CN112105206B - 一种高性能工业产品机箱系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能工业产品机箱系统，涉及电子设备领域，具体包括由第一矩形框、第二矩形框与侧板构成一个前面、后面、顶面和底面开口的长方体盒体结构的机箱框架；设于机箱框架的内部的印制板滤波模块包括用于装入PCB的印制板插槽以及将印制板插槽与第一横梁和第二横梁连接的印制板卡脚导轨簧片；背板滤波模块是由多个设于第二矩形框内的背板拼接构成，背板的左右两侧弯折构成侧翼，背板的侧翼上设有导电布屏蔽条；本发明提供的一种高性能工业产品机箱系统，通过改进机箱框架与背板之间连接，机箱横梁与印制板滤波模块之间的连接，不同的背板与背板之间的连接，机箱框架与盖板之间的连接，提高机箱整体的电磁兼容性能。

Description

一种高性能工业产品机箱系统

技术领域

本发明涉及电子设备领域，更具体地说，它涉及一种高性能工业产品机箱系统。

背景技术

电磁兼容性（EMC，即Electromagnetic Compatibility）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性(ElectromagneticSusceptibility，即EMS)。

随着技术的发展，各类电子，电气，信息设备的应用越来越多，各种电磁类的干扰也越来越复杂，电子设备在应用中面临着加严峻的电磁兼容挑战。电子设备的电磁兼容性能的提升，很大程度依赖于产品的机箱结构，而目前的机箱结构设计，往往在实现了基本的壳体屏蔽功能之后，在细节设计上存在诸多漏洞，给产品的电磁兼容留下隐患。

发明内容

本发明提供一种便于拆装的分体式结构的高性能工业产品机箱系统，解决相关技术中机箱结构存在诸多空隙导致电磁兼容性能无法提高的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种高性能工业产品机箱系统，包括：

机箱框架，其包括第一矩形框、第二矩形框以及连接于第一矩形框与第二矩形框之间的侧板，第一矩形框、第二矩形框与侧板构成一个前面、后面、顶面和底面开口的长方体盒体结构；

其中第一矩形框内设有前面板，封闭机箱框架的前面开口；

第一矩形框是由两个第一挡板以及两个第一横梁连接构成，两个第一挡板对称设置于第一横梁的两端，并且侧板连接在第一挡板与第一横梁之间；

第二矩形框是由两个第二挡板以及两个第二横梁连接构成，两个第二挡板对称设置于第二横梁的两端，并且侧板连接在第二挡板与第二横梁之间；

印制板滤波模块，其设于机箱框架的内部，包括用于装入PCB的印制板插槽以及将印制板插槽与第一横梁和第二横梁连接的印制板卡脚导轨簧片；

印制板滤波模块与PCB的接地部分接触，以使PCB通过机箱接地；

背板滤波模块，其设于机箱框架的后面，封闭机箱框架的后面开口，是由多个设于第二矩形框内的背板拼接构成，背板的左右两侧弯折构成侧翼，背板的侧翼上设有导电布屏蔽条；

第二横梁靠近背板的一面上设有横梁簧片，背板的两端嵌入横梁簧片中以实现第二横梁与背板的连接；

盖板，其左右两侧向盖板的一面弯折构成弯折部，盖板的弯折部与侧板连接。

进一步地，所述第一挡板将第一横梁以及侧板夹在中间，然后通过螺钉连接第一挡板、第一横梁以及侧板。

进一步地，所述第二挡板将第二横梁以及侧板夹在中间，然后通过螺钉连接第二挡板、第二横梁以及侧板。

进一步地，所述印制板卡脚导轨簧片的头端勾连在第一横梁或第二横梁上，印制板卡脚导轨簧片的尾端与印制板插槽的安装槽插接。

进一步地，所述第一横梁和第二横梁上设置与印制板卡脚导轨簧片配合的勾连部。

进一步地，该高性能工业产品机箱系统上连接有散热系统，散热系统包括：

散热机构，与高性能工业产品机箱系统的表面导热接触，包括风冷单元和水冷单元；

控制单元，连接散热机构，能够控制风冷单元和水冷单元的启动和停止；

散热机构的水冷单元通过水冷的方式通过机箱表面的热传导对机箱内部进行散热；

散热机构的风冷单元通过风冷的方式通过机箱表面的热传导对机箱内部进行散热；

风冷单元和水冷单元通过导热体与高性能工业产品机箱系统的表面导热接触。

进一步地，所述导热体包括一面与高性能工业产品机箱系统的表面导热接触的导热板，导热板的另一面设有若干个翅片板，翅片板之间设有间隙，水冷单元的水冷管贯穿若干个翅片板，风冷单元的风扇设置于若干个翅片板远离导热板的一面。

