电子设备结构设计精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇电子设备结构设计，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：电子设备；屏蔽结构；功能设计

随着电子设备使用频率越来越高，但电磁环境不断恶化，为了发挥电子设备的性能，提升抗干扰能力，避免受到电磁的干扰，这对电子设备电磁屏蔽性能提出了更高的要求和标准。因此，本文结合实际情况，针对电子设备电磁屏蔽的结构设计展开论述，并且提出合理化建议。

1电子设备屏蔽设计标准

就目前而言，电子设备主要包括骨架、盖板以及前后板等，其中可拆连接的接触面具有一定的导电接触，因此，在实际设计过程中，电子设备内部的孔洞、缝隙要满足屏蔽的需要。在实际设计过程中，屏蔽设计要求不尽相同。对电屏蔽而言，可以利用良导体隔离经电容性耦合传递的影响。电磁屏蔽主要应用在高频设计过程中，主要原理是利用金属反射和金属层内吸收来限制电磁的干扰，在实际设计过程中，具体包括以下要求：第一，要保证材料质量，因此，设计人员在进行电磁屏蔽分析过程中，会认为屏蔽体导体在理想运行状态下运行，导致在实际应用中，屏蔽体具有阻性，并且随着屏蔽体阻抗的增加，屏蔽的性能就会越差。因此，在屏蔽材料选择过程中，要选择性能良好的导体。对电屏蔽厚度而言，需要根据电子设备屏蔽结构进行设计，保证金属壳体封闭性，最大限度的减少孔洞和缝隙，并且采取必要的防护措施。屏蔽体要做好接地设计，根据行业标准，接触电阻要小于2m譆。在进行屏蔽电子设备运行过程中，影响屏蔽效能的因素主要包括以下几个方面：第一，缝隙问题，在实际的屏蔽体中，导电体具有很多不连续点，就会在各个部分结合处，产生电磁泄漏问题，解决这种问题的方法，就是在缝隙的位置，填充一些弹性的导电材料，从根本上消除不导电点。但是在实际应用过程中，不是所有的屏蔽体的缝隙需要电磁密封衬垫防止电磁泄漏。因为对实际的设计而言，缝隙泄漏电磁波主要取决于电磁波波长的尺寸。如果遇到较高频率干扰的情况下，需要使用电磁密封衬垫。第二，孔洞问题。在电子设备上，会包括很多开关、连接器以及保险丝等，设计人员需要在面板上，加工出相应的安装孔，为了提升机箱的散热效果，设计人员要在机箱上设置侧板孔、抽气扇进风孔等，对开孔的形状和周长要满足实际设计标准，在电子设备运行过程中，电流通过孔洞时，就会通过辐射的方式发射能量，并且与孔洞的大小周长有着密切联系。

2缝隙电磁屏蔽设计

下面主要分析缝隙电磁屏蔽设计。2.1控制好螺钉的间距在实际设计过程中，螺钉具有重要的连接作用，并且间距会直接影响了屏蔽的效果。螺钉能够有效缩小接件的缝隙，提升屏蔽的效果。但是一旦螺钉过密，就会增加设备安装的难度，增加了工作量和设计成本。因此，设计人员要从全局出发，结合电子设备的强度，确定科学合理的螺钉间距，在实际设计过程中，缝隙设计间距e咬/20。2.2采用簧片屏蔽设计针对螺钉设计过密的情况，对需要经常拆卸的电子设备而言，还要从其它方面做好电磁屏蔽设计，在设备的两个接触面上，设置屏蔽簧片。其中EMI屏蔽簧片具有良好的导电性能，并且运行空间比较大，可以满足不同屏蔽要求。这种簧片材料主要以铍青铜、磷青铜为主，具有很强的耐磨性和耐压性，在高温的条件下，也能正常运行。2.3导电衬垫的屏蔽设计这种设计方式主要实现屏蔽体的电接触，提升导电的连续性，有效的防止缝隙电出现泄露，具有良好的密封作用，就目前而言，通常主要包括以下两种形式：第一，平面安装式。就是在把衬垫的背面通过背胶把衬垫和屏蔽体连接起来，保证衬垫具有一定的压力，其中典型的C型导电布衬的平面安装模式得到了广泛的应用。第二，沟槽安装形式。在沟槽安装形式中，就是把衬垫装在沟槽中，可以利用D型导电布衬垫粘装到沟槽中，从而保证面板侧面之间的相互配合，提升衬垫的压力，保证通电正常。2.4凸包屏蔽结构设计为了有效减少屏蔽体缝隙线性尺寸，设计人员可以结合实际情况，在屏蔽体设计凸包，并且应用在屏蔽区域内，从而形成一个弹性的变量，实现两个屏蔽体之间有效的连接，采用这种设计模式，能够有效减少螺钉的密度，节约设计材料，降低设计强度，具有很强的实用性。2.5深缝隙结构设计在采用深缝隙结构设计过程中，深度越深，屏蔽的效果就会越明显，因此，设计人员要结合实际情况，不断加深缝隙的深度，从而提升电子设备电磁干扰性。

