CN111316388A - 装置和包括装置的变压器 - Google Patents

Abstract

披露了一种装置(10，20，30)，该装置包括磁性元件(10)以及至少第一绕组(10)和第二绕组(20)，其中，该第一绕组(20)和该第二绕组(30)中的每一者围绕该磁性元件(10)的至少一部分缠绕多个匝(41，42，43，44，51，52，53，54)，并且其中，该第二绕组(30)的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝(51，52，53，54)的至少一部段或部分相对于该第一绕组(20)的缠绕在该磁性元件(10)的至少一部分上的该多个匝(41，42，43，44)的至少一部段或部分间隔开地布置，由此限定在该第二绕组(30)的该多个匝(51，52，53，54)的该至少一部段或部分与该第一绕组(20)的该多个匝(41，42，43)的该至少一部段或部分之间的至少一个空隙(61，62)。至少该磁性元件(10)以及该第一绕组(20)和该第二绕组(30)限定该装置(10，20，30)的组件，并且其中，该组件的至少一部段或部分被布置为嵌在导热材料(70)中，并且使得同时准许空气在该至少一个空隙(61，62)中流动。

Description

装置和包括装置的变压器

技术领域

本发明总体上涉及电气系统的领域。具体地，本发明涉及一种装置，例如变压器装置，该装置可以用于例如给电能储存模块(例如，包括电容器或电容器组)充电的电源中，该电能储存模块在放电时可以生成电脉冲。

背景技术

电脉冲可以用于各种各样的应用中，比如例如雷达系统、粒子加速器、杀菌设备、高能激光器、微波系统或医疗装置。在此类和其他应用中，可能期望或需要将一个或多个电脉冲递送到负载。用于生成电脉冲的系统或电路可以被称为功率调制器。

用于生成电脉冲的系统或装置(例如功率调制器)可以包括电源，该电源连接至电能储存模块以向电能储存模块供电。电能储存模块可以例如可以包括被布置成形成电容器组的一个或若干个电容器。电能储存模块可以被选择性地部分地或(基本上)完全地充电和放电。通过将电源配置用于向电能储存模块供电，电能储存模块可以通过从电源对其供应的电力而充电。在电能储存模块已经被部分地或完全地充电之后，电能储存模块可以被部分地或完全地放电，例如以生成至少一个电脉冲，该电脉冲可以被递送到负载。在电能储存模块已经被部分地或完全地放电之后，接着可以通过从电源对其供应的电力而再次地被部分地或完全地充电，使得电能储存模块被重复地(例如，循环地或周期性地)充电和放电，由此可以生成一系列电脉冲。可以在这样的系统中采用脉冲变压器来生成电脉冲，该脉冲变压器例如可以布置在电源中。为了获得需要或期望的电脉冲能量，可能需要相对高的电流和/或电压，这可能对用于生成电脉冲的系统或装置(例如，包含在系统或装置中的脉冲变压器)中的热管理构成挑战。

发明内容

鉴于以上内容，本发明的目的是提供一种装置，例如变压器装置，该装置可以例如用于给电能储存模块(例如，包括电容器或电容器组)充电的电源中，该电能储存模块在放电时可以生成电脉冲，该装置可以有助于对其进行相对有效的热管理。

为了解决这个担忧和其他担忧中的至少一个，提供了一种根据独立权利要求的装置和方法。优选的实施例由从属权利要求限定。

根据第一方面，提供了一种包括在变压器中的装置。该装置包括磁性元件以及至少第一绕组和第二绕组，其中，该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝，使得该第一绕组相对于该第二绕组布置，或反之亦然，而使得该第二绕组的该多个匝围绕该第一绕组的该多个匝布置。该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分相对于该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分间隔开地布置，由此限定在该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的至少一个空隙。至少该磁性元件以及该第一绕组和该第二绕组限定该装置的组件。将该组件的一部段或部分布置成嵌在导热材料中，使得该磁性元件、该第一绕组和该第二绕组中的至少一部段或部分分别嵌在该导热材料中，并且使得同时准许空气(和/或装置周围环境中的另一或其他类型的气体或流体)在该至少一个空隙中(例如，穿过该至少一个空隙)流动。