进一步地，该高性能工业产品机箱系统内设有导热机构，该导热机构包括若干个脉动热管，脉动热管的蒸发段位于高性能工业产品机箱系统的PCB之间的空间内，脉动热管的冷凝段穿出高性能工业产品机箱系统的外部，并且与导热体连接；

导热体的导热板被脉动热管贯穿，脉动热管的蒸发段与导热体的翅片板连接。

进一步地，该高性能工业产品机箱系统内设有导热机构，该导热机构包括若干个嵌入金属材质的热管板内的脉动热管，热管板位于高性能工业产品机箱系统的PCB之间的空间内，并且热管板通过印制板插槽安装，且前面板的内面设有与热管板配合的插槽，热管板的前面插入插槽内。

进一步地，所述脉动热管包括金属材质的蛇形毛细管以及填充于蛇形毛细管内的工质。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种高性能工业产品机箱系统，通过改进机箱框架与背板之间连接，机箱横梁与印制板滤波模块之间的连接，不同的背板与背板之间的连接，机箱框架与盖板之间的连接，提高机箱整体的电磁兼容性能。

本发明通过在机箱框架接触背板的横梁上卡装的横梁簧片，并且随着背板与机箱框架的安装，背板会与横梁一起压迫横梁簧片，使机箱框架和背板的接触加大，尤其增大了二者的接口处的接触面积，减小了接口处的结构缝隙，从而提升整体屏蔽性能。

本发明在印制板插槽上制作了印制板卡脚导轨簧片的安装槽，当印制板插入印制板插槽内时，印制板接地部分可以与印制板卡脚导轨簧片接地接触，同时印制板卡脚导轨簧片的卡脚部分与横梁导通，从而提升整体屏蔽性能。

本发明将背板两翼弯折为一体成型，增加侧翼面的接触，同时在侧翼面粘贴导电布屏蔽条，进一步填充板件之间的安装缝隙，从而提升整体屏蔽性能。

本发明将盖板制作成两翼部分弯折，以使侧板之间咬合的更加紧密，从而提升整体屏蔽性能。

附图说明

图1是本发明实施例的高性能工业产品机箱系统的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的高性能工业产品机箱系统的内部示意图；

图3是本发明实施例的高性能工业产品机箱系统的俯视图；

图4是本发明实施例的高性能工业产品机箱系统的印制板滤波模块的结构示意图；

图5是本发明实施例的高性能工业产品机箱系统的背板滤波模块的结构示意图；

图6是本发明实施例的高电磁兼容性能的盖板的结构示意图；

图7是本发明实施例的散热机构的整体结构示意图；

图8是本发明实施例的散热机构的侧视图；

图9是本发明实施例的散热机构和导热机构的结构示意图；

图10是本发明实施例的脉动热管的结构示意图；

图11是本发明实施例的脉动热管的另一种结构示意图；

图12是本发明实施例的导热机构的另一种结构示意图。

图中：高性能工业产品机箱系统100、机箱框架110、第一矩形框111、第二矩形框112、侧板113、前面板114、第一挡板1111、第一横梁1112、第二挡板1121、第二横梁1122；

印制板滤波模块120、印制板插槽121、印制板卡脚导轨簧片122、PCB123；

背板滤波模块130、背板131、侧翼132、横梁簧片133；

盖板140、弯折部141；

散热机构210、风冷单元211、水冷单元212、导热体213、导热板2131、翅片板2132；

导热机构220、脉动热管221、热管板222、蒸发段2211、冷凝段2212、绝热段2213。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。例如，所描述的方法可以按照与所描述的顺序不同的顺序来执行，以及各个步骤可以被添加、省略或者组合。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。

在本实施例中提供了一种高性能工业产品机箱系统100，如图1-6所示是根据本发明的高性能工业产品机箱系统100的示意图，如图1-6所示，该高性能工业产品机箱系统100包括：

机箱框架110，其包括第一矩形框111、第二矩形框112以及连接于第一矩形框111与第二矩形框112之间的侧板113，第一矩形框111、第二矩形框112与侧板113构成一个前面、后面、顶面和底面开口的长方体盒体结构；

