条插入在双列E形插槽中,并位于直插定位插板(9)的上方,对电子模块插件(10)的侧向端面、直插定位插板(9)和冷板内壁产生的挤压力,电子模块插件(10)产生的热量通过三条导热通道传导至机箱箱体两侧冷板上。
5.如权利要求1所述的电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,其特征在于:三条导热通道传导路径包括:从紧贴机箱冷板插槽(12)上部的L型导热条(1)传导的a通道热流路径;从L型导热条(1)底边,经紧贴直角边传导到机箱冷板内壁的b通道热流路径,从电子模块插件(10)的直插定位插板(9)传导到机箱冷板插槽(12)下部的c通道热流路径。
6.如权利要求1所述的电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,其特征在于:锁紧螺杆(2)使滑块与滑座之间产生相对运动,依靠滑块楔形面之间的相互作用力来约束两个具有相对运动滑块部件之间的运动,并逐渐压紧机箱冷板滑槽(12)与电子模块插件(10)的壁面,在楔形锁紧装置与机箱冷板滑槽(12)和电子模块插件(10)之间形成挤压力锁合连接。
7.如权利要求1所述的电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,其特征在于:将电子模块装入机箱后,拧动锁紧螺杆(2),带动左下移滑动块(4)、右移上升滑动块(5)、后左下移滑动块(6)和驱动滑块(7)滑动,迫使L型导热条(1)在机箱冷板插槽(12)横截面内沿水平和垂直两个方向膨胀,利用L型导热条实现模块与机箱冷板的大面积接触,电子模块插件(10)的热量通过电子模块的直插定位插板(9)及两L型导热条快速传导至机箱冷板,降低传导热阻。
8.如权利要求1所述的电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,其特征在于:两L型导热条(1)通过限位销(8)联接,,以保证两L型导热条(1)相对运动时不脱出。
9.如权利要求1所述的电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,其特征在于:L型导热条(1)是由铝材或其他导热系数高的材料铣制、挤压型材,折弯冲压或者铸造。
10.如权利要求1所述的电子模块插件高效散热楔形锁紧装置,其特征在于:各楔形滑块是由质量轻,导热系数高的铝材或其他材料制成的。
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