因此，该磁性元件、该第一绕组和该第二绕组中的每一者的至少一部段或部分可以嵌在该相同的导热材料中。通过将该组件的至少一部段或部分嵌在导热材料中，可以促进由该装置在使用时(例如，当电流在该第一绕组和该第二绕组中流动时)可能已经生成的热量背离该装置传递。同时，可以通过由于空气在该至少一个空隙中流动的对流来使该第二绕组的该多个匝的和/或该第一绕组的该多个匝的至少一部分以及可能地该磁性元件的一部分冷却。例如，该至少一个空隙可以与空气、例如环境空气流体连通。由此，该装置可以促进其相对有效的热管理，从而提供高可靠性并防止过早失效。此外，通过增加该组件的至少一部段或部分嵌在该导热材料中的程度，和/扩大该至少一个空隙(这可以允许该至少一个空隙中的空气流动增加)，可以增大热量背离从该装置传递。因此，可以适配该装置中的热管理以使其符合不同的要求，这可能取决于要采用该装置的特定应用。

该组件的至少一部段或部分布置成嵌在导热材料中是指，该组件的至少一部段或部分可以相对牢固地固定或封装在该导热材料中，从而环绕该组件的该至少一部段或部分。此外，该组件的至少一部段或部分嵌在该导热材料中，同时准许空气在该至少一个空隙中(例如，穿过至少一个空隙)流动是指，该组件的至少一部段或部分已经嵌在该导热材料中，使得该至少一个空隙没有完全填充该导热材料，或者甚至使得该至少一个空隙中完全没有填充任何导热材料，而在该至少一个空隙内形成气流通路，从而使得可以通过由于空气(和/或该装置周围环境中的另一或其他类型的气体或流体)在该通路中流动的对流来使该第二绕组的该多个匝和/或该第一绕组的该多个匝的至少至少一部分，以及可能地该磁性元件的一部分冷却。对流可以是自然对流或强制对流。强制对流例如可以通过风扇或泵引起。

根据本发明的一个或多个实施例，该组件的至少一部段或部分被布置成嵌在导热材料中可以理解为该磁性元件、该第一绕组和该第二绕组中的每一者的一部段或部分嵌在该导热材料中。然而，这是根据一个示例，而不是必需的。例如，根据本发明的一个或多个其他实施例，该组件的至少一部段或部分被装置成嵌在导热材料中可以理解为：该磁性元件的至少一部段或部分嵌在导热材料中，和该第一绕组和该第二绕组中的一者的至少一部段或部分嵌在导热材料中(即，使得该绕组可以以其全部或不以其全部嵌入)，同时该第一绕组和该第二绕组中的另一者的仅一部段或部分嵌在导热材料中(即，使得该绕组没有被整体地嵌入)。因此，第一绕组和/或第二绕组可以不以其全部嵌在导热材料中。

第一绕组和第二绕组可以例如构成单一绕组的一部段或部分，其中，第一绕组和第二绕组可以彼此连接。根据另一示例，第一绕组和第二绕组可以构成彼此不连接的单独绕组。

在本申请的背景下，术语“导热材料”是指与该装置周围的空气(即，‘环境’空气)(和/或该装置周围环境中的另一或其他类型的气体或流体)不同的材料。该导热材料可以被选择为具有在特定导热率范围内的导热率，比如大于0.5W/(m·K)。该导热材料可以例如包括导热树脂，该导热树脂可以已经被布置成使得磁性元件的至少一部分以及第一绕组和第二绕组的一部分分别布置在其中，在此之后该导热树脂可以固化，从而使被固化的导热树脂变硬。

该第一绕组和该第二绕组中的每一者可以围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝，使得该第一绕组相对于该第二绕组布置，或反之亦然，而使得该第二绕组的该多个匝围绕该第一绕组的该多个匝布置。第二绕组的多个匝可以被称为外绕组，而第一绕组的多个匝可以被称为内绕组。例如，第一绕组的多个匝和第二绕组的多个匝可以形成层，例如两个不同的层，所述层可以沿着磁性元件的至少一部分的纵向轴线前行或延伸(例如，可以在磁性元件的至少一部分的外侧上“平行”前行的层)，并且其中，由第二绕组的多个匝形成的层沿背离该磁性元件的至少一部分的方向布置在由该第一绕组的该多个匝形成的层上。至少一个空隙可以布置在由第二绕组的多个匝形成的层与由第一绕组的多个匝形成的层之间，或者通常布置在两个相邻层之间。该至少一个空隙中的每一个或任一个例如可以由第二绕组的多个匝与第一绕组的多个匝之间的空隙或空间构成，该空隙或空间可以相对于磁性元件的至少一部分的纵向轴线(基本上)平行地或(基本上)横向于其定向或延伸。可能地，在第一绕组布置在第二绕组内的构型中，第一绕组可以完全地或基本上完全嵌在导热材料中，而第二绕组的仅一部段或部分可以嵌在导热材料中。在这样的情况下，磁性元件可以完全地或基本上完全嵌在导热材料中。

