CN210723828U - 一种电力二次设备高效散热机箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电网继电保护领域，公开了一种电力二次设备高效散热机箱，所述机箱包括CPU插件模块和钣金机箱主体；所述CPU插件模块包括依序设置的PCB板卡、散热器、插件面板；所述钣金机箱主体侧面设有侧面开口，所述CPU插件模块穿过侧面开口插入钣金机箱主体内，所述CPU插件模块插入钣金机箱主体后散热器通过侧面开口直接与外界空气接触；所述散热器包括主散热器和与主散热器上、下两侧固定连接的散热器附件。所述机箱结构具备高效的散热性能、良好的可加工性以及简洁的外形设计，保证机箱具有较高等级的IP防护和电磁屏蔽效能，同时方便插件的插拔与更换，使电力二次设备具有良好的可维护性。

Description

一种电力二次设备高效散热机箱

技术领域

本实用新型属于电网继电保护领域，具体涉及一种电力二次设备高效散热机箱。

背景技术

随着电网技术的高速发展，国家电网逐步在推行第三代智能站。目前第三代智能站中需要对多种电网二次设备进行户外就地化安装，就地化安装保护装置须具有规定的防护性能和电磁兼容、散热性能，为继电保护装置提供必需的运行环境。于是新一代就地化保护装置应运而生，其高IP防护、抗跌落、电磁兼容和散热性能的机箱结构保证了内部板卡和器件的稳定运行。但与此同时，其造价成本高、一旦故障就需要整机更换的特点导致就地化保护装置具有天然的难维护性。此外，电力二次装置越来越多采用高速高性能的处理器，这些器件往往具备高功耗高发热量的特点，在结合就地化安装的概念时，元器件的实际温度可能高于正常工作温度范围。

因此，需要开发一种适用于电力二次设备的、造价成本不高、具备高效散热性能和方便更换与维护的新型机箱结构。

实用新型内容

为了实现上述技术目的，本实用新型提出了一种电力二次设备高效散热机箱。该结构在电力二次设备传统常规钣金机箱的基础上，对机箱侧面进行开口，并采用简洁的散热设计对机箱开口进行封闭，以达到高效的散热性能、方便更换与维护、机箱造价成本不高的目的。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种电力二次设备高效散热机箱，所述机箱包括CPU插件模块和钣金机箱主体；所述CPU插件模块包括依序设置的PCB板卡、散热器、插件面板；所述钣金机箱主体侧面设有侧面开口，所述CPU插件模块穿过侧面开口插入钣金机箱主体内，所述CPU插件模块插入钣金机箱主体后散热器通过侧面开口直接与外界空气接触；所述散热器包括主散热器和与主散热器上、下两侧固定连接的散热器附件。

进一步的，所述钣金机箱主体上设置有上导轨板和下导轨板，所述上导轨板和下导轨板上均设置有导轨槽，所述CPU插件模块通过插入上导轨板的导轨槽和下导轨板的导轨槽中以插入钣金机箱主体。

进一步的，所述PCB板卡、插件面板和散热器两两相互固定。

进一步的，所述散热器整体高度和PCB板卡高度相同，散热器通过导热硅胶片压在PCB板卡上。

进一步的，所述钣金机箱主体的侧面开口上下两侧均向内折弯形成上部内折弯部和下部内折弯部，一个散热器附件与上部内折弯部形成迷宫型结构，另一个散热器附件与下部内折弯部形成迷宫型结构。

进一步的，所述钣金机箱主体的侧面开口前端装有屏蔽挡板，所述屏蔽挡板位于上导轨板和下导轨板之间，插入CPU插件模块后屏蔽挡板与CPU插件模块相邻，屏蔽挡板后侧靠近屏蔽挡板上、下两端处分别抵靠侧面开口上部内折弯部、侧面开口下部内折弯部；屏蔽挡板位于机箱壳体内侧且与侧面开口前端连接。

