ES2708862T3

ES2708862T3 - Ventilacion EMI inteligente

Info

Publication number: ES2708862T3
Application number: ES16778143T
Authority: ES
Inventors: Stephen Coppola
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2019-04-11
Anticipated expiration: 2036-09-14
Also published as: KR20180053655A; KR102457379B1; US20180249600A1; EP3320762A1; MX2018003075A; WO2017048745A1; CA2994885A1; JP6716688B2; CA2994885C; EP3320762B1; CN108029227B; US10477740B2; JP2018528618A; CN108029227A

Abstract

Un panel de ventilación blindado EMI (10) para su disposición sobre una abertura correspondiente en un gabinete de electrónica, el panel de ventilación (10) que comprende: un medio eléctricamente conductor (30) que comprende una pluralidad de pasajes de ventilación (32), cada pasaje (32) que incluye una entrada (33) y un canal conectado y que se extiende lejos de la entrada; caracterizado porque cada paso (32) se activa selectivamente entre al menos un primer estado constreñido y un segundo estado desconstreñido tras la aplicación o la eliminación de un mecanismo de activación.

Description

DESCRIPCION

Ventilacion EMI inteligente

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un panel de ventilacion con blindaje EMI, y mas particularmente, a un respiradero de blindaje EMI que se autorregula.

Antecedentes

En general, la operacion de dispositivos electronicos tales como monitores, radios, computadoras, instrumentos medicos, maquinas comerciales, equipos de comunicaciones y similares esta asistida por la generacion de radiacion electromagnetica dentro del circuito electronico del equipo. Dicha radiacion a menudo se desarrolla como un campo o como transiciones dentro de la banda de radiofrecuencia del espectro electromagnetico, es decir, entre aproximadamente 10 KHz y 10 GHz, y se denomina "interferencia electromagnetica" o "EMI". Se sabe que la EMI interfiere con el funcionamiento de otros dispositivos electronicos proximos. "EMI" se usa aqu de manera intercambiable con el termino "interferencia de radiofrecuencia" ("RFI").

Para atenuar los efectos de EMI, se puede emplear un blindaje EMI adecuado que tenga la capacidad de absorber y/o reflejar energfa EMI tanto para limitar la energfa EMI dentro de un dispositivo fuente como para aislar ese dispositivo u otros dispositivos "objetivo" de otros dispositivos fuente. Dicho blindaje se proporciona como una barrera que se interpone entre la fuente y los otros dispositivos, y lo mas a menudo es que se configura como un alojamiento electricamente conductor y puesto a tierra u otro recinto que rodea el circuito de generacion de EMI del dispositivo fuente. Sin embargo, cuando dichos circuitos estan contenidos dentro del espacio confinado de un envolvente, a menudo es necesario proporcionar un medio de enfriamiento o ventilacion para disipar el calor generado por los circuitos. Por lo tanto, la mayona de los recintos estan formados por una o mas aberturas o puertos de entrada y/o escape de aire para la circulacion de aire por conveccion natural o forzada entre el interior del envolvente y el ambiente.

Si se dejan sin cubrir, tales aberturas representanan una discontinuidad en la conductividad de la superficie y el suelo del envolvente, con el resultado de una disminucion en la efectividad del blindaje contra el EMI del envolvente. Por consiguiente, los paneles de ventilacion blindados se han utilizado para cubrir las aberturas de una manera que permite la ventilacion del recinto mientras se mantiene la continuidad electrica, es decir, la conexion a tierra, a traves de la abertura de ventilacion.

En la construccion basica, dichos paneles de ventilacion, que estan dimensionados para abarcar la abertura correspondiente en el recinto, se forman convencionalmente a partir de una lamina de un medio de proteccion poroso, electricamente conductor, es decir, una abertura de ventilacion, y un elemento de marco electricamente conductor configurado para que apoye los medios circunscribiendo su periferia exterior. El medio, que puede ser un material conductor estructurado en forma de panal u otro material conductor celular, se recibe en el marco, o esta unido de otro modo, que normalmente se proporciona como aluminio extruido, acero inoxidable, Monel u otros metales. El marco, a su vez, se puede sujetar al recinto sobre la abertura, por lo tanto con tornillos o similares, y se proporciona opcionalmente un sello o junta compresible, conductora electricamente para un mejor contacto electrico entre el marco y el recinto.

