电气设备结构设计的方法

常见的为电偶腐蚀，因为不同类型的金属，电位不同，
相互接触的两种材料电位差越大，腐蚀越严重。因此在同一
结构中，尽量选用同一种材质或选用同一种镀层，以免引起
电化学腐蚀。
电位接近可以接触的金属
镁与镁合金
铝、铝合金、锌、锡
碳钢、铁、铝、锡、铬-锡焊料
镍、不锈钢
铜、银、金、铂、钛
常用防腐蚀保护层选用说明 □镀锌 冷板表面镀锌，可以防止大气和水的腐蚀。镀锌是一种经 常采用的经济有效的表面处理方法，适用于常温，干燥和弱酸性环境 在高温潮湿和碱性环境中，防腐蚀能力较差。 覆铝锌板也叫镀铝锌钢板，它的铝锌合金结构是由 55%铝、43.4% 锌与 1.6%硅在 600℃高温下固化而组成，形成致密的四元结晶体， 具有很好的防腐性，其耐腐蚀性，高温抗氧化性以及附着力远远
生成钝化膜，具有良好的耐腐蚀性；镀铬层在海洋性气候中，比镀 锌层稳定，防腐效果比镀锌层好。 □镀镍，钢制零件在镀铬镀镍前一般先镀一层铜做底层，然后再镀镍 镀铬，镀铬和镀铬的镀层有问题，大部分情况是镀铜层不好造成的。 镀镍层抛光后能够产生镜面般的光泽，所以一般镀镍做装饰性镀 层。 □镀银及贵重金属 镀银层拥有的有机膜具有很好的抗腐蚀性，同 时可焊性好，富有弹性，缺点是阻抗高。 为了增强镀锌件或铝化学氧化件的防腐性，通常在零件表面喷涂聚 氨酯清漆。 五、电磁兼容 电子设备的电磁兼容的含义就是：为了保证电子设备在电磁环境中正 常工作，且不对设备所在的环境中的其他设备造成不能承受的电磁干 扰。 电磁兼容的定义：电磁设备在共同的电磁环境中能一起执行个字功能 的共存状态。 EMC=EMS+EMI EMI:电磁敏感度，设备抗干扰能力
1 / 23
电气设备结构设计的方法
1. 结构设计的重要性 2. 结构设计包含的内容 3. 新产品开发的过程 4. 新产品设计要解决的问题 5. 电磁兼容 6. 接地防静电设计 7. 结构设计的热设计
2 / 23
一.结构设计的重要性
1.不论什么电气设备的设计都离不开结构设计。产品结构设计与工艺 技术的好坏，对产品的功能、电气性能及使用寿命起着决定性作用。 2.产品造型会对消费者产生引导作用，直接影响产品的竞争力。
二．结构设计包含的内容 1.满足电气产品的安装要求 2.满足电气产品电性能的要求，比如安全接地，屏蔽等要求 3.满足产品适应环境的要求，包括散热和三防的要求，户外产品要求 更严格 4.满足产品使用和运输要求，包括吊装，使用和运输过程中的隔振、 缓冲等设计。 5.为携带方便减轻重量减小体积降低成本的设计 6.为方便操作和美观进行的人机关系的设计。
工艺防护
工艺防护主要包括：金属防护，非金属防护，降低环境严酷等级，保 护材料和设备不受环境影响的防护包装。 建议： □ 铝及铝合金采用阳极氧化膜层加涂料或化学转化膜加涂料涂层 □ 锌及镀锌层可用阳极氧化膜加涂料涂层 □ 碳钢及低合金钢镀层外加涂料涂层 □ 通过排湿气、冷却、灭菌措施，改善设备环境 □ 采用密封包装技术，合理选择包装等级和包装设计，防止腐蚀介
●非金属选用 a. 选用具有抗真菌、霉菌和细菌能力的材料 b. 选用不散发有害气体的材料，如:橡胶、塑料及 PVC c. 选用吸湿率低的材料 d. 在所需频率和温度范围内，能保持性能稳定性
结构防护 a. 喷涂三防漆 b. 避免气密性设计，应设置合适的通风孔，尽量将内腔与盲孔设计 成通孔，便于排水除湿气
根据镀锌方式、生产工艺以及镀锌量的不同，热浸镀锌钢板和 电解镀锌钢板存在着较大的差异：从外观来看，电解镀锌板的表面光 亮度要比热浸锌板好，但是通过净面处理，热浸锌板也可以达到很好 的光亮度；热浸锌板的镀锌层与钢板间可以形成一层锌铁合金，可以 使镀锌层更为牢固，而电解镀锌的镀锌层较薄，无法形成锌铁合金层， 因而热浸锌板的防腐蚀及防锈蚀特性要优于电解镀锌；镀锌量的多少 将会直接影响到钢板的防辐射及抗氧化能力；相比电解镀锌而言，热 浸锌板对电磁波尤其是对低频电磁波具有更强的吸附性，同时这种材 料还具有更好的散热性和导电性，可有效的抵御高频电磁波。
14 / 23
高 于 镀 锌 材 料 ，敷 铝 锌 板 具 有 极 高 的 反 射 性 ，经 常 用 于 抗 热 屏 障 。 □铝及铝合金，因为表面有氧化层保护，本身具有一定的防腐能力，
