CN108806939B - 用于电子装置的被动冷却的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于冷却具有发热组件的电子装置组件的方法和设备。电子装置组件包括散热构件和介电两相热传递装置。介电热传递装置具有热附接到发热部件的热区域的蒸发器区域和热附接到散热构件的冷凝器区域。介电两相热传递装置由介电材料制成。

Description

用于电子装置的被动冷却的设备和方法

技术领域

本申请总体上涉及电子装置，并且更具体地涉及具有被动热传递组件的电子装置组件。

背景技术

一些电子装置组件，特别是变压器组件，是在电气和电子系统中使用的普通电气部件，并且在系统中提供电流隔离、降压或升压电压或电流转换以及功率转换等等的功能。除了在这些系统的功率回路中使用变压器组件外，变压器组件通常用作控制应用中的电流传感器。

当输入电压转换为期望的输出电压时，至少一些常规变压器组件发热。此外，由于变压器组件的设计变得更紧凑以适应较小的电子部件，因此变压器组件产生的热集中到较小的空间中，这可能影响靠近变压器组件的系统的其他部件。另外，热可能会影响变压器组件和/或电气系统的性能和效率。在一些情况下，变压器组件产生的热可能导致变压器组件和/或电气系统发生故障。

为了提高变压器组件的性能和可靠性，期望变压器组件的部件具有高效且可靠的冷却。至少一些已知的变压器组件利用主动冷却系统，其使用例如冷却流体作为冷却介质。但是，至少某些主动冷却系统包含多个可能发生故障的部件，这可能会降低主动冷却系统的可靠性，从而导致它们更容易发生故障。另外，主动冷却系统可能无法自主运行。另外，至少一些已知的变压器组件利用物理散热器和/或联接到散热器的热管。一些变压器组件还包括使用风扇和/或横向风机来引导空气流过散热器。至少一些风扇和散热器的性能可能受变压器组件操作温度的限制。另外，一些已知的热管和/或散热器由金属材料制成。构造成围绕变压器组件的这种热管和/或散热器可以变成变压器组件中的附加绕组并且具有感应电压和潜在电流。另外，这种变压器组件可能由于涡电流而在任何磁性材料中具有损失。

发明内容

在一个方面中，提供一种电子装置组件。电子装置组件包括散热构件和介电两相热传递装置。热传递装置包括与发热部件的热区域热连通地联接的蒸发器区域和与散热构件热连通地联接的冷凝器区域。介电两相热传递装置由介电材料制成。

在另一方面中，提供了一种用于支撑同心绕组的介电热传递线圈架。热传递线圈架包括基部部分和联接到基部部分的热传递壁。热传递壁包括具有热通道、蒸发器区域和冷凝器区域的热传递回路。热通道从蒸发器区域延伸到冷凝器区域。介电热传递线圈架由介电材料制成。

在又一个方面中，提供一种冷却电子装置组件的方法。电子装置组件包括具有热区域的发热部件。该方法包括由介电材料形成柔性介电两相热传递装置。柔性介电热传递装置包括蒸发器区域和冷凝器区域。该方法还包括将蒸发器区域热联接到发热部件的热区域，并且将冷凝器区域热联接到散热构件。

具体地，本申请技术方案1涉及一种电子装置组件，该组件包括散热构件以及介电两相热传递装置，所述介电两相热传递装置包括蒸发器区域和冷凝器区域，其中，所述蒸发器区域与发热部件的热区域热连通地联接，所述冷凝器区域与所述散热构件热连通地联接，且所述介电两相热传递装置由介电材料制成。

本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的电子装置组件，其中，所述介电两相热传递装置还包括从所述蒸发器区域延伸到所述冷凝器区域的热通道。

本申请技术方案3涉及根据技术方案2所述的电子装置组件，其中，还包括在所述热通道中的工作流体。

本申请技术方案4涉及根据技术方案3所述的电子装置组件，其中，所述工作流体填充小于所述热通道的整个体积，并且其中所述热通道包括分隔所述工作流体的各部分的空气和蒸汽气泡中的至少一个。