然而，应理解的是，第一绕组和第二绕组的其他构型是可能的。例如，第一绕组和第二绕组中的每一者例如可以围绕磁性元件的至少一部分缠绕多个匝，使得该第一绕组和该第二绕组相对于彼此装置成使得第一绕组的多个匝和第二绕组的多个匝交织，由此形成第一绕组的匝和第二绕组的匝交替的交织结构，其中，该交织结构可以装置成使得在该交织结构中的至少一些相邻匝之间存在空隙。例如，在该交织结构中，在第一绕组的匝与同该第一绕组的匝相邻的第二绕组的匝之间可以存在空隙。

限定该至少一个空隙的该第一绕组的该多个匝的该部段或部分和该第二绕组的该多个匝的该部段或部分可以没有嵌在该导热材料中。例如，界定或界限由至少一个空隙形成的空间的至少第一绕组和第二绕组的多个匝的该部段或部分可以没有嵌在该导热材料中。这可以促进或允许确保，可以在该至少一个空隙中发生相对高的空气流动，由此提供了通过由于空气在该至少一个空隙中流动的对流对第二绕组的多个匝和/或第一绕组的多个匝的至少一部分、以及可能地磁性元件的一部分实现的相对高的冷却效率。

该至少一个空隙可以在其至少两端之间延伸。

该组件的该至少一部段或部分可以布置为以一种方式嵌在该导热材料中，使得该至少一个空隙的至少两端开向该装置的周围环境，并且使得空气能够从一端流到另一端。该至少一个空隙的至少两端可以例如开向环境空气，从而允许空气从其一端穿过该至少一个空隙流动到另一端。这可以促进或允许确保，可以发生空气穿过该至少一个空隙的流动，这可能地可以允许实现通过由于空气在该至少一个空隙中流动的对流对第二绕组的多个匝和/或第一绕组的多个匝的至少一部分以及可能地磁性元件的一部分的相对高的冷却效率。

该至少一个空隙不需要在其至少两端之间延伸。例如，该至少一个空隙可以具有单一开放端，该开放端仍准许空气在该至少一个空隙内流动，其中空气经由同一开放端进入和离开该至少一个空隙。

该第一绕组和该第二绕组中的每一者可以围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝，使得该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的该至少一个空隙沿着或平行于该磁性元件的该至少一部分的纵向轴线延伸。

该磁性元件可以例如包括至少一个磁芯、或由其构成。

该至少一个磁芯可以具有至少一个支脚。该磁性元件的被该第一绕组和该第二绕组围绕的该至少一部分可以位于该至少一个磁芯的单一支脚中。

该至少一个磁芯可以具有多个支脚(即，至少两个支脚)。该磁性元件的被该第一绕组和该第二绕组围绕的该至少一部分可以位于该至少一个磁芯的若干个支脚中。

该磁芯可以包括单一元件。该磁芯可以例如包括基部分和从该基部分延伸的两个或更多个支脚。该磁芯可以例如包括具有三个支脚的所谓的“E”芯、或具有两个支脚的所谓的“U”芯。然而，其他类型的磁芯也是可能的。根据其他示例，该磁芯可以例如包括环面形芯或环状芯。该磁芯可能地可以是分裂式芯，即，包括两个或更多个元件，并且例如可以包括一对E芯、或由其构成。

该磁芯原则上可以包括任何磁性材料。该磁芯可以例如包括一种或多种铁氧体陶瓷(例如‘铁氧体磁芯’)等，该材料可以特别适合于高频应用。

根据本发明的一个或多个实施例，少于该组件的一半可以嵌在导热材料中。例如，该组件的少于四分之一、或五分之一可以嵌在导热材料中。根据另一个示例，该组件的少于六分之一或甚至更少可以嵌在导热材料中。通常，嵌在该导热材料中的组件越少，装置的制造成本就变得越少。

该装置可以包括至少一个间隔件，该至少一个间隔件可以布置在该至少一个空隙中，用于维持第二绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分与第一绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分的间隔开关系，同时允许空气在该至少一个空隙内流动。通过将这样的间隔件布置在该至少一个空隙内，可以确保第二绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分与第一绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分的间隔开关系被维持，并且因此确保该至少一个空隙被维持。该间隔件例如可以是固体或半固体，并且可以例如由塑料或另一种或其他类型的电绝缘材料制成。

