大功率电磁组件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种大功率电磁组件，包括铁芯和绕设于铁芯的线圈，线圈包括至少一层线圈层，在铁芯与相邻的线圈层之间和/或相邻的两层线圈层之间设有风冷散热器。该风冷散热器能以空气为冷却介质帮助所述铁芯和/或线圈迅速散热，散热效果好，且不需设置额外的其它装置，因此结构简单，安全可靠，成本低。同时，由于在制造上采用常规缠绕线圈的工艺和设备，即在绕设线圈时可以将风冷散热器夹设于铁芯与线圈之间，或者夹设于相邻的两层线圈层之间即可，制作方便，简便易行。
【专利说明】大功率电磁组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大功率电磁组件，尤其是一种散热效果好的大功率电磁组件。
【背景技术】
[0002]电磁组件是电力电子系统中的关键组件。大功率电抗器和变压器在功率补偿、电源质量改善、变频调速、风电和太阳能逆变器等电力设备中得到了广泛应用。电磁组件的主要功能包括隔离、限制短路电流、无功补偿和平波等。
[0003]电磁组件在工作时都会消耗一定的功率，这些功率会转化为热能，为了能使电磁组件正常工作，一般都要对电磁组件进行冷却，目前常用的对电磁组件进行冷却方式是空冷散热方式和液冷散热方式两种，相应的，电磁组件分为液冷式电磁组件和风冷式电磁组件。
[0004]液冷式电磁组件是将液冷板设置在电磁组件的特定位置，通过液体在液冷板内的循环流动带走热量。这种液冷散热方式除液冷板外，还需在外部设置循环液箱、循环泵、热交换器以及连通管等，同时液体循环回路中的接头较多，容易因泄漏而缩短系统寿命或危害人身安全。因此整个冷却系统存在结构复杂、体积大、能耗高、可靠性低、成本高等缺陷。另外，由于液冷板的位置处于线圈的各相邻层之间以及线圈与铁芯之间，该位置往往存在较强的交变磁场，这会使液冷板本身产生涡流损耗而带来附加损耗，降低了电磁组件的效率。
[0005]风冷式电磁组件比如电抗器或变压器，通常在铁芯和线圈之间，以及各线圈层之间或线圈内部设置绝缘支撑柱，形成气流通道，冷空气从气流通道一端沿线圈轴向方向进入，通过气流通道壁面的热交换升温而变成热空气，热空气从气流通道另一端吹出，从而达到给电磁组件散热降温的目的。该种风冷方式的缺陷是换热系数小，且换热面积取决于气流通道的表面积，换热面积难以扩大，散热效率低。在很多情况下该种传统的散热方式已无法满足大功率电磁组件对散热的需求。为了满足散热要求，往往不得不增大电磁组件体积和成本。
[0006]因此，急需开发一种成本低、散热效率高的大功率电磁组件。
【发明内容】
[0007]本发明的目的就是针对上述现有技术的缺陷，提供一种成本低，且散热效果好的大功率电磁组件。
[0008]本发明的一种大功率电磁组件，包括线圈，所述线圈包括至少两层线圈层。其中，所述至少两层线圈层中每相邻的两层线圈层之间设有风冷散热器，用于帮助所述线圈散热。
[0009]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器与所述相邻的两层线圈层中的至少一层紧密接触。
[0010]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器与所述相邻的两层线圈层中的至少一层之间设有绝缘层。
[0011]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器的气流通道的纵向与所述线圈的轴向
基本一致。
[0012]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器的两相对端分别与所述线圈的两相对端平齐；或者所述风冷散热器的两相对端中的一端与所述线圈的两相对端中的一端平齐，所述风冷散热器的两相对端中的另一端位于所述线圈的两相对端中的另一端以内；或者所述风冷散热器的两相对端分别位于所述线圈的两相对端以内。
[0013]本发明的另一种大功率电磁组件，包括铁芯和绕设于所述铁芯上的线圈。所述线圈包括至少一层线圈层，其中，在所述铁芯与相邻的线圈层之间和/或相邻的两层线圈层之间设有风冷散热器，用于帮助所述铁芯和/或所述线圈散热。