本申请技术方案5涉及根据技术方案3所述的电子装置组件，其中，所述工作流体具有小于或等于约200摄氏度的沸点。

本申请技术方案6涉及根据技术方案3所述的电子装置组件，其中，所述工作流体包括水、乙醇、丁烷和氨中的至少一种。

本申请技术方案7涉及根据技术方案1所述的电子装置组件，其中，还包括发热部件，其中所述散热构件包括所述发热部件的芯部。

本申请技术方案8涉及根据技术方案1所述的电子装置组件，其中，所述介电两相热传递装置形成为片状结构，所述片状结构的厚度使所述介电两相热传递装置具有柔性。

本申请技术方案9涉及一种用于支撑同心绕组的介电热传递线圈架，所述介电热传递线圈架包括基部部分和热传递壁，其中，所述热传递壁联接到所述基部部分，所述热传递壁包括热传递回路，所述热传递回路包括热通道、蒸发器区域和冷凝器区域，所述热通道从所述蒸发器区域延伸到所述冷凝器区域，其中所述介电热传递线圈架由介电材料制成。

本申请技术方案10涉及根据技术方案9所述的介电热传递线圈架，其中，所述热传递壁包括介电两相热传递装置。

本申请技术方案11涉及根据技术方案10所述的介电热传递线圈架，其中，所述介电两相热传递装置包括脉动热管。

本申请技术方案12涉及根据技术方案9所述的介电热传递线圈架，其中，还包括在所述热通道中的工作流体。

本申请技术方案13涉及根据技术方案12所述的介电热传递线圈架，其中，所述工作流体填充小于所述热通道的整个体积，并且其中所述热通道包括分隔所述工作流体的部分的空气和蒸汽气泡中的至少一个。

本申请技术方案14涉及根据技术方案12所述的介电热传递线圈架，其中，所述工作流体具有小于或等于大约200摄氏度的沸点。

本申请技术方案15涉及根据技术方案12所述的介电热传递线圈架，其中，所述工作流体包括水、乙醇、丁烷和氨中的至少一种。

本申请技术方案16涉及根据技术方案9所述的介电热传递线圈架，其中，所述介电材料包括云母、塑料、玻璃、瓷器、金属氧化物和聚醚醚酮中的一种或多种。

本申请技术方案17涉及一种冷却电子装置组件的方法，所述电子装置组件包括具有热区域的发热部件，所述方法包括：由介电材料形成柔性介电两相热传递装置，所述柔性介电两相热传递装置包括蒸发器区域和冷凝器区域；将所述蒸发器区域热联接到所述发热部件的热区域；以及将所述冷凝器区域热联接到散热构件。

本申请技术方案18涉及根据技术方案17所述的方法，其中，形成柔性介电两相热传递装置包括在所述柔性介电两相热传递装置内形成热通道，所述热通道从所述蒸发器区域延伸到所述冷凝器区域。

本申请技术方案19涉及根据技术方案18所述的方法，其中，还包括向所述热通道添加工作流体，其中所述工作流体填充小于所述热通道的整个体积，使得所述热通道包括分隔所述工作流体的部分的空气和蒸汽气泡中的至少一个。

本申请技术方案20涉及根据技术方案17所述的方法，其中，将所述蒸发器区域热联接到所述发热部件的热区域包括围绕所述发热部件的至少一部分弯曲所述柔性介电两相热传递装置。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中相同的标号表示相同的零件，在附图中：

图1是示出包括被动热传递装置的示例性变压器组件的构造的分解透视图；

图2是示出图1中所示的变压器组件在组装时的构造的透视图；

图3是图1所示的被动热传递装置的第一构造的透视图；

图4是图3所示的热传递装置的第二构造，以大体上平面的构造示出；

图5是示出包括热传递线圈架的替代示例性变压器组件的构造的分解透视图；

图6是示出图5所示的变压器组件的上部芯部部分的透视图，包括多个线圈架和图5所示的热传递线圈架；和

图7是图5所示的热传递线圈架的透视图。

除非另外指明，否则本文中所提供的附图用来说明本发明的实施例的特征。这些特征被认为适用于包括本发明的一个或多个实施例的广泛多种系统。由此，附图并非意在包括所属领域的技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求书中，将引用若干术语，所述术语应定义为具有以下含义。

除非上下文明确地另外指明，否则单数形式“一”和“所述”包括复数指代物。

如在整个说明书和权利要求书中所用的近似语言用于修饰任何定量表示，这些定量表示可容许变化而不会导致其相关的基本功能变化。因此，由例如“约”、“大约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的确切值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。在这里以及整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合且可互换，这种范围是确定的且包括其中所含的全部子范围，除非上下文或语言作出其它表示。

在以下的说明书和权利要求书中，可以使用术语“联接”及其派生词。应该理解的是，术语“联接”用于指示两个或更多个元件可以或可以不彼此直接物理或电气接触、彼此协作或相互作用。

