專利名稱：使設(shè)備通風(fēng)的外殼組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使設(shè)備通風(fēng)的外殼組件，該組件包括一平坦的壁部分和一在壁部分中的貫通孔道，所述壁部分包括多個(gè)通孔和處于這些通孔之間的接片。
背景技術(shù)：
在很多應(yīng)用中需要對(duì)大多數(shù)電氣和電子設(shè)備例如各類電源單元、計(jì)算機(jī)和其他電子裝置進(jìn)行冷卻，通常用風(fēng)扇來(lái)維持設(shè)備內(nèi)部的冷卻，但在某些裝置中也可通過(guò)自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)冷卻。
為了保證這類設(shè)備的有效冷卻，通常其外殼包括至少一個(gè)處于一外殼壁上的貫通孔道(perforated opening)，該壁包括多個(gè)通孔(apertures)和位于這些通孔之間的接片(lands)，以使空氣流過(guò)外殼。雖然通過(guò)一個(gè)完全敞開的開口可使外殼的通風(fēng)最佳，普遍優(yōu)選的是采用格柵狀通風(fēng)孔，因?yàn)樗鼈兡軐?duì)安置在外殼內(nèi)的設(shè)備提供一定的機(jī)械保護(hù)，而且，如果使用金屬外殼，還可確保電氣和電子設(shè)備的電磁屏蔽。所述在通風(fēng)孔道中的通孔經(jīng)常具有狹縫形狀。這些通孔應(yīng)較小，這樣利用外殼可以屏蔽頻率較高的電磁波。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)今普遍使用的、在外殼壁上形成通風(fēng)孔道的打孔技術(shù)中，極難在不損害機(jī)械穩(wěn)定性和電磁屏蔽作用的情況下使開孔面積與貫通孔道的總面積之比高于80％。因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是開發(fā)一種用于通風(fēng)冷卻電氣或電子設(shè)備、處于該設(shè)備的外殼壁上的通風(fēng)孔道，該孔道能流過(guò)的氣流最多，并同時(shí)能對(duì)外殼內(nèi)的設(shè)備提供有效的電磁屏蔽。
解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是，在上面提到的那類設(shè)備的外殼部件上，將位于所述貫通孔道的通孔之間的接片設(shè)置成相對(duì)于所述壁部分的平面至少部分地拐折(staggered)或偏離。優(yōu)選的是，使所述接片朝內(nèi)或朝外彎曲，于是所述接片可延長(zhǎng)。
通過(guò)貫通孔道的氣流通常引起壓力降。本發(fā)明利用貫通孔道的第三維度來(lái)增大開孔的面積與貫通孔道的總面積的比例而使壓降最小，并使用于冷卻電氣或電子設(shè)備的流率最大。當(dāng)位于通孔之間的接片相對(duì)于形成有孔道的壁部分的表面拐折或偏離時(shí)，尤其當(dāng)它們凸出于該表面并被彎曲成弧形段、橢圓段形狀、波浪形等時(shí)，它們的有效長(zhǎng)度增加，因而接片之間的開孔面積也增大。通過(guò)限定通孔的接片的各側(cè)向邊緣的尺寸確定通道孔(passage apertures)的總面積，因而，基本上可由接片的長(zhǎng)度尺寸(lineardimensions)來(lái)決定通道孔的總面積。整個(gè)貫通孔道的基底面積(base area)總是保持不變。因此，根據(jù)本發(fā)明的貫通通風(fēng)孔道的設(shè)計(jì)可使基底面積中的開孔面積的比例增加，結(jié)果降低了流動(dòng)阻力。這樣可以使氣流基本相同，因而可在降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的情況下保持穩(wěn)定的冷卻效果，結(jié)果既節(jié)約了能量又降低了噪音。根據(jù)需求，可用相同的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來(lái)提高流率，因而可改善冷卻效果。
如上所述，用于氣流的凈開孔面積由被接片限定的狹縫確定，若以垂直于接片的有效面積來(lái)衡量，彎曲可導(dǎo)致接片延長(zhǎng)，因此可增加表面面積，從而增大開孔面積。然而，整體地說(shuō)所述貫通孔道的基底面積(凸出)是恒定的，故在沒有明顯減小接片寬度的情況下可提高有效開孔面積的比例。
如上所述，電氣或電子設(shè)備的外殼還被用于屏蔽電磁場(chǎng)。就這點(diǎn)而論，外殼常用金屬制成。本發(fā)明的孔道設(shè)計(jì)可在不影響電磁屏蔽效果的情況下確實(shí)能提高有效開孔面積的比例。有效屏蔽取決于外殼壁上的最大“開孔直徑”。根據(jù)本發(fā)明，若貫通孔道的設(shè)計(jì)不改變所述最大開孔直徑，本發(fā)明對(duì)電磁屏蔽將不會(huì)產(chǎn)生不利影響。