[0014]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器与所述铁芯或者相邻的线圈层至少之一紧密接触和/或所述风冷散热器与相邻的两层线圈层至少之一紧密接触。
[0015]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器与所述铁芯或者相邻的线圈层中至少一个之间设有绝缘层和/或所述风冷散热器与相邻的两层线圈层中的至少一层之间设有绝缘层。
[0016]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器的气流通道的纵向与所述线圈的轴向
基本一致。
[0017]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器的两相对端分别与所述线圈的两相对端平齐；或者所述风冷散热器的两相对端中的一端与所述线圈的两相对端中的一端平齐，所述风冷散热器的两相对端中的另一端位于所述线圈的两相对端中的另一端以内；或者所述风冷散热器的两相对端分别位于所述线圈的两相对端以内。
[0018]根据本发明的一实施方式，所述铁芯包围的空间为铁芯的内部，其中位于所述铁芯的内部的所述散热器的两相对端分别位于所述线圈的两相对端内。
[0019]根据本发明的一实施方式，由所述线圈绕设的所述铁芯部分的中部设有气隙，所述风冷散热器分别设置在所述气隙与所述线圈的两相对端中的一端之间以及所述气隙与所述线圈的两相对端中的另一端之间，两部分所述风冷散热器之间的距离大于所述铁芯的气隙。
[0020]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器包括第一面板、第二面板以及连接于所述第一面板和第二面板的多个支撑结构件，所述第一面板、第二面板、多个支撑结构件共同构成多个供冷却气流通过的气流通道。
[0021]根据本发明的一实施方式，所述多个气流通道中至少有部分气流通道设有开口，具有开口的所述气流通道与气流流动方向垂直的任何截面均不形成导电环路。
[0022]根据本发明的一实施方式，所述开口形成于所述第一面板和/或所述第二面板上。
[0023]根据本发明的一实施方式，所述第一面板和/或所述第二面板与所述铁芯或线圈层紧密接触，使具有开口的气流通道周侧封闭。
[0024]根据本发明的一实施方式，每个所述气流通道上设有一个开口，且相邻的两个气流通道上的开口分别形成于所述第一面板和第二面板上，所述第一面板上的开口与第二面板上的开口交错布置。[0025]根据本发明的一实施方式，所述第一面板上的所有开口的面积之和小于所述第一面板面积的50%，所述第二面板上的所有开口的面积之和小于所述第二面板面积的50%。
[0026]根据本发明的一实施方式，每个所述气流通道上设有一个开口，多个所述开口均形成于所述第一面板上或均形成于所述第二面板上。
[0027]根据本发明的一实施方式，所述第一面板和所述第二面板互相平行。
[0028]根据本发明的一实施方式，所述第一面板和所述第二面板均为平板状或弧形板状。
[0029]根据本发明的一实施方式，所述第一面板、支撑结构和所述第二面板均由金属材料制成。
[0030]根据本发明的一实施方式，所述气流通道呈矩形、三角形、梯形、圆形或椭圆形。[0031 ] 根据本发明的一实施方式，所述气流通道内设有至少一个突起齿片。
[0032]根据本发明的一实施方式，所述突起齿片平行于所述气流通道或者呈螺旋形。
[0033]根据本发明的一实施方式，所述开口内设有绝缘密封条。
[0034]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器包括第一面板、第二面板、设于所述第一面板和所述第二面板之间的中间基板，以及连接于所述第一面板与所述中间基板之间、连接于所述第二面板与所述中间基板之间的多个支撑结构件，所述第一面板、中间基板和多个支撑结构以及所述第二面板、中间基板和多个支撑结构件分别构成两层多个供气流通过的气流通道。
[0035]根据本发明的一实施方式，多个所述气流通道中至少有部分气流通道设有开口，具有开口的所述气流通道在与气流流动方向垂直的任何截面均不形成导电环路。
[0036]根据本发明的一实施方式，所述开口形成于所述第一面板和/或所述第二面板上。
