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CN105165128A - 用于在顶帽式导轨上安装的电气组件 - Google Patents

用于在顶帽式导轨上安装的电气组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在一顶帽式导轨上安装的电气组件，包括：一供电元件(200)；一多层载体(206)，包括一金属板(300)，用于和所述供电元件(200)产生电接触的一导体线路层(302)，以及设置于所述金属板(300)和导体线路层(302)之间的一电绝缘层(304)；其中，所述供电元件(200)以可导热方式与所述金属板(300)相连接，用于该供电元件(200)的散热。

Description

用于在顶帽式导轨上安装的电气组件
技术领域
本发明涉及一种用于在顶帽式导轨上安装的电气组件。
背景技术
电气组件和功能组件中的电气元件，例如电源单元，均安装于印刷电路板上。其中，所述电气组件和功能组件的各个元件不但以机械方式固定于该印刷电路板上，而且各元件相互间还以可导电方式连接。所述印刷电路板以酚醛树脂和纸、环氧树脂和纸、或环氧树脂和玻璃纤维织物作为载体材料，并在该载体材料中设有导体线路，例如外涂数微米涂层的铜导体。所述载体材料为导热性有限的电绝缘材料，因此必须借助额外散热片将所述电气元件产生的热能驱散至周围环境中。然而，所述额外散热片的使用需要另外的安装步骤并占据一定的安装空间。
发明内容
因此，本发明所解决的问题在于提供一种安装简单且所占安装空间较小的电气组件。
上述问题可由本发明独立权利要求的技术方案解决。此外，本发明的优选实施方式见于从属权利要求的技术方案、说明书及附图。
本发明基于如下发现：由于金属板的导热性能，采用电绝缘的金属板可免于使用额外的散热片。
根据一个方面，上述问题可由一种用于在一顶帽式导轨上安装的电气组件解决，所述电气组件包括：
-一供电元件；
-一多层载体，包括一金属板，用于和所述供电元件产生电接触的一导体线路层，以及设置于所述金属板和导体线路层之间的一电绝缘层；其中，
-所述供电元件以可导热方式与所述金属板相连接，用于该供电元件的散热。
其所实现的技术优点在于，由于所述金属板的良好导热性，所述供电元件，例如，开关电源的电气元件所产生的热能可被良好散热，从而免于使用额外的散热片，因此消除了安装额外散热片的需求，并降低了所述电气组件所需的安装空间。
在一优选实施方式中，所述金属板或导体线路层由以下材料中的至少一种形成：铝、铜、含铝合金、含铜合金。其所实现的技术优点在于，使用易于处理且导热性良好的材料制备所述金属板，可在提高该金属板散热性能的同时，还能实现其易制造性。
在一优选实施方式中，所述导体线路层由导体线路形成。其所实现的技术优点在于，可以简单方式实现所述电气组件的电源元件，如开关电源的电气元件之间的导电连接。
在一优选实施方式中，所述电绝缘层为导热介电层。其所实现的技术优点在于，所述供电元件，例如，开关电源的电气元件产生的热能可经所述导热介电层散热至所述金属板，从而进一步提高散热效果。
在一优选实施方式中，所述金属板用于屏蔽可由所述供电元件发出的交流电磁场。其所实现的技术优点在于，除了上述散热功能，所述金属板还具有其他额外功能。在散热之外，所述金属板还用于屏蔽由所述电气组件的供电元件发出的交流电磁场，从而使得该电气组件还可应用于对电磁兼容性(EMC)敏感的环境中。
在一优选实施方式中，所述金属板用于屏蔽频率最高至30兆赫兹的交流电磁场。其所实现的技术优点特别在于，可屏蔽所述电气组件的供电元件在工作时，尤其当所述电气组件为开关电源的情况下，所产生的具有上述频率的交流电磁场。
在一优选实施方式中，所述金属板延展于其整个区域上。其所实现的技术优点在于，可进一步加强对交流电磁场的屏蔽。
在一优选实施方式中，所述金属板可与一参考电位，尤其是一接地电位相连接。其所实现的技术优点在于，可使所述交流电磁场诱发的电压被放电，从而进一步加强对交流电磁场的屏蔽。
在一优选实施方式中，所述供电元件为开关电源。其所实现的技术优点在于，可实现所需安装空间较小的开关电源形式的电气组件。该组件特别易于制造，而且由于所述金属板对电磁场的屏蔽作用，其还适于在对EMC敏感的环境中使用。
在一优选实施方式中，所述电气组件还包括用于容纳所述多层载体以及所述供电元件的一外壳，其中，所述外壳的容纳部分以可导热方式与所述金属板相连接。其所实现的技术优点在于，可将所述电气组件例如以防湿防尘方式容纳于外壳中，同时还可使所述供电元件，例如，开关电源的电气元件由于所述金属板与上述容纳部分的导热连接，将其所产生的热能通过该外壳逸散至周围环境中，从而避免外壳内产生过热。
在一优选实施方式中，所述多层载体为铜包载体。其所达到的结果在于如下技术效果：当使用铜包材料时，所述电气组件在易于制造的同时，所述铜包材料中的铜成分还使其具有特别优良的导热性及散热效果。
根据第二方面，上述问题可通过在电气组件中使用铜包材料作为印刷电路板而解决。其所达到的结果在于如下技术效果：所述铜包材料的良好导热性可实现好的散热效果，从而免于使用额外散热片，因此消除了安装额外散热片的需求，并降低了所述电气组件所需的安装空间。
附图说明
以下通过参考附图，对其他例示性实施方式进行描述。所述附图中：
图1为电气组件立体图；
图2为带有供电元件的多层载体的立体图；
图3为带有供电元件的多层载体的另一立体图；
图4为散热片剖视图；
图5为另一散热片剖视图；
图6为带有电气组件的另一散热片剖视图。
参考符号列表
100电气组件
102外壳
104后侧面
106卡锁装置
108顶帽式导轨
200供电元件
202开关电源
204电气元件
206多层载体
208顶面
210配合接触面
300金属板
302导体线路层
304电绝缘层
308导体线路
400散热片
402限位侧翼
404接触表面
406可变形部分
408外壳
410容纳部分
500容纳结构
502支撑轨
504表面部分
506边缘部分
600热辐射面
602凸台
604侧面
606热辐射面部分
具体实施方式
图1所示为作为电气组件100的例示性实施例的开关电源。电气组件100具有外壳102。在本实施例中，所述外壳具有设于其后侧面104的卡锁装置106。所述外壳通过该卡锁装置卡锁于顶帽式导轨108上。
