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钣金结构的机柜设计1钣金结构的机柜概述1.1钣金结构机柜的组成钣金结构机柜由底座、前后门、侧门、前后框架、上盖、角规及横梁组成，一般采用可组装结构方式，以便于组装、联接及移动。
钣金结构机柜的钣金件通过金属薄板冷加工而成，同一类型钣金件具备相同厚度，钣金结构机柜是一个联接牢固的整体结构，采用承重性较强的固定托盘，一方面能够使机柜更加稳固，另一方面也有利于控制设备稳定运行。
钣金结构机柜的角规，为确保机柜能够安全接地，一般采用镀彩锌加以处理。
钣金机柜前后门采用高密度网孔构造，能有效减少机柜内部设备的电磁辐射。
钣金机柜的风机外壳经过一次成型，有效减弱风机的震动。
钣金机柜的表面进行喷砂和喷塑加工，整体结构采用防腐喷塑技术，能有效抗腐蚀，抗酸碱。
1.2钣金结构机柜结构类型钣金机柜在结构方面，有两种分类方式，按照机柜框架划分，可以分为整板式和立柱横梁结合式；按照机柜角联的方式划分，又可以分为粘接联接、螺钉联接、销联接及焊联接等四种形式。
由这几种形式类型可以看到，钣金机柜在加工制造过程中主要涉及到了电焊、剪板及折弯这三种工艺，这三种工艺也是钣金工艺形式的主要工序。
1.3钣金结构机柜的主要联接方式随着技术进步和工艺水平的提高，钣金机柜在加工制造上也有着多样的制作方式，既可以采用整面板制作而成，又可以使用具备相应尺寸规范的插件加以组合而成。
通常情况下，前、中、侧横梁及立柱构成了钣金机柜的主体结构，一般来说，前、侧横梁和立柱主要是通过折弯及与折弯工艺相结合的避位穿插应用技术加以联接，同时，前、侧横梁的联接还可以采用焊接的方式；中横梁的联接主要依靠立柱带有的工艺槽。
2钣金结构机柜设计应满足的设计要求在进行钣金结构机柜设计时，要首先明确钣金机柜的设计性能，在此基础上，运用各种新工艺设计草图、规定尺寸及结构、确定强度，使机柜的技术参数达到设计要求。
具体地说，钣金机柜在设计中需要遵循的设计规范为以下几方面：首先，充分发挥钣金机柜在抗震、抗腐蚀、防冲击、防水防尘及防辐射等方面的性能，确保控制设备安全运行。
Icepak在电子设备热设计中的应用文章明确了热设计在产品设计过程中的重要性，介绍了电子设备散热的若干方法；对热分析软件Icepak的功能特点、应用范围以及仿真步骤进行了介绍，并利用Icepak软件进行了实例仿真。
标签：Icepak；热设计；热仿真1 概述图1给出了基于Icepak （实线）和传统设计（虚线）的两种产品开发模式的比较。
产品开发人员通过Pro/E等大型三维CAD设计软件进行产品的三维设计，建立产品的虚拟样机，基于Icepak的产品设计用在虚拟样机上的仿真替代了在物理样机上的测试，这样能够减少甚至取消物理样机的制造，大幅度地缩短研发流程，降低研发费用，提高设计质量。
因此特别适合于物理样机制造周期长、费用昂贵的复杂产品的开发。
图1 两种开发模式的比较2 电子设备的散热方法2.1 传导传导是由于动能从一个分子转移到另一个分子而引起的热传递。
传导可以在固体、液体或气体中发生，它是在不透明固体中发生传热的唯一形式。
对于电子设备，传导是一种非常重要的传热方式。
利用传导进行散热的方法有：增大接触面积、选择导热系数大的材料、缩短热流通路、提高接触面的表面质量、在接触面填导热脂或加导热垫、接触压力均匀等。
2.2 对流对流是固体表面和流体表面间传热的主要方式。
对流分为自由对流和强迫对流，是电子设备普遍采用的一种散热方式。
产品设计中提到的风冷散热和水冷散热都属于对流散热方式。
2.3 辐射辐射是在真空中进行传热的唯一方式，它是量子从热体（辐射体）到冷体（吸收体）的转移。
提高辐射散热的方法有：提高冷体的黑度、增大辐射体与冷体之间的角系数、增大辐射面积等。
3 Icepak软件介绍3.1 功能及特点Icepak软件是专业的、面向工程师的电子产品热控分析软件，可以解决各种不同类型和尺度的热流耦合仿真问题，在航空和航天电子设备、通讯、汽车、电气、电源设备、通用电器及家电等诸多领域得到广泛应用。
Icepak具有以下技术特点：（1）建模快速，具有多种模型直接接口、现成的模型库、各种形状的几何模型。
功能要求功能要求主要是满足系统的结构、强度、屏蔽和通风散热的要求、接地导电性能要求等。