图1是示出包括被动热传递装置102(半透明地示出)的变压器组件100的构造的分解透视图。图2是示出变压器组件100在组装时的构造的透视图。虽然在本文中针对变压器组件100来描述热传递装置102，但应注意的是，热传递装置102可被结合到任何电子装置中和/或与任何电子装置一起使用，所述电子装置将受益于使用热传递装置102。这里仅使用变压器组件100作为包括热传递装置102的电子装置组件的一个例子。

在示例性实施例中，变压器组件100(广义地，电子装置组件)包括定义(define)线圈的次级绕组部分104(广义地，发热部件)，该线圈包括由导电材料，例如但不限于铜或铝，制成的上部导电次级线匝(upper conductive secondary turn)106，。此外，次级绕组部分104包括下部导电次级线匝108，该下部导电次级线匝基本上类似于上部导电次级线匝106，并且也由导电材料制成，例如但不限于铜或铝。尽管变压器组件100被描述为具有两个导电次级线匝106和108，但应注意，变压器组件100可包括任何数量的导电次级线匝，这些导电次级线匝使得变压器组件100能够如本文所述起作用。在示例性实施例中，导电次级线匝106和108在彼此串联连接的情况下可以在次级绕组部分104中提供多匝(在本示例中为两匝)，或者在彼此并联连接的情况下可以构成单匝绕组。

在示例性实施例中，变压器组件100还包括定义线圈并且由例如但不限于铜或铝的导电材料制成的初级绕组110。初级绕组110具有围绕例如两件式芯部113的E芯部部分114的中心腿部112卷绕的一个或多个导线的特定应用匝数。在一些实施例中，例如在两件式芯部113是多腿结构的情况下，例如在多相变压器中，初级绕组110放置在两件式芯部113的任何腿部周围。在示例性实施例中，如图2所示，初级绕组110围绕E芯部部分114的中心腿部112卷绕。在示例性实施例中，E芯部部分114被构造为铁氧体或另一磁性或铁磁材料的“E”形本体，其具有中心腿部112和在中心腿部112的任一侧上的相对的侧腿部118，每个侧腿部均从基板120延伸，如图所示。虽然E芯部部分114部分的中心腿部112在该实施例中基本上是圆柱形的，但中心腿部112可具有使变压器组件100能够如本文所述起作用的任何横截面，例如但不限于矩形、方形、或者根据需要的另外的形状。另外，虽然相对的侧腿部118基本上是平面的并且彼此垂直，但是相对的侧腿部118可以具有使变压器组件100能够如本文所述起作用的任何形状，例如但不限于，每个可以弯曲以对应于导电次级线匝106和108的弧形。在示例性实施例中，两件式芯部113是E型芯部；然而，两件式芯部113可以是由能够使变压器组件100如本文所述起作用的任何材料制造的任何类型的芯。

在示例性实施例中，相对的侧腿部118延伸到并且联接到或附接到上部芯部部分122(在图2中半透明地示出)。具体地，上部芯部部分122被构造为铁氧体或另一磁性或铁磁材料的“U”形本体，并且包括从基板126延伸的相对的侧腿部124。相对的侧腿部124被成形为基本对应于E芯部部分114的相对的侧腿部118。如图2所示，每个侧腿部124联接到相应侧腿部118的末端以完成变压器组件100的磁路。绝缘线圈架116装配在E芯部部分114的初级绕组110和中心腿部112上并且被捕获在E芯部部分114和上部芯部部分122之间。例如但不限于，绝缘线圈架116有助于将初级绕组110与导电次级线匝106和108隔离，并有助于增加初级至次级击穿电压。另外，绝缘线圈架116有助于以可重复的方式控制变压器组件100的漏电感。

在示例性实施例中，绝缘线圈架116包括基部部分128，如图2所示。基部部分128便于正确放置构成下部导电次级线匝108的导电材料；在这种情况下，基部部分128的外部尺寸应该至少稍大于下部导电次级线匝108的外部尺寸，以便于使下部导电次级线匝108与E芯部部分114的基板120绝缘而不电接触。绝缘线圈架116可以由模制塑料(moldedplastic)或其他非导电和非磁性材料制成。可以施加额外的绝缘材料(未示出)，例如绝缘套管(sleeve)或者一层或多层绝缘带，在上部导电次级线匝106和初级绕组110的上表面上，和/或上部芯部部分122的基板126的内表面，根据需要或期望使上部导电次级线匝106和初级绕组110与上部芯部部分122的基板126绝缘而不电接触。

作为另外一种选择，变压器组件100可以被构造为“无线圈架”(bobbin-less)变压器组件。无线圈架构造通常依赖于绝缘材料，该绝缘材料施加到卷绕在模具周围的导线上，接着使绝缘材料固化或以其它方式凝固并从模具中取出。固化的绝缘材料具有足够的强度和厚度以维持初级绕组110的形状和完整性。