图2所示为电气组件100的供电元件200的例示性实施例。在本例示性实施例中，供电元件200设置为开关电源202。
在本例示性实施例中，供电元件200包括设置于一载体上且以恰当方式相互连接的多个电气元件204。在本例示性实施例中，所述载体为多层载体206。所述多层载体具有一顶面208以及与顶面208相对的一底面，其中，所述顶面上设置有所述电气元件204。如下文中将再次描述的一样，所述底面设置为配合接触面210。
图3所示为开关电源202的多层载体206的例示性实施例。在本例示性实施例中，多层载体206为铜包载体。
在本例示性实施例中，多层载体206具有：金属板300，用于和供电元件200或开关电源202的电气元件204产生电接触的导体线路层302，以及设置于金属板300和导体线路层302之间的电绝缘层304。
在本例示性实施例中，金属板300由铝、铜、或含有铝或铜的合金制成。此外，在本例示性实施例中，金属板300可屏蔽电气元件204在开关电源202工作时发出的交流电磁场。为实现此目的，在本例示性实施例中，金属板300延展于其整个覆盖区域上，也就是说，所述金属板上无贯穿其厚度的孔或开口。由于开关电源202工作时，可能产生最高至30兆赫兹的交流电磁场，为使开关电源202还可在对EMC敏感的环境中使用，金属板300设置为可屏蔽此类频率的交流电磁场。
用于和电气元件204产生电接触的各导体线路308由导体线路层302形成。在本例示性实施例中，导体线路层302由铝、铜、或含有铝或铜的合金制成。
在本例示性实施例中，电绝缘层304为导热介电层，从而使得电气元件204和金属板300之间形成良好的导热连接，用于驱散供电元件200产生的热能。
图4所示为用于冷却供电元件200的散热片400的例示性实施例。在本例示性实施例中，散热片400设置为用于容纳供电元件200的外壳408的容纳部分410。此外，所述散热片还与设置成盖体的另一部分壳体(未图示)相连接。
在本例示性实施例中，散热片400由纤维增强塑料以实质性一体化方式制成单片结构。其中，在本例示性实施例中，还可在所述塑料材料中添加玻璃纤维、陶瓷、氧化物、陶瓷氧化物或金属氧化物，以进一步增强所述导热性，从而优化散热片400的散热效果。
在本例示性实施例中，散热片400具有两个限位侧翼402。如下文所述，限位侧翼402用于供电元件200的定位。此外，在本例示性实施例中，散热片400具有一接触表面404，其可与供电元件200的载体206的配合接触面210之一形成导热接触，用于供电元件200的散热及冷却。
在本例示性实施例中，接触表面404设置为散热片400的可弹性变形部分406。在本例示性实施例中，可弹性变形部分406设置为以手动方式进行变形。因此，无需工具或机械便可实现该变形。在初始状态下，如图4所示，接触表面404为上凸曲面。在本例示性实施例中，安装后，也就是说，在安装状态下，与所述初始状态相比，接触表面404在弹性变形作用下，如下文中进一步所述，在某一表面部分处变得更加平坦。
图5所示为用于冷却供电元件200的散热片400的另一例示性实施例。
图5所示散热片400除了额外具有用于容纳供电元件200的容纳结构500之外，图5所示散热片400的设计与图4所示散热片400的设计相同。
在本例示性实施例中，容纳结构500包括分别与两个限位侧翼402一体成型的支撑轨502。在本例示性实施例中，所述支撑轨具有与限位侧翼402相同的延伸方向。在本例示性实施例中，支撑轨502由与限位侧翼402相同的材料制成。因此，在本例示性实施例中，散热片400由纤维增强塑料以实质性一体化方式与限位侧翼402及支撑轨502制成单片结构。其中，在本例示性实施例中，所述塑料材料内添加有陶瓷、氧化物、陶瓷氧化物或金属氧化物，用于进一步增强所述导热性。
如图5所示，散热片400已与供电元件200相连接。
接触表面404的一个表面部分504与载体206的配合接触面210直接接触，从而使得热能可通过载体206从电气元件204逸散至散热片400。从图中还可看出的是，散热片400微微上曲。因此，接触表面404的表面部分504因在散热片400安装时与配合接触面210接触而增大，从而提高了散热片400与供电元件200之间的导热连接。在此情况下，散热片400的接触表面404在所述安装过程中被压抵至配合接触面210上。
在本例示性实施例中，所述两个支撑轨502与载体206的边缘部分506相接触。因此，在本例示性实施例中，支撑轨502以U形方式接合于载体206周侧。边缘部分506和支撑轨502之间的所述接触使得可弹性变形部分406产生变形，从而使得可弹性变形部分406变得平坦，进而与配合接触面210之间形成平坦接触。
图6所示为用于冷却供电元件200的散热片400的另一例示性实施例。
图6所示散热片400除了其接触表面404与载体206的配合接触面210形成完全接触，从而使得载体206向散热片400的散热最大化之外，其设计与图5所示散热片400相同。
此外，图6所示散热片400具有设置成热辐射面600的后侧面。为实现此目的，在本例示性实施例中，热辐射面600具有凸台602，用于增大热辐射面600的表面积，从而增进电气元件204的散热效果。通过此方式，在本例示性实施例中，热辐射面600设置成以红外辐射形式散发热能。
为实现此目的，在本例示性实施例中，凸台602设置成使得所述被散发的红外辐射不再二次射回热辐射面600。在本例示性实施例中，凸台602具有为实现所述目的而设置的侧面604，其与热辐射面600或接触表面404的平面形成45度角。所述侧面设置于热辐射面部分606之间，所述热辐射面部分606所在平面与热辐射面600或接触表面404的平面平行。在此情况下，在本例示性实施例中，热辐射面部分606设置于不同高度。
在安装时，首先使得散热片400产生变形，从而使得其接触表面404的可变形部分406的凸度低至允许载体206的边缘部分506插入支撑轨502与接触表面404之间的空间内。然后，移动载体206，直至接触表面404与载体206的配合接触面210之间相互完全覆盖，从而使得接触表面404与载体206的配合接触面210之间形成完全接触，以使载体206向散热片400的热量传递最大化。如此，便可实现无需额外固定构件的简单安装。
本发明各实施方式中所描述及图示的所有技术特征可在本发明技术方案中进行各种组合，从而同时实现其有益效果。
本发明的保护范围由权利要求书具体说明且不受说明书中所描述或附图中所展示技术特征的限制。