同时由于吸附力强，可以表面喷涂，进一步提高其防腐能力。 □镀铬，钢件表面镀铬，一般作为耐磨层使用，镀铬层在大气中表面
觉近，青、蓝、紫色让人感觉远；颜色同时还给人一种冷暖感等。
●字体选用：
面板或小铭牌上的设备名称，一般采用等线体，也可以采用仿宋体，
因为这两种字体比较清晰，易于辨识
等线体优点是粗细均匀相等，在丝印时，不论阴文阳文均有很好的
效果
字体颜色根据面板颜色而定，深色面板可用白色字体，浅色面板可
用黑色字体，特殊元件则采用红色字体
15 / 23
EMS：电磁辐射，设备对外干涉能力 为了保证设备能够正常工作，必须使设备传输的有用信号远远强于干 扰信号，或把干扰信号屏蔽掉，来保证正常信号不受干扰。 电磁干扰分为:电干扰，磁干扰和电磁干扰，对应的屏蔽分类也为三 类：电屏蔽，磁屏蔽和电磁屏蔽。 □电场屏蔽:利用电磁感应原理在金属屏蔽体上产生涡流，反射电磁 波，起到电场屏蔽的作用，金属屏蔽体必须有完善的屏蔽和良好的接 地 □磁场屏蔽：利用高磁导率使金属屏蔽体内产生涡流，将电磁波能量 转化为热能，消耗电磁波的能量。 □电磁屏蔽:利用电磁波穿过金属屏蔽体时，产生波反射和波吸收， 削弱电磁波的能量。
结构设计是为了满足电子设备的各项工能、电性能，以及电子设备 能在各种给出的既定环境下正常工作所进行的设计，既包含原始设计 也包括改进设计和升级换代的设计。
三、新产品开发过程 新产品开发流程：立项- 市场调研、项目评审-产品开发-试制验证设计工艺修改-新产品推出
3 / 23
市场调研：是在立项后对用户需求和现阶段市场上同类产品的调查分 析和信息收集。目的在于确定产品的定位及本项目的可行性。输出结 果是计划任务书和技术任务书。 产品开发：包括概念设计、详细设计、设计（工艺）评审、设计修改 工艺策划和样机试制。 四．新产品设计方法 1.概念设计 在满足产品整机要求的前提下，让设计有创新元素。只提出功能概念， 没有任何外形限制，就是概念设计
抗霉菌的材料 通常认为非霉菌培养基的材料：金属、陶瓷、云母、玻
璃、尼龙、聚炳烯氰、聚乙烯、聚四氟乙烯、复合天然橡 胶、合成橡胶、有机硅树脂等。
电化学腐蚀 电化学腐蚀是金属与外部介质以电池原理的形式发生的腐 蚀，主要表现为：
13 / 23
□ 均匀腐蚀
□ 电偶腐蚀
□ 间隙腐蚀
□ 晶间腐蚀
□ 磨损腐蚀
□ 应力腐蚀
●表面处理
不同金属材料经过不同的化学或物理处理，可以产生不同的光亮度
和多样的色彩美。
镀铬-----高光 沙光或氧化------亚光
氧化发黑------无光
油漆喷涂
氨基烘漆----高光 硝基漆------亚光
斑纹漆------亚光
●铭牌位置
应该在装置的显眼位置固定产品标牌，标牌内容：产品名称、型号、
技术参数、生产日期或编号、厂标、商标、制造商名称及产地
□不锈钢的选用：用于湿热环境下，尽量选用奥氏体不锈钢，如： 1Gr18Ni9、1Gr18Ni9T、0Gr18Ni9 和 0Gr17Ni12Mo2，必要时还需要 钝化处理。奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性能，抗高温氧化性能，较 好的低温性能及优良的机械与加上性能，不锈钢通过酸洗钝化，形成 富铬钝化膜，使不锈钢的防腐蚀能力得到很大提高。目前钝化后的不 锈钢零件应用于化工、石油、动力、核工程、航天航空、海洋、医药 等领域。
严肃性 ③ 尽量选用中型流行色调，比如中灰和浅米色，这两种色系稳重富
有时代感。 ④ 色彩的位置应注意保证重心稳定 ，布局匀称，比例协调，层次和
谐，有节奏和韵律感 ⑤ 色调对比，应以相邻色相对比的方法，能使面板显得活泼，令人
心情愉快。
7 / 23
⑥ 颜色的空间感，暖进冷退，明轻暗重，黄、橙、红、紫红让人感
诺基亚概念手机
4 / 23
三星概念手机 标志的概念车
5 / 23
宝马的概念车
宝马的概念车 概念设计的意义：
1） 概念设计是今后结构设计的主流思想。 2） 概念设计源自文库有创新，有创新才有竞争力 3） 概念设计能挖掘出让人耳目一新的产品
6 / 23