在示例性实施例中，热传递装置102是被动的、柔性的介电两相热传递装置(dielectric two-phase heat transfer device)(例如，脉动热管)，其与导电次级线匝106和108热连通地联接。热传递装置102至少部分地围绕导电次级线匝106和108延伸。特别地，热传递装置102围绕导电次级线匝106和108延伸大约180度，分别与导电次级线匝106和108的多个引线130和132相对。

图3是用于变压器组件100(在图1中示出)中使用的热传递装置102的第一构造的透视图，图4是以基本平面构造示出的热传递装置102的第二构造。在示例性实施例中，为了用在变压器组件100中，热传递装置102被构造成“U”形介电部件，其意义在于其包括从中心弯曲部分延伸的两个腿部316，其中每个腿部316与两件式芯部113(在图2中示出)的腿部热连通地联接，如将从以下描述中显而易见的。热传递装置102被构造成提供变压器组件100的充分冷却。热传递装置102包括例如任何类型的脉动热管系统。例如，在示例性实施例中，热传递装置102包括多个内部热通道302、至少一个冷凝器部分或区域304以及至少一个蒸发器部分或区域306。

在示例性实施例中，腿部316中的每一个具有基本上相同的长度并且被构造成以热连通的方式联接到E芯部部分114的侧腿部118的至少一部分和上部芯部部分122的相对的侧腿部124。具体地，热传递装置102的一个腿部316被构造成与两件式芯部113(即，上部芯部部分122和E芯部部分114)的侧腿部118或相对的侧腿部124对的一部分直接热接触，并且另一个腿部316被构造成与两件式芯部113的另一个侧腿部118或相对的侧腿部124对的一部分直接热接触。这样，两件式芯部113用作散热构件。这有助于将冷凝器区域304与E芯部部分114和上部芯部部分122联接以便于从热传递装置102移除热。在替代实施例中，腿部316具有使热传递装置102能够如本文所述起作用的任何长度。例如但不限于，在一些实施例中，腿部316中的一个或多个以热连通方式联接到外部散热构件，例如散热器或冷板，以促进将热传递离开变压器组件100。

在示例性实施例中，热传递装置102由介电材料320，即电绝缘材料制成，例如但不限于云母、塑料、玻璃、瓷器和各种金属氧化物。在一个具体实施例中，热传递装置102由聚醚醚酮(“PEEK”)制成，一种具有保持到高温的机械和化学耐受特性以及低导电性的半晶质热塑性塑料。在替代实施例中，材料320可以是使变压器组件100能够如本文所述起作用的任何材料。从介电材料制造柔性热传递装置102有助于将热传递装置102卷绕在电磁部件周围，不会例如由于热传递装置102中产生的涡电流而影响电磁部件的效率。

在示例性实施例中，热传递装置102使用增材制造工艺(例如3D打印)制造，例如熔合沉积(fused-deposition)工艺或增强纤维熔合(reinforced filament fusion)工艺。熔合沉积包括将材料长丝(例如PEEK长丝)供给到增材制造机的加热挤出头中。加热挤出头熔化材料并将熔化的材料沉积到构建平台上以逐层形成部件。在示例性实施例中，热传递装置102具有第一面308和相对的第二面310。在一个实施例中，热传递装置102是片状结构，其具有基本相似的厚度311，使得第一面308与相对的第二面310间隔开恒定的距离。作为另外一种选择，热传递装置102具有任何厚度，包括变化的厚度，使得变压器组件100能够如本文所述地起作用。在示例性实施例中，选择热传递装置102的厚度311以便为变压器组件100提供期望的热传递性能，同时使热传递装置102具有柔性。例如，热传递装置102的厚度311被选择为使得热传递装置102可以例如在图3所示的第一构造和图4所示的第二构造之间挠曲或弯曲。

在示例性实施例中，热通道302嵌入在热传递装置102内。值得注意的是，不是利用多个单独的热通道302，热传递装置102仅利用一个热通道302或互连通道的单个网络，例如图4中所示的单独的蛇形封闭系统模式。作为另外一种选择，每个热通道302可以是单个整体导电通道或联接在一起的多个单独的导电通道。在示例性实施例中，选择热通道302的形状和长度以提供期望的热传递性能并适应热传递装置102中的可用空间。在替代实施例中，热通道302可以布置在开环系统中。开环或开放系统包括不与自身连接的热通道302。