根据第二方面，提供了一种包括根据第一方面的装置的系统。该系统可以包括可以具有内部空腔的容器。该组件的被布置成嵌在导热材料中(同时准许空气在该至少一个空隙中流动)的至少一部段或部分可以插入该内部空腔中，其中，该内部空腔的内表面与该组件的被插入该内部空腔中的该至少一部段或部分之间的空间可以至少部分地填充有该导热材料。因此，该组件的至少一部段或部分可以嵌在该导热材料中。该容器可以由导热材料制成，和/或包括(一个或多个)冷却元件，比如其中具有冷却介质流的(一个或多个)内部导管。

该系统可以包括热传递装置。该容器的至少一个表面可以被布置为连接至该热传递装置的表面，以将热量从该容器传递到该热传递装置。从该容器传递的热量可以是由该装置在使用时(例如，当电流在该第一绕组和该第二绕组中流动时)已经生成并且已经通过导热材料传递到该容器的热量，该装置的组件的至少一部段或部分嵌在该导热材料中。该热传递装置可以例如包括散热器和/或热散发器和/或所谓的冷板。该容器的至少一个表面可以被布置为至少热连接至该热传递装置的表面。可能地，该容器的至少一个表面可以布置为机械地连接至该热传递装置的表面。该容器的至少一个表面可以布置为经由热界面材料(比如热油脂或热粘合剂等)连接至该热传递装置的表面。

根据第三方面，提供了一种包括至少一个根据第一方面的装置的变压器。如上文提及的，该磁性元件可以例如包括至少一个用于该变压器的磁芯。该装置的该组件可以被称为变压器组件，和/或该装置可以被称为变压器装置。

替代性地或另外，至少一个根据第一方面的装置可以被包括在一个或多个耦合电感器中、或由一个或多个耦合电感器构成。因此，一个或多个耦合电感器可以包括至少一个根据第一方面的装置。

根据第四方面，提供了一种用于制造包括磁性元件以及至少第一绕组和第二绕组的装置的方法。将该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝，使得该第一绕组相对于该第二绕组布置，或反之亦然，使得该第二绕组的该多个匝围绕该第一绕组的该多个匝布置，并且使得该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分相对于该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分间隔开地布置，由此限定在该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的至少一个空隙。至少该磁性元件以及该第一绕组和该第二绕组限定该装置的组件。将该组件的一部段或部分嵌在导热材料中，使得该磁性元件、该第一绕组和该第二绕组中的至少一部段或部分分别嵌在该导热材料中，并且使得同时准许空气(和/或该装置的周围环境中的另一或其他类型的气体或流体)在该至少一个空隙中流动(例如，穿过该至少一个空隙)。

可以将至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中，以维持该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分的间隔开关系。可以将该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中，使得准许空气(和/或该装置的周围环境中的另一或其他类型的气体或流体)在该至少一个空隙中流动。可以将该至少一个间隔件例如布置在该至少一个空隙中，或者可以将该至少一个间隔件配置成使得该至少一个间隔件不(至少不完全地)阻塞或阻碍该至少空隙。

将该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中可以包括：将该至少一个间隔件可移除地布置在该至少一个空隙中(即，将该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中，使得该至少一个间隔件随后可以(相对容易地)被移除)。

可以将该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分和该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分固定，以固定该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分与该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分的间隔开关系。可以将该至少一个间隔件(例如，在上述固定之后)从该至少一个空隙中移除。将该至少一个间隔件从该至少一个空隙中移除可以促进空气在该至少一个空隙中的流动，并且例如可以促进或允许空气在该至少一个空隙中的增大流动，由此可能地增大通过由于空气在该至少一个空隙中流动的对流对第二绕组的多个匝和/或第一绕组的多个匝以及可能地磁性元件的一部分实现的冷却效率。

将第二绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的的多个匝的至少一部段或部分与第一绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分固定，以固定第二绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分与第一绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分的间隔开关系可以例如包括：用树脂来涂覆该第一绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分和该第二绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分、并且使该树脂硬化(例如，通过加热该树脂)。该树脂可以例如包括热固性树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂中的一种或多种。

替代性地或另外，将第二绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分与第一绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分固定，以固定第二绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分与第一绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分的间隔开关系可以例如包括：将该第一绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分和第二绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分固化，从而使被固化的该第一绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分和第二绕组的缠绕在磁性元件的至少一部分上的多个匝的至少一部段或部分变硬。该固化可以例如包括热和/或UV固化。

下面通过例示性实施例来描述本发明的进一步的目的和优点。应注意的是，本发明涉及权利要求中引用的特征的所有可能组合。当研究所附权利要求和本文中的说明书时，本发明的进一步的特征和优点将变得清楚。本领域技术人员认识到，本发明的不同特征可以组合以创建除了本文描述的实施例之外的实施例。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明的例示性实施例。