本發(fā)明所述的外殼組件優(yōu)選被用于電氣或電子設(shè)備的金屬外殼中，特別是電源單元、計(jì)算機(jī)和類似設(shè)備中，其適用于需通過(guò)風(fēng)扇形成的氣流或自然對(duì)流的氣流來(lái)進(jìn)行冷卻的任何電氣或電子設(shè)備的情況。本發(fā)明所述的貫通孔道的設(shè)計(jì)確實(shí)能減小流動(dòng)阻力。


下面結(jié)合附圖示出的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。附圖中圖1和2分別是現(xiàn)有的具有貫通孔道的外殼和本發(fā)明的具有貫通孔道的外殼的兩種外殼的透視圖；
圖3是現(xiàn)有的貫通孔道的頂部示意圖；圖4是圖3所示的貫通孔道的橫截面示意圖；圖5是本發(fā)明的貫通孔道的橫截面示意圖；以及圖6表示用于說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的用風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)的設(shè)備中的氣流關(guān)系曲線。
附圖標(biāo)記說(shuō)明10 外殼12 側(cè)板14 后板16 蓋板18 通道板20 縫隙22 接片24 通道開孔標(biāo)志線26 有效通道面積標(biāo)志箭頭30 外殼32 側(cè)板34 后板36 蓋板38 通道板40 縫隙42 接片46 有效通道面積標(biāo)志箭頭具體實(shí)施方式
圖1示意性地描繪出用于任何電氣或電子設(shè)備的外殼10的實(shí)例，其帶有一側(cè)板12、一后板14(在該圖的前面)、以及一蓋板16。所述外殼包括一貫通孔道18，它被構(gòu)成為具有交替的狹縫20和接片22的金屬平板。在圖3所示的現(xiàn)有的這類貫通孔道的頂部示意圖中，其具有狹縫20和接片22。接片22也被稱為金屬搭接片。在圖3中，所述貫通區(qū)的總面積由線24限定。圖4描繪出圖3中的通道板18的示意性橫截面，箭頭26示意性地表示出被接片22限定的開孔空氣通道表面。
圖2示出了本發(fā)明的用于任何電氣或電子設(shè)備的外殼30，其具有一側(cè)板32、一后板34、以及一蓋板36。在后板34上，貫通通道板3 8被設(shè)置成用來(lái)對(duì)外殼內(nèi)部進(jìn)行通風(fēng)。通道板38包括被朝外彎曲的接片42限定的狹縫40。圖5為具有彎曲接片42的通道板3 8的示意性橫截面圖，被彎曲的接片42限定的所述通道孔的有效面積用箭頭46示意性地表示。
對(duì)本實(shí)施方式的另一種選擇是，也可使所述接片43朝外殼的內(nèi)部彎曲，或者交替地朝外和朝內(nèi)彎曲。另外，它們也可被彎曲成與所示的形狀不同的形狀，例如，圓形、呈角度的形狀、波浪形或其他形狀。本發(fā)明的通道板38的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是，通過(guò)將限定出通孔的接片42至少部分地從所述通道開孔所在的壁部分的平面朝外拐折或偏移，使通道孔20的面積增加。具體地說(shuō)，所述接片42通過(guò)彎曲而延長(zhǎng)，因而使通孔40的面積被所述接片的延長(zhǎng)而限定。以下是通過(guò)測(cè)量圖1和2中所示的兩種外殼作出的比較1.對(duì)于圖1所示的外殼10來(lái)說(shuō)，選用了一般的孔。所述一般孔具有75mm×34.5mm的貫通面積(perforated area)，且制成總共帶有長(zhǎng)度為34.5mm和寬度為3mm的16條縫隙和15個(gè)接片。在縫隙之間的金屬接片的寬度為1.8mm。計(jì)算出的所述開孔面積與整個(gè)面積的比為63％。
2.如圖2中示出的本發(fā)明的外殼30，其所設(shè)有的通道板38具有以下特點(diǎn)與圖1所示實(shí)施方式一樣，所述貫通孔道的基底面積為75mm×34.5mm。此基本表面上帶有有效長(zhǎng)度為37mm以及寬度為3mm的總共16條縫隙和15個(gè)接片(在所選的實(shí)例中)。所述金屬接片的寬度也為1.8mm。計(jì)算出的開孔面積與總面積之比約為68％。
所使用的風(fēng)扇為NMB 3110 KL-04W-B60型風(fēng)扇(12V DC)，該風(fēng)扇能提供的最大靜壓為45Pa或最大輸出為1.25m3/min。
注(Ad)1對(duì)于如圖1所示的一般的孔來(lái)說(shuō)，測(cè)出的空氣流速為1.34m/sec，相當(dāng)于0.5388m3/min的流率。而且，在額定功率下，測(cè)出的風(fēng)扇速度為3.627rpm。
注2然而，如圖2中所示的本發(fā)明所設(shè)計(jì)的孔道38，測(cè)出的空氣流速為1.44m/sec，相當(dāng)于0.57m3/min的流率。在相同的功率下測(cè)出的風(fēng)扇速度為3.570rpm。
3.為了便于評(píng)估與現(xiàn)有的通道板相比本發(fā)明的通道板對(duì)氣流的影響，通過(guò)卸下外殼的后板在沒有由貫通通道板所產(chǎn)生的流動(dòng)阻力的情況下對(duì)氣流作附加測(cè)量。所測(cè)出的空氣速度為2.88m/sec，相當(dāng)于流率為1.14m3/min。在相同功率下測(cè)出的風(fēng)扇速度為3.710rpm。