热通道302可以包括从单个热通道302到近乎无限量的单独热通道302范围内的任何数量的单独热通道302。在具有多个热通道302的某些实施例中，所有热通道302可以关闭、打开或者打开和关闭的任何组合。每个热通道302的几何形状也可以从蒸发器区域306延伸到一个或多个冷凝器区域304的直热通道302变化到具有限定在其中的多个线匝(例如线匝318)的热通道302。在示例性实施例中，热通道302以蛇形且基本上水平的模式布置(参见例如图4)。作为另外一种选择，热通道302以非重复、不对称和/或非平面布置形式布置，同时仍提供变压器组件100的充分冷却。这里描述的热通道布置的优点在于热通道302的几何形状和布置可以完全独立于重力和取向。也就是说，热传递装置102的取向和重力基本上不影响热传递装置102中的工作流体和蒸气的流动和冷却性能。在一些实施例中，例如，热通道302可以是基本上水平的、基本上竖直的或其任何组合。因此，柔性热传递装置102允许变压器组件100的制造尺寸和布置的增加的灵活性。

在示例性实施例中，热传递装置102并且特别是热通道302是密封的两相毛细热管，其是柔性的(即，可弯曲的)并且包含工作流体312，例如但不限于水、乙醇、丁烷、氨等，其沸点小于或等于约200摄氏度。为了使热传递装置102的热通道302用作脉动热管，小于热通道302体积的整体(即小于100％)填充有工作流体312。例如但不限于，在某些实施例中，工作流体312与热通道302的总体积的比例在约10％至约90％的范围内。在示例性实施例中，尽管热通道302的一部分填充有工作流体312，但其余部分包含空气或蒸汽气泡314。这有助于提高热传递装置102的导热性。例如，通过利用工作流体312的相变(即，蒸发器区域306中的工作流体312的蒸发以及随后的冷凝器区域304中的蒸汽气泡314的冷凝)，热传递装置102能够显著提高材料320的导热率的有效性。另外，因为热传递装置102包含非移动部件并且工作流体312或蒸汽气泡314通过蒸汽气泡314的热膨胀而移动，所以与传统热传递装置相比，热传递装置102的可靠性增加。

在操作中，每个导电次级线匝106和108分别具有经由引线130和132流过其中的相对较高的电流。另外，初级绕组110具有流过其中的相对较高的电流。该电流有助于提高初级绕组110和导电次级线匝106和108的温度，使得每个都变得相对较热，从而分别限定与导电次级线匝106和108的引线130和132大致相对的热区域。初级绕组110和导电次级线匝106和108的高温可降低变压器组件100的效率和可靠性。在示例性实施例中，热传递装置102在导电次级线匝106和108的外表面附近联接到变压器组件100。在替代实施例中，热传递装置102在初级绕组110的外表面附近联接到变压器组件100。在示例性实施例中，来自每个导电次级线匝106和108的热传导地传递到热传递装置102的蒸发器区域306。然后，热被传导地传递到热通道302。相反，蒸发器区域306的热通道302的部分中的热传导地传递到热传递装置102的冷凝器区域304中的热通道302的部分。由于冷凝器区域304热联接到变压器组件100的E芯部部分114和上部芯部部分122(其例如被冷板、散热器和/或围绕变压器组件100的周围环境空气冷却)，E芯部部分114和上部芯部部分122因此传导地冷却冷凝器区域304。这样，热传递装置102的腿部316被围绕变压器组件100的环境空气冷却。更具体地，对于每个热通道302，在变压器组件100的操作期间，封闭在冷凝器区域304中的部分保持在比包含在蒸发器区域306中的热通道302的部分更低的温度。

工作流体312在热通道302的回路长度上分布成不同的液体部分，即工作流体312和蒸汽气泡314。因此，热传递装置102(即，脉动热管)中的热通道302的各个部分具有不同的体积液体/蒸气分布。在变压器组件100的操作期间，位于蒸发器区域306中的每个热通道302部段由于其靠近导电次级线匝106和108而被加热。类似地，位于冷凝器区域304之一中的每个热通道302部段被冷却。作为被导电次级线匝106和108加热的结果，在蒸发器区域306中产生蒸汽气泡314和/或增加蒸汽气泡的尺寸并且在每个冷凝器区域304中缩小和/或减小尺寸。由于气泡的泵送作用，蒸汽气泡314的尺寸变化有助于使工作流体312移动通过热通道302，导致热传递装置102内的热传递。该热传递循环在变压器组件100的操作期间自身不断地重复，使得热通道302用于主动冷却导电次级线匝106和108。