1．结构要求机柜系统的结构是一个系统的硬件、PCB、线材、电源、管路、仪器设备等空间放置的位置、形式、连接装配方式等。
机柜钣金件由于其良好的强度、刚度、加工性、导电性，通常用于负责支撑系统大部分的硬件、PCB、线材、电源等。
硬件的放置形式多种多样，其要求也会有所不同。
例如，装配PCB时，可以考虑在钣金件上压铆螺柱来支撑，也可以在钣金件上冲压出突台来支撑，再用螺钉装配。
线材的固定可以考虑用绑线带扎在钣金件上，钣金件上只需要冲压绑线带规格要求的孔；也可以考虑在钣金件上冲压出绑线的结构。
2．强度和刚度要求机械强度是机柜结构设计中最重要的一环，因为机柜中大部分的重量靠其结构件来支承，结构件的机械强度出现问题，机柜的整个强度就会出问题。
机柜一般需要做振动测试、跌落实验、碰撞实验、冲击实验等，有的机器甚至要求强度做到能承受100kg的冲击，这就需要足够的机械强度和刚度。
尤其是那些需要支撑悬空硬件的结构件和起主要支撑作用的支架等，更必须有高的强度。
根据机柜产品的负荷大小、抗振、抗冲击要求来进行强度、刚度设计验算。
在进行强度和刚度设计时要考虑结构件的连接方式，整体是拼装还是焊装等；还要考虑结构件的结构形式，通过增加折弯或压筋来增加结构件的强度和刚度等。
通常设计大型的机箱、机柜时，应先设计起支撑作用的支架框架。
这样的支架框架优先选用封闭异形管型材，也可选用比较厚的板材并折弯成“∏”或“□”形。
一般情况下，增加一个折弯会使刚度增加几倍。
3．机柜的安全防护要求机柜应具有良好的使用性和安全防护设施，并能保证操作者安全，因此须根据设备的使用环境以及设备对防雨、防尘、防异物进入的要求来确定其防护等级。
户外设备、在恶劣环境中使用的设备以及对湿度和灰尘、盐雾敏感的设备的防护等级要求较高。
防护等级的设计要根据实际需要而定。
（1）机柜的结构设计应能保证安装在机柜内的电气组件及连接导线安全可靠地工作，不会受到风霜雨雪、沙尘及小动物等的侵害。
实例下面通过一个实例来计算芯片的工作温度。
芯片的热阻为1.75℃/W ，功率为5W ，最高工作温度为90℃，散热器热阻为1.5℃/W ，导热材料的热阻抗Z 为5.8℃cm2/W ，导热材料的传热面积为5cm2，周围环境温度为50℃。
导热材料理论热阻R4为：R4＝Z/A ＝5.8 (℃·cm2/W)/ 5(cm2)=1.16℃/W (7)由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到100％的结合，会存在一些空气间隙，因此导热材料的实际热阻要大于理论热阻。
假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的60％，则实际热阻R3为：R3＝R4/60%＝1.93℃/W (8)总热阻R为： R="R1"+R2+R3=5.18℃/W (9)芯片的工作温度T2为： T2＝T1+P×R＝50℃+(5W× 5.18℃/W)＝75.9℃ (10)可见，芯片的实际工作温度75.9℃小于芯片的最高工作温度90℃，处于安全工作状态。
如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度，那就需要重新选择散热性能更好的散热器，增加散热面积，或者选择导热效果更优异的导热材料，提高整体散热效果，从而保持芯片的实际工作温度在允许范围以内。
多数电子工程师都很熟悉用热阻作为一种热分析技术。
热阻的表示单位是每瓦摄氏度。
只需简单地乘以第一步估计的瓦数，就可以获得部件将增加的温度（摄氏度）。
但这里需注意几个问题，要查看部件数据表上有关热阻规格的隐藏信息。
从内核到外壳的热阻ΦJC 不是一个有用的测量值。
半导体制造商的IC 或封装设计者可能关心的是当热量从内核流至外壳时IC 的温升，但你需要更多的信息。
你在数据表上经常看到的下一个规格是从节点到外界的热阻ΦJA。
该值表示的是当部件未连散热片或未焊到PCB（印制电路板）上时的温升。
德州仪器的Darvin Edwards 指出，ΦJA 对多数试图预测结温的工程师来说是没有用处的。
