电子电气产品机械结构设计综述

[摘 要]电子电气产品的机械结构设计，是进行整个产品设计中的重要组成部分。本文主要对电子电气产品机械结构的基本设计要求进行有效分析，并对产品结构的工艺性设计要求、机械结构中的电磁兼容设计进行合理总结，来为提高电气产品的结构与性能提供有效的方法策略。

[关键词]电子电气产品 机械结构 设计

中图分类号：TP750 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0315-01

前言

在进行电子电气产品的设计时，合理的机械结构设计是其中一项重要的组成部分，而通常情况下，电子电气的机箱与机柜以及仪器仪表的外壳部分都属于机械结构的基本范畴之内，而产品的机械结构通常会为电子电气部分提供有效的安装与支撑以及联接传动等功能，为电气产品中的各个零部件与电气的连接与元器件之间提供良好的兼容性。

一、电子电气产品机械结构的基本设计要求

（一）机械结构的尺寸与强度要求

在进行电子电气产品机械结构的基本设计时，要求设计人员必须严格依据电子电气的原件与各种装置所需要的实际空间，来确定将电子电气产品机械结构的基本尺寸，尺寸系列需要依照通用的标准以及实际的定型尺寸，并充分的考虑产品的标准化与互换性。而机械结构的强度要求则需要设计人员必须根据产品的负荷大小以及产品实际的抗冲击能力，来进行相应的强度设计检验，并充分的结合结构件的连接方式，采用恰当的结构形式来进一步提高电子电气产品机械结构件的强度[1]。

（二） 机械结构的安装与防护要求

合理的机械结构安装通常需要充分考虑用户的实际需要，合理改变其安装方式，并要求选择恰当的固定方式与锁紧方式，确保机械机构安装能够更加符合电器标准与要求，而在电子电气产品机械结构的外壳防护方面，则必须依据设备的实际使用环境与设备对于防尘防雨的要求，来进一步确定其防护等级，通常情况下，户外设备以及在恶劣环境下使用的机械设备的防护等级较高。

（三） 机械结构的散热与布线要求

这就要求我们必须依据设备的实际负荷情况以及发热量的大小来进行合理的通风散热设计。当机壳中所形成的热量过大时，则需要我们采用合理的散热风机与冷却装置来对其进行有效的散热工作，而当机壳中所产生的热量较小时，则可以使用散热板来实现散热工作。此外，配线布线是实现电子电气产品中电气连接的重要途径，在进行各个部件与功能模块的空间布置方面，要求我们必须充分的考虑元气件的电气连接情况，并对接线走线的布局和位置进行正确的连接，为了有效的解决各个线路之间的干扰，就要求我们在进行布线活动之前，将线路进行有效的分类，把高功率与低功率的线路分为两个部分，促使总体的布线情况负荷电气的实际需要。

二、电子电气产品结构的工艺性设计要求

工艺通常指的是将产品的原材料与半成品来转变成相应的成品的过程与手段，是把具体的实践经验转变成理论化的过程。任何的产品在生产过程中都要充分的考虑其工艺的可行性以及市场的经济效益特征，而作为电子电气产品中的重要结构部分，其机械结构通常也可以作为一个独立的产品来进行相应的研发与生产以及销售工作。现阶段，我国已经有许多的企业与厂家将机械产品中的机箱机柜以及仪器仪表的外壳等作为自己的产品来进行研发与生产销售，这就要求其必须充分的考虑机械产品加工装配的难易程度以及外购和外协的可行性需求，同时要考虑机械结构的标准化需求与通用化需求，确保机械结构能够具备一定的系列化以及结构的继承性，并要求其能够依据企业中所拥有的设备情况以及实际的加工水平，来对其制定相应的加工文件。