3孔洞的电磁屏蔽设计

受到自身性能的影响，为了解决电子设备通风散热和接线问题，在实际过程中，需要设置孔洞，从而降低了电子设备的屏蔽效果。下面就针对孔洞电磁屏蔽设计展开论述。3.1通风口电磁屏蔽设计3.1.1在电子设备通风口架设金属丝网。在电子设备实际应用设计过程中，金属丝网是比较常用的非实壁型屏蔽体，这种材料主要包括铜铝等。电子设备通风口通常比较大，因此，可以采用钼数较高的金属丝网安装在窗口的位置，设计人员要把窗口分成细小的通风口，从而获得良好的屏蔽效果。对金属丝网可以直接焊接在屏蔽体上，保证金属丝与屏蔽体具有良好的电接触，但是在实际装配过程中，要做好金属丝网的保护，提升屏蔽的效果。3.1.2在屏蔽体上开通风孔。在实际过程中，装配金属网在设计过程中，很容易出现一些屏蔽的缺陷，很容易出现接触不良或者断丝的情况，针对这些问题，可以在屏蔽体设置风孔，从而优化设计工艺流程。在实际应用过程中，设计人员可以采用圆形结构，避免采用异型孔，从而增加设计难度。3.1.3介质波导通风蜂窝板屏蔽体应用。设计人员在设计屏蔽要求很高设备过程中，为了提升通风效果和抗电磁屏蔽效果，在实际设计过程中，可以采用波导通风蜂窝板屏蔽体，就可以有效减少空气阻力，降低风压损失，提升机械强度，发挥电子设备良好的性能。3.2穿心电容与屏蔽罩的应用在电子设备设计过程中，需要设计人员做好开关、表头、指示灯等的设计，明确设计标准。为了有效防止在开口处形成电磁泄露，可以在点在设备元件后，装置屏蔽罩，加装穿心电容，并且传过屏蔽罩，连接元件，同时要保证屏蔽罩与面板良好的接触性能，实现电磁屏蔽。3.3屏蔽窗设计对指示器、监视器等，设计人员可以结合实际情况，设计导电玻璃，然后连接到面板，对高频电磁屏蔽结构，可以使用金属夹丝层的导电玻璃。

4结束语

综上所述，在进行电子设备屏蔽结构设计过程中，设计人员要结合实际屏蔽要求，采用合适的设计方式，针对设计不同的情况，选择合理的材料，从而提高设备抗电磁干扰性，获得良好的屏蔽效果，发挥电子设备的重要作用。

参考文献

[1]白宏兵.某型电子设备电磁屏蔽的结构设计[J].电子世界，2013（15）：147.

[2]吕景峰，陈玲香.电子设备结构设计中的电磁兼容[J].电子世界，2013（12）：163+165.

[3]史广伟，孙丽萍.电子设备的电磁屏蔽设计及复合材料屏蔽检测的应用[J].制造业自动化，2011（05）：215-217.

[4]杨明冬.电磁屏蔽设计在电子设备结构设计中的应用[J].机械与电子，2010（09）：72-74.

[5]张忠海.电子设备电磁屏蔽的结构设计[J].机械与电子，2005（05）：74-77.

篇2

【关键词】电子设备 结构设计 可靠性

就目前形式下，人们借助电子学原理而制作成的各种设备、装置、仪器、仪表等等都被统称做电子设备。电子设备最主要的用途就是进行电子元器件的支撑，借助电缆联系电路能够最大程度的满足各种电气需求。在结构设计的过程中，不但需要对固定安装的各种元器件规格有所了解，而且需要将驱动器、变频器等一同纳入进考虑范围。

1 电子设备设计的基本方式

1.1 确立设计方案

设计工作人员在接到了设计任务之后，需要对设备协议之中的各种内容提出相应的技术指标。主要是因为其是设计、制造、检验与使用的参照标准。在电子设备方案之中需要将设备的使用方式、使用参照条件、外形大小、装饰与表面涂饰等各方面的要求，同时还需要标注清楚具体的生产制造工艺、包装运输以及保存等等多方方面的要求。设计人员同时需要工作的实际情况，明确各项技术指标中的详细内容。

1.2 设计人员与电气人员的配合

二者需要有商有量，需要配合协商的问题包括了：要清楚附有外形大小和安装尺寸的电子元器件的参数表、需要对设备的使用环境情况以及设备的功率要求有明确的认知、需要对各种重要元器件的屏蔽和散热要求有清楚了解、需要对各种有关电子设备内部走线和外部电缆走线的方式有清楚了解。