高压柜、低压柜、变压器的发热量计算方法变压器损耗可以在生产厂家技术资料上查到铜耗加铁耗；高压开关柜损耗按每台200W估算；高压电容器柜损耗按3W/kvar估算；低压开关柜损耗按每台300W估算；低压电容器柜损耗按4W/kvar估算.一条n芯电缆损耗功率为：Pr=nI2r/s,其中I为一条电缆的计算负荷电流A,r为电缆运行时平均温度为摄氏50度时电缆芯电阻率Ωmm2/m,铜芯为,铝芯为,S为电缆芯截面mm2；计算多根电缆损耗功率和时,电流I要考虑同期系数. 上面公式中的"2"均为上标,平方.一、如果变压器无资料可查,可按变压器容量的1~%左右估算；二、高、低压屏的单台损耗取值200~300W,指标稍高尤其是高压柜；三、除设备散热外,还应考虑通过围护结构传入的太阳辐射热.主要电气设备发热量电气设备发热量继电器小型继电器 ~1W中型继电器 1~3W励磁线圈工作时8~16W功率继电器 8~16W灯全电压式带变压器灯的W数带电阻器灯的W数+约10W控制盘电磁控制盘依据继电器的台数,约300W程序盘主回路盘低压控制中心 100~500W高压控制中心 100~500W高压配电盘 100~500W变压器变压器输出kW1／效率-1 KW电力变换装置半导体盘输出kW1／效率-1 KW照明灯白炽灯灯W数放电灯灯W数假设变压器为1000KVA,其有功输出为680KW,则其效率大致为680/850=,根据上述计算损耗的公式,该变压器的损耗为6801/=170KW 变压器的热损失计算公式:△Pb=Pbk+△Pb-变压器的热损失kW Pbk-变压器的空载损耗kW Pbd-变压器的短路损耗kW具体的计算方法：一、 发电机组发热量发电机组的散热量主要来自于两个方面,一是发电机组的盖板传热和机壳围护结构传热,另一是发电机组的冷却循环风的漏风所带来的热量.大、中型发电机组的冷却方式通常采用封闭式空气自循环冷却方式,发电机绕组的损耗传给冷却空气,空气的热量再通过机组水冷却器由冷却水带走.根据实测的数据,定子排出的空气温度一般不超过65℃,而进入转子的空气温度一般不低于5℃.发电机机壳的散热量可以按下式计算：()n g t t KA q k -=w 1 1其中：K ——发电机机壳的传热系数 w/㎡·℃A ——发电机机壳的面积 ㎡gt ——发电机冷却循环风的平均温度℃n t ——室内空气温度℃发电机的漏风散热量可以按下式计算：()n f t t vc q f -=γβw 1 2其中：β——漏风系数,钢盖板取%v ——发电机的冷却循环风量m3/h c ——空气比热 w/kg ·℃γ——空气容重取m3f t ——发电机漏风温度℃ n t ——室内空气温度℃根据发电机组内部的冷却风温和发电机的表面积,我们不难计算机组壳体的传热量.但漏风热量的计算上却有较大的差异,随着机械制造技术的不断提高,特别是空气冷却器的效率的提高,发电机组的冷却循环风量各个厂商有较大区别.例如按机电设计手册计算,30万KW 机组的冷却循环风量约为200m ３/h,但多数国际厂商提供的冷却风量约为120m ３/h,这就给计算结果产生较大的出入.机组的冷却风量不仅和机组的容量有关,而且和机组的水头、转速、尺寸有关.一般情况下,冷却风温越低,发电机的线圈温度也越低,发电机的效率就越高,但是冷却风温受冷却器的布置尺寸影响,冷却器大,机组的制造难度相对增大,经济性下降,冷却风温不可能无限降低,机组制造厂设计时考虑一个经济区域,达到机组的最大性价比.因此,在实际的设计计算中,应由发电机厂商提供冷却循环风量参数对漏风热量加以核算.二、 变压器发热量变压器散热散热主要指变压器内部的能量损耗,由铜损电阻损耗和铁损铁磁损耗两部分组成,其中铜损是随负荷大小而变化,而铁损与负荷的大小无关,可以看成一定值.通常将额定负荷时的铜损定为短路损耗,额定电压下的铁损定为空载损耗.自冷、风冷和干式变压器的损耗,全部散发到周围空气中,而水冷变压器的损耗则大部份由水冷却系统带走,一小部份由于油温高于周围空气温度而将热量散入空气中.一般情况下,封闭厂房、地下厂房和抽水蓄能电站,布置于厂房内部或地下的主变多采用库水冷却的主变,而电站中的其他变压器还有厂用变、照明变、事故变、励磁变等,多采用风冷或干式变压器.风冷变压器的散热量,简单地可以按下式计算：dk P P Q ＋=Kw 3其中：k P ——变压器的空载损耗 KwdP ——变压器的短路损耗 Kw水冷变压器的散热量可以按下式计算：()325.1n y 105.5-⨯-⨯=A t t Q Kw 1 4其中：y t——油箱的平均油温 ℃,一般在65~70℃之间n t ——室内气温 ℃A ——油箱的散热面积 ㎡电站的水冷却主变,受到冷却水温和水冷却器效率的影响较大,特别是抽水蓄能电站,由于库容较小,冷却水温受季节的影响较大,应按正常运行时,可能产生的最高水温核算变压器的散热量.