进一步的，所述主散热器包括基板和翅片，所述翅片、基板、PCB板卡依序设置。

进一步的，所述翅片位于主散热器的最前端，并与屏蔽挡板贴合。

进一步的，所述钣金机箱主体的侧面开口后部设有加强凸筋和反折压平部，所述反折压平部设置于加强凸筋的后侧。

进一步的，所述钣金机箱主体还设置有安装支架。

一种电力二次设备高效散热机箱，该结构包含带散热器的CPU插件模块和钣金机箱主体；其中，CPU插件模块由依序设置的PCB板卡、散热器、插件面板组成；钣金机箱主体侧面设有侧面开口，CPU插件模块穿过侧面开口插入钣金机箱主体内，CPU插件模块插入钣金机箱主体后散热器通过侧面开口直接与外界空气接触；散热器包含主散热器和与主散热器上、下两侧固定连接的散热器附件；散热器附件与由侧面开口上下两侧向内折弯形成的侧面开口内折弯部形成迷宫型结构；钣金机箱主体的侧面开口后部设有加强凸筋和反折压平部。所述的侧面开口可以为侧面矩形开口。所述的侧面开口内折弯部即矩形开口内折弯部(包括矩形开口上部内折弯部、矩形开口下部内折弯部)。

CPU插件模块通过插入上导轨板的导轨槽和下导轨板的导轨槽中以插入钣金机箱主体，并由手拧螺钉固定CPU插件模块。PCB板卡、插件面板和散热器两两相互固定。散热器通过导热硅胶片压在PCB板卡上，散热器翅片方向竖直。

散热器附件与侧面开口内折弯部形成迷宫型结构是指：一个散热器附件与矩形开口上部内折弯部形成迷宫型结构，另一个散热器附件与矩形开口下部内折弯部也形成迷宫型结构，侧面开口前端装有屏蔽挡板，侧面开口前部空间由屏蔽挡板封闭，屏蔽挡板、侧面开口内折弯部、散热器附件共同构成迷宫型结构。

侧面开口前端装有屏蔽挡板，屏蔽挡板位于上导轨板和下导轨板之间，插入CPU插件模块后屏蔽挡板与CPU插件模块相邻，屏蔽挡板后侧靠近屏蔽挡板上、下两端处分别抵靠侧面开口上部内折弯部、侧面开口下部内折弯部；屏蔽挡板位于机箱壳体内侧且与侧面开口前端连接。其中主散热器的最前端的翅片和屏蔽挡板紧紧贴合设置。

具体地，散热器包含主散热器和散热器附件，散热器附件通过螺钉和定位销固定在主散热器上。散热器整体高度和PCB板卡高度相同，通过导热硅胶片压在PCB板的高性能CPU上，翅片方向竖直。散热器由螺钉固定在插件面板上，再通过螺柱与PCB板卡固定，PCB和插件面板之间也有螺钉进行连接。CPU插件模块通过导轨插入钣金机箱，钣金机箱主体侧面开口，保证CPU插件模块插入机箱后散热器通过侧面开口直接与外界空气接触。散热器和钣金机箱侧面开口上下两处的内折弯以及机箱前部的挡板配合形成迷宫结构来保证箱体电磁屏蔽效能。钣金机箱侧面开口后部进行反折压平和打凸筋的方式来保证缺口处的材料强度。

所述机箱结构中，CPU插件模块通过导轨插入钣金机箱主体，CPU插件模块前端通过PCB板卡上的端子插到总线板上，CPU插件模块后端通过手拧螺丝固定在钣金机箱上。

所述CPU插件模块中，CPU插件模块由PCB板卡、插件面板和散热器组成，且PCB板卡、插件面板和散热器两两相互通过螺钉或者螺柱进行固定，来保证插件模块整体的固定可靠性。

所述散热器中，散热器包含主散热器和散热器附件，散热器附件通过螺钉和定位销固定在主散热器上，散热器整体高度和PCB板卡高度相同，通过导热硅胶片压在PCB板的高性能CPU等元器件上，散热器翅片方向竖直。