1.3 结合生产明确结构方式

电子设备结构中主要包含了插件的结构表现形式、单元盒结构组成形式、插箱组成结构形式、底板结构形式以及机体具体结构表现形式等等。在这之中，使用范围最全面的就是插件的结构形式，详见下图，其构成主要是印制的电路板。除此之外机体的结构形式也被大范围的使用在工业建设之上，样式通常分成了柜式、箱式、台式以及盒式。

1.4 外形尺寸的确立

依照具体设备对外形尺寸做确立，首先需要对电子设备内部零器件需要占用的空间大小做确定。车载船运以及航空使用的各种设备，当中的电子设备外形大小需要将门、舱、过道和安装场地认真考虑分析。

插件小单元

2 设计规范化的基本原则

设计规范化就是要确保其实现各种有关的技术指标，针对一些可供维修使用的产品，指的是产品在规定的条件下和规定的时间内，依照具体规定的程序内容以及方式开展各项维修工作，这样能够让产品始终维持或者恢复其工作的初始状态。其针对着提升电子设备结构可靠性的各项要求，可以对以下几方面内容做分析研究。

2.1 防腐蚀

首先，需要选择有强耐腐蚀性的材料；另外，金属结构的设计需要有合理化建设，防止发生接触性腐蚀，在一些较容易出现腐蚀以及腐蚀程度最严重的部位需要将组织构建的厚度加厚。再次，对环境条件做调控，把设备抽成真空并且将干燥的氨气以及氦气等充进去，并且密封保存。另外使用电化学保护方式，其中包含了对阳极的保护以及对阴极的保护等等。

2.2 隔振缓冲

在电子设备之中使用的防振以及缓冲方式，总结起来有三方面的内容。第一，降低或者消除振动与冲击造成的干扰源；第二，当出现外部环境有较高的振动情况时，能够选择在设备与基础条件之间，加装一个减振器，从而实现减少振动与冲击等对设备造成危害的影响。第三，使用有阻尼的操作结构，针对各种挠性设备的振动分析需要充分考虑到设备弹性而诱发的各种共振效应，为了有效的降低共振的频率，需要在结构之中添加入相应的阻尼材料。

2.3 电子设备散热

相关实践因素证明，电子元件的故障会伴随着元件温度的上升而递增，电子设备的线路性能和温度之间的变化呈反比的关系。电子设备散热结构的可靠性设计，首先需要将各项主要参数要素加入考虑范围之中，比如各个元件的发热功率和具体的散热面积等等。设备冷却方式的确定以及冷却介质的流量估计主要受制于这些数据的精准性。除此之外，还需要清楚的了解到各个设备适应的工作环境。

3 电子设备规范化设计中的因素要点

3.1 利于操作与维修

为了让电子设备的操作更加的简单可靠，设计人员在进行电子设备设计之前，需要先做一次深入全面的研究，对比了解各种同类产品的具体工作情形，将一些需要修理的部位做记录。切实的了解清楚各个电子设备内部的零器件区位，比如维修过程中要使用到的区位等等。

3.2 提高生产率

电子设备的结构在技术上需要应该选择现金、创新的结构。使用各种全新的技术和全新的操作工艺，进而不断的提升劳动生产效率。在电子设备中的各个零部件和生产元器件的规格需要尽量的少，设备之中的机械零器件需要具备相对完好的结构工艺性特点。在整个电子设备之中，零部件和各种元器件的技术参数与尺寸大小需要尽量的实现标准化和规格化要求。整个设备之中需要使用到的各项原材料不管是品种还是规格都要尽量的少，设备的零部件加工精细程度和相应的技术条件需要有所匹配，不能够无限制的追求高精度。

3.3 造型美观

电子设备的造型设计其实就是将一些先进的科学技术和现代化的审美理念做有机的结合，找寻一个最和谐统一的使用环境，遵循基本的协调要素。电子设备结构设计的需要将美观和实用的关系协调好，尽可能的创造出美观且实用的产品。

4 结语

电子设备可靠性指的是在产品的限定时间内，在规定的使用条件之下，完成一些力所能及的事物。只有提升了电子设备的可靠性和设计的规范化，才可能保证工作的有效性与工作的质量。本次研究中对电子设备结构的可靠性和规范化设计进行了简要的阐述，并且分析了几项提升电子设备可靠性的方式，以期最大程度的提升电子设备的可靠性。

参考文献

[1]张斌.电子设备结构设计中CAD技术的应用研究[D].西安电子科技大学，2010.

[2]季馨.军用电子设备结构设计水平评估体系浅议[J]. 现代雷达.2010，03（12）.

[3]王红芳，赵玫，施兆昌，徐晓. 船用电子设备结构可靠性设计[J]. 中国仪器仪表.2011，05（23）.