三、 母线、电缆发热量在电站中,发电机和变压器之间的连接多用自冷却式封闭母线.母线的发热量包括母线的功率损耗发热和外壳感应散热两部分.由于主线的两端分别分别连接发电机和变压器设备,实际上母线与外壳之间的空气是封闭的,外壳起到一个保护和屏蔽电磁波的作用,以减少母线电磁场对周围电气设备和环境的影响,并没有减小母线的散热.母线的功率损耗散热传给母线和外壳间的空气,然后通过外壳壳体传入环境.而外壳感应散热则直接传入环境.母线功率损耗引起的散热量可以按下式计算：3s Z 2103-⨯⨯=L R I q s ϕKw 1 5母线外壳感应散热量可以按下式计算：3k k 2103-⨯⨯=L R I q k ϕKw 1 6其中：I ——母线的相电流AZ R ——母线在工作温度时的直流电阻Ω/m k R ——母线外壳在工作温度时的直流电阻Ω/ms ϕ——母线集肤效应系数k ϕ——母线外壳集肤效应系数L ——母线的长度m以下是某电站的母线参数：表1 母线参数序基本参数主母线分支母线启动母线号1额定电压 KV1818182工作电压KV3额定电流A1300025030004导体正常温度℃8750745外壳正常温度℃6747546导体截面积mm221375335833587外壳截面积mm215944836983698导体电阻μΩ/m9外壳电阻μΩ/m按上面两式计算,主母线单相的散热量约为550W/m,和母线制造商提供的母相散热损耗600 W/m基本相近.母线的发热损耗和母线的材质、制造技术、焊接工艺水平关系较大.材质越好,母线接头的焊接工艺水平越高,其直流电阻就越小,发热损耗也就越小.另外,在水电站厂房内敷设了各种电压等级的动力、照明、控制电缆,在运行中会散发出一定的热量,如果电缆温度过高,将导致电缆表面绝缘老化,电缆的载流量下降.在各种电缆中,低压动力电缆发热量较大,电气设计手册上,对电缆损耗大于150W/m的有通风要求.一般的3000V以下的铜芯电缆的散热损失较小.电缆截面3×50mm的发热量约为25W/m,3×150mm的发热量约为40W/m,电压等级越高,散热量越小.因此,除在主厂房中设有大量的电缆桥架如母线层、母线洞、水轮机层等和专门的电缆层、电缆廊道应核算电缆的发热量,其他部位的电缆发热可以忽略不计.四、 电抗器发热量电抗器用于较大容量的配电装置中,起到限制短路电流的作用,也可以用于整流装置中作滤波电抗器.电抗器的散热量可以按下式计算：P Q 21ηη=Kw 7其中：1η——电抗器的利用系数,一般取1η=2η——电抗器的负荷系数,一般取2η=P ——电抗器在额定功率下的功率损耗Kw,根据额定电流、额定电抗和型号确定.电抗器是由绕组组成的,发热特性是热容量和发热量较大,达到稳定发热量需要一段时间.如果是长期运行的电抗器,其发热量是稳定的,如果是间歇运行的电抗器,应按运行时间和电抗器的发热特性曲线确定发热量.五、 高、低压盘柜发热量高压配电盘柜的散热量可以按下式计算：e 2egq II Q ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Kw 1 8其中：g I——高压开关的工作电流 Ae I ——高压开关的额定电流 Aeq ——高压开关的额定电流时的散热量 Kw高压开关柜分为进线开关柜和馈电开关柜,一般说来进线开关柜的发热量要比馈电开关柜的发热量大.低压配电盘柜的散热量可以按下式计算：P ex Q ∑=Kw 9其中：e ——盘柜的利用系数x ——盘柜的实耗系数——低压盘柜的功率损耗之和 KwP由于电站内各种盘柜的用途不同,盘柜的工作电流不同,一般说来,工作电流越大,盘柜内的电器元件发热量也越大.对于集中布置的配电盘柜尽可能由设备制造商提供发热量较为准确.特别的,对于重要的配电盘柜,由于制造商对盘柜内的电气元件的保护,防止运行湿度过大,绝缘性能的下降,在盘柜内本身另设有电加热器.一般每只盘柜在～左右,集中布置的继电保护室等应加以考虑.在高压盘柜中,励磁柜的发热量较大.根据某电站外商提供的发热资料：表2 励磁柜的发热量名称发热量序号1整流闸管8Kw2母线组2Kw3散热风机2Kw4其它继电器2Kw5合计14Kw由于励磁系统关系到机组的安全启动和运行,对于集中或封闭布置的励磁盘柜应较为准确地核算其发热量.