所述机箱结构中，钣金机箱侧面开口，保证CPU插件模块插入机箱后散热器通过侧面开口直接与外界空气接触，提高散热效率。

所述机箱结构中，散热器和钣金机箱侧面开口上下两处的内折弯以及机箱前部的挡板配合形成迷宫结构来保证箱体电磁屏蔽效能。

所述机箱结构中，钣金机箱侧面开口后部进行反折压平和打凸筋的方式来保证缺口处的材料强度。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果：

本实用新型的一种电力二次设备高效散热机箱结构，外形设计简洁、散热性能高效，机箱侧面开口后仍能实现良好的电磁屏蔽，且机箱造价成本不高，能保证二次设备在就地化户外柜内工作时能稳定运行，方便更换与维护。

本实用新型公开了一种适用于电力二次设备、具备高效散热性能的钣金机箱结构，该结构包含带散热器的CPU插件模块和钣金机箱主体。其中，CPU插件模块由PCB板卡、插件面板和散热器组成。散热器包含主散热器和散热器附件，散热器附件通过螺钉和定位销固定在主散热器上。散热器整体高度和PCB板卡高度相同，通过导热硅胶片压在PCB板的高性能CPU上，翅片竖直向上。散热器由螺钉固定在插件面板上，再通过螺柱与PCB板卡固定，PCB和插件面板之间也有螺钉进行连接。CPU插件模块通过导轨插入钣金机箱，钣金机箱主体侧面开口，保证CPU插件模块插入机箱后散热器通过侧面开口直接与外界空气接触。散热器和钣金机箱侧面开口上下两处的内折弯以及机箱前部的挡板配合形成迷宫结构，提高箱体电磁屏蔽效能。钣金机箱侧面开口后部进行反折压平和打凸筋的方式来保证缺口处的材料强度。此种钣金机箱结构具备高效的散热性能、良好的可加工性以及简洁的外形设计，可以解决高性能、高功耗CPU等元器件发热量大的问题，保证机箱具有较高等级的IP防护和电磁屏蔽效能，同时方便插件的插拔与更换，使电力二次设备具有良好的可维护性。

附图说明

图1本实用新型机箱整体结构示意图；

图2本实用新型CPU插件模块示意图；

图3、图4、图5、图6本实用新型机箱主体结构示意图；

图7、图8本实用新型机箱散热结构示意图；

图9散热器附件和侧面开口内折弯形成的迷宫型结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合示意图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。

本实用新型的电力二次设备高效散热机箱的整体结构示意图，如图1所示，机箱整体结构由钣金机箱主体101、CPU插件模块102组成；钣金机箱主体101是一个侧面开矩形口(即侧面矩形开口308)、形制为4U半层的钣金机箱，CPU插件模块102通过导轨插入钣金机箱主体101，并用手拧螺丝进行固定。安装CPU插件模块202时，将安装CPU插件模块202通过侧面矩形开口308插入钣金机箱主体101内(直接插入到下导轨板306的导轨和上导轨板307的导轨中)，最终CPU插件模块202固定于上导轨板和下导轨板之间。

本实用新型CPU插件模块的示意图，如图2所示。其中，201为插件面板(用于安装所需插件)，202为PCB板卡，203为主散热器，204为散热器附件。散热器包含一个主散热器203和两个散热器附件204，两个散热器附件204分别通过2颗沉头螺钉和2颗定位销固定在主散热器203上下两侧。由于CPU插件模块作为一个整体插拔，在充分保证散热性能的基础上，散热器整体高度和PCB板卡202高度相同(即散热器能够对整块PCR板卡进行散热，由于高度相同散热器能够覆盖整个PCR板卡，所述的高度指的是图2中的散热器和PCR板卡的竖向长度)，散热器通过导热硅胶片压在PCB板卡202上(导热硅胶片设置于散热器与PCB板卡中间，且散热器、导热硅胶片、PCB板卡依序接触)，主散热器203翅片方向竖直，从而提高对流效率。插件面板201一侧通过螺钉与PCB板卡202固定，插件面板201另一侧通过螺钉与主散热器203固定，主散热器203通过螺钉与PCB板卡202固定，实现插件面板、主散热器、PCB板卡三者相互固定，来保证CPU插件模块的整体稳定性。

