電子電氣產品機械結構設計綜述

歐陽富安

摘要：電子電氣產品的機械結構設計，是進行整個產品設計中的重要組成部分。本文主要對電子電氣產品機械結構的基本設計要求進行有效分析，并對產品結構的工藝性設計要求、機械結構中的電磁兼容設計進行合理總結，來為提高電氣產品的結構與性能提供有效的方法策略。

關鍵詞：電子電氣產品；機械結構；設計

1電子電氣產品機械結構的基本設計要求

1.1機械結構的尺寸與強度要求

在進行電子電氣產品機械結構的基本設計時，要求設計人員必須嚴格依據電子電氣的原件與各種裝置所需要的實際空間，來確定將電子電氣產品機械結構的基本尺寸，尺寸系列需要依照通用的標準以及實際的定型尺寸，并充分的考慮產品的標準化與互換性。而機械結構的強度要求則需要設計人員必須根據產品的負荷大小以及產品實際的抗沖擊能力，來進行相應的強度設計檢驗，并充分的結合結構件的連接方式，采用恰當的結構形式來進一步提高電子電氣產品機械結構件的強度。

1.2機械結構的安裝與防護要求

合理的機械結構安裝通常需要充分考慮用戶的實際需要，合理改變其安裝方式，并要求選擇恰當的固定方式與鎖緊方式，確保機械機構安裝能夠更加符合電器標準與要求，而在電子電氣產品機械結構的外殼防護方面，則必須依據設備的實際使用環境與設備對于防塵防雨的要求，來進一步確定其防護等級，通常情況下，戶外設備以及在惡劣環境下使用的機械設備的防護等級較高。

1.3機械結構的散熱與布線要求

這就要求我們必須依據設備的實際負荷情況以及發熱量的大小來進行合理的通風散熱設計。當機殼中所形成的熱量過大時，則需要我們采用合理的散熱風機與冷卻裝置來對其進行有效的散熱工作，而當機殼中所產生的熱量較小時，則可以使用散熱板來實現散熱工作。此外，配線布線是實現電子電氣產品中電氣連接的重要途徑，在進行各個部件與功能模塊的空間布置方面，要求我們必須充分的考慮元氣件的電氣連接情況，并對接線走線的布局和位置進行正確的連接，為了有效的解決各個線路之間的干擾，就要求我們在進行布線活動之前，將線路進行有效的分類，把高功率與低功率的線路分為兩個部分，促使總體的布線情況負荷電氣的實際需要。

2電子電氣產品結構的工藝性設計要求

工藝通常指的是將產品的原材料與半成品來轉變成相應的成品的過程與手段，是把具體的實踐經驗轉變成理論化的過程。任何的產品在生產過程中都要充分的考慮其工藝的可行性以及市場的經濟效益特征，而作為電子電氣產品中的重要結構部分，其機械結構通常也可以作為一個獨立的產品來進行相應的研發與生產以及銷售工作。現階段，我國已經有許多的企業與廠家將機械產品中的機箱機柜以及儀器儀表的外殼等作為自己的產品來進行研發與生產銷售，這就要求其必須充分的考慮機械產品加工裝配的難易程度以及外購和外協的可行性需求，同時要考慮機械結構的標準化需求與通用化需求，確保機械結構能夠具備一定的系列化以及結構的繼承性，并要求其能夠依據企業中所擁有的設備情況以及實際的加工水平，來對其制定相應的加工文件。

3電子電氣產品機械結構中的電磁兼容設計

3.1電磁兼容設計要點

所謂的電磁兼容是指在有限的時間與空間以及頻譜資源的背景下，促使各種系統和設備之間能夠有效的實現共存，且不允許其發生性能的降低與降級現象。通常情況下，電磁的兼容主要包括電磁敏感與電磁干擾兩個方面，電磁敏感所研究的主要是電氣產品自身所具有的抗干擾能力，而電磁干擾則主要研究的是促使產品免受干擾的有效措施。

3.2電磁兼容的接地設計

電磁兼容的接地設計通常分為機殼接地與信號接地等形式，其中機殼的接地是為了能夠有效的實現設備的安全接地，從而對操作人員進行充分的安全保護，并能夠進一步將因靜電積累而成的電荷進行有效的泄放，避免因電位的升高而造成的機械放電，確保設備的安全性。而設備的信號接地則是為了為設備提供全部或者部分的電路電平參考平面，其中最理想的接地平面指的是零阻抗力與零電位的物理實體，其能夠有效的保證任何的電流在通過它時都不會產生壓降。

（1）接地線的線徑與長度設計：接地導線的截面大小通常需要依據導線中可能出現的電流大小來進行設置。當系統的工作波長較小，且小到能夠與接地線的長度相比時，就會形成一定的駐波，使得這個時候的接地線就成為了一根終端短路的傳輸線，起不到有效的作用。而在電廠與變電站中的電磁干擾通常來源于高壓的工頻干擾，當電器完成接點的吸收與釋放之后，沖擊電流就會產生一定的電磁干擾，所以說，機柜機箱的接地線長度一定要和干擾波相匹配。

（2）接地線的接地電阻設計：要求系統的接地電阻要小，一般情況下要求其小于0.01歐姆，這就要求我們進行接地線的搭接工作。搭接通常指的是在兩個金屬面之間，建立起有效的低阻抗通道，促使搭接完成后的兩個金屬面能夠成為一個等電位面，從而實現電路與機殼以及接地系統之間的有效連接，使其在很大程度上能夠呈現出電感性。同時要求其無論進行怎樣的線路搭接，都要求接觸面必須沒有漆塑和氧化膜，并確保接觸面良好以及接觸電阻要小。

3.3電磁兼容的屏蔽設計

屏蔽功能可以有效的抑制由空氣來進行傳播活動的電磁波干擾，并能有效的將電磁波的輻射限制在一定的范圍之內，同時也能合理的避免外來輻射的影響。電磁兼容的屏蔽設計主要包括磁場屏蔽、電場屏蔽以及電磁場屏蔽這三個重要的方面，其中磁場屏蔽主要是依靠具有低磁阻的高導磁率材料來將磁通進行有效的分路設計，使得屏蔽體內部的磁場能夠得到有效的降低。而電場屏蔽則主要是為了降低耦合電容，要求屏蔽版要有良好的接地，且屏蔽體的形狀最好能夠實現全封閉，從而獲得更好的屏蔽效果。電磁場的屏蔽則通常會與反射損耗以及干擾源頻率都有直接的關系，在進行屏蔽設計時，通常需要對其進行全面的綜合考慮。

（作者單位：江西工程學院）