CN114340294A - 一种耐恶劣环境的轻量化电磁屏蔽机架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐恶劣环境的轻量化电磁屏蔽机架，所述电磁屏蔽机架包括第一侧板、第二侧板、后金属板、上面板、风扇面板、前下面板、支撑板和若干横板；第一侧板和第二侧板为所述电磁屏蔽机架两相对设置的侧板；所述后金属板为电磁屏蔽机架的后面板；风扇面板上至少设置有两排排风扇，支撑板安装固定于所述电磁屏蔽机架内，将所述电磁屏蔽机架分隔为上部作业空间和下部作业空间，且所述支撑板将风扇面板上的排风扇均等分为两层；所述上部作业空间和下部作业空间分别设置若干横板，各横板为中空的栅格状结构，相邻横板间安装有待固定的电子设备。本发明机架具有较佳的散热性能和电磁屏蔽效果，同时具备轻量化，良好的抗盐雾、霉菌能力。

Description

一种耐恶劣环境的轻量化电磁屏蔽机架

技术领域

本发明属于碳纤维制品技术领域，尤其涉及一种耐恶劣环境的轻量化电磁屏蔽机架。

背景技术

机架具有削弱设备工作噪音、减少设备面积占用、增强电磁屏蔽的有点，应用范围非常广泛，适用于计算机网络设备、综合布线配线产品、电子设备的地方、通信器材等，在电子、通信领域具有举足轻重的作用。

在机载、船载应用领域，对整个电子机架及内部设备有着苛刻的气候的环境适应性和电磁兼容性要求。部分电子机架还需通过相关的环境适应性考核试验才能予以交付适用，例如按照GJB150A系列标准的要求进行振动、冲击、加速度、高低温、振动、盐雾试验考核，按照GJB151B、GJB152B标准要求进行电磁兼容性试验考核。

此外，受载荷平台的载重能力限制，要求机架在满足承载强度要求的前提下尽量采用轻质材料制作，以减轻重量。

因此，针对各种需求，亟需一种新型机架。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种耐恶劣环境的轻量化电磁屏蔽机架。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种耐恶劣环境的轻量化电磁屏蔽机架，所述电磁屏蔽机架为长方体形状，所述电磁屏蔽机架包括第一侧板、第二侧板、后金属板、上面板、风扇面板、前下面板、支撑板和若干横板；所述第一侧板和第二侧板为所述电磁屏蔽机架两相对设置的侧板；所述后金属板为电磁屏蔽机架的后面板；所述上面板、风扇面板和前下面板共同构成电磁屏蔽机架的前面板，且由顶端至底端依次为上面板、风扇面板和前下面板；所述风扇面板上至少设置有两排排风扇，所述支撑板安装固定于所述电磁屏蔽机架内，将所述电磁屏蔽机架分隔为上部作业空间和下部作业空间，且所述支撑板将风扇面板上的排风扇均等分为两层；所述上部作业空间和下部作业空间分别设置若干横板，各横板为中空的栅格状结构，相邻横板间安装有待固定的电子设备。

根据一个优选的实施方式，所述电磁屏蔽机架包括两根支撑杆，所述支撑板中部设有一对通孔；两支撑杆分别贯穿所述通孔，并分别与支撑板上侧和下侧的横板固定连接。

根据一个优选的实施方式，所述支撑板与其上侧和下侧的横板平行设置。

根据一个优选的实施方式，所述支撑杆为经微弧氧化处理的铝合金制得。

根据一个优选的实施方式，第一侧板、第二侧板、上面板、风扇面板、前下面板、支撑板和各横板采用碳纤维复合材料制得。

根据一个优选的实施方式，所述第一侧板和第二侧板采用PMI泡沫夹芯结构，且内部设有纵横交错的井字梁作为承力结构。

根据一个优选的实施方式，相邻两横板之间开设有插槽结构，所述电子设备固定于插槽结构之上。

根据一个优选的实施方式，各横板与第一侧板和第二侧板之间经定位销定位，并通过螺栓连接。

根据一个优选的实施方式，后金属板为铝材制得，且所述后金属板与各横板和侧板通过螺栓连接。

根据一个优选的实施方式，所述电子设备为全金属封闭结构，电子设备的壳体为金属材料整体铣制而成。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：