En vista de la proliferacion de dispositivos electronicos, es de esperar que las mejoras continuas en los paneles de ventilacion blindados EMI sean bien recibidas por la industria, y en particular por los disenadores de recintos para computadoras personales, servidores de archivos, equipos de telecomunicaciones y similares. Sistemas que ahora operan en frecuencias de 500 MHz o mas. De hecho, a medida que las velocidades de procesamiento de los dispositivos electronicos continuan aumentando con la generacion concomitante de radiacion EMI de mayor frecuencia y mayor salida, los disenadores de gabinetes se enfrentan a los requisitos aparentemente competitivos de proporcionar tanto ventilacion adecuada como proteccion efectiva contra EMI. En tales aplicaciones, un medio de proteccion de panal de abeja, a menudo se puede preferir a otros medios, ya que se sabe que proporciona un blindaje EMI efectivo a frecuencias mas altas con menos flujo de aire de restriccion.

El documento US2011297413 describe un recinto de un dispositivo electronico que incluye una placa. La placa define una serie de agujeros. Cada agujero de canal tiene un par de pestanas conectadas entre sf y con el agujero de paso. Cada par de pestanas se inclina hacia un interior del gabinete. El cierre puede proteger la interferencia electromagnetica del dispositivo electronico.

El documento US6297446 describe un panel de ventilacion EMI que comprende multiples capas de laminas metalicas perforadas que estan conectadas electricamente entre sf. Las hojas de metal estan perforadas con agujeros de igual tamano en un patron comun. Las hojas de metal estan dispuestas en una pila de tal manera que los orificios de igual tamano tienen centros de ubicacion conjunta. Tambien los orificios de cada lamina estan alineados de manera que el aire ingrese al panel a traves del lado del orificio con orificios biselados. El bisel se forma a partir de un punzon utilizado para hacer los agujeros. Las laminas del panel estan conectadas electricamente en la periferia de las laminas a traves de remaches o una junta.

El documento WO9732459 describe un dispositivo de blindaje para paneles de ventilacion de instruments electronicos. Se proporciona un conector electrico que comprende un alojamiento dielectrico en angulo con respecto a la cavidad y la cavidad abierta. Un terminal que se puede insertar en la cavidad tiene una superficie de montaje del componente que esta dispuesta para alinearse con la abertura cuando el terminal esta dispuesto en la cavidad. El terminal y la cavidad estan configurados con superficies cooperantes que grnan el terminal durante la insercion en la cavidad, de modo que la superficie de montaje del componente no contacta con la carcasa durante la insercion, por lo que se evita la contaminacion de la superficie de montaje del componente.

Resumen

En un primer aspecto de la invencion, se proporciona un panel de ventilacion blindado EMI para su disposicion sobre una abertura correspondiente en un recinto electronico, el panel de ventilacion incluye un medio electricamente conductor que tiene una pluralidad de conductos de ventilacion, cada conducto incluye una entrada y un canal conectado y que se aleja de la entrada; en el que cada conducto se acciona selectivamente entre al menos un primer estado constrenido y un segundo estado desconstrenido al aplicar o eliminar un mecanismo de activacion.

En una realizacion, el medio electricamente conductor incluye un polfmero electroactivo y el mecanismo de activacion incluye un potencial electrico. Cada paso puede estar constrenido cuando se aplica un primer potencial al medio electricamente conductor y se puede desconstrenido cuando se aplica un segundo potencial diferente del primer potencial al medio conductor electrico o cuando se elimina el primer potencial.

En una realizacion, el polfmero electroactivo incluye un elastomero de silicona electrostatico.