對(duì)比測(cè)量示出了包括通過(guò)外殼和后端通道孔時(shí)由摩擦等引起的壓力降的原有系統(tǒng)(remaining system)的流動(dòng)阻力。從測(cè)量中總體可以得出，當(dāng)用按說(shuō)明書中第2條所述的本發(fā)明的貫通孔道代替平的一般通孔時(shí)，其流率提高了約6％。通過(guò)使用氣流模擬器(CFD)對(duì)通孔表面上的氣流或壓力條件進(jìn)行仔細(xì)分析揭示出，如果使用上面所述的本發(fā)明的實(shí)施方式中的通孔來(lái)代替一般的通孔，在15Pa的同一壓力損失下輸出增加了約12％，或者在0.09m3/min的相同輸出時(shí)壓力損失減少26％。通過(guò)增大所述通道孔之間的接片42的彎曲度和伸長(zhǎng)度，這一指標(biāo)將進(jìn)一步提高。
圖6示出了根據(jù)上面所描述的實(shí)施方式作出改進(jìn)后的、通過(guò)風(fēng)扇進(jìn)行冷卻的設(shè)備的氣流曲線。在圖6中用字母A標(biāo)出的曲線代表在所描述的實(shí)施方式中所使用的風(fēng)扇的壓力-流率特性。曲線A確定出系統(tǒng)的運(yùn)行點(diǎn)。曲線B表示外殼的后板被卸下時(shí)風(fēng)扇的運(yùn)行狀況；曲線C表示外殼包括本發(fā)明的通道孔時(shí)的風(fēng)扇運(yùn)行情況；曲線D表示外殼包括現(xiàn)有的一般通孔時(shí)風(fēng)扇的運(yùn)行情況。圖6示出了本發(fā)明所述的通道開孔在使用相同風(fēng)扇的情況下可獲得低壓力損失下的較高流率。如上所述，研究所述實(shí)例得出在相同壓力損失下輸出可增加約12％，或者在相同輸出下壓力損失可減小約26％。值得注意的是，進(jìn)一步延長(zhǎng)通道板的接片可進(jìn)一步提高這些數(shù)值，而且這里討論的實(shí)施方式是應(yīng)用中的第一種試驗(yàn)配置。
為了在不同實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，可對(duì)上面所描述的在權(quán)利要求書中和附圖中公開的重要特征單獨(dú)地和以任何組合的方式加以利用。
權(quán)利要求
1.一種用于設(shè)備通風(fēng)的外殼組件(30)，其包括一平板狀壁部分(34)和一在所述壁部分上的包括多個(gè)通孔(40)和位于所述通孔之間的接片(42)的貫通孔道(38)，其中，所述接片(42)至少部分地相對(duì)于所述壁部分(34)的平面偏離。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，使所述接片(42)以凸出于所述壁部分(34)的所述表面的方式彎曲。
3.如權(quán)利要求2所述的組件，其中，所述接片(42)相對(duì)于沿所述壁部分的所述表面延伸的所述接片(22)延長(zhǎng)。
4.如權(quán)利要求3所述的組件，其中，所述接片(42)延長(zhǎng)約5至15％。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的組件，其中，所述接片(42)被彎曲成橢圓段形狀或波浪形。
6.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述接片(42)被扭曲。
7.如上面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，其中，所述開孔面積與所述貫通孔道(38)的總面積的比高于60％，尤其高于68％。
8.如上面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，其中，所述壁部分(34)形成一個(gè)二維或三維表面。
9.如上面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件，其中，所述壁部分(34)由金屬制成。
10.一種具有如上面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件的、用于電氣或電子設(shè)備的外殼。
11.一種用于利用風(fēng)扇進(jìn)行冷卻的電源單元的外殼，具有一如上面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的組件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于使設(shè)備、特別是電氣或電子設(shè)備例如電源單元通風(fēng)的外殼組件，該組件具有一平板狀壁部分和在壁部分上的通孔。所述通孔包括多個(gè)孔道和位于孔道之間的薄條。薄條相對(duì)于所述壁部分的表面至少部分地拐折、優(yōu)選為彎曲，因而使薄條延長(zhǎng)，致使由所述薄條限定的孔道的總面積增加。于是可降低由自由表面與通孔的基底面積之比確定的通孔的氣流阻力。
文檔編號(hào)H05K5/02GK1586097SQ02822435
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者安東·布賴爾 申請(qǐng)人:美蓓亞株式會(huì)社