图5是示出包括热传递线圈架502(半透明地示出)的替代变压器组件500(广泛地，电子装置组件)的构造的分解透视图。图6是示出具有多个线圈架(包括热传递线圈架502(半透明示出))的上部芯部部分122的透视图。在示例性实施例中，变压器组件500以与上述变压器组件100类似的方式构造。变压器组件500中的与上述变压器组件100中类似的部件通过相同的附图标记表示，并且将如前所述类似地构造。

如上文结合变压器组件100所述，变压器组件500的次级绕组部分104(广泛地，发热部件)包括上部导电次级线匝106和大致类似于上部导电次级线匝106的下部导电次级线匝108。尽管变压器组件500被描述为具有两个导电次级线匝106和108，但应注意，变压器组件500可包括任何数量的导电次级线匝，这些导电次级线匝使得变压器组件500能够如本文所述起作用。在示例性实施例中，导电次级线匝106和108在彼此串联连接的情况下可以在次级绕组部分104中提供多匝(在本示例中为两匝)，或者在彼此并联连接的情况下可以构成单匝绕组。在示例性实施例中，间隔件504位于导电次级线匝106和108的相邻边缘之间。间隔件504用于促进维持导电次级线匝106和108之间的间隙，使得它们彼此电隔离。

此外，初级绕组110被构造为具有围绕E芯部部分114的中心腿部112卷绕的一根或多根导线。具体地，在该实施例中，变压器组件500包括绝缘套筒506，该绝缘套筒被构造成滑过中心腿部112并接收卷绕在其周围的至少一部分初级绕组110。绝缘套筒506包括基部凸缘508，基部凸缘有助于正确放置构成上部导电次级线匝106的导电材料。基部凸缘508的外部尺寸至少稍大于上部导电次级线匝106的外部尺寸，以便于使上部导电次级线匝106与上部芯部部分122的基板126绝缘而不电接触。绝缘套筒506可以由模制塑料或其他非导电和非磁性材料制成。在示例性实施例中，初级绕组110包括两层导线，并且因此，变压器组件500包括额外的绝缘构件510，该绝缘构件根据需要或者期望施加在第一层初级绕组110的外表面上以用于将初级绕组110的各层相互绝缘。

在示例性实施例中，热传递线圈架502装配并支撑同心初级绕组110以及导电次级线匝106和108，并且被捕获在E芯部部分114和上部芯部部分122之间。热传递线圈架502有助于将初级绕组110与导电次级线匝106和108隔离，并有助于增加初级至次级击穿电压。

图7是与变压器组件500(在图5中示出)一起使用的热传递线圈架502的透视图。在示例性实施例中，热传递线圈架502包括基部部分520，其便于正确放置构成下部导电次级线匝108的导电材料；在这种情况下，基部部分520的外部尺寸526至少略大于下部导电次级线匝108的外部尺寸，以便于使下部导电次级线匝108与E芯部部分114的基板120绝缘而不电接触。基部部分520还包括内直径528，其尺寸基本上类似于E芯部部分114的中心腿部112的直径。因此，热传递线圈架502可以在中心腿部112上滑动，以便于将中心腿部112延伸到初级绕组110和次级线匝106和108的中心。

热传递线圈架502包括从基部部分520延伸的圆柱形壁522。在示例性实施例中，圆柱形壁522包括限定在其中的多个纵向狭槽524。所述多个纵向狭槽524围绕圆柱形壁522基本等距间隔开并且被构造为使得封装混合物能够在变压器组件500的组装期间从中流过。封装混合物有利于提高变压器组件500的绕组之间的介电强度和绝缘，并提供更好的导热性、结构完整性和对环境条件的抵抗力。在替代实施例中，纵向狭槽524促进气流从中穿过以帮助冷却初级绕组110。在示例性实施例中，圆柱形壁522的尺寸和形状设置为围绕初级绕组110装配，并将其包围在其中，同时装配在导电次级线匝106和108内。因此，圆柱形壁522在初级绕组110以及导电次级线匝106和108之间提供绝缘屏障，以便于保持电绝缘。

此外，热传递线圈架502包括从基部部分520的周边延伸的热传递壁530。在示例性实施例中，热传递壁530包括间隙，该间隙被构造为分别允许导电次级线匝106和108的引线130和132延伸穿过其中。因此，热传递壁530基本上围绕导电次级线匝106和108的弯曲部分。