En otra realizacion, el medio electricamente conductor incluye un polfmero con memoria de forma.

El mecanismo de activacion puede incluir un cambio de temperatura dentro de la caja electronica.

En una realizacion, el mecanismo de activacion incluye un campo electrico.

En una realizacion, el mecanismo de activacion incluye un campo magnetico.

En otro aspecto de la invencion, se proporciona un sistema de proteccion EMI que incluye: un panel de ventilacion blindado EMI segun el primer aspecto de la invencion; un receptor configurado para monitorear la energfa EMI que entra y sale del gabinete de la electronica; un termopar configurado para controlar la temperatura dentro de la caja electronica; y un controlador configurado para modular el tamano efectivo de la entrada de cada paso en funcion de la entrada recibida desde el receptor y el termopar.

Breve Descripcion de los Dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de un recinto electronico representativo que incluye un panel de ventilacion blindado EMI segun la presente invencion.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una realizacion del panel de ventilacion de la invencion.

La figura 3 es una vista en perspectiva de una realizacion del panel de ventilacion de la invencion.

Las Figuras 4A y 4B son vistas esquematicas de una parte del panel de ventilacion en un estado abierto y en un estado restringido, respectivamente.

Descripcion Detallada

El panel de ventilacion con blindaje EMI de la presente invencion esta adaptado para cubrir una abertura correspondiente en una carcasa o recinto de electronica para proporcionar ventilacion mientras se mantiene el blindaje EMI a traves de la abertura.

Haciendo referencia a la fig. 1, el panel de ventilacion 10 con proteccion EMI esta montado en una superficie 12 de un gabinete de electronica, como el alojamiento con proteccion EMI que se muestra en el espectro en 14. Dentro de esta aplicacion representativa, el panel 10 se monta utilizando, por ejemplo, tornillos, pernos u otros miembros de fijacion, sobre una abertura correspondiente formada dentro del alojamiento 14. Dicha abertura generalmente se formara teniendo un margen externo predefinido, mostrado en el espectro en 16, sobre el cual el panel 10 esta circunscrito para cubrir la abertura de manera que proporcione ventilacion sin comprometer la eficacia de blindaje EMI de la carcasa 14. Se apreciara, sin embargo, que aspectos de la presente invencion pueden encontrar utilidad en otras aplicaciones de blindaje EMI. Por ejemplo, el panel 10 puede montarse alternativamente en la pared de una habitacion con proteccion EMI para cubrir una abertura de ventilacion del mismo. Por lo tanto, el uso dentro de esas otras aplicaciones debe considerarse expresamente dentro del alcance de la presente invencion.

La figura 2 representa, en configuracion general, el panel de ventilacion 10 de apantallamiento EMI de la invencion. El panel de ventilacion 10 incluye un elemento de bastidor 20 y medio 30. El medio 30 se representa como una configuracion de panal que comprende una pluralidad de celdas unidas entre sf en una configuracion de la matriz. El miembro de bastidor 20 puede incluir orificios de montaje 40 para recibir miembros de sujecion tales como tornillos, pernos o similares. Alternativamente, el panel de ventilacion 10 se puede unir a la superficie del recinto utilizando un adhesivo electricamente conductor, o de lo contrario, segun lo configurado para un ajuste de interferencia dentro de la abertura del recinto.

Haciendo referencia a la fig. 3, el medio 30 del panel de ventilacion 10 se extiende a lo largo del eje transversal 50 entre un par de caras de medio opuestas, 52a-b, que definen una dimension de espesor entre ellas. Como se muestra en la Figura 3, el medio puede tener una estructura celular hexagonal, es decir, en forma de panal u otra estructura celular que este "abierta" o por otra parte porosa para admitir el flujo de aire de refrigeracion a traves del mismo para la ventilacion de la carcasa asociada u otro recinto electronico. Cada una de las celdas 32 define un paso de ventilacion que tiene una abertura 33 y se extiende a traves de la direccion del espesor.