篇3

电子设备结构设计电磁兼容设计中，常见问题体现在PCB设计、屏蔽设计、滤波设计、接地设计等方面，它们的出现，不仅降低工作效率，还可能导致安全事故发生。为应对这些问题，实际工作中应该有针对性采取处理措施，并重视电子设备的养护管理，提高设备综合性能。

关键词：

电子设备；结构设计；电磁兼容设计

1前言

电子设备结构设计构成比较复杂，它是由PCB、屏蔽系统、滤波、接地系统组合而成的综合设备。随着技术创新发展，综合性能更为强大，功能更加多元化，内部结构也更加复杂。但不能否定的是，如果忽视设计和管理工作，往往容易出现故障，不仅影响工作进度，还可能引发安全事故，降低电子设备的工作效率和综合效益。文章结合电子设备结构设计和运行作业的基本情况，探讨常见的不足，并有针对性的提出设计对策，希望能为实际工作提供指导与借鉴。

2电子设备电磁干扰源分析

电子设备运行过程中，往往受到内部和外部干扰，影响设备的正常运行，需要提高设计水平，促进设备作用的充分发挥。

2．1内部干扰

内部各元器件之间相互作用，进而产生干扰现象，对设备运行带来不利影响。常见形式如下:元器件发生漏电现象而引起干扰，无线电信号出现耦合，导线之间出现互感现象引起内部干扰。元器件工作时间过长导致发热，影响元器件运行的稳定性。公共地线上汇集电流，当电子设备在运营时，会出现电压降低现象，对设备产生不必要的干扰。

2．2外部干扰

外部电源及高电压出现绝缘漏电现象，对电子设备产生干扰。功率大的外部设备产生较强的磁场，出现耦合进而导致干扰现象发生。外部空间电磁波干扰电子设备正常运行，设备在温度不稳定的环境下工作，导致设备参数改变，也会干扰电子设备正常运行。

3电子设备结构设计电磁兼容设计的不足

电子设备结构设计中，有些设备存在质量缺陷，操作人员的综合技能不高，存在违规违章操作现象，可能导致电子设备出现相应的故障，制约设备综合性能的发挥，常见故障体现在PCB设计、屏蔽设计、滤波设计、接地设计等方面。

3．1PCB设计的不足

例如，PCB尺寸设计不合理，忽视对其综合性能的考虑，PCB板和元器件布局设计不到位，未能对各项参数全面考虑，难以提高设备的抗干扰能力，也制约电磁兼容性能提升。

3．2屏蔽设计的不足

组合体之间的电接触设计不合理，屏蔽材料选择不到位。设备机箱缝隙的屏蔽设备设计不到位，制约屏蔽设计水平提升，也难以提高电子设备的抗干扰性能。

3．3滤波设计的不足

设计过程中忽视对设备性能进行全面考虑，未能采取有效措施切断电磁干扰源，出现电磁干扰现象。

3．4接地设计的不足

接地点位置不合理，忽视考虑接地工作需要。电路组合接地方案不科学，抑制接电干扰措施不到位，降低接电设计水平，对设备运行也带来不利影响。

4电子设备结构设计电磁兼容设计的对策

为避免结构设计中可能出现的故障，提高施工作业效率，更好处理作业中遇到的问题，结合实际工作需要，笔者认为今后应该采取以下处理措施。

4．1PCB设计对策

首先，合理进行PCB尺寸设计。考虑抗噪音和抗串扰性能，提高尺寸合理性，避免出现尺寸过大或过小情况，使其更好发挥作用。其次，PCB板布局设计。尽量缩短高频元器件之间的连线，合理布置电路各功能单位的位置，确保信号流通性良好，尽量让信号流通方向保持一致。合理确定元器件参数，提高设备性能，并让元器件平行排列，增强抗干扰能力。最后，元器件布局设计。采用集成电路元器件，增强其抗干扰性能，提高电磁兼容性能。

4．2屏蔽设计对策

合理设计屏蔽组合体各部分之间的电接触，将接触电阻降到最小。屏蔽材料选用导磁率和导电率较高的材料，可在高导磁材料表面增加一层高导电率材料，促进材料的抗干扰能力增强。采取相应措施，提高设备机箱缝隙的屏蔽效果。将带背胶的铍青铜簧片粘贴于机箱缝隙结合面处，促进屏蔽效果提升。机箱制作时，应该合理采用焊接措施，确保焊缝平滑和连续，让接缝处和金属板的射频电阻尽可能相等，有效提升屏蔽效果。

4．3滤波设计对策

切断沿导线传播的干扰源，从而有效落实电磁兼容设计方法。采用两个电容器和一个电感器组成π型滤波器，作为滤波形式，并消除电路间的耦合，促进电磁兼容设计水平提升。将差模和共模滤波单元组合起来，抑制电流，降低高频段噪声衰减，提高兼容设计水平，促进设备综合性能提升。