其中第一矩形框111内设有前面板114，封闭机箱框架110的前面开口；

第一矩形框111是由两个第一挡板1111以及两个第一横梁1112连接构成，两个第一挡板1111对称设置于第一横梁1112的两端，并且侧板113连接在第一挡板1111与第一横梁1112之间；

具体的，第一挡板1111将第一横梁1112以及侧板113夹在中间，然后通过螺钉连接第一挡板1111、第一横梁1112以及侧板113。

第一挡板1111是拉手挡板，前面向远离前面板114的一侧弯折构成拉手板，拉手板上设有便于安装的孔位。

第二矩形框112是由两个第二挡板1121以及两个第二横梁1122连接构成，两个第二挡板1121对称设置于第二横梁1122的两端，并且侧板113连接在第二挡板1121与第二横梁1122之间；

具体的，第二挡板1121将第二横梁1122以及侧板113夹在中间，然后通过螺钉连接第二挡板1121、第二横梁1122以及侧板113。

印制板滤波模块120，其设于机箱框架110的内部，包括用于装入PCB123的印制板插槽121以及将印制板插槽121与第一横梁1112和第二横梁1122连接的印制板卡脚导轨簧片122；

印制板插槽121与第一横梁1112和第二横梁1122连接具体是，印制板卡脚导轨簧片122的头端勾连在第一横梁1112或第二横梁1122上，印制板卡脚导轨簧片122的尾端与印制板插槽121的安装槽插接；

第一横梁1112和第二横梁1122上可设置与印制板卡脚导轨簧片122配合的勾连部，如图所示，该勾连部的横截面呈L字形，印制板卡脚导轨簧片122上设有与之配合的卡口。

印制板滤波模块120与PCB123的接地部分接触，以使PCB123通过机箱接地。

背板滤波模块130，其设于机箱框架110的后面，封闭机箱框架110的后面开口，是由多个设于第二矩形框112内的背板131拼接构成，背板131的左右两侧弯折构成侧翼132，背板131的侧翼132上设有导电布屏蔽条；

第二横梁1122靠近背板131的一面上设有横梁簧片133，背板131的两端嵌入横梁簧片133中以实现第二横梁1122与背板131的连接；相对于螺钉连接的二者之间的间隙大大缩小，接口处接触面大，结构缝隙小，屏蔽性能好，从而能够提高机箱的整体性，提高机箱的电磁兼容性能。

盖板140，其左右两侧向盖板140的一面弯折构成弯折部141，盖板140的弯折部141与侧板113通过沉头安装螺钉连接。盖板140的弯折部141增加了盖板140与侧板113的接触面积，提升了电磁兼容性。两个盖板140分别设于机箱框架110的顶面和底面，封闭其顶面开口和底面开口。

对于本实施例的机箱，先组装机箱框架110，然后组装印制板滤波模块120到机箱框架110中，之后装入PCB123，然后组合背板滤波模块130，最后组装盖板140完成机箱组装。

虽然说明书附图中未示出，但是本领域技术人员应知的是：机箱上应设有用于与外部接线的线孔或插孔等配置，根据具体需要进行具体的配置。

本实施例中相邻背板131之间通过导电布屏蔽条的填充，保证从电气的屏蔽性上更好的成为一个整体。同时，背板131这个整体又通过横梁簧片133与机箱框架整合了起来，拥有了更大的接触面和更小的缝隙，盖板140两翼部分弯折部141与侧板113咬合，与机箱框架形成整体，同时机箱内的PCB也通过安装在接触第一横梁1112和第二横梁1122的印制板插槽121前端卡装的印制板卡脚导轨簧片122更好的与机箱整体连接形成屏蔽整体。保证了电磁兼容性能。

由于机箱采用全封闭式结构，并且为了考虑高电磁兼容性能的需要，机箱上不会开设通风孔，而且机箱各组件之间基本不存在间隙，这就导致机箱内部基本不与外部产生空气对流，因此无法通过空气对流散热，只能通过机箱表面散热；