[0037]根据本发明的一实施方式，所述第一面板、所述中间基板和所述第二面板互相平行。
[0038]根据本发明的一实施方式，所述第一面板、所述中间基板和所述第二面板均由金属材料制成。
[0039]根据本发明的一实施方式，所述气流通道呈矩形、三角形、梯形、圆形或椭圆形。
[0040]根据本发明的一实施方式，所述气流通道内设有至少一个突起齿片。
[0041]根据本发明的一实施方式，所述突起齿片平行于所述气流通道或者呈螺旋形。
[0042]根据本发明的一实施方式，所述开口内设有绝缘密封条。
[0043]根据本发明的一实施方式，所述风冷散热器包括散热器本体及形成于所述散热器本体的多个气流通道，所述气流通道由开口方向一致的多段气流通道部组成，相邻两段气流通道部相互错开一部分，其余部分相互连通，以供气流通过。
[0044]根据本发明的一实施方式，所述气流通道部呈U字形、带开口的三角形、半圆形或带开口的梯形。
[0045]由上述技术方案可知，本发明的大功率电磁组件的优点和积极效果在于:本发明大功率电磁组件中，在铁芯和与之相邻的线圈层之间和/或相邻的两层线圈层之间设有风冷散热器，该风冷散热器能以空气为冷却介质帮助所述铁芯和/或线圈迅速散热，散热效果好，且不需设置额外的其它装置，因此结构简单，安全可靠，成本低。同时，由于在制造上采用常规缠绕线圈的工艺和设备，即在绕设线圈时可以将风冷散热器夹设于铁芯与线圈之间，或者夹设于相邻的两层线圈层之间即可，制作方便，简便易行。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]图1是本发明的大功率电磁组件第一实施例的立体结构示意图；
[0047]图2是本发明的大功率电磁组件第二实施例的立体结构示意图；
[0048]图3是图2所示的大功率电磁组件的俯视图；
[0049]图4是沿图2所示的大功率电磁组件中A-A线取的剖视图；
[0050]图5是本发明的大功率电磁组件第三实施例的剖视图；
[0051]图6是本发明的大功率电磁组件第四实施例的剖视图；
[0052]图7A本发明的大功率电磁组件的第一种风冷散热器的立体结构示意图；
[0053]图7B是图7A所示的第一种风冷散热器的横截面图；
[0054]图8A本发明的大功率电磁组件的第二种风冷散热器的立体结构示意图；
[0055]图8B是图8A所示的第二种风冷散热器的横截面图；
[0056]图9A本发明的大功率电磁组件的第三种风冷散热器的立体结构示意图；
[0057]图9B是图9A所示的第三种风冷散热器的横截面图；
[0058]图1OA本发明的大功率电磁组件的第四种风冷散热器的立体结构示意图；
[0059]图1OB是图1OA所示的第四种风冷散热器的横截面图；
[0060]图1lA本发明的大功率电磁组件的第五种风冷散热器的立体结构示意图；
[0061]图1lB是图1lA所示的第五种风冷散热器的横截面图；
[0062]图12A本发明的大功率电磁组件的第六种风冷散热器的立体结构示意图；
[0063]图12B是图12A所示的第六种风冷散热器的横截面图；
[0064]图13A本发明的大功率电磁组件的第七种风冷散热器的立体结构示意图；
[0065]图13B是图13A所示的第七种风冷散热器的横截面图；
[0066]图14A本发明的大功率电磁组件的第八种风冷散热器的立体结构示意图；
[0067]图14B是图14A所示的第八种风冷散热器的横截面图；
[0068]图15A本发明的大功率电磁组件的第九种风冷散热器的立体结构示意图；
[0069]图15B是图15A所不的第九种风冷散热器的横截面图；
[0070]图16A本发明的大功率电磁组件的第十种风冷散热器的立体结构示意图；
[0071]图16B是图16A所示的第十种风冷散热器的横截面图；
[0072]图17A本发明的大功率电磁组件的第^^一种风冷散热器的立体结构示意图；
[0073]图17B是图17A所示的第十一种风冷散热器的横截面图。
[0074]其中， 主要元件符号说明如下:
[0075]1、缝園
2、风冷散热器
3、铁芯
301、气隙
20K第.?面板
202、第二面扳
203、支撑结构件
203A、第四支撑结构件
203B、第S支撑结构件
204、介质通道
204A、第四介质通道
205、开口
205A、第四开口