4） 一个好的创意会带来好的买点和直接的经济效益。 2.造型设计 1).一个好的产品是以形体、结构、颜色质感等构成完整的感染力 2）造型设计能对产品起到强化美观、促进愉悦，减少长时间操作后 的疲劳。 3).好的造型，能赋予产品时代感 造型设计方法举例： ●面板布局 a． 面板布局要调和与对称 b. 显示装置放在左上角，留出右侧用于右手操作 c. 接线端子放在左下方或右下方方便接线 d. 电源开关的位置放在右下方，方便发生事故时快速切断电源。 ●色彩选用：电力产品属于高科技产品，色彩选用应给人理性感。 ① 配色上必须有大面积的主色调才能显的统一。 ② 主从色不能太多，一般不超过 3 种，太多则太杂，缺少高科技的
冷板、镀锌板、热镀锌板和耐指纹板
冷板：是在热轧板卷的基础上经过酸洗冷轧加工形成的钢板。
9 / 23
电镀锌板：就是在冷板表面利用电解液，形成均匀、致密、结合良好 的金属或合金沉积层，来提高冷板的防护性能。 热镀锌板是带钢直接镀前处理→热浸镀→镀后处理而成，热镀锌板的 基材有冷板也有热板。 耐指纹板就是在电镀锌基础上，再镀一层耐指纹膜，用于家电产品， 其特点是汗手接触后，不留痕迹，不影响外观，防腐性能一般。
内外气压相同。
2. 经济性 零件尽可能采用标准件，零件应该有互换性，提高材料
利用率，材料选用时尽量选用常用牌号，减少采购难度和成本
电子设备的三防要求
电子设备长期工作在各种恶劣环境中，受到潮湿、盐雾、霉菌等
影响，如果防护设计有问题，电子设备的性能和可靠性会受到很大影
响。
电子设备在恶劣环境中的破坏形式较普遍的有三种：
1. 受潮。受潮后，电器原件打火或短路，接口部分老化，绝缘失效，
发射功率低
2. 金属腐蚀：腐蚀后金属穿孔，油漆脱落，发黑，长霉
3. 长霉:电器原件长时间储存，储存环境不透风，容易出现腐烂，接
插件接触不良，绝元件漏电短路，保护能力下降
三防的可以从三个方面做起：
材料选用
结构防护
工艺防护
●材料选用
□金属材料的选用：
质接触材料表面 □ 在容器内冲入惰性气体，利用过滤、干燥等技术排除湿气，冷却
设备防止过热，变质老化，防止腐蚀氛围
三防的常用措施总结为：密封防潮，放置吸湿剂，金属表 面涂漆及金属非金属表面的电镀。
12 / 23
结构设计中主框架与面板的选材 ●在湿热气候条件下使用，耐腐蚀材料的选择应为关键设 计。不锈钢在海水中不稳定，钝化膜易受氯离子破坏发生 腐蚀和孔蚀。铝及铝合金腐蚀电位在-0.4~-0.7 之间，低于 大多数金属材料，所以应选用 LF2-Y2 的铝板做骨架。 铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。 变形铝合金包含：防锈铝合金，代号为 LF,主要是 AL-Mn 和 AL-Mg 合金，硬铝合金，代号为 LY，属于 Al-Gu-Mg 合金，超硬铝合金代号为 LD，多为 Al-Mg-Si 合金。 ●面板选用 ABS 工程塑料，因为工程塑料是天然或合成 的高分子化合物为基本成分，还加入填料、增塑剂及其他 添加物制成，可塑性好，防腐蚀性能优良。
标牌材质一般选用防锈铝板或不锈钢
四、结构设计中要解决的问题 安全问题 经济问题
8 / 23
1. 安全设计 防爆设备要考虑气压平衡设计，设计透气孔，一般是
直 径 6-8mm 的 空 ， 孔 表 面 覆 盖 高 分 子 材 料 聚 四 氟 乙 烯 滤 膜
(FHLP09050)。高分子材料能够防止水分子进入，却能够保持设备
含铝材料的选用 容易产生腐蚀和不容易维护的部位选用耐蚀性能高的材料 □无承重要求的导电件选用纯铝材质 □有一般承重要求的钣金件选用防锈铝板 □铝型材或机加工件选用锻铝 6061 或 6063
10 / 23
□压铸铝合金件选用 YL102 按防腐性能比较，纯铝＞防锈铝＞锻铝＞硬铝，在湿热环境下应用硬 铝如：LY12 的加工件应慎重。
11 / 23
c. 结构件设计应便于检查、维修和更换 d. 尽量减少积水积污的间隙、死角和空间，易积水的部位设计足够
的排水孔 e. 避免不同电位的金属接触，防止电化腐蚀 f. 电镀件、氧化件避免深凹、盲孔及积水结构，避免夹缝结构，以
防止储流腐蚀液，避免凸出尖角和尖锐切边 g. 安装件外 R 应是板厚的 1 倍以上，以免应力集中产生应力腐蚀 h. 采用连续焊，在焊接部位必须喷二道底漆和二道面漆