專利名稱：機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子機(jī)箱，尤其是一種基于微小衛(wèi)星平臺(tái)公用電子機(jī)箱機(jī) 電熱一體化的電子機(jī)箱。
背景技術(shù)：
目前衛(wèi)星各分系統(tǒng)設(shè)備均采用獨(dú)立的電子機(jī)箱，通過(guò)各種電纜相互連接， 形成復(fù)雜的各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅制造復(fù)雜，電纜多，重量和體積較大， 總裝過(guò)程也比較復(fù)雜，不適于小衛(wèi)星特別是微小衛(wèi)星的應(yīng)用。隨著微小型技術(shù)的發(fā)展，小衛(wèi)星、微小衛(wèi)星也向小型化、輕型化方向發(fā)展， 目前國(guó)內(nèi)外的小衛(wèi)星、微小衛(wèi)星的分系統(tǒng)設(shè)備基本上沿用大衛(wèi)星獨(dú)立的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于小衛(wèi)星尤其是微小衛(wèi)星而言主要存在以下問(wèn)題(1)如何將衛(wèi)星體積 做小，適應(yīng)一箭多星發(fā)射，或者一箭即可完成一個(gè)小衛(wèi)星或微小衛(wèi)星星座的發(fā) 射；(2)如何在有限的空間內(nèi)合理布局；(3)如何減輕設(shè)備重量，以至于減小 整星的重量；(4)如何減少電纜和電連接器的數(shù)量；(5)如何提高有效載荷的 比重等問(wèn)題。目前一體化機(jī)箱有三種形式， 一種是在2006年第一期《艦船電子工程》 期刊(Vol.26 No.1 P172)中劉江燕發(fā)表的"某型機(jī)箱EMC設(shè)計(jì)"，主要介紹 的是機(jī)箱EMC (電磁屏蔽)設(shè)計(jì)，在這篇文章中只能看出多個(gè)電路板安裝在同 一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，各電路板上用屏蔽盒對(duì)其進(jìn)行電磁屏蔽，各個(gè)電路板間通過(guò)電纜 進(jìn)行信號(hào)傳輸，電纜數(shù)量較多，布設(shè)復(fù)雜，電路板直接安裝在插槽里，未進(jìn)行 減振設(shè)計(jì)。 一種是專利號(hào)ZL200520122044.8,申請(qǐng)日2005年9月23曰專 利權(quán)人研揚(yáng)科技股份有限公司，實(shí)用新型專利題目為"工業(yè)機(jī)箱的可擴(kuò)充性 架構(gòu)"中公布的通過(guò)機(jī)箱兩側(cè)面螺合具有傳輸介面和多數(shù)擴(kuò)充插槽的電路板， 這種安裝方式簡(jiǎn)單方便，但結(jié)構(gòu)重量大，減振性不好，且未考率電磁兼容性及
熱控問(wèn)題，不適用于航天工業(yè)。另一種是申請(qǐng)?zhí)?00420014208.0,申請(qǐng)日2004 年10月12日，申請(qǐng)人華為技術(shù)有限公司中公布的"一種一體化機(jī)箱，，中主要 采用金屬迷宮式結(jié)構(gòu)進(jìn)行電磁屏蔽，結(jié)構(gòu)復(fù)雜未公布電路板安裝及減振、信號(hào) 傳輸、熱控方式等。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，4是供一種機(jī)電熱一體化 電子機(jī)箱，該機(jī)箱通過(guò)公用母板進(jìn)行機(jī)箱內(nèi)各塊電路板間的信號(hào)傳輸，減少電 纜及電連接器的數(shù)量及結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省了衛(wèi)星的安裝空間，并且通過(guò)彈簧片與 角墊組合安裝在電路板兩側(cè)的插槽內(nèi)進(jìn)行減振，減振效果好。