Los fabricantes de cajas de electronica a menudo deben comprimirse entre el flujo de aire y la atenuacion de EMI en el diseno de las cajas. Este es el intercambio de flujo de aire/EMI. Las opciones de diseno son estaticas e imponen restricciones en el rendimiento del sistema, incluso cuando no son necesarias en un momento dado. Al tener esta relacion de flujo de aire/EMI de compensacion dinamica, el fabricante del gabinete electronico puede cumplir con los requisitos que son dinamicos con una unica ventilacion. Por ejemplo, una ventilacion de EMI dinamica permite maximizar o aumentar el flujo de aire a traves del gabinete cuando la necesidad de la efectividad del blindaje de EMI esta disminuyendo o ya no existe. La electronica que opera a una temperatura mas baja puede tener una vida util mas larga.

El respiradero de proteccion EMI de la presente invencion autorregula el tamano de la abertura de las celdas dependiendo del nivel y el flujo de aire, es decir, el enfriamiento, requerido en un momento dado. El sistema de blindaje EMI incluye (i) un panel de ventilacion que tiene una pluralidad de celdas, ranuras o aberturas para permitir el paso del aire; (ii) al menos un receptor que controla la energfa EMI que irradia desde el dispositivo y que irradia desde otros dispositivos; (iii) un termopar para controlar la temperatura dentro de la caja de la electronica; y (iv) un controlador para modular el tamano efectivo de la celda en funcion de las condiciones de proceso enviadas desde el receptor y el termopar.

Las celdas o aberturas del panel de ventilacion pueden incluir dispositivos mecanicos simples, polfmero electroactivo, polfmero con memoria de forma u otro material que cambie la forma. Los polfmeros electroactivos (EAP) son polfmeros que exhiben una respuesta mecanica, como estiramiento, contraccion o flexion, por ejemplo, en respuesta a un campo electrico, o polfmeros que producen energfa en respuesta a una tension mecanica. Un tipo de polfmero electroactivo se comprimira cuando se aplique un potencial a traves del polfmero y se expandira cuando se elimine el potencial. Un ejemplo de un polfmero electroactivo es un elastomero de silicona electrostatico.

Los polfmeros con memoria de forma (SMP) son materiales inteligentes polimericos que tienen la capacidad de regresar de un estado deformado (es decir, un estado temporal) a su forma original (permanente) inducida por un disparador externo, como un cambio de temperatura, un campo electrico o un campo magnetico. Los SMP incluyen materiales termoplasticos y polfmeros termoestables. Las SMP pueden formarse en una variedad de formas complejas utilizando metodos de procesamiento estandar, como extrusion, moldeo, conformado, etc., que se utilizan normalmente en los procesos de fabricacion de polfmeros. Los ejemplos de materiales compuestos SMP de conduccion incluyen polfmeros que contienen relleno conductor. Dicha carga conductora incluye, pero no se limita a, nanotubos de carbono, fibras cortas de carbono, carbon negro y polvo metalico de Ni, y combinaciones de dos o mas de los mismos.

Con referencia a las figs. 4A y 4B, se representa el funcionamiento de una realizacion del panel de ventilacion de apantallamiento EMI autorregulador. Una pluralidad de celdas 32 estan construidas de un polfmero electroactivo u otro material con memoria de forma. La pluralidad de celdas esta acoplada electricamente a un controlador 40. El controlador 40 esta acoplado electricamente a un receptor 36 y un termopar 34. El receptor 36 mide la energfa EMI (E) de la radiacion entrante. El termopar 34 determina la temperatura dentro del gabinete electronico 14. El controlador 40 modula la apertura efectiva de la celda 33 basandose en la informacion recibida desde el receptor 36 y el termopar 34.