六、SFC静态变频启动装置发热量SFC称为静态变频启动装置,主要用于抽水蓄能电站的机组抽水工况的启动.它由输入电抗器、输出电抗器、滤波器、功率柜和直流电抗器组成.某个单机容量30万千瓦的抽水蓄能电站,根据外商提供的SFC装置各设备的容量如下：表3 SFC装置的容量序设备名称运行时停止时号1输入电抗器27Kw3Kw2输出电抗器63Kw03滤波器83Kw28Kw4功率柜15Kw6Kw5直流电抗器200Kw06合计388Kw37Kw 我们可以看出,如果按照满负荷计算,SFC装置的热量高达388Kw.按照一些已运行的抽水蓄能电站的实际运行分析统计,一台机组的启动,从静止拖动到并网时间仅需240秒,六台机组的启动时间约为25分钟.根据外商提供的SFC装置运行特性曲线,输入电抗器、输出电抗器和直流电抗器运行25分钟,发热达到额定发热量的20%,滤波器、功率柜发热达到额定发热量的70%左右.按此计算SFC装置的发热量约为,是额定发热量的%.SFC装置的发热量和SFC的容量、运行时间有极为密切的关系,如果要较为准确的确定设备发热量,应请有关制造商提供设备的运行特性曲线,然后根据设备的容量和运行时间确定.七、照明设备发热量大、中型电站随着建筑装修景观设计对灯光的需求,照明功率有增加的趋势.虽然照明设备的发展,电站的照明应用从白炽灯和荧光灯向碘钨灯和金卤灯等高亮度灯源转变.但照明设备散热量属于稳定得热,只要电压、功率稳定,散热量是不变化的.照明所耗电能的一部分直接转化为热能,此热能以对流、传导和向周围散出.光能以红外辐射方式向外辐射,但红外辐射不能直接被空气吸收,而是透过空气被周围物体吸收,尔后再给予空气.转化为光的那部分也是先射向周围物体,被物体吸收后再转化为热能,再以对流、传导或辐射等方式传给空气和其他物体.照明发热量为：QNKw 1 10n1其中：1n——镇流器消耗的功率系数,一般取N——照明灯具功率 Kw一般情况下,全厂的照明发热量约为照明变压器容量的80%左右.但随着电站自动化程度的提高和无人值班的推广,厂房内部的实际照明设备开启情况变化较大,可考虑正常运行时照明的利用系数.。
机壳开孔及用途全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：机壳开孔及用途在日常生活中，我们经常会使用到各种各样的电子产品，如手机、电脑、平板等等。
这些电子产品的外壳通常都会有一些开孔设计，这些开孔设计并不是为了美观或者简单的设计，而是有其独特的用途和作用。
本文将介绍机壳开孔的相关知识以及它们在电子产品中的用途。
机壳开孔的种类机壳开孔的种类可以说是多种多样的，不同的电子产品会有不同的开孔设计，根据其功能不同会有相应的开孔设计。
常见的机壳开孔主要有以下几种：1. 通风孔：通风孔是电子产品中非常常见的一种开孔设计，主要用来散热。
通过通风孔的设计，可以让空气流通，有效地减少电子产品在运行过程中产生的热量，保持电子产品的稳定性能。
2. 接口孔：接口孔是用来连接外部设备的接口，如USB接口、音频接口等。
通过接口孔，可以将电子产品与外部设备进行连接，实现数据传输和充电等功能。
3. 摄像头孔：摄像头孔是用来安装摄像头的孔口，在手机等电子产品中非常常见。
通过摄像头孔，可以让摄像头对外部环境进行拍摄，实现拍照和录像等功能。
4. 按键孔：按键孔是用来安装各种按键的孔口，如电源键、音量键等。
通过按键孔，可以让用户方便地进行操作，实现电子产品的各种功能。
5. 麦克风孔：麦克风孔是用来安装麦克风的孔口，在手机、电脑等电子产品中常见。
通过麦克风孔，可以实现语音输入、通话等功能。
机壳开孔在电子产品中有着重要的用途，主要体现在以下几个方面：3. 摄像：摄像头孔可以安装摄像头，实现拍照和录像等功能，帮助用户记录生活中的美好时刻。
5. 语音输入：麦克风孔可以安装麦克风，实现语音输入和通话功能，帮助用户更方便地进行通讯和操作。
总结通过以上的介绍，我们可以看到机壳开孔在电子产品中扮演着非常重要的角色，不仅可以保证电子产品的正常运行，还可以提高用户的使用体验。
在设计电子产品时，我们需要根据其功能和用途合理设计机壳开孔，以确保电子产品的性能和稳定性。