4．4接地设计对策

合理选择接地点，提高电路组合接地方案科学性。采用多点就近接地方式，让接地点间的电位差尽量接近，避免相互之间产生干扰。要确保接地线和接地面的直流搭接阻抗小于2．5mW，确保电气连接的可靠性。注重接地面处理，提升抗氧化和抗腐蚀性能，促进接地设计水平提升。

4．5电子设备结构其他设计对策

重视接电保护工作，当电子设备出现损坏现象时，要检查各项设备，掌握设备的综合性能，确保满足要求。结构出现损失时，应该及时更换新的设备，保证设备运行的安全。还要提高电子设备设计和维修人员素质，完善设计措施和管理制度，加强电子设备的性能监测，及时排除故障，确保电子设备性能良好。

5结语

电子设备在日常运行中，由于受到自身质量状况、所在环境、工作人员操作技能等因素的影响，可能出现相应故障。如果未能及时处理，会影响作业顺利进行。实际工作中应该认真分析形成原因，有针对性的采取控制和完善措施，将故障及时排除，提高电磁兼容设计水平，促进电子设备有效运行。

参考文献:

［1］张敏．电子设备的电磁兼容设计［J］．科技风，2016(5)，86．

［2］刘丽平．电子设备电磁兼容设计研究［J］．信息与电脑，2013(1)，16～17．

［3］刘兴俊．电子设备结构设计中的电磁兼容［J］．中国新技术新产品，2015(3)，2～3．

篇4

我国是一个有高原、多山的国家，我国高原主要有黄土高原、云贵高原、青藏高原。由于各高原地理纬度不同、地面性质不一样，气候也有差别。在我国的高原地区拥有得天独厚的风、光资源，对清洁可再生能源的利用具备很好的自然条件。因此，近年来，随着一批风电项目、光伏项目、风-光-储项目进军高原，可再生新能源项目在高原的建设加快，在未来将在我国的高原地区形成“高原风谷”、“高原光谷”的独特风景。

关键词：高原型，结构设计

Abstract：Our country is a plateau, mountainous country, China's main plateau of loess plateau, eastern yunnan-guizhou plateau, the qinghai-tibet plateau. Because each plateau geographical latitude, the ground is not the same as the nature of the different, climate also have a difference. In our plateau has advantaged wind, light resources, to clean the use of renewable energy has very good natural conditions. Therefore, in recent years, with a number of wind power projects, the wind, and photovoltaic project-light-store project into the plateau, renewable energy projects in the highlands of new construction speed up, in the future will be in China's plateau form "plateau of the wind", "plateau optical valley" the unique scenery.

Keywords: plateau type, the structure design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言：

由于高原运行环境与普通低海拔环境有很大差异，作为产品结构设计人员需要针对高原的环境特点进行特殊的结构处理来满足设备在高原环境的安全可靠运行。本文结合我公司的风、光变流器变器以及SVG设备等产品的在高原环境下的应用情况分析高原型电力电子设备结构设计要点。首先介绍了高压环境的主要特点；接着针对高原环境特点对设备的性能影响分析；根据高原环境对设备性能影响的分析从结构设计方面提出具有的解决办法，其中结构设计也主要考虑从散热、绝缘、凝露以及机械结构件及材料的设计考虑等方面处理。

（一）高原气候特点：

高原具有较恶劣的自然气候条件，对电力电子的设备性能影响较大，高原气候的主要特点有：

（1）空气压力或空气密度低；

（2）空气温度较低，变化较大；

（3）空气绝对湿度较小；

（4）雷暴日多；

（5）太阳幅射照度（紫外线）较高；

（6）降水量较少；

（7）年大风日多；

（8）土壤温度较低，且冻结期长。

以上特点是行业内针对高原气候形成的普遍共识，但我国的高原地区分布较广，各高原地区的气候也存在差异。其中尤其以西南地区的云贵高原气候存在一定的特殊性。云贵地区河流众多，地形复杂，山谷间的水汽不易发散，在清晨和傍晚经常起雾。在相对湿度接近饱和的情况下，昼夜温差将造成严重的凝露。而且，云贵高原的高湿季节持续时间较长。因此，设备在高原气候应用必须考虑各高原地区的气候差异。