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，包括一個(gè)公用母板， 多個(gè)角條、插條、電連接器、彈簧片、角墊和電路板，機(jī)箱頂部采用T形角條 連接，角條之間采用插條進(jìn)行;茲密封，公用母板安裝在機(jī)箱底盤上，實(shí)現(xiàn)各塊 電路板之間的信號(hào)傳輸，將不同系統(tǒng)設(shè)備的電路板規(guī)格化，每塊電路板底端通 過(guò)兩個(gè)電連接器與公用母板相連，頂端與機(jī)箱頂部角條連接，電路板另外兩端 安裝在機(jī)箱前板、后板的插槽中，由插槽兩側(cè)的彈簧片與角墊固定并進(jìn)行組合 減振。還包括屏蔽板，屏蔽板安裝在相互干擾兩塊電路板之間，屏蔽板頂端與機(jī) 箱頂部角條連接，屏蔽板兩側(cè)安裝在機(jī)箱前板、后板的插槽中。 所述機(jī)箱的底蓋涂抹導(dǎo)熱硅脂，加強(qiáng)從機(jī)箱底面的導(dǎo)熱散熱。 所述的彈簧片和角墊采用記憶合金材料制成。 所述機(jī)箱的外壁安裝微型熱管，使機(jī)箱整體溫度均勻。 所述機(jī)箱的前板、后板、左側(cè)板、右側(cè)板均采用薄壁加筋結(jié)構(gòu)。 所述機(jī)箱的左側(cè)板和右側(cè)板上安裝大功率器件，解決機(jī)箱內(nèi)部高熱流密度 散熱問(wèn)題。所述機(jī)箱的外表面噴涂高發(fā)射率的熱控涂層黑漆，或高發(fā)射率的黑色陽(yáng)極 化處理，以加強(qiáng)機(jī)箱表面的輻射散熱。
所述機(jī)箱的前板、后板、左側(cè)板、右側(cè)板、頂部角條、底蓋、底盤的連接 面均為導(dǎo)電處理的低熱阻接觸面，并且采用臺(tái)階式連接進(jìn)行磁密封。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(1 )本發(fā)明將不同分系統(tǒng)設(shè)備的電路板規(guī)格化安裝在同一個(gè)機(jī)箱里，通過(guò) 公用母板進(jìn)行各塊電路板間的信號(hào)傳輸，與現(xiàn)有技術(shù)各個(gè)電路板間通過(guò)電纜進(jìn) 行信號(hào)傳輸相比，減少電纜及電連接器的數(shù)量及結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省了衛(wèi)星的安裝 空間。(2 )本發(fā)明采用超彈性彈簧片與高阻尼角條組合進(jìn)行減振，與現(xiàn)有技術(shù)中 涂膠或加阻尼墊進(jìn)行減振相比，機(jī)箱減振效果好。(3 )本發(fā)明將大功率的電子器件直接安裝在機(jī)箱左側(cè)板和右側(cè)板上，充分 利用機(jī)箱左側(cè)板和右側(cè)板本身導(dǎo)熱性能好的特點(diǎn)，解決機(jī)箱內(nèi)高熱流密度的散 熱問(wèn)題。(4) 本發(fā)明機(jī)箱各個(gè)壁板間采用臺(tái)階式連接方式，與現(xiàn)有技術(shù)金屬迷宮式 結(jié)構(gòu)進(jìn)行電磁屏蔽相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不漏磁，電路板插條的連接方式采用磁密 封方法，機(jī)箱的電磁兼容性好。(5) 本發(fā)明機(jī)箱采用薄壁加筋結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕、剛度好。(6) 本發(fā)明機(jī)箱內(nèi)電路板拆卸靈活方便、貯存管理簡(jiǎn)單容易，功能模塊排 列布局提高機(jī)箱的綜合性能。


圖1為本發(fā)明機(jī)箱裝配主視圖； 圖2為本發(fā)明機(jī)箱裝配俯視圖； 圖3為本發(fā)明機(jī)箱裝配側(cè)視圖；圖4為本發(fā)明機(jī)箱內(nèi)部母板、電連接器、電路板安裝示意圖； 圖5為本發(fā)明超彈性彈簧片、高阻尼角墊、電路板安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 圖3所示，機(jī)箱結(jié)構(gòu)件由底盤1、底蓋2、前板3、左側(cè)板4、后 板5、右側(cè)板6、角條7、插條8、彈簧片9、角墊10組成。機(jī)箱前板3、后板 5、左側(cè)板4、右側(cè)板6、底蓋2均采用1.8mm厚的鋁合金薄板加筋結(jié)構(gòu)，機(jī) 箱重量輕，剛度大。