艾默生热设计要求规范(总77页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--共两部分：1. 电子设备的自然冷却热设计规范2. 电子设备的强迫风冷热设计规范电子设备的自然冷却热设计规范2004/05/01发布2004/05/01实施艾默生网络能源有限公司修订信息表目录目录 ............................................... 错误!未定义书签。
前言 ............................................... 错误!未定义书签。
1目的.............................................. 错误!未定义书签。
2 适用范围 ......................................... 错误!未定义书签。
3 关键术语 ......................................... 错误!未定义书签。
4引用/参考标准或资料............................... 错误!未定义书签。
5 规范内容 ......................................... 错误!未定义书签。
遵循的原则 ........................................ 错误!未定义书签。
产品热设计要求 .................................... 错误!未定义书签。
产品的热设计指标 ................................... 错误!未定义书签。
元器件的热设计指标................................. 错误!未定义书签。
系统的热设计 ...................................... 错误!未定义书签。
电机壳体Z字型冷却水道设计杨学威;张小发【摘要】随着电动汽车的发展,高功率密度电机越来越成为车用电机的发展趋势,随之而来的电机散热问题也越来越受到人们的关注.轴向Z字型水路因其具有加工制造简便,成本低廉,便于实现产品的平台化、批量化生产而受到大量研究和使用.以电动汽车用52 kW永磁同步电机水道壳体为研究对象,按照水路设计的步骤,综合考虑水道的散热效果和水道的压力损失,给出了轴向Z字型水路的设计方法,具有很好的指导意义.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2016(043)009【总页数】4页(P62-65)【关键词】电动汽车;Z字型冷却水道;冷却水路数;电机温升;水道宽度【作者】杨学威;张小发【作者单位】上海交通大学,上海200240;上海交通大学,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM303.6电动汽车用电机通常采用水冷方式进行散热。
水冷散热效果的好坏关键体现在水路设计是否合理上，水路设计变得尤为重要。
目前使用较多的水路结构是轴向Z字型水路和周向螺旋型水路两种。
周向螺旋型水路平滑，水流阻力损失小，但由于进出水口温度的差异，会使电机两端产生温度梯度，且加工复杂、成本高，不利于批量化、平台化发展[1-2]。
轴向Z字型水路，可以很方便地把进出水口设计在电机的同一端，避免了由于进出水口温差而产生的电机两端的温度梯度，散热比较均匀[3-4]。
轴向Z字型水路还有一个优点就是结构简单，易于通过铝型材挤压成型的方式获得。
本文通过传热学和流体力学的理论推导，设计了一种满足电机散热需求和水阻损失的轴向Z字型水道壳体结构。
参照传统铝型材挤压工艺，可以在圆柱形电机壳体上挤压出沿轴向分布的密闭空腔。
通过交替地将相邻空腔的隔断切低，配合前后端盖的密封就可以在电机壳形成连通的闭合水路。
Z字型水路的结构为单条水路轴向直走，水路之间180°转折，首尾依次连接，进出水口被一隔水台分隔两边[5-6]。
对小型化电子设备密封机箱的散热设计探讨发表时间：2019-06-18T17:13:49.317Z 来源：《科技研究》2019年4期作者：钟财[导读] 在散热不良的情况下，电子设备的可靠性将会降低。
基于这种认识，本文在分析小型化电子设备密封机箱散热问题的基础上，提出了机箱的散热设计方案，通过风冷散热方式保证设备能够在给定环境条件下工作。