本实用新型钣金机箱主体101的具体结构，如图3、图4、图5和图6所示。其中，301为机箱前面板(其位于机箱壳体前端)，302为机箱壳体(其为钣金机箱主体101的主体结构)，303为安装支架，304为屏蔽挡板，305为总线PCB板，306为下导轨板，307为上导轨板，308为侧面矩形开口，309为矩形开口下部内折弯部(矩形开口下部内折弯部位于机箱壳体302内侧且与矩形开口下部连接，所述的矩形开口指侧面矩形开口308，其实质为从矩形开口下部向内延伸出的内折弯部)，310为矩形开口上部内折弯部(矩形开口上部内折弯部位于机箱壳体内侧且与矩形开口上部连接，其实质为从矩形开口上部向内延伸出的内折弯部)，311为加强凸筋，312为反折压平部，313为手拧螺钉，314为其他插件面板(可用于插入除了CPU插件模块以外的其它模块，其可以位于机箱后面板)。钣金机箱主体101侧面开设有侧面矩形开口308，侧面矩形开口308上下两侧(或上、下部)均向内折弯形成所述的矩形开口上部内折弯部310和矩形开口下部内折弯部309，如图5所示(即图3中的A-A截面)。侧面矩形开口308前端装有屏蔽挡板304，屏蔽挡板304位于上导轨板307和下导轨板306之间并通过螺钉固定在机箱壳体302上。如图5所示，屏蔽挡板304后侧靠近屏蔽挡板上、下两端处分别抵靠矩形开口上部内折弯部310、矩形开口下部内折弯部309，从而保证侧面矩形开口308前部(即侧面矩形开口308前端)具有足够的机箱强度。屏蔽挡板304位于机箱壳体302内侧且与侧面矩形开口308前端连接，且屏蔽挡板304靠近机箱前面板301。上导轨板307固定于机箱壳体上表面内壁，下导轨板固定于机箱壳体下表面内壁，且上导轨板307的导轨和下导轨板306的导轨的位置相对应，方便CPU插件模块插入导轨中。钣金机箱侧面矩形开口308后部则用打加强凸筋311和反折压平部312的方式，来保证后部这一区域的壳体强度。反折压平部312设置于加强凸筋311的后侧；且加强凸筋311和反折压平部312位于具有侧面矩形开口308的机箱侧面板的后侧，且位于侧面矩形开口308后方。安装支架303通过6个螺钉(比如手拧螺钉313)分别固定在机箱壳体302前端(即机箱前面板301)的左右两侧，安装支架303用于将电力二次设备高效散热机箱固定于特定的安装位置。