1.轻量化

除后侧的后金属板外，所有横板、侧板、支撑板均为碳纤维复合材料制品。

此外，横板全部采用中空的栅格结构，该结构在保证刚强度的同时极大的减轻了自身重量。

侧板采用PMI泡沫夹芯结构，内部有纵横交错的井字梁作为承力结构，该结构具有重量轻、刚强度高、耐久性高好等优点。

支撑杆为5A05铝合金(微弧氧化处理)，质量较轻。

因而相比于同等要求的金属机架，可减重30％以上，满足轻量化要求。

2.耐候性

因碳纤维的材料特性，必要的金属结构，进行了表面氧化处理，具有良好的抗盐雾、霉菌等环境适应能力。

3.电磁屏蔽效果

此外，采用前面碳纤维复合材料与后金属板的结构形式，可以起到抵御后方电磁干扰的作用，具有电磁屏蔽功能，通过实测满足GJB151相关海面电磁兼容要求。

4.散热性

机架内部分为上下两部分，中间用支撑板隔离，横板全部采用中空的栅格结构，可针对上下部分分别进行散热。

附图说明

图1是本发明机架的整体结构示意图。

图2是本发明机架不带前面板的结构示意图。

图3是本发明机架中为安装电子设备前的示意图。

图4是本发明机架中已安装电子设备后的示意图。

图5是本发明机架中各横板的接收示意图。

图6是本发明机架的侧板的外表面示意图。

图7是本发明机架的侧板的内表面示意图。

图8是本发明机架的侧板的内部结构示意图。

图9是本发明机架的风扇面板示意图。

图10是本发明机架的支撑板的结构示意图。

图11是本发明机架的支撑板安装结构示意图。

图12是本发明机架的装配流程图。

其中，1-第一侧板，1a-第一螺纹孔，1b-第一定位销孔，2-第二侧板，2a-井字梁，2b-泡沫，3-前上面板，4-风扇面板，4a-螺纹安装孔，5-前下面板，6-第一横板，7-第二横板，7a-第二定位销孔，7b-第二螺纹孔，8-第三横板，9-支撑板，9c-通孔，10-第四横板，11-第五横板，11c-插槽，12-第六横板，12c-插槽，13-支撑杆，14-后金属板，14a-螺栓连接孔，17-电子设备，100-L件。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

参考图1至图11所示，本实施例具体公开了一种耐恶劣环境的轻量化电磁屏蔽机架。所述电磁屏蔽机架为长方体形状。

电磁屏蔽机架包括第一侧板1、第二侧板2、后金属板14、上面板、风扇面板4、前下面板5、支撑板9和六块横板。

第一侧板1和第二侧板2为所述电磁屏蔽机架两相对设置的侧板；所述后金属板14为电磁屏蔽机架的后面板；所述上面板、风扇面板4和前下面板5共同构成电磁屏蔽机架的前面板，且由顶端至底端依次为上面板、风扇面板4和前下面板5。

六块横板在机架内由上往下依次水平布置的第一横板6、第二横板7、第三横板8、第四横板10、第五横板11和第六横板12。第一横板6作为本机架的顶板。第六横板12作为底板其底端还连接有减震器件。第二横板7、第三横板8、第五横板11、第六横板12为电子设备的承载部件，相邻两横板之间开设有对应的插槽，例如，第五横板11和第六横板12之间设有插槽11c/12c。电子设备17呈板状，通过插槽插入，安装于相邻两横板之间。

风扇面板4上至少设置有两排排风扇，所述支撑板9安装固定于所述电磁屏蔽机架内，将所述电磁屏蔽机架分隔为上部作业空间和下部作业空间，且所述支撑板9将风扇面板4上的排风扇均等分为两层。其中，所述支撑板9通过L件100固定安装于两侧侧板之上。

上部作业空间和下部作业空间分别设置3块横板，各横板为中空的栅格状结构，相邻横板间安装有待固定的电子设备17。

优选地，本实施例中，风扇面板4上设有两排排风风扇，每排风扇6个。上下散热风分别通过顶板及底板流入，在支撑板的分割下由上下两侧风扇抽出，形成散热风道。

对于高安装密度、较大发热量的电子设备模块，采用双空气流道空气散热方式实现了大量电子设备模块的有效散热：

1)以支撑板9作为分界，将机架上部、下部分割为上、下两个散射流道，减小了流道长度，提高了散热性能。避免了传统单一散热流道末端部件散热效果不佳，造成部件工作效率低，或损毁的情况。