（上海万捷汽车控制系统有限公司 201299）摘要：在散热不良的情况下，电子设备的可靠性将会降低。
基于这种认识，本文在分析小型化电子设备密封机箱散热问题的基础上，提出了机箱的散热设计方案，通过风冷散热方式保证设备能够在给定环境条件下工作。
从仿真分析结果来看，设备运行期间密封机箱内温度不会超过最高允许温度，因此能够满足设备散热设计要求。
关键词：小型化电子设备；密封机箱；散热设计引言：结合实践经验可知，55%的电子设备失效是由于电子元器件温度超出规定引起的。
对于小型化电子设备来讲，采取传统壳体热传导方式难以解决密封机箱散热难的问题，还要实现科学的散热设计，以便使设备散热需求得到满足。
因此，需要加强小型化电子设备密封机箱的散热设计研究，以便通过解决设备散热问题保证设备的稳定运行。
1小型化电子设备密封机箱的散热问题在小型化电子设备中，密封机箱能够为电子设备提供密封环境，避免电子元器件受到水汽、灰尘等物质的侵蚀，并且能够为电子设备提供良好电磁环境，从而使设备得以在各种工况环境中使用[1]。
但在密封机箱内，电子元器件工作过程中将会产生热量，采取自然散热方式，使电子元器件通过机箱外壳进行散热，将受到外壳热阻和辐射散热能力的影响。
在电子元器件散热的过程中，需要通过金属介质完成热量传导，然后由传导介质与密封腔体接触，实现热量传导。
而小型化电子设备密封机箱结构紧凑，具有较好密封性，发热密度较高，使得机箱散热效果受到了影响。
在电子设备存在特殊需要的情况下，需要使内部电子设备与密封机箱壳体绝缘，将造成各元器件难以通过壳体实现热量传导。
YEALINK产品热设计VCS项目散热预研欧国彦2012-12-4热设计、冷却方式、散热器、热管技术电子产品的散热设计一、为什么要进行散热设计在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”？其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。
所以电失效的很大一部分是热失效。
高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。
温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。
那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把xx控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢？答案为“是”。
由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。
二、散热设计的目的控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。
最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。
三、散热设计的方法1、冷却方式的选择我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式，有时散热的程度不够，有时又过度散热了，那么何时应该散热，哪种方式散热最合适呢？这可以依据热流密度来评估，热流密度=热量 / 热通道面积。
机壳的热设计
电子设备的机壳是接受设备内部热量，并通过他将热量散发到周围环境的一个重要热传导环节。
机壳的
热设计在采用自然散热和一些密闭性的电子设备中显得格外重要。
由试验证明，不同结构形式和涂覆处
理的散热效果差异较大，经验证明：
1。
增加机壳内外表面的黑度，开通风孔（百叶窗）等都能降低电子设备内部元器件的温度。
2.机壳内外表面高黑度的散热效果比两侧开百叶窗的自然风冷对流效果好。
内外表面高黑度时，内部平
均降温20度左右，而两侧开百叶窗时（内外表面光亮），其温度只降8度左右。
3.机壳内外表面高黑度的散热效果比单面高黑度的效果好，特别是提高外表面的黑度时降低机壳表面温
度的有效办法。
4。
在机壳内外表面黑化基础上，合理的改进通风结构，加强空气对流，可以明显降低设备的内外温度。
5。
通风口的位置应注意其流短路而影响散热效果，通风口的进出口应设在温差最大的两处，进风口要
低，出风口要高。
风口要接近发热元件，使冷空气直接起到冷却元件的作用。