機(jī)箱前板3、后板5、左側(cè)板4、右側(cè)板6可以安裝微型熱 管，通過(guò)微型熱管使整個(gè)機(jī)箱溫度均勻，若通過(guò)熱分析確定利用其他熱控措施 可以滿足溫度范圍，可不安裝微型熱管。機(jī)箱設(shè)計(jì)時(shí)考慮電磁兼容性問(wèn)題，機(jī)箱的前板、后板、左側(cè)板、右側(cè)板、 頂部角條、底蓋、底盤采用臺(tái)階式連接進(jìn)行^磁密封，保-汪不漏^磁，角條7間有 插條8進(jìn)行》茲密封，拆裝電路板11時(shí)只需拆掉插條8即可取出，方^更總裝和 測(cè)試。電路板11間也可增加屏蔽板，避免相互影響。屏蔽板安裝在相互干擾兩 塊電路板之間，屏蔽板頂端與機(jī)箱頂部角條連接，屏蔽板兩側(cè)安裝在機(jī)箱前板、 后板的插槽中。如圖4所示，公用母板13安裝在機(jī)箱底盤1上，是公用機(jī)箱一體化設(shè)計(jì) 的一部分，公用母板13采用電路板的形式，通過(guò)電連接器12與各塊電路板11 底端連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)公用機(jī)箱內(nèi)各功能部分的集中供電和信號(hào)傳輸。公用母板13 可傳輸?shù)男盘?hào)有功率線、指令線、CAN總線和一些功能部分內(nèi)部用線。公用 母板13的設(shè)計(jì)大大節(jié)省了電纜和電連接器的數(shù)量，減少了機(jī)箱重量，操作方 便。電路板11頂端與機(jī)箱頂部角條通過(guò)螺釘連接。公用機(jī)箱內(nèi)電路板11的尺寸、電接口和機(jī)械接口都統(tǒng)一規(guī)格化，按專業(yè)分 工，劃分功能模塊，上述設(shè)計(jì)規(guī)范方便操作，且適應(yīng)性好，更換電路板11即可 組成新任務(wù)的平臺(tái)公用機(jī)箱，縮短研制周期，節(jié)省研制成本。機(jī)箱外表面噴涂高發(fā)射率的熱控涂層黑漆，或高發(fā)射率的黑色陽(yáng)極化處理， 以加強(qiáng)機(jī)箱表面的輻射散熱。機(jī)箱各壁板的連接面均為導(dǎo)電處理的低熱阻接觸 面。機(jī)箱安裝面與衛(wèi)星結(jié)構(gòu)板完全接觸，保證導(dǎo)熱面積，并在安裝底面上涂抹 導(dǎo)熱硅脂，加強(qiáng)機(jī)箱底面的導(dǎo)熱散熱。長(zhǎng)期大功率器件直接安裝在才幾箱左側(cè)板 4、右側(cè)板6上，利用機(jī)箱左側(cè)板4、右側(cè)板6本身導(dǎo)熱性能好的特點(diǎn)，解決了 高熱流密度的散熱的問(wèn)題，使大功率電子元器件的溫度滿足了 一級(jí)降額的要求，
提高了設(shè)計(jì)的可靠性。安裝機(jī)箱的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)板內(nèi)部預(yù)埋有熱管，把機(jī)箱內(nèi)部的 熱量導(dǎo)至冷端散出去。通過(guò)這些熱設(shè)計(jì)保證了機(jī)箱內(nèi)的電子器件在合適的工作 溫度范圍內(nèi)。如圖5所示，機(jī)箱采用了記憶合金材料的彈簧片9和角墊10進(jìn)行組合減 振設(shè)計(jì)，彈簧片9和角墊10分別安裝在機(jī)箱前板3、后板5的插槽中電路板 11的兩側(cè)，實(shí)現(xiàn)組合減振。彈簧片9和角墊10利用記憶合金具有超彈性、高 阻尼的特性進(jìn)行減振，彈簧片9制造不同厚度，厚度選擇根據(jù)不同重量的電路 板來(lái)選取，并采用通用的添加硅橡膠等減振方式，達(dá)到有效的減振目的。經(jīng)過(guò) 力學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用記憶合金彈簧片和角墊組合減振比現(xiàn)有技術(shù)涂膠或加阻尼 墊的方式更有效。
權(quán)利要求