图1是根据本发明的实施例的系统的示意性立体图。

图2是图1所示的系统的截面视图。

图3是根据本发明的实施例的方法的示意性流程图。

所有的图都是示意性的，不一定按比例绘制，并且总体上仅示出了为了阐明本发明的实施例所必需的部分，其中其他部分可以省略或仅仅被提出。

具体实施方式

现在将参考附图在下文中描述本发明，附图中示出了本发明的例示性实施例。然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文阐述的本发明的实施例；而是，这些实施例是通过示例方式提供的，使得本公开将本发明的范围传达给本领域技术人员。

图1是根据本发明的实施例的系统100的示意性立体图。图2是图1所示的系统100的截面视图。系统100包括装置10、20、30，该装置包括磁性元件10以及第一绕组20和第二绕组30，根据图1和图2所示的本发明的实施例，该磁性元件包括磁芯。根据图1和图2所示的本发明的实施例，装置10、20、30用于变压器中。然而，应当理解，装置10、20、30可以用于其他应用中。在下文中，磁性元件10被称为磁芯、用于变压器中，但是应理解的是，磁性元件10可以不一定包括用于变压器中的磁芯，而是替代性地或另外可以包括另一或其他类型的磁性元件。

根据图1和图2所示的本发明的实施例，磁芯10的形式为与两个连接的具有尖锐拐角的U芯，并且磁芯10是整体的。然而，应理解的是，图1和图2所示的磁芯10的形式是示例性的，并且磁芯10的其他形式也是可能的。例如，磁芯10可以包括E芯或U芯。磁芯10原则上可以包括任何磁性材料，例如一种或多种铁氧体陶瓷。因此，磁芯10可以例如包括“铁氧体芯”。并且，即使图1和图2所示的磁芯10具有正方形截面，但这也不是必需的。应理解的是，磁芯10可以具有任何适当的截面。

第一绕组20包括多个匝41、42、43、44……(图1和图2中的附图标记仅指示了第一绕组20的一些匝)。第二绕组30包括多个匝51、52、53、54……(图1和图2中的附图标记仅指示了第二绕组30的一些匝)。应理解的是，图1和图2中展示的相应第一绕组20和第二绕组30的匝数是示例性的，并且第一绕组20和第二绕组30的匝数分别可以大于或小于图1和图2中示出的相应第一绕组20和第二绕组30的匝数。要注意的是，与图2中的附图标记41、42、43、44和附图标记51、52、53、54相比，图1中的附图标记41、42、43、44和附图标记51、52、53、54分别表示第一绕组20和第二绕组30的不同匝。

第一绕组30的多个匝41、42、43、44和第二绕组30的多个匝51、52、53、54分别缠绕在磁芯10的两个部分上。根据本发明的图1和图2所示的实施例，第一绕组20和第二绕组30中的每一者围绕磁芯10的两个部分分别缠绕多个匝41、42、43、44和51、52、53、54，使得第一绕组20相对于第二绕组30装置，或反之亦然，而使得第二绕组30的多个匝51、52、53、54围绕第一绕组20的多个匝41、42、43、44布置。如图1和图2所示，第一绕组20的多个匝41、42、43、44和第二绕组30的多个匝51、52、53、54形成沿着芯10的相应部分的纵向轴线平行前行或延伸的不同层，其中由第二绕组30的多个匝51、52、53、54形成的层沿背离磁芯10的方向布置在由第一绕组20的多个匝41、42、43、44形成的层上。

在磁芯10的两个部分的每一者上，第二绕组30的缠绕在磁芯10的该部分上的多个匝51、52、53、54的一部段或部分与第一绕组20的缠绕在磁芯10的该部分上的多个匝41、42、43、44的一部段或部分间隔开地(即，以一定距离)布置，由此限定在第二绕组30的多个匝51、52、53、54的相应部段或部分与第一绕组20的多个匝41、42、43、44的相应部段或部分之间的两个相应的空隙61、62。根据图1和图2所示的本发明的实施例，空隙61、62布置在由第二绕组30的多个匝51、52、53、54形成的层与由第一绕组20的多个匝41、42、43、44形成的层之间。

磁芯10以及第一绕组20和第二绕组30限定装置10、20、30的组件。如图1和图2所示，该组件的一部段或部分被布置成嵌在导热材料70中，使得同时准许空气在空隙61、62中流动。

系统100可以例如被布置在周围的环境空气中，使得准许(环境)空气在空隙61、62中流动。然而，如果系统100将被布置在环绕系统100的另一种或其他类型的气体或流体中，则可以准许此类(一种或多种)其他类型的气体或流体在空隙61、62中流动。