6.在自然散热时，通风孔面积计算很重要。
可根据设备需由通风口的散热两计
算：S0=Q/7.4*10^5*H*t 其中：S0为进风口或出风口的种面积cm^2
Q为通风孔自然散热的热量（设备的总功耗减去壁面自然对流和辐射散去的热量）w
H 为进出风口的高度差 cm
t=t2-t1 设备内部空气温度t2与外部空气温度t1之差
7。
通风口的结构形式很多，由金属网，百叶窗等等，设计时要根据散热需要，既要结构简单，不易落灰，又要能满足强度，电磁兼容性要求和美观大方。
8。
密封机壳的散热主要靠对流和辐射决定与机壳表面积和黑度，可以通过减少发热器件与机壳的传导热阻，加强内部空气对流（如风机）增加机壳表面积（设散热筋片）和机壳表面黑度等来降低内部环境温度
(2)强迫风冷设计
当自然风冷不能解决问题时，需要用强迫空气冷却，即强迫风冷。
强迫风冷是利用风机进行古风或抽风，提高设备的空气流动速度，达到散热目的。
强迫风冷在中大功率的电子设备中应用广泛，因为它具有比自然风冷多几倍的热转移能力。
与其他形势强迫风冷比较有结构简单，费用低，维护简便等优点。
整机强迫风冷有两种形式：鼓风冷却和抽风冷却。
鼓风冷却特点是风压大，风量集中。
适用于单元内热量分布不均匀，风阻较大而元器件较多的情况。
当单元内风阻较大，需要单独冷却的元件和热敏元件较多，且各单元间热损相差有较大时，建议用凤管冷却，以便控制各单元风量的需要。
当旨在机柜底层具有风阻较大元件，中上层五热敏元件的情况下，建议用无风管形式来降低成本。
抽风冷却特点是风量大，风压小，风量分布比较均匀，在强迫风冷中应用更广泛。
他也可分为有管道和无管道两种情况。
对无管道的机框抽风，整个机框相当于一个大风管，要求机柜四周密封好，侧壁也不应开空，只允许有进出风口，考虑热空气上升，抽风机常装在机框上部或顶部，出风口面对大气，进风口装在机柜底部，这种无管道风冷方式常用于机柜内各元件冷却表面风阻较小的设备。
对于在气流上升部位又热敏元件或不耐热元件则要必须用风管使气流弊开，并沿需要的方向流动，其进风口通常在机框侧面，出风口在机柜顶部。
对某些发热较大的功率管，整流管等器件可以单独风冷或用管道风冷。
由于在强迫风冷时灰尘，油雾，水蒸气和烟等会被气流带进设备而滋生内部污染，以及如何提高制冷效果等，因此，在进行强迫风冷设计时，应遵循以下基本要求；
1.强迫空气的流动方向应于自然对流空气的流动方向尽量一致.
2.在气流通道上，应尽量减小阻力，并避免大型元器件阻塞奇六。
要将气流合理分配给给单元和元器件。
使所有元器件，部件都能顺利冷却，并使其在稍低于额定温度下工作，可利用分流片和调整气片使气流直接流过发热元件。
3.要合理排列元器件，应尽可能把不发热与发热小的和耐热性能低的及热敏的元件排在冷空气的上游（靠近进风口），其余元件尽量按他们的温度高低以递增的顺序排列，对那些发热量大而导热性差的器件必须暴露在冷却空气中，必要时进行单独冷却。
4.在不影响电性能的前提下，将发热量大的元器件集中在一起排列，并与其他元器件热绝缘，这样可以减少风量，风压，而减少风机功率。
5.赠机通风系统的近出风口应尽量远离，要避免气流短路，且入口空气温度与出口温度之差一般不要超过14度。
6.用于冷却电子设备内部元器件的空气，必须经过过滤，要安装防尘口。
7.在湿热环境下，为避免潮湿空气对元器件直接影响，可采用空芯印制板组装结构。
8.为保证通风系统安全可靠工作，必要时要在冷却系统中社控制保护装置。
9.应尽量减少强迫风冷系统的气流噪声和风机的噪声。
10.通风孔应满足电磁兼容性及安全性要求。
11.在一些大型电子设备中为提高电子线路对电磁干扰的屏蔽能力常将多块印制板在一个用金属板构成的密封小盒内，让元件产生的热量通过盒内的对流，传导，和辐射传给盒壁，再有盒壁传给冷却空气把热量散掉。
12.当机柜或机箱内有多块印制板平行排列时，印制板的间距不宜相差太大，否则，气流将直接从间距大的地方流过，而降低对其印制板的冷却效果。
13.再强迫风冷冷却的设计中，正确选择风机很重要。
风机有离心式和轴流式，其中离心式风机特点是风压高，风量集中，风量小；轴流式风机是风压小，风量大。
选择风机时要根据空气流量，风压大小，风道的阻力特性，体积，重量和噪声等等进行综合分析。
其余冷却方式：1.液体冷却 2.蒸发冷却3.半导体冷却4.热管散热等。