Claims (10)

1.一种用于在一顶帽式导轨(108)上安装的电气组件(100)，其特征在于，包括：
一供电元件(200)；
一多层载体(206)，包括一金属板(300)，用于和所述供电元件(200)产生电接触的一导体线路层(302)，以及设置于所述金属板(300)和导体线路层(302)之间的一电绝缘层(304)；其中，
所述供电元件(200)以可导热方式与所述金属板(300)相连接，用于该供电元件(200)的散热。
2.如权利要求1所述的电气组件(100)，其特征在于，所述金属板(300)或所述导体线路层(302)由以下材料中的至少一种形成：铝、铜、含铝合金、含铜合金。
3.如上述权利要求中任何一项所述的电气组件(100)，其特征在于，所述导体线路层(302)由导体线路(308)形成。
4.如上述权利要求中任何一项所述的电气组件(100)，其特征在于，所述电绝缘层(304)为导热介电层。
5.如上述权利要求中任何一项所述的电气组件(100)，其特征在于，所述金属板(300)用于屏蔽由所述供电元件(200)发出的交流电磁场。
6.如上述权利要求中任何一项所述的电气组件(100)，其特征在于，所述金属板(300)用于屏蔽频率最高至30兆赫兹的交流电磁场。
7.如上述权利要求中任何一项所述的电气组件(100)，其特征在于，所述金属板(300)延展于其整个区域上。
8.如上述权利要求中任何一项所述的电气组件(100)，其特征在于，所述金属板(300)可与一参考电位，尤其是一接地电位相连接。
9.如上述权利要求中任何一项所述的电气组件(100)，其特征在于，所述供电元件(200)为开关电源(202)。
10.如上述权利要求中任何一项所述的电气组件(100)，其特征在于，还包括用于容纳所述多层载体(206)以及所述供电元件(200)的一外壳(408)，其中，所述外壳(408)的容纳部分(410)以可导热方式与所述金属板(300)相连接。
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