（二）高原气候条件对电力电子设备性能的影响：

 空气压力或空气密度对性能的影响：

气压低 电气间隙的击穿电压降低绝缘强度降低

空气稀薄风流量减小相对散热能力减弱

 空气温度较低及温度变化对性能的影响：

温度低冻结器件寿命受影响

温度变化大凝露爬电

 空气湿度对性能的影响：

湿度小电气间隙的击穿电压降低绝缘强度降低

湿度大积水爬电

 太阳幅射照度（紫外线）较高对性能的影响：

紫外线高破坏功率器件的空间电荷区电场器件失效

紫外线高有机保护材料老化绝缘强度降低

（三）高原型电力电子设备的结构设计要点：

1. 高原型电力电子设备绝缘的设计：

空气压力或空气密度的降低，引起外绝缘强度的降低。在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7～10.5kPa,外绝缘强度降低8%～13%.根据安规（如IEC60664-1）对绝缘的相关规定：由系统电压、过压等级和绝缘等级确定所需电气间隙距离，并按海拔高度进行修正。

电气间隙修正系数

15 000 12.00 6.67

平均绝对湿度随海拔升高而降低。绝对湿度降低时，电工产品的外绝缘强度降低，因此要考虑工频放电电压与冲击闪络电压的湿度修正。湿度修正以零海拔时的平均绝对湿度：11g/m3为基准，具体修正按GB311.2中有关规定。

我司的高原型设备严格执行安规审查，按照海拔4000m考核电气间隙与爬电距离，保证足够的电气间隙与爬电距离。

其中结构布置时分项审查主要有：

单板：PCB改板，加大电气间隙

主功率回路：增加绝缘防护

隔离带：一次回路与二次回路隔离，确保电气间隙符合要求，如设置变压器隔离、UPS隔离等

配电器件：更换部分器件，如用高原型断路器替换普通型断路器。所有配电器件逐一分类审查：开关类、接触器类等。

同时结构件设计时候优化导电体形状，加大电气间隙与爬电距离。严格按照标准测试验证，测试电压5000Vdc/1min，漏电流

2. 高原型电力电子设备散热设计：

空气压力或空气密度的降低引起空气介质冷却效应的降低。对于以自然对流、强迫通风或空气散热器为主要散热方式的电工产品，由于散热能力的下降，温升增加。在海拔至5000m范围内，每升高1000m，即平均气压每降低7.7～10.5kPa,温升增加3%～10%.

空气温度最高值与平均值随海拔的升高而降低。高原环境空气温度的降低可以部分或全部补偿因气压降低而引起的电气设备温升的增加。环境空气温度补偿值为 0.5K/100m。

高原环境对采用空气冷却方式的电力电子设备的散热有利也有弊，所以散热结构设计时候要综合考虑双方面的影响。设计要点：保证良好的风道设计；高可靠性的器件选择；合适的散热风机选择；合理的器件布局；增加柜内扰流措施。

3. 高原型电力电子设备凝露处理的设计：

高原环境温差变化大容易产生凝露现象，我司主要通过以下方式来解决凝露问题

 加热除湿

通过加热除湿装置使柜内温度高于环境温度，实时检测柜内温度湿度，严格控制湿度小于85%。

 增大爬电距离

在易发生爬电的位置增加安全栅格。

 将可能的放电点密封

密封放电点，使之与外部完全隔离。

 柜内扰流

增加扰流装置，使凝露不易发生。

 三防处理

对单板喷涂三防漆。

4. 高原型电力电子设备机械结构件及材料的设计考虑：-

对于器件内部机械传动件，如操作手车、脱扣器等要考虑高原温度变化大而造成材料变形对公差的影响，这些在设计对应器件时要加以考虑；

绝缘材料的选择，应尽量选用受温差变化不大和防老化程度高的绝缘材料（如DMC或SMS模塑料等），在保证高强度的同时，变形量和老化程度较小，适应其对绝缘配合要求较高的地方。

参考文献

[1] JB/T7573-94《高原环境条件下电力电子产品通用技术条件》

[2] 安规IEC60664-1

[3] 广东明阳龙源电力电力电子有限公司结构设计规范.

篇5

关键词：电子设备;结构设计;工艺设计

结构设计是为了满足电子产品的各项功能和电性能，使设备在各种既定环境下都能正常工作所进行的设计。它可以把产品的外观直接展现出来，在一定程度上决定了产品的可靠性、寿命及性价比。好的设计应合理满足整机的性能要求，在市场上具有竞争力。产品的工艺性能直接影响到产品性能和战术技术指标的实现。工艺设计的最高原则是以最少的社会劳动消耗创造出最大的物质财富，这个原则也是企业赖以生存和发展的基础。无论哪类电子设备的设计都离不开结构，整机结构设计水平的高低和工艺技术的好坏对于产品质量至关重要。电子设备的故障或失效大都可归结为设计上没有想到或没意识到某些细节或约束，一些通用设计的技术、准则、理念和方法必须被予以重视并深入贯彻到产品研发中去。