进一步详细说明本实用新型的钣金机箱的散热结构，如图7和图8所示，包含上导轨板307，下导轨板306，矩形开口上、下部内折弯部310和309，主散热器203的基板401，主散热器203的翅片402，机箱壳体302，PCB板卡202，屏蔽挡板304。当CPU插件模块102整体插入钣金机箱主体101时，散热器附件204和侧面开口内折弯部形成迷宫型结构(即一个散热器附件204与矩形开口上部内折弯部形成迷宫型结构，另一个散热器附件204与矩形开口下部内折弯部也形成迷宫型结构，侧面矩形开口308前部空间用屏蔽挡板封闭(前部空间指的是机箱壳体内位于侧面矩形开口前面的空间，屏蔽挡板与侧面矩形开口前端连接，可以认为屏蔽挡板从侧面矩形开口前端向机箱壳体内延伸)，屏蔽挡板、矩形开口上部内折弯部、主散热器上方的散热器附件共同构成迷宫型结构；屏蔽挡板、矩形开口下部内折弯部、主散热器下方的散热器附件也共同构成迷宫型结构)，即形成一个扁平的“S”型间隙501，如图9所示，电磁波在这个狭长的“S”型空间中不断衰减，从而充分保证侧面矩形开口308上、下部的电磁屏蔽性能。基板401、翅片402构成主散热器，翅片402、基板401、PCB板卡202依序设置。散热器基板401同PCB板卡202高度相同，实现CPU插件模块的插入的具体方式为：散热器基板401和PCB板卡202整体插入下导轨板306的第一导轨槽403和第二导轨槽404以及上导轨板307的第一导轨槽405和第二导轨槽406之中(其中散热器基板和PCR板卡固定连接)，从而保证了CPU插件模块的整体稳定性。主散热器203的最前端的翅片(指最靠近机箱前面板的翅片)和屏蔽挡板304紧紧贴住，将前端缝隙密封，保证侧面矩形开口308前端的电磁屏蔽效能。散热器翅片直接与空气接触，有利于外部对流散热，从而极大提高了散热效能。机箱整体简洁的外形设计和巧妙的散热设计保证了机箱具备良好的IP防护等级以及高效的散热性能，同时CPU插件模块的可插拔方便后续的更换与维护。

综上所述：

本实用新型提出一种电力二次设备高效散热机箱结构，该结构在电力二次设备传统常规钣金机箱的基础上，对机箱侧面进行开口，并采用巧妙的散热设计对机箱开口进行封闭，以实现高效的散热性能、简洁的外形以及良好的可维护性。

以上显示和描述了本实用新型的基本结构、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的结构，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述机箱包括CPU插件模块和钣金机箱主体；所述CPU插件模块包括依序设置的PCB板卡、散热器、插件面板；所述钣金机箱主体侧面设有侧面开口，所述CPU插件模块穿过侧面开口插入钣金机箱主体内，所述CPU插件模块插入钣金机箱主体后散热器通过侧面开口直接与外界空气接触；所述散热器包括主散热器和与主散热器上、下两侧固定连接的散热器附件。

2.根据权利要求1所述的电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述钣金机箱主体上设置有上导轨板和下导轨板，所述上导轨板和下导轨板上均设置有导轨槽，所述CPU插件模块通过插入上导轨板的导轨槽和下导轨板的导轨槽中以插入钣金机箱主体。

3.根据权利要求1所述的电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述PCB板卡、插件面板和散热器两两相互固定。

4.根据权利要求1或3所述的电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述散热器整体高度和PCB板卡高度相同，散热器通过导热硅胶片压在PCB板卡上。

5.根据权利要求2所述的电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述钣金机箱主体的侧面开口上下两侧均向内折弯形成上部内折弯部和下部内折弯部，一个散热器附件与上部内折弯部形成迷宫型结构，另一个散热器附件与下部内折弯部形成迷宫型结构。

6.根据权利要求5所述的电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述钣金机箱主体的侧面开口前端装有屏蔽挡板，所述屏蔽挡板位于上导轨板和下导轨板之间，插入CPU插件模块后屏蔽挡板与CPU插件模块相邻，屏蔽挡板后侧靠近屏蔽挡板上、下两端处分别抵靠侧面开口上部内折弯部、侧面开口下部内折弯部；屏蔽挡板位于机箱壳体内侧且与侧面开口前端连接。

7.根据权利要求6所述的电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述主散热器包括基板和翅片，所述翅片、基板、PCB板卡依序设置。

8.根据权利要求7所述的电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述翅片位于主散热器的最前端，并与屏蔽挡板贴合。

9.根据权利要求1所述的电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述钣金机箱主体的侧面开口后部设有加强凸筋和反折压平部，所述反折压平部设置于加强凸筋的后侧。

10.根据权利要求1所述的电力二次设备高效散热机箱，其特征在于，所述钣金机箱主体还设置有安装支架。

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