三、电子电气产品机械结构中的电磁兼容设计

（一）电磁兼容设计要点

所谓的电磁兼容是指在有限的时间与空间以及频谱资源的背景下，促使各种系统和设备之间能够有效的实现共存，且不允许其发生性能的降低与降级现象。通常情况下，电磁的兼容主要包括电磁敏感与电磁干扰两个方面，电磁敏感所研究的主要是电气产品自身所具有的抗干扰能力，而电磁干扰则主要研究的是促使产品免受干扰的有效措施。一般来说，电磁干扰往往需要具备三个基本要素，第一是要求其必须有充分的电磁骚扰源，第二是要求其必须具备有效的电磁敏感设备，第三是要求其必须要具备一定的电磁传播通道。因此，要想有效的解决电磁干扰问题，就要求我们必须合理的从这三个方面入手来对干扰源进行有效的抑制，从而切断干扰因素的传播途径，促使敏感设备的抗干扰能力得到更好的提高。

（二）电磁兼容的接地设计

电磁兼容的接地设计通常分为机壳接地与信号接地等形式，其中机壳的接地是为了能够有效的实现设备的安全接地，从而对操作人员进行充分的安全保护，并能够进一步将因静电积累而成的电荷进行有效的泄放，避免因电位的升高而造成的机械放电，确保设备的安全性。而设备的信号接地则是为了为设备提供全部或者部分的电路电平参考平面，其中最理想的接地平面指的是零阻抗力与零电位的物理实体，其能够有效的保证任何的电流在通过它时都不会产生压降。

1、 接地线的线径与长度设计：接地导线的截面大小通常需要依据导线中可能出现的电流大小来进行设置。当系统的工作波长较小，且小到能够与接地线的长度相比时，就会形成一定的驻波，使得这个时候的接地线就成为了一根终端短路的传输线，起不到有效的作用。而在电厂与变电站中的电磁干扰通常来源于高压的工频干扰，当电器完成接点的吸收与释放之后，冲击电流就会产生一定的电磁干扰，所以说，机柜机箱的接地线长度一定要和干扰波相匹配[2]。

2、 接地线的接地电阻设计：要求系统的接地电阻要小，一般情况下要求其小于0.01欧姆，这就要求我们进行接地线的搭接工作。搭接通常指的是在两个金属面之间，建立起有效的低阻抗通道，促使搭接完成后的两个金属面能够成为一个等电位面，从而实现电路与机壳以及接地系统之间的有效连接，使其在很大程度上能够呈现出电感性。同时要求其无论进行怎样的线路搭接，都要求接触面必须没有漆塑和氧化膜，并确保接触面良好以及接触电阻要小[3]。

（三）电磁兼容的屏蔽设计

屏蔽功能可以有效的抑制由空气来进行传播活动的电磁波干扰，并能有效的将电磁波的辐射限制在一定的范围之内，同时也能合理的避免外来辐射的影响。电磁兼容的屏蔽设计主要包括磁场屏蔽、电场屏蔽以及电磁场屏蔽这三个重要的方面，其中磁场屏蔽主要是依靠具有低磁阻的高导磁率材料来将磁通进行有效的分路设计，使得屏蔽体内部的磁场能够得到有效的降低。而电场屏蔽则主要是为了降低耦合电容，要求屏蔽版要有良好的接地，且屏蔽体的形状最好能够实现全封闭，从而获得更好的屏蔽效果。电磁场的屏蔽则通常会与反射损耗以及干扰源频率都有直接的关系，在进行屏蔽设计时，通常需要对其进行全面的综合考虑。

四、结语

对电子电气产品的机械结构进行良好的设计活动，不但能够直接的关系到电子电气产品的性能情况，而且可以有效的提高整个电子电气设备的使用性能，从而进一步提高产品的附加值，本文中就电子电气产品结构设计中所涉及的相应问题进行探讨分析，来为电子电气产品的结构优化与性能提高提供有效的理论依据。

参考文献

[1] Altium为电子产品设计提供平价且高度集成的数据管理方案[J].单片机与嵌入式系统应用，2011，（8）：87.

[2] 翁正国.基于《电子产品设计》项目化教学的探索与实践[J].现代企业教育，2012，（10）：165-166.

[3] 刘娟.《电子产品设计及制作》课程项目层次式教学的探索[J].现代企业教育，2014，（20）：483.