1某系统电子设备结构设计

1.1概述

某系统主要由多路耦合器、终端机和信号分配器组成，采用19英寸标准机柜上架安装方式。各设备遵循标准化、系列化、通用化设计原则，颜色、标识、铭牌、把手和接口连接器选择均符合系统设计规范要求。根据研制方案确定电气功能、性能及使用环境要求，经研究分析整机结构形式和尺寸约束后，初步进行元器件布局、布线和组装设计，合理选用材料、涂镀、加工手段，采用通用件和标准件，简化制造工艺，积极运用成熟技术。后通过软件进行三维实体建模、装配仿真、应力应变分析、热流分析，进一步优化零部件结构。

1.2多路耦合器机

箱箱体及内部隔板全选用铝合金板，铣削成型，并通过相互搭接、螺钉拧紧固定。选用铝合金板，是因其具有重量轻、加工定位准确、易开沟槽安装固定屏蔽材料、装配拆卸简便、外形美观等优点。多路耦合器采用模块化设计理念，将防雷电路、放大电路和功率分配电路分别安装在铝合金板铣削成型的屏蔽盒内，构成单独的防雷模块、放大模块和功率分配模块。为便于器件散热，将散热器紧贴机箱左侧板，电源模块紧贴机箱右侧板，放大模块和功率分配模块固定在散热器上，并分别在安装贴合面涂敷导热硅脂。由于电源模块较重，为满足冲击、振动试验要求，设计固定架使其一侧与底板连接，另一侧包住电源与右侧板。防雷模块安装在前隔板预设位置，并与中隔板和后隔板一起组成隔板部件，组装时将其整体插入机箱。各模块用隔板隔开，分别安装在3个相对封闭独立的隔段内，尽可能避免电源与模块、模块与模块间的电磁互扰。多路耦合器结构形式如图1所示。

1.2.1终端机

箱体是机箱结构的主体部分，是设备功能模块的安装载体，也是机箱结构的集中受力体。根据安装器件的尺寸、重量和位置，同时考虑振动、冲击对结构强度的影响，参考压铆螺钉、压铆螺母柱的铆接装配要求，核算确定各面板材料及厚度。终端机结构形式如图2所示。终端机由16个解调模块组成，外部线缆通过航空插座进入机箱并通过双绞塑胶线与母板欧式插座连接。由于结构尺寸的限制，一个航空插座需通过8路音频信号或8路串口数据，为避免设备内部多路信号互相串扰，走线及母板设计尽量将多路同类信号线分开。另外所有解调板都安装了背板进行电磁屏蔽隔离、安全防护和固定，以提高电气连接的可靠性。导轨支撑部件由托板、导轨和连接条构成，主要起约束解调模块自由度的作用，模块的插拔、固定简单方便。终端机前面板左、右两侧各开设一个进风口，出风口安在后面板中部，风扇装在机箱外侧向外抽风。由于风扇转动把箱内的热空气强制抽出，使机箱内产生负压，吸引机箱外的冷空气由进风孔口进入，从而形成空气交换。为避免导轨支撑部件阻挡、妨碍空气在箱内流通，导轨上设计有导风孔，冷空气经导风孔流过带走解调模块散发的热量。其基本任务是在热源至热沉之间设计一条低热阻的通道，保证热量迅速传递出去，以便满足可靠性要求[1]。另一方面，设计导风孔还起到减轻设备重量的作用。兼顾电磁屏蔽和良好通风的双重要求，通风开口处分别安装了屏蔽通风窗，为进一步提高屏蔽效果，屏蔽通风窗与箱体固定贴合面还粘结橡胶密封丝网组合衬垫。终端机风道设计如图3所示。

1.2.2信号分配器

以前设计的机箱大多采用零部件搭接、螺钉拧紧固定的结构形式，为满足强度和电磁兼容性要求，完成箱体组装往往要使用很多螺钉，这使得设备拆卸、装配十分繁琐，维修性不好。为解决此问题，信号分配器设计采用插装结构形式，如图4所示。根据装配顺序将底板插入前面板、后面板、左侧板和右侧板底部对应的沟槽，推动左、右侧板使其与前、后面板互相卡住，然后用螺钉进行固定。把隔板插入箱内使其与底板和后面板配合，分别将滤波器、电源模块和主板模块安装在隔板分开的两个封闭隔段内，尽可能避免电源对主板模块的电磁骚扰。将盖板榫齿插入前面板顶部后面的沟槽中，往前推动盖板使其后端向下插入左、右侧板卡槽，用螺钉将盖板与箱体固定。信号分配器全部零部件共计12个，结构简单，组装方便。