如图1和图2所示，第一绕组20的多个匝41、42、43、44和第二绕组30的多个匝51、52、53、54的这部段或部分(界定了或界限了由空隙61、62中的相应一个形成的空间)各自均没有嵌在导热材料70中。由此，准许空气在空隙61、62中流动，并且可以进一步促进或允许确保，可以发生空气在空隙61、62中的相对高的流动，由此提供通过由于空气在空隙61、62中流动的对流对第二绕组30的多个匝51、52、53、54和/或第一绕组20的多个匝41、42、43、44以及可能地磁芯10的一部分实现的相对高的冷却效率。如图1和图2所示，这可以进一步通过在其两个开放端之间延伸的每一个空隙61、62来促进，使得这两端中的每一端开向装置10、20、30的周围环境，并且使得空气可以从一端流向另一端。

根据本发明的图1和图2所示的实施例，由磁芯10以及第一绕组20和第二绕组30限定的组件的大约一半嵌在导热材料70中。然而，应理解的是，可以将比图1和图2所示的更少或更多的组件嵌在导热材料70中。例如，可以将该组件的少于四分之一、五分之一或六分之一嵌在导热材料70中。应理解的是，导热材料70的“高度”(相对于图2中的向上方向)可以低于或高于图2中所示的高度。例如，虽然导热材料70的“高度”低于图2中的芯10的上侧(相对于图2中的向上方向)，但是导热材料70的“高度”可以高于芯10的上侧。还应理解的是，第二绕组30的多个匝51、52、53、54的相邻匝之间和/或第一绕组20的多个匝41、42、43、44的相邻匝之间可以存在(可能相对小的)空隙，使得导热材料70可以与导热材料70接触。

根据本发明的图1和图2所示的实施例，间隔件71、72布置在空隙61内，并且间隔件73、74布置在空隙62内。间隔件71、72和73、74被布置用于维持分别限定了空隙61和62的第二绕组30的缠绕在磁芯10的一部分上的多个匝51、52、53、54的一部段或部分与第一绕组20的缠绕在磁芯10的一部分上的多个匝41、42、43、44的一部段或部分之间的间隔开关系。如图1和图2所示，间隔件71、72、73、74布置在空隙61和62内，以便仍然准许空气在空隙61、62中流动。在空隙61或空隙62内可以布置少于或多于两个间隔件。此外，应理解的是，间隔件71、72、73、74是可选的并且可以省略。例如，间隔件71、72、73、74可以可移除地布置在空隙61、62中，使得它们随后可以(相对容易地)被移除。分别限定了空隙61和62的第二绕组30的缠绕在磁芯10的一部分上的多个匝51、52、53、54的一部段或部分和第一绕组20的缠绕在磁芯10的一部分上的多个匝41、42、43、44的一部段或部分可以例如采用树脂或通过固化来固定，诸如在前述内容中描述。在固定之后，可以将间隔件71、72、73、74从空隙61、62中移除。

系统100包括具有内部空腔的容器80。组件的由磁芯10以及第一绕组20和第二绕组30限定并嵌在导热材料70中的这部段或部分已经插入容器80的内部空腔中。如在图2中最佳示出的，内部空腔的内表面与组件的被插入内部空腔中的这部段或部分之间的空间已经填充有导热材料70，使得组件的这部段或部分嵌在导热材料70中。

容器80可以由导热材料制成。通过组件的由磁芯10以及第一绕组20和第二绕组30限定的这部段或部分嵌在其中的导热材料70，由磁芯10、第一绕组20和/或第二绕组30在使用时(例如，当电流在第一绕组20和第二绕组30中流动时)生成的任何热量可以传递到容器80。可能地，容器80的表面可以连接至热传递装置(图1和图2中未示出)的表面，以将热量从容器传递至热传递装置。例如，容器80的底表面可以连接至热传递装置的表面。该热传递装置可以例如包括散热器和/或热散发器和/或所谓的冷板。可能地，容器80的表面可以经由热界面材料(比如热油脂或热粘合剂等)连接至热传递装置的表面。

图3是根据本发明的实施例的方法1的示意性流程图。方法1用于制造包括磁性元件以及至少第一绕组和第二绕组的装置。在S1处，将该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝，使得该第一绕组相对于该第二绕组布置，或反之亦然，使得该第二绕组的该多个匝围绕该第一绕组的该多个匝布置，并且使得该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分相对于该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分间隔开地布置，由此限定在该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的至少一个空隙。至少该磁性元件以及该第一绕组和该第二绕组限定该装置的组件。在S2处，将该组件的一部段或部分嵌在导热材料中，使得该磁性元件、该第一绕组和该第二绕组中的至少一部段或部分分别嵌在该导热材料中，并且使得同时准许空气(和/或在该装置的周围环境中的另一或气体类型的气体或流体)在该至少一个空隙中流动。方法1然后可以结束。