1、機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，其特征在于包括一個(gè)公用母板，多個(gè)角條、插條、電連接器、彈簧片、角墊和電路板，機(jī)箱頂部采用T形角條連接，角條之間采用插條進(jìn)行磁密封，公用母板安裝在機(jī)箱底盤上，實(shí)現(xiàn)各塊電路板之間的信號(hào)傳輸，將不同系統(tǒng)設(shè)備的電路板規(guī)格化，每塊電路板底端通過(guò)兩個(gè)電連接器與公用母板相連，頂端與機(jī)箱頂部角條連接，電路板另外兩端安裝在機(jī)箱前板、后板的插槽中，由插槽兩側(cè)的彈簧片與角墊固定并進(jìn)行組合減振。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，其特征在于還包括屏 蔽板，屏蔽板安裝在相互干擾兩塊電路板之間，屏蔽板頂端與機(jī)箱頂部角條連 接，屏蔽板兩側(cè)安裝在機(jī)箱前板、后板的插槽中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，其特征在于所述 機(jī)箱的底蓋涂抹導(dǎo)熱硅脂，加強(qiáng)從機(jī)箱底面的導(dǎo)熱散熱。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，其特征在于所述 的彈簧片和角墊釆用記憶合金材料制成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，其特征在于所述 機(jī)箱的外壁安裝微型熱管，使機(jī)箱整體溫度均勻。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，其特征在于所述 機(jī)箱的前板、后板、左側(cè)板、右側(cè)板均采用薄壁加筋結(jié)構(gòu)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，其特征在于所 述機(jī)箱的左側(cè)板和右側(cè)板上安裝大功率器件，解決機(jī)箱內(nèi)部高熱流密度散熱問(wèn) 題。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，其特征在于所 述機(jī)箱的外表面噴涂高發(fā)射率的熱控涂層黑漆，或高發(fā)射率的黑色陽(yáng)極化處理， 以加強(qiáng)機(jī)箱表面的輻射散熱。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，其特征在于所 述機(jī)箱的前板、后板、左側(cè)板、右側(cè)板、頂部角條、底蓋、底盤的連接面均為 導(dǎo)電處理的低熱阻接觸面，并且采用臺(tái)階式連接進(jìn)行^f茲密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)電熱一體化電子機(jī)箱，包括一個(gè)公用母板，多個(gè)角條、插條、電連接器、彈簧片、角墊和電路板，機(jī)箱頂部采用形角條連接，角條之間采用插條進(jìn)行磁密封，公用母板安裝在機(jī)箱底盤上，實(shí)現(xiàn)各塊電路板之間的信號(hào)傳輸，將不同系統(tǒng)設(shè)備的電路板規(guī)格化，每塊電路板底端通過(guò)兩個(gè)電連接器與公用母板相連，頂端與機(jī)箱頂部角條連接，電路板另外兩端安裝在機(jī)箱前板、后板的插槽中，由插槽兩側(cè)的彈簧片與角墊固定并進(jìn)行組合減振。該機(jī)箱通過(guò)公用母板進(jìn)行機(jī)箱內(nèi)各塊電路板間的信號(hào)傳輸，減少電纜及電連接器的數(shù)量及結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省了衛(wèi)星的安裝空間，并且通過(guò)彈簧片與角墊組合安裝在電路板兩側(cè)的插槽內(nèi)進(jìn)行減振，減振效果好。
文檔編號(hào)H05K9/00GK101128092SQ200710175489
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月29日
發(fā)明者冷允激, 包錦忠, 芳 姚, 常新亞, 李健明, 潘增富 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司