2)第一与第二横板、第二与第三横板之间的电子设备模块，通过风扇面板上安装的上层6个风扇向外抽风、由第一横板上侧进风进行散热，形成上部空气散热流道。

3)第四与第五横板、第五与第六横板之间的电子设备模块，通过风扇面板上安装的下层6个风扇向外抽风、由第六横板下侧进风进行散热，形成下部空气散热流道。

同时，通过支撑板9的分隔，用户可以根据需求个性化的控制上部空气散热流道和下部空气散热流道的出风风速，从而节约了电能，达到更加节能和环境友好的效果。

结合机架功能，采用双空气流道散热，在较小的尺寸和重量代价下实现了高发热功率电子设备模块的散热。

第一侧板1和第二侧板2采用PMI泡沫夹芯结构，且内部设有纵横交错的井字梁2a作为承力结构。

各横板与第一侧板1和第二侧板2之间经定位销定位，并通过螺栓连接。以第二横板7为例，在横板两侧设有两个第二定位销孔7a和4个第二螺纹孔7b，第一侧板1和第二侧板2在第二横板7对应的位置之上同样设有2个第一定位销孔1b和第一螺纹孔1a；装配时第二横板7通过定位销来固定与侧板的相对位置，连接螺栓从侧板外侧面的沉头孔放入，与第二横板7锁紧连接。

后金属板14为铝材制得，且所述后金属板14与各横板和侧板通过螺栓连接。在后金属板上设有若干个螺栓连接孔14a，横板、侧板后侧在后金属板螺栓连接孔对应的位置上设有螺纹槽，后金属板与横板、侧板通过螺栓连接。

所述电子设备17为全金属封闭结构，电子设备17的壳体为金属材料整体铣制而成。

优选地，所述电磁屏蔽机架包括两根支撑杆13，所述支撑板9中部设有一对通孔9c；两支撑杆13分别贯穿所述通孔9c，并分别与支撑板9上侧和下侧的第三横板和第四横板固定连接。所述支撑板9与其上侧和下侧的横板平行设置。所述支撑杆13为经微弧氧化处理的铝合金制得。通过支撑杆13实现了第三横板和第四横板的相对定位和结构支撑。

本发明所述机架的复材结构还进行了表面喷漆处理。支撑杆13选用5A05铝合金，预埋件选用316L不锈钢，由于使用环境有酸性盐雾及酸性大气，316L不锈钢表面需要进行钝化处理，5A05铝合金表面需要进行微弧氧化处理。从而能够适应高低温、温度冲击、湿热、霉菌、盐雾、酸性大气等恶劣环境。

本发明第一侧板1、第二侧板2、上面板、风扇面板4、前下面板5、支撑板9和各横板采用碳纤维复合材料制得。

相比于传统金属机架，本机架减重30％以上，区别于金属承载结构，以复合材料结构作为机架主要电子设备的安装基础，轻量化结构主创新优势体现在：1)侧板结构为碳纤维泡沫夹芯结构，在侧板与横板连接处，侧板内部有丛横交错的复合材料加强筋作为承力结构，其余位置均为泡沫，有效减重；2)横板为中空栅格结构，在保证刚强度的前提下极大减轻了重量；3)前上面板与前下面板为泡沫夹芯结构，兼具刚性与重量轻的优势；4)第一及第六横板通过螺栓安装至侧板的预埋螺母，第二至第四横板侧边预埋螺母，通过螺栓安装至侧边，结构间均采取预埋螺母结合螺栓的方式实现连接，结构紧凑、连接可靠、重量轻。

基于复合材料承载结构及后金属板结构，机架在减重的前提下，实现了不低于金属机架的力学性能，能够适应振动、加速度、冲击、颠振等复杂力学环境，并已通过相关试验验证。

本发明机架通过采用混合材料与结构实现了较佳的电磁屏蔽功能。具体地，复合材料的电导率较低，单纯复合材料的电磁屏蔽性能较差，机架采用金属、复材两种材料，并采用相对应的两种结构形式实现了电子设备的电磁屏蔽：

1)对于电磁屏蔽性能较好、发热量较大的电子设备，将其设计安装于复合材料结构中，复合材料结构为非封闭式结构，具有良好的散热条件；2)对于电磁屏蔽性能较差、发热量较小的设备，将其设计安装于后金属板内，后金属板设计为封闭结构，具有良好的屏蔽性能；3)通过复合材料结构实现大部分设备的安装、承载、散热要求，具有重量轻、刚强度好的优势；4)通过金属结构实现小部分设备的安装与电磁屏蔽。