En la Fig. 4A, la energfa EMI E¹tiene una frecuencia relativamente baja y una longitud de onda relativamente alta. En respuesta a los datos recibidos por el controlador 40 desde el receptor 36 y el termopar 34, la abertura 33 de la celda 32 esta configurada por el controlador para tener un tamano de celda efectivo de S¹. En la Fig. 4B, la energfa EMI E²tiene una frecuencia relativamente alta y una longitud de onda relativamente baja. En respuesta a los datos recibidos por el controlador 40 desde el receptor 36 y el termopar 34, la abertura 33 de la celda 32 esta configurada por el controlador para tener un tamano de celda efectivo de S². S²es menor que S¹, ya que los polfmeros activan el polfmero electroactivo de las celulas 32 para alterar la forma de las celulas 32.

Los paneles de ventilacion de la invencion se pueden usar en una variedad de aplicaciones y en una variedad de condiciones.

Aunque la invencion se ha mostrado y descrito con respecto a una cierta realizacion o realizaciones, es obvio que a los expertos en la tecnica les ocurriran alteraciones y modificaciones equivalentes tras la lectura y comprension de esta memoria descriptiva y los dibujos adjuntos. En particular con respecto a las diversas funciones realizadas por los elementos descritos anteriormente (componentes, ensamblajes, dispositivos, composiciones, etc.), los terminos (que incluyen una referencia a un "medio") utilizados para describir tales elementos estan destinados a corresponder, a menos que indicado, a cualquier elemento que realice la funcion especificada del elemento descrito (es decir, que es funcionalmente equivalente), aunque no sea estructuralmente equivalente a la estructura descrita que realiza la funcion en la realizacion ejemplar o las realizaciones ilustradas de la presente invencion. Ademas, aunque una caractenstica particular de la invencion puede haberse descrito anteriormente con respecto a solo una o mas caractensticas adicionales de las otras realizaciones, segun se desee y sea ventajoso para cualquier aplicacion dada o particular.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un panel de ventilacion blindado EMI (10) para su disposicion sobre una abertura correspondiente en un gabinete de electronica, el panel de ventilacion (10) que comprende:

un medio electricamente conductor (30) que comprende una pluralidad de pasajes de ventilacion (32), cada pasaje (32) que incluye una entrada (33) y un canal conectado y que se extiende lejos de la entrada;

caracterizado porque cada paso (32) se activa selectivamente entre al menos un primer estado constrenido y un segundo estado desconstrenido tras la aplicacion o la eliminacion de un mecanismo de activacion.

2. El panel de ventilacion blindado EMI (10) de la reivindicacion 1, en el que el medio electricamente conductor (30) comprende un polfmero electroactivo y el mecanismo de activacion comprende un potencial electrico.

3. El panel de ventilacion blindado EMI (10) de la reivindicacion 2, en el que cada paso (32) esta constrenido cuando se aplica un primer potencial al medio electricamente conductor (30) y se desconstrine cuando se aplica un segundo potencial diferente del primer potencial al medio electricamente conductor (30) o cuando se elimina el primer potencial.

4. El panel de ventilacion blindado EMI (10) de la reivindicacion 2 o 3, en el que el polfmero electroactivo comprende un elastomero de silicona electrostatico.

5. El panel de ventilacion blindado EMI (10) de la reivindicacion 1, en el que el medio conductor (30) comprende un polfmero con memoria de forma.

6. El panel de ventilacion blindado EMI (10) de la reivindicacion 5, en el que el mecanismo de activacion comprende un cambio de temperatura dentro del recinto de la electronica.

7. El panel de ventilacion blindado EMI (10) de la reivindicacion 1, en el que el mecanismo de activacion comprende un campo electrico.

8. El panel de ventilacion blindado EMI (10) de la reivindicacion 1, en el que el mecanismo de activacion comprende un campo magnetico.

9. Un sistema blindado EMI que comprende:

un panel blindado EMI (10) de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente;

un receptor (36) configurado para monitorear la energfa EMI que entra y sale del gabinete de la electronica;

un termopar (34) configurado para monitorear la temperatura dentro del gabinete electronico; y un controlador (40) configurado para modular el tamano efectivo de la entrada (33) de cada pasaje (32) en base a la entrada recibida desde el receptor (36) y el termopar (34).