在示例性实施例中，热传递壁530包括限定在其中的热传递回路532。热传递回路532是与导电次级线匝106和108热连通地联接的两相热传递回路(例如，脉动热管)，并被构造为提供变压器组件500的充分冷却。热传递回路532包括例如任何类型的脉动热管系统。例如，在示例性实施例中，热传递回路532包括多个内部热通道534、至少一个蒸发器部分或区域536以及至少一个冷凝器部分或区域538。在示例性实施例中，靠近基部部分520的内部热通道534的端部(例如线匝542)用作冷凝器部分或区域538。另外，与基部部分520相对的热传递线圈架502的端部部分540也可以用作冷凝器部分或区域538。例如，如图6所示，端部部分540与绝缘套筒506的基部凸缘508直接接触并且有利于将热从蒸发器区域536传递到上部芯部部分122。

在示例性实施例中，热传递线圈架502由电绝缘材料550制成，例如介电材料，例如但不限于云母、塑料、玻璃、瓷器和各种金属氧化物。在一个特定实施例中，热传递线圈架502由聚醚醚酮(“PEEK”)制成，一种具有保持到高温的优异的机械和化学耐受特性以及低导电性的半晶质热塑性塑料。在替代实施例中，材料550可以是使变压器组件500能够如本文所述起作用的任何材料。在示例性实施例中，热传递线圈架502使用增材制造工艺(例如3D打印)制造，例如熔合沉积工艺或增强纤维熔合工艺。

在示例性实施例中，热传递壁530具有基本相似的厚度，该厚度被选择为向变压器组件500提供期望的热传递性能。热通道534嵌入在热传递线圈架502内，具体是热传递壁530内。值得注意的是，不是利用多个单独的热通道534，热传递壁530仅利用一个热通道534或互连通道的单个网络，例如图7中所示的单独的蛇形封闭系统模式。作为另外一种选择，每个热通道534可以是单个整体导电通道或联接在一起的多个单独的导电通道。在示例性实施例中，热通道534的形状和长度被选择为提供期望的热传递性能并适应热传递壁530中的可用空间。在替代实施例中，热通道534可以布置在开环系统中。开环或开放系统包括不与自身连接的热通道534。

热通道534可以包括从单个热通道534到近乎无限量的单独热通道534范围内的任何数量的单独热通道534。在具有多个热通道534的某些实施例中，所有热通道534可以关闭、打开或者打开和关闭的任何组合。每个热通道534的几何结构也可以从基部部分520延伸到基部部分520的直热通道534变化到具有限定在其中的多个线匝(例如线匝542)的热通道534。在示例性实施例中，热通道534以蛇形且基本上竖直的模式布置(参见例如图7)。作为另外一种选择，热通道534以非重复、不对称和/或非线性布置形式布置，同时仍提供变压器组件500的充分冷却。这里描述的热通道布置的优点在于热通道534的几何形状和布置可以完全独立于重力和取向。也就是说，热传递壁530的取向和重力基本上不影响热传递壁530中的工作流体和蒸气的流动和冷却性能。在一些实施例中，例如，热通道534可以是基本上水平的、基本上竖直的或其任何组合。因此，柔性热传递壁530允许变压器组件500的制造尺寸和布置的增加的灵活性。

在示例性实施例中，热传递壁530并且特别是热传递回路532有助于形成具有整体密封的两相毛细热管的热传递线圈架502并且包含工作流体，诸如上述工作流体312。在示例性实施例中，热传递回路532的功能基本上类似于热传递装置102。因此，热传递回路532便于增加热传递线圈架502的导热性。例如，通过利用工作流体312的相变，即蒸发器区域536中的工作流体312的蒸发以及随后在基部部分520和端部部分540处蒸汽气泡314的冷凝，热传递回路532能够显著提高材料550的导热率的有效性。另外，因为热传递管502包含非移动部件，并且工作流体312或蒸汽气泡314通过蒸汽气泡314的热膨胀而移动，所以与传统热传递装置相比，热传递线圈架502的可靠性增加。

这里描述的实施例涉及用于促进变压器组件冷却的设备和方法。具体地，柔性介电热管联接到变压器组件。热管的柔性允许将热管放置在变压器的弯曲绕组附近以便于将热传递离开绕组。另外，热管的诸如端部部分的冷凝器区域可以被引导并且热连通地联接到诸如散热器或冷板的散热构件以散发热量。此处描述的另一个实施例公开了一种用于变压器组件的线圈架结构，其包括整体形成的热管系统。热管系统不包含移动部件，并且有利于提高变压器组件的效率和可靠性。