通过复合材料栅格非封闭式结构、金属材料封闭结构的两种不同形式，并将相应电子设备设计相应安装位置，实现了装载设备的电磁屏蔽与良好散热。

参考图12所示，本实施例机架的安装流程包括：

1)第一步：将定位销插进六块横板(第一横板6、第二横板7、第三横板8、支撑板9、第四横板10、第五横板11、第六横板12)两侧的销孔内，露出一定长度。

2)第二步：以两块侧板(第一侧板1和第二侧板2)为安装基础，水平放置，根据两块侧板上的销孔位置，将装好定位销的横板与侧板配装，确定横板的方向和位置后，使用螺栓拴紧横板。

3)第三步：将支撑杆13从支撑板9中间孔位穿过，支撑杆端部螺杆与第三横板8连，另一端与第四横板10连接。

4)第四步：根据L件100、两块侧板(第一侧板1和第二侧板2)、支撑板9侧边上的孔位，使用螺栓锁紧L件，完成支撑板9的固定。

5)第五步：根据两块侧板(第一侧板1和第二侧板2)后侧、横板后侧上的螺纹槽装配后金属板14，使用螺栓锁紧。

6)第六步：根据机架卡槽位置装配内部电子设备17和扇热风扇。

7)第七步：根据侧板前侧、横板前侧上的螺纹槽位置装配前上面板3、前下面板5、风扇面板4，使用螺栓锁紧。

8)第八步：根据第六横板12底部减震器连接螺纹位置装配机架减震器，使用螺栓锁紧。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐恶劣环境的轻量化电磁屏蔽机架，其特征在于，所述电磁屏蔽机架为长方体形状，所述电磁屏蔽机架包括第一侧板(1)、第二侧板(2)、后金属板(14)、上面板(3)、风扇面板(4)、前下面板(5)、支撑板(9)和若干横板；

所述第一侧板(1)和第二侧板(2)为所述电磁屏蔽机架两相对设置的侧板；所述后金属板(14)为电磁屏蔽机架的后面板；所述上面板(3)、风扇面板(4)和前下面板(5)共同构成电磁屏蔽机架的前面板，且由顶端至底端依次为上面板(3)、风扇面板(4)和前下面板(5)；

所述风扇面板(4)上至少设置有两排排风扇，

所述支撑板(9)安装固定于所述电磁屏蔽机架内，将所述电磁屏蔽机架分隔为上部作业空间和下部作业空间，且所述支撑板(9)将风扇面板(4)上的排风扇均等分为两层；

所述上部作业空间和下部作业空间分别设置若干横板，各横板为中空的栅格状结构，相邻横板间安装有待固定的电子设备(17)。

2.如权利要求1所述的电磁屏蔽机架，其特征在于，所述电磁屏蔽机架包括两根支撑杆(13)，所述支撑板(9)中部设有一对通孔(9c)；

两支撑杆(13)分别贯穿所述通孔(9c)，并分别与支撑板(9)上侧和下侧的横板固定连接。

3.如权利要求2所述的电磁屏蔽机架，其特征在于，所述支撑板(9)与其上侧和下侧的横板平行设置。

4.如权利要求2所述的电磁屏蔽机架，其特征在于，所述支撑杆(13)为经微弧氧化处理的铝合金制得。

5.如权利要求1所述的电磁屏蔽机架，其特征在于，第一侧板(1)、第二侧板(2)、上面板(3)、风扇面板(4)、前下面板(5)、支撑板(9)和各横板采用碳纤维复合材料制得。

6.如权利要求1所述的电磁屏蔽机架，其特征在于，所述第一侧板(1)和第二侧板(2)采用PMI泡沫夹芯结构，且内部设有纵横交错的井字梁作为承力结构。

7.如权利要求1所述的电磁屏蔽机架，其特征在于，相邻两横板之间开设有插槽结构，所述电子设备(17)固定于插槽结构之上。

8.如权利要求1所述的电磁屏蔽机架，其特征在于，各横板与第一侧板(1)和第二侧板(2)之间经定位销定位，并通过螺栓连接。

9.如权利要求1所述的电磁屏蔽机架，其特征在于，后金属板(14)为铝材制得，且所述后金属板(14)与各横板和侧板通过螺栓连接。

10.如权利要求1所述的电磁屏蔽机架，其特征在于，所述电子设备(17)为全金属封闭结构，电子设备(17)的壳体为金属材料整体铣制而成。

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