考虑机箱的散热问题，本实施例进一步提供一种散热系统，如图7-8所示，散热系统包括：

散热机构210，与高性能工业产品机箱系统100的表面导热接触，包括风冷单元211和水冷单元212；

控制单元，连接散热机构210，能够控制风冷单元211和水冷单元212的启动和停止；

散热机构210的水冷单元212通过水冷的方式通过机箱表面的热传导对机箱内部进行散热；

散热机构210的风冷单元211通过风冷的方式通过机箱表面的热传导对机箱内部进行散热；

风冷单元211可选但不限于：风冷管、风扇；

水冷单元212可选但不限于：内部填充导热介质的水冷管；

风冷单元211和水冷单元212通过导热体213与高性能工业产品机箱系统100的表面导热接触；

导热体213可以是导热性良好的金属，并且尽可能的以表面积更大的标准设计形状，如图所示，本实施例提供一种具体的导热体213的结构，导热体213包括一面与高性能工业产品机箱系统100的表面导热接触的导热板2131，导热板2131的另一面设有若干个翅片板2132，翅片板2132之间设有间隙，水冷单元212的水冷管贯穿若干个翅片板2132，风冷单元211的风扇设置于若干个翅片板2132远离导热板2131的一面。导热板2131将机箱的热量传递到翅片板2132，对于风冷单元211，风扇引导气流从翅片板2132之间的间隙通过，翅片板2132提供了极大的表面积，从而提供了良好的散热效果；

由于水冷单元212需要与导热板2131和翅片板2132具有更大的接触面积才能提高散热效率，因此可将水冷单元212的水冷管嵌入导热板2131上。以使水冷管能够与导热体213之间存在较大的接触面积。

必要的，导热体213上设置有用于连接机箱的连接件，连接件可选但不限于螺丝、磁铁等；

为了节省空间以及节省成本的考虑，散热机构210一般仅设置于机箱的一面，那么就会导致机箱内部只有局部得到良好的散热，也即由于机箱仅有部分表面与散热机构210产生热传导，因此仅有靠近部分表面的机箱内部空间内温度得到良好的控制，其余空间的机箱内部温度无法得到良好的控制，为了解决这个问题，如图9-10所示，本实施例进一步提供一种导热机构220；

导热机构220包括若干个脉动热管221，脉动热管221的蒸发段2211位于高性能工业产品机箱系统100的PCB123之间的空间内，脉动热管221的冷凝段2212穿出高性能工业产品机箱系统100的外部，并且与导热体213连接；

导热体213的导热板2131被脉动热管221贯穿，脉动热管221的冷凝段2212与导热体213的翅片板2132连接；

脉动热管221包括金属材质的蛇形毛细管以及填充于蛇形毛细管内的工质，工质可选但不限于水、甲醇、乙醇、氟利昂等；金属材质的脉动热管221能够在穿出机箱表面的部分形成屏蔽，不至于因为脉动热管221的通过破坏机箱的电磁兼容性能。

如图11所示，为了保证脉动热管221的中间设置绝热段2213，绝热段2213的脉动热管221的表面覆盖隔热层，该绝热段2213设置于高性能工业产品机箱系统100的内部；

通过上述的导热机构220的设置，在PCB123将机箱分割的空间内设置脉动热管221，通过脉动热管221的高传热性能将机箱内部空间中的热量传递到散热机构210散失到外部空间，能够在机箱仅一面设置散热机构210的情况下使机箱内部热量都能够通过散热机构210散失；

如图12所示，考虑脉动热管221通过穿出的方式进行布置会导致产品加工和装配复杂度提高，为了简化产品以及装配，本实施例进一步提供一种导热机构220；

导热机构220包括若干个嵌入金属材质的热管板222内的脉动热管221，热管板222位于高性能工业产品机箱系统100的PCB123之间的空间内，并且热管板222通过印制板插槽121安装，且前面板114的内面设有与热管板222配合的插槽，热管板222的前面插入插槽内；

前面板114上设置导热机构220；

金属材质的热管板222在PCB123之间形成屏蔽，并且能够具有良好的热传导效果，能够将热量传导到前面板114上，并通过前面板114上的散热机构210起到良好的散热效果，并且不需要在机箱上开孔装配脉动热管221，将脉动热管221集成到热管板222上采用与PCB123相同的安装方式以及安装结构进行装配即可。

Claims (10)

1.一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，包括：

机箱框架(110)，其包括第一矩形框(111)、第二矩形框(112)以及连接于第一矩形框(111)与第二矩形框(112)之间的侧板(113)，第一矩形框(111)、第二矩形框(112)与侧板(113)构成一个前面、后面、顶面和底面开口的长方体盒体结构；

其中第一矩形框(111)内设有前面板(114)，封闭机箱框架(110)的前面开口；

第一矩形框(111)是由两个第一挡板(1111)以及两个第一横梁(1112)连接构成，两个第一挡板(1111)对称设置于第一横梁(1112)的两端，并且侧板(113)连接在第一挡板(1111)与第一横梁(1112)之间；