2某系统电子设备工艺设计

2.1概述

某系统电子设备环境适应性要求比较苛刻，设计人员不仅要将“六性”设计理念融入、贯彻到研发工作中去，还需清楚产品的工艺流程。电子设备环境适应性主要取决于所选材料、构件、元器件的耐环境能力和结构设计、工艺设计采取的耐环境措施是否合理和有效[2]。装联工人应积极主动地提出合理化建议，配合工艺人员共同完善产品设计，这样才能使设备满足低温、高温、湿热、盐雾、霉菌、振动、冲击、颠震等环境试验要求。装配、组装质量不仅影响设备外观，而且影响系统的性能，可以说系统的质量直接体现在焊接和组装上。应合理安排装配顺序，注意前后工序的衔接，连接应牢固可靠，安装方向、位置要正确，不损伤设备单元和零部件，不损伤面板等机壳表面涂覆层，确保电性能稳定和机械强度足够。

2.2通用工艺技术

根据各种材料在实际应用中的表现，内部设计规范应明确禁止使用预镀锌钢板。以前钣金件多采用冷轧钢板，加工后进行镀锌工艺处理，但其防护能力还是偏弱，长时间使用时会产生锈斑腐蚀，相关零件要求全部换成奥氏体不绣钢，新产品设计不再使用冷轧钢板。除钝化处理外，奥氏体不绣钢零件可不再做其他表面处理。电磁兼容设计应采取主动预防、整体规划、“对抗”与“疏导”相结合的方针[3]。某系统电子设备的箱体材料全部选用铝合金板材，机加工后进行导电氧化处理，使机箱内表面形成理论上连续的导电面。箱体搭接缝隙处全部安装橡胶芯金属丝网屏蔽条，这种屏蔽条既有很好的弹性，又抗永久压缩形变，在潮湿及盐雾环境中具有很强的抗电化学腐蚀性能。由于屏蔽条有弹塑性，按设计尺寸截取时不要用力拉伸，可先从一端塞入沟槽并顺着按压到另一端再截取，剪切屏蔽条时应使其端头的橡胶芯微缩在丝网内，切忌安装后屏蔽条端头的橡胶芯露出金属丝网很长。在设备通风开口处安装屏蔽通风窗，利用截止波导原理解决通风和屏蔽这对矛盾。具体设计可参考GJB1046-1990《舰船搭接、接地、屏蔽、滤波及电缆的电磁兼容性要求和方法》(6.2.2.3截止波导通风孔)。电源线穿过箱体会使机箱整体屏蔽效能降低，为提高设备电磁兼容性，电源输入接口采用将航空插座与电源滤波器做成一体的结构形式。在滤波器与后面板安装固定面粘接扭角铍铜簧片或导电衬垫，使壳体和机箱贴合并保证接触良好，输入输出线不能靠得太近，引线尽量短且不能交叉，电源线不要与其他电缆捆绑走线。电源输入接口旁边就近设计安装安全的螺栓，并将电源线安全地连接。带有螺纹连接、压合、搭接、铆接、点焊、单面焊接等组合件，原则上不允许进行电化学处理，不同金属材料组合在一起的部件不能进行溶液处理，这些组合件应尽可能采用涂漆，或分别进行电化学处理后再组装。所有电化学处理都应在零件状态(即非组合件)下进行。钢铁件在喷涂前应进行磷化处理，铝件喷涂前应进行氧化处理(铸铝合金可采用喷砂处理)，以增加涂层附着力。体积和质量较大的模块、晶振、线圈可用硅橡胶封装或加固管脚。尽量降低元器件的安装高度，缩短其管脚引线。导线穿过金属孔或靠近金属零部件时需用绝缘套管将导线套住，线束的安装和支撑应当牢固，以免使用期间绝缘材料因磨损而短路。电路GND通过金属化螺钉以及对应的阻焊亮铜带和结构件良好搭接，对应的结构件不作喷漆处理。使用不锈钢错齿弹垫、棘爪弹垫、止退螺母等紧固件防止装配松动。

3结语

随着社会发展及加工技术的进步，产品的结构形式有了很大变化，从单机到系统，从最初主要使用型材、钣金结构发展到数控铣削成型的零件实现形式，精密加工技术已开始影响电子设备的设计和生产。电子设备的结构及工艺设计是项目研制过程的重要组成部分，直接影响到产品的可靠性、稳定性和品质指标，并不仅是为硬件平台做个外壳那样简单，需考虑多方面的约束因素以选择最合理最可靠的设计技术。综合某系统装备介绍，可了解电子设备的结构形式及设计方法和在工程实际应用时采取的具体措施，对其他电子产品的结构及工艺设计具有一定的指导意义。某系统电子设备装配拆卸简单，生产维护方便，具备较高的标准化、系列化、通用化程度，符合国家标准有关要求。系统通过公司内部功能、性能测试和第三方电磁兼容试验、环境试验、信道试验验证，所有设备均满足研制方案要求。

作者:彭辉 单位:

参考文献

[1]邱成悌,赵惇殳,蒋全兴.电子设备结构设计原理(修订本)[M].南京:东南大学出版社,2005.