在S3处，将至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中，以维持该第二绕组的该多个匝的至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分的间隔开关系。可以将该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中，使得准许空气(和/或该装置的周围环境中的另一或其他类型的气体或流体)在该至少一个空隙中流动。可以将该至少一个间隔件例如布置在该至少一个空隙中，或者可以将该至少一个间隔件配置成使得该至少一个间隔件不(至少不完全地)阻塞或阻碍该至少空隙。

将该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中可以包括：将该至少一个间隔件可移除地布置在该至少一个空隙中(即，将该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中，使得该至少一个间隔件随后可以(相对容易地)被移除)。

可能地，在S4处，可以将该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分和该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分固定，以固定该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分与该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分的间隔开关系。在S5处，可以将至少一个间隔件(例如，在上述固定之后)从至少一个空隙中移除。

同样如前指示的，步骤S3、S4和S5中的每一个是可选的。

从以下枚举的示例实施例(EEE)中可以理解本发明的各个方面：

EEE 1.一种装置(10，20，30)，包括：

磁性元件(10)；以及

至少第一绕组(10)和第二绕组(20)，其中，该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝(41，42，43，44，51，52，53，54)，并且其中，该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分相对于该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分间隔开地布置，由此限定在该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的至少一个空隙(61，62)；

其中，至少该磁性元件以及该第一绕组和该第二绕组限定该装置的组件，并且其中，该组件的至少一部段或部分被布置为嵌在导热材料(70)中，并且使得同时准许空气在该至少一个空隙中流动。

EEE 2.根据EEE 1所述的装置，其中，该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝，使得该第一绕组相对于该第二绕组布置，或反之亦然，而使得该第二绕组的该多个匝围绕该第一绕组的该多个匝布置。

EEE 3.根据EEE 1或2所述的装置，其中，限定该至少一个空隙的该第一绕组的该多个匝的该部段或部分和该第二绕组的该多个匝的该部段或部分没有嵌在该导热材料中。

EEE 4.根据EEE 1至3中任一项所述的装置，其中，该至少一个空隙在其至少两端之间延伸，其中，该组件的至少一部段或部分被布置为以一种方式嵌在该导热材料中，使得该至少一个空隙的至少两端开向该装置的周围环境，并且使得空气能够从一端流到另一端。

EEE 5.根据EEE 1至4中任一项所述的装置，其中，该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝，使得该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的该至少一个空隙沿着或平行于该磁性元件的该至少一部分的纵向轴线延伸。

EEE 6.根据EEE 1至5中任一项所述的装置，其中，该磁性元件包括至少一个磁芯(10)，其中，该至少一个磁芯具有至少一个支脚，并且其中，该磁性元件的被该第一绕组和该第二绕组围绕的该至少一部分位于该至少一个磁芯的单一支脚中。

EEE 7.根据EEE 1至5中任一项所述的装置，其中，该磁性元件包括至少一个磁芯(10)，其中，该至少一个磁芯具有多个支脚，并且其中，该磁性元件的被该第一绕组和该第二绕组围绕的该至少一部分位于该至少一个磁芯的若干个支脚中。

EEE 8.根据EEE 1至7中任一项所述的装置，其中，少于该组件的一半被嵌在该导热材料中。

EEE 9.一种系统(100)，包括：

根据EEE 1至8中任一项所述的装置(10，20，30)；以及

具有内部空腔的容器(80)，其中，该组件的被布置成嵌在该导热材料中的该至少一部段或部分插入该内部空腔中，其中，该内部空腔的内表面与该组件的被插入该内部空腔中的该至少一部段或部分之间的空间至少部分地填充有该导热材料。

EEE 10.一种变压器，包括至少一个根据EEE 1至8中任一项所述的装置(10，20，30)。

EEE 11.一种用于制造包括磁性元件以及至少第一绕组和第二绕组的装置的方法(1)，该方法包括：

将该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕(S1)多个匝，使得该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的的至少一部段或部分相对于该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分间隔开地布置，由此限定在该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的至少一个空隙；

其中，至少该磁性元件以及该第一绕组和该第二绕组限定该装置的组件，并且其中，该方法进一步包括：

将该组件的至少一部段或部分嵌在(S2)在导热材料中，使得同时准许空气在该至少一个空隙中流动。

EEE 12.根据EEE 11所述的方法，进一步包括：

将至少一个间隔件布置(S3)在该至少一个空隙中，以维持该第二绕组的该多个匝的至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分的间隔开关系。

