OEM シャーシおよび電気キャビネットの設計上の重要な考慮事項は何ですか?

エンジニアや製品開発者にとって、PCBレイアウトから物理的な筐体への移行は、電子工学から機械工学への思考の転換を必要とします。このガイドでは、設計を開始する前に定義する必要がある重要なエンジニアリングパラメータを分析します。 板金製造.

1. 寸法コンプライアンスと「U」規格

OEMシャーシ設計においては、EIA-310-D規格への厳格な準拠が不可欠です。シャーシの幅が1mmでも広すぎるとレールに収まらず、高さが高すぎると隣接する機器の邪魔になってしまいます。

垂直高さの制約

標準のラックユニット（U）は1.75インチ（44.45 mm）です。ただし、実際のシャーシの高さは、クリアランスを考慮して若干低くする必要があります。

[データソース: EIA-310-D 標準仕様]

エンジニアリングノート：1Uシャーシを設計する際、内部コンポーネントの高さが最大のボトルネックとなります。金属板の厚さ（通常1.0mm、スチール製の場合は1.2mm）とスタンドオフの高さを考慮する必要があります。そのため、使用可能な内部垂直スペースは40mm未満になることがよくあります。

2. 構造の健全性：たわみとねじれの防止

産業用制御盤や大型ユニットによくある故障は、構造的なたわみです。シャーシが前側の耳で取り付けられている場合（片持ち式）、あるいはスライドレールに取り付けられている場合、重力によって金属部分に大きなトルクがかかります。

剛性のための材料選択

アルミニウム（5052）は軽量ですが、鋼鉄に比べて弾性係数が低くなります。幅が400mmを超える筐体で、重量のある変圧器や電源装置を搭載する場合は、以下の補強方法を検討してください。

1. 折り曲げたフランジ：切り口を平らにしたままにしないでください。端を90度折り曲げることで梁のような効果が得られ、剛性が10倍に向上します。
2. エンボス加工/リブ: 軽量化のために薄いゲージの材料を使用する場合、大きな平らなパネル全体にスタンプ リブを追加すると、「オイル缶」(ぐらつき) が防止され、剛性が向上します。
3. コーナー構造：高耐久性キャビネットの場合、ステッチ溶接コーナーはリベットやネジに比べて優れた強度を提供しますが、コストは増加します。 カスタム板金加工.

3. 熱管理と空気の流れ戦略

電子機器の故障の主な原因は熱です。筐体の設計によって空気の流れが決まります。

ラックマウントエアフロー

ラック環境の標準は前面から背面への冷却です。

• 吸気: 前面の高静圧ファン。
• 排気口: 背面の通気口。
• 避けるべきこと: ラックマウント設計では側面からの通気は避けてください。隣接するサーバーが空気の流れを妨げたり、熱気が再循環したりします。

キャビネットの空気の流れ

スタンドアロンの工業用キャビネットの場合、戦略は周囲の環境によって異なります。

CFD シミュレーション: 高密度レイアウトの場合、金属を切断する前に計算流体力学 (CFD) シミュレーションを実行すると、コンデンサやドーターボードなどの大型コンポーネントの背後で空気の流れが停滞する「ホット スポット」を特定できます。

4. EMI/EMCシールド要件

デバイスが高周波で動作する場合、または電気的ノイズの多い環境 (VFD の近くなど) に配置される場合、エンクロージャはファラデー ケージとして機能する必要があります。

効果的なシールドを実現するには、すべての嵌合金属表面にわたって電気的導通を維持する必要があります。

• マスキング：粉体塗装は絶縁体です。金属同士の接触を確実にするため、ネジ穴や接合フランジの周囲にマスキング領域を指定する必要があります。
• 導電性仕上げ: アルミニウムにクロメート処理 (アロジン処理) を施したり、鋼鉄に亜鉛メッキを施すことで、導電性を保ちながら耐腐食性も確保できます。
• ガスケット: 干渉周波数の波長の 1/20 を超えるギャップの場合は、ベリリウム銅 (BeCu) フィンガーまたは導電性ファブリック ガスケットを使用して継ぎ目を密閉します。

5. コスト管理のための製造設計（DFM）

最も高価な筐体は、製造工程に悪影響を与えるものです。工場の現場に合わせて設計を最適化することで、ユニットコストを15～30%削減できます。

曲げ半径の一貫性

の中で 板金製造プロセス金型交換には時間がかかります。すべての曲げ加工において、同じ内径半径（例えば、材料の厚さに応じて1.5mmまたは3.0mmに標準化する）を使用するように設計します。これにより、プレスブレーキのオペレーターは金型を交換することなく部品全体を成形できます。

穴の近接性

穴や切り欠きを曲げ線に近づけすぎないようにしてください。

• 経験則: 穴の端から曲げ線までの距離は、材料の厚さの少なくとも 2.5 倍である必要があります。
• 結果: 穴が近すぎると、曲げ工程で穴が変形し (楕円形になり)、ネジの位置がずれる原因になります。

6. アクセシビリティとヒューマンファクター

エンドユーザー エクスペリエンスは、多くの場合、メンテナンスの容易さによって定義されます。

• ツール不要の蓋: つまみネジまたはラッチ機構により、ドライバーを探すことなく内部に素早くアクセスできます。
• 安全エッジ：すべての内部切断エッジはバリ取りが必要です。鋭利なケーブル貫通部で技術者が手を切ると、危険です。
• ケーブル管理：産業用制御盤には、一体型の結束ポイントまたは配線通路を設けてください。キャビネットが乱雑だと空気の流れが悪くなり、トラブルシューティングが不可能になります。

7. 表面仕上げと耐久性

仕上げには、美観と保護という 2 つの目的があります。

• 粉体塗装：耐久性のスタンダード。厚く傷つきにくい層を形成しますが、厚み（約0.003インチ～0.005インチ）が増します。公差の厳しい組立では、この厚みを考慮する必要があります。
• ウェットペイント: 環境 VOC 規制と耐久性の低下により現在ではほとんど使用されませんが、特定の色合わせや軍用グレードの CARC 要件には必要です。
• 陽極酸化処理：アルミニウム特有の処理です。金属表面に完全に一体化し、寸法に大きな変化がないため、精密なヒートシンクやフロントパネルに最適です。

次回のRFQのチェックリスト

見積もりの​​ために設計ファイルを送信する前に、図面パッケージで次の変数が定義されていることを確認してください。

1. 材料合金と焼き戻し: (例: Al 5052-H32 と Steel CRS 1018)。
2. 仕上げ仕様: (例: 「テクスチャ ブラック パウダー コート、RAL 9005」)。
3. ハードウェアのインストール: どの PEM ナットまたはスタッドを押し込む必要があるかを詳しく説明します。
4. 溶接要件: 溶接部分を滑らかに研磨するか、そのままにするかを定義します。

これらの考慮事項のバランスをとることで、エンクロージャは単なる金属製の箱ではなく、電子システムに価値を付加する精密に設計されたコンポーネントになります。