第二矩形框(112)是由两个第二挡板(1121)以及两个第二横梁(1122)连接构成，两个第二挡板(1121)对称设置于第二横梁(1122)的两端，并且侧板(113)连接在第二挡板(1121)与第二横梁(1122)之间；

印制板滤波模块(120)，其设于机箱框架(110)的内部，包括用于装入PCB(123)的印制板插槽(121)以及将印制板插槽(121)与第一横梁(1112)和第二横梁(1122)连接的印制板卡脚导轨簧片(122)；

印制板滤波模块(120)与PCB(123)的接地部分接触，以使PCB(123)通过机箱接地；

背板滤波模块(130)，其设于机箱框架(110)的后面，封闭机箱框架(110)的后面开口，是由多个设于第二矩形框(112)内的背板(131)拼接构成，背板(131)的左右两侧弯折构成侧翼(132)，背板(131)的侧翼(132)上设有导电布屏蔽条；

第二横梁(1122)靠近背板(131)的一面上设有横梁簧片(133)，背板(131)的两端嵌入横梁簧片(133)中以实现第二横梁(1122)与背板(131)的连接；

盖板(140)，其左右两侧向盖板(140)的一面弯折构成弯折部(141)，盖板(140)的弯折部(141)与侧板(113)连接。

2.根据权利要求1所述的一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，所述第一挡板(1111)将第一横梁(1112)以及侧板(113)夹在中间，然后通过螺钉连接第一挡板(1111)、第一横梁(1112)以及侧板(113)。

3.根据权利要求1所述的一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，所述第二挡板(1121)将第二横梁(1122)以及侧板(113)夹在中间，然后通过螺钉连接第二挡板(1121)、第二横梁(1122)以及侧板(113)。

4.根据权利要求1所述的一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，所述印制板卡脚导轨簧片(122)的头端勾连在第一横梁(1112)或第二横梁(1122)上，印制板卡脚导轨簧片(122)的尾端与印制板插槽(121)的安装槽插接。

5.根据权利要求1所述的一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，所述第一横梁(1112)和第二横梁(1122)上设置与印制板卡脚导轨簧片(122)配合的勾连部。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，该高性能工业产品机箱系统上连接有散热系统，散热系统包括：

散热机构(210)，与高性能工业产品机箱系统的表面导热接触，包括风冷单元(211)和水冷单元(212)；

控制单元，连接散热机构(210)，能够控制风冷单元(211)和水冷单元(212)的启动和停止；

散热机构(210)的水冷单元(212)通过水冷的方式通过机箱表面的热传导对机箱内部进行散热；

散热机构(210)的风冷单元(211)通过风冷的方式通过机箱表面的热传导对机箱内部进行散热；

风冷单元(211)和水冷单元(212)通过导热体(213)与高性能工业产品机箱系统的表面导热接触。

7.根据权利要求6所述的一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，所述导热体(213)包括一面与高性能工业产品机箱系统的表面导热接触的导热板(2131)，导热板(2131)的另一面设有若干个翅片板(2132)，翅片板(2132)之间设有间隙，水冷单元(212)的水冷管贯穿若干个翅片板(2132)，风冷单元(211)的风扇设置于若干个翅片板(2132)远离导热板(2131)的一面。

8.根据权利要求7所述的一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，该高性能工业产品机箱系统内设有导热机构(220)，该导热机构(220)包括若干个脉动热管(221)，脉动热管(221)的蒸发段(2211)位于高性能工业产品机箱系统的PCB(123)之间的空间内，脉动热管(221)的冷凝段(2212)穿出高性能工业产品机箱系统的外部，并且与导热体(213)连接；

导热体(213)的导热板(2131)被脉动热管(221)贯穿，脉动热管(221)的冷凝段(2212)与导热体(213)的翅片板(2132)连接。

9.根据权利要求7所述的一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，该高性能工业产品机箱系统内设有导热机构(220)，该导热机构(220)包括若干个嵌入金属材质的热管板(222)内的脉动热管(221)，热管板(222)位于高性能工业产品机箱系统的PCB(123)之间的空间内，并且热管板(222)通过印制板插槽(121)安装，且前面板(114)的内面设有与热管板(222)配合的插槽，热管板(222)的前面插入插槽内。

10.根据权利要求8或9所述的一种高性能工业产品机箱系统，其特征在于，所述脉动热管(221)包括金属材质的蛇形毛细管以及填充于蛇形毛细管内的工质。

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