方法和设备的示例性实施例不限于本文所述具体实施例，相反，设备的部件和方法的步骤可以相对于本文所述其它部件和步骤独立地和单独地使用。例如，方法也可以用于冷却其他部件，并且不限于仅用本文所述部件和方法来实践。相反，示例性实施例可结合可受益于本文所述优点的许多其它应用、设备和系统实施和使用。

尽管可能在一些附图中展示本发明的各种实施例的具体特征，而在其它附图中未展示，但这仅是为方便起见。根据本公开的原理，附图的任何特征可以结合任何其它附图的任何特征被引用和要求保护。

本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的实施例，并且还使所属领域的技术人员能够实践所述实施例，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书所界定，且可包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么此类其它实例希望在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种电子装置组件，其包括：

散热构件；以及

介电两相热传递装置，其包括：

蒸发器区域，所述蒸发器区域与发热部件的热区域热连通地联接；和

冷凝器区域，所述冷凝器区域与所述散热构件热连通地联接，所述介电两相热传递装置由介电材料制成，

其中所述散热构件包括所述发热部件的芯部，并且

其中围绕所述电子装置的环境空气用作对所述散热构件的热沉。

2.根据权利要求1所述的电子装置组件，其中所述介电两相热传递装置还包括从所述蒸发器区域延伸到所述冷凝器区域的热通道。

3.根据权利要求2所述的电子装置组件，其还包括在所述热通道中的工作流体。

4.根据权利要求3所述的电子装置组件，其中所述工作流体填充小于所述热通道的整个体积，并且其中所述热通道包括分隔所述工作流体的各部分的空气和蒸汽气泡中的至少一个。

5.根据权利要求3所述的电子装置组件，其中所述工作流体具有小于或等于约200摄氏度的沸点。

6.根据权利要求3所述的电子装置组件，其中所述工作流体包括水、乙醇、丁烷和氨中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的电子装置组件，其还包括所述发热部件。

8.根据权利要求1所述的电子装置组件，其中所述介电两相热传递装置形成为片状结构，所述片状结构的厚度使所述介电两相热传递装置具有柔性。

9.一种用于支撑同心绕组的介电热传递线圈架，所述介电热传递线圈架包括：

基部部分；以及

热传递壁，所述热传递壁联接到所述基部部分，所述热传递壁包括热传递回路，所述热传递回路包括热通道、蒸发器区域和冷凝器区域，所述热通道从所述蒸发器区域延伸到所述冷凝器区域，其中所述介电热传递线圈架由介电材料制成，

其中围绕所述同心绕组的环境空气用作热沉。

10.根据权利要求9所述的介电热传递线圈架，其中所述热传递壁包括介电两相热传递装置。

11.根据权利要求10所述的介电热传递线圈架，其中所述介电两相热传递装置包括脉动热管。

12.根据权利要求9所述的介电热传递线圈架，其还包括在所述热通道中的工作流体。

13.根据权利要求12所述的介电热传递线圈架，其中所述工作流体填充小于所述热通道的整个体积，并且其中所述热通道包括分隔所述工作流体的部分的空气和蒸汽气泡中的至少一个。

14.根据权利要求12所述的介电热传递线圈架，其中所述工作流体具有小于或等于大约200摄氏度的沸点。

15.根据权利要求12所述的介电热传递线圈架，其中所述工作流体包括水、乙醇、丁烷和氨中的至少一种。

16.根据权利要求9所述的介电热传递线圈架，其中所述介电材料包括云母、塑料、玻璃、瓷器、金属氧化物和聚醚醚酮中的一种或多种。

17.一种冷却电子装置组件的方法，所述电子装置组件包括具有热区域的发热部件，所述方法包括：

由介电材料形成柔性介电两相热传递装置，所述柔性介电两相热传递装置包括蒸发器区域和冷凝器区域；

将所述蒸发器区域热联接到所述发热部件的热区域；以及

将所述冷凝器区域热联接到散热构件，

其中所述散热构件包括所述发热部件的芯部，并且

其中围绕所述电子装置的环境空气用作对所述散热构件的热沉。

18.根据权利要求17所述的方法，其中形成柔性介电两相热传递装置包括在所述柔性介电两相热传递装置内形成热通道，所述热通道从所述蒸发器区域延伸到所述冷凝器区域。

19.根据权利要求18所述的方法，其还包括向所述热通道添加工作流体，其中所述工作流体填充小于所述热通道的整个体积，使得所述热通道包括分隔所述工作流体的部分的空气和蒸汽气泡中的至少一个。

20.根据权利要求17所述的方法，其中将所述蒸发器区域热联接到所述发热部件的热区域包括围绕所述发热部件的至少一部分弯曲所述柔性介电两相热传递装置。

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