EEE 13.根据EEE 12所述的方法，其中，该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中，使得准许空气在该至少一个空隙中流动。

EEE 14.根据EEE 12或13所述的方法，其中，将该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中包括：将该至少一个间隔件可移除地布置在该至少一个空隙中。

EEE 15.根据EEE 14所述的方法，进一步包括：

将该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分和该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分固定(S4)固定，以固定该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分与该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分的间隔开关系；以及

将该至少一个间隔件从该至少一个空隙中移除(S5)。

虽然已经在附图和前面的描述中对本发明进行了说明，但是这种说明应被认为是说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。从对附图、本公开和所附权利要求的研究中，本领域技术人员在实施所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变化。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其他的要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种装置(10，20，30)，包括：

磁性元件(10)；以及

至少第一绕组(10)和第二绕组(20)，其中，该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝(41，42，43，44，51，52，53，54)，使得该第一绕组相对于该第二绕组布置，或反之亦然，而使得该第二绕组的该多个匝围绕该第一绕组的该多个匝布置，并且其中，该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分相对于该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分间隔开地布置，由此限定在该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的至少一个空隙(61，62)；

其中，至少该磁性元件以及该第一绕组和该第二绕组限定该装置的组件，并且其中，该组件的一部段或部分被布置为嵌在导热材料(70)中，使得该磁性元件、该第一绕组和该第二绕组中的至少一部段或部分分别嵌在该导热材料中，并且使得同时准许空气在该至少一个空隙中流动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，限定该至少一个空隙的该第一绕组的该多个匝的该部段或部分和该第二绕组的该多个匝的该部段或部分没有嵌在该导热材料中。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其中，该至少一个空隙在其至少两端之间延伸，其中，该组件的至少一部段或部分被布置为以一种方式嵌在该导热材料中，使得该至少一个空隙的至少两端开向该装置的周围环境，并且使得空气能够从一端流到另一端。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕多个匝，使得该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的该至少一个空隙沿着或平行于该磁性元件的该至少一部分的纵向轴线延伸。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其中，该磁性元件包括至少一个磁芯(10)，其中，该至少一个磁芯具有至少一个支脚，并且其中，该磁性元件的被该第一绕组和该第二绕组围绕的该至少一部分位于该至少一个磁芯的单一支脚中。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其中，该磁性元件包括至少一个磁芯(10)，其中，该至少一个磁芯具有多个支脚，并且其中，该磁性元件的被该第一绕组和该第二绕组围绕的该至少一部分位于该至少一个磁芯的若干个支脚中。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中，少于该组件的一半被嵌在该导热材料中。

8.一种系统(100)，包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的装置(10，20，30)；以及

具有内部空腔的容器(80)，其中，该组件的被布置成嵌在该导热材料中的该至少一部段或部分插入该内部空腔中，其中，该内部空腔的内表面与该组件的被插入该内部空腔中的该至少一部段或部分之间的空间至少部分地填充有该导热材料。

9.一种变压器，包括至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的装置(10，20，30)。

10.一种用于制造包括磁性元件以及至少第一绕组和第二绕组的装置的方法(1)，该方法包括：

将该第一绕组和该第二绕组中的每一者围绕该磁性元件的至少一部分缠绕(S1)多个匝，使得该第一绕组相对于该第二绕组布置，或反之亦然，使得该第二绕组的该多个匝围绕该第一绕组的该多个匝布置，并且使得该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分相对于该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分间隔开地布置，由此限定在该第二绕组的该多个匝的该至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分之间的至少一个空隙；

其中，至少该磁性元件以及该第一绕组和该第二绕组限定该装置的组件，并且其中，该方法进一步包括：

将该组件的一部段或部分嵌在(S2)导热材料中，使得该磁性元件、该第一绕组和该第二绕组中的至少一部段或部分分别嵌在该导热材料中，并且使得同时准许空气在该至少一个空隙中流动。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

将至少一个间隔件布置(S3)在该至少一个空隙中，以维持该第二绕组的该多个匝的至少一部段或部分与该第一绕组的该多个匝的该至少一部段或部分的间隔开关系。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中，使得准许空气在该至少一个空隙中流动。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，将该至少一个间隔件布置在该至少一个空隙中包括：将该至少一个间隔件可移除地布置在该至少一个空隙中。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

将该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分和该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分固定(S4)，以固定该第二绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分与该第一绕组的缠绕在该磁性元件的至少一部分上的该多个匝的至少一部段或部分的间隔开关系；以及

将该至少一个间隔件从该至少一个空隙中移除(S5)。

Images