206、中间基板
207、绝缘密封条
208、突起齿片
[0076]【具体实施方式】
[0077]本发明中的风冷散热器指的是以空气作为冷却介质的散热器。本发明的设计构思在于:在大功率电磁组件中增加风冷散热器，通过风冷方式散热，使本发明的结构简单，安全可靠，制作方便，成本低，而且散热效果好。其中，大功率电磁组件包括电抗器和变压器，如空心电抗器或铁芯电抗器、空心变压器或铁芯变压器等。电抗器和变压器分为单相和三相等。以下提及的电抗器，也可以用变压器代替。
[0078]有关本发明的前述及其它技术内容、特点与效果，在以下参考附图对较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
[0079]实施例1
[0080]参照图1。本发明的大功率电磁组件第一实施例是一空心电抗器，包括线圈1，线圈I的中央是空的，即线圈中央无铁芯。线圈I包括多层线圈层，图1中仅示出两层线圈层，在两层线圈层之间夹设有帮助线圈I散热的风冷散热器2。实际上，空心电抗器中线圈I的层数不限于两层，还可以包括3层，甚至更多层，此时，为了提高散热效率，可以在相邻的两层线圈层之间均设置风冷散热器2。
[0081]风冷散热器2与两层线圈层中的至少一层之间设有绝缘层(图中未示出)。风冷散热器2与相两层线圈层紧密接触，或者只与其中一层线圈层紧密接触，以将线圈层的热量传导到风冷散热器2，实现快速散热。[0082]风冷散热器2的气流通道的纵向与线圈I的轴向基本一致。其中线圈I的轴向是指与线圈I绕线绕设方向基本垂直的方向。术语“基本”用以修饰任何可微小变化的关系，例如，由于加工误差或装配精度等因素引起的微小变化，但这种微小变化并不会改变其本质。风冷散热器2的两相对端分别与线圈I的两相对端平齐。当然不以此为限，在其它实施例中，风冷散热器2的两相对端中的一端与线圈I的两相对端中的一端平齐，风冷散热器2的两相对端中的另一端位于线圈I的两相对端中的另一端内；或者风冷散热器2的两相对端分别位于线圈I的两相对端以内。
[0083]实施例2
[0084]参照图2、图3和图4。本发明的大功率电磁组件第二实施例是一单相铁芯电抗器，包括:线圈I和铁芯3。线圈I围绕铁芯3的两相对的铁芯柱分别进行缠绕，线圈I包括多层线圈层，图2中仅示出两层线圈层。在该两层线圈层之间以及铁芯3与邻近的线圈层之间分别夹设有帮助铁芯3和线圈I散热的风冷散热器2，也可以只在两层线圈层之间或者只在铁芯3与邻近的线圈层之间设置风冷散热器2。两层线圈层之间的风冷散热器2与两层线圈层之间分别设有绝缘层，或者只在风冷散热器2与其中一层线圈层之间设置绝缘层；同样，在铁芯3与线圈层之间的风冷散热器2与铁芯3之间或者与线圈层之间或者二者同时设置有绝缘层。为了进一步提高散热效率，散热器2可以与相邻的线圈层和/或铁芯3紧密接触，以使线圈或铁芯3的热量能通过各自的紧密接触面快速地传导到风冷散热器2上。风冷散热器2的气流通道的纵向与线圈I的轴向基本一致。
[0085]在该第二实施例中，铁芯3呈框形，铁芯3包围的空间为铁芯3的内部，没有被铁芯3包围的空间为铁芯3的外部。无论在铁芯3的内部还是外部的风冷散热器2的两相对端分别与线圈I的两相对端平齐。当然，不以此为限，风冷散热器2的两相对端中的一端与线圈I的两相对端中的一端平齐，而风冷散热器2的两相对端中的另一端位于线圈I的两相对端中的另一端内也是可行的。
[0086]实施例3
[0087]参照图5。本发明的大功率电磁组件第三实施例与第二实施例的不同之处仅在于:设置于铁芯3内部的风冷散热器2的两相对端均在线圈I的两相对端内，而设置于铁芯3外部的风冷散热器2的两相对端与线圈I的两相对端平齐，可以显著减小因交变磁场导致的散热器涡流损耗。
[0088]该大功率电磁组件第三实施例的其它部分的结构与第二实施例相同，这里不再赘述。
[0089]实施例4
[0090]参照图6。本发明的大功率电磁组件第四实施例与第二实施例的不同之处仅在于:铁芯3中被线圈I绕设的部分的中部设有气隙301，此时风冷散热器2分别设置在气隙与线圈I的两相对端中的一端之间以及气隙与线圈I的两相对端中的另一端之间，即风冷散热器2分成两部分排列，两部分风冷散热器2之间的距离大于铁芯3的气隙，可以显著减小因交变磁场导致的散热器涡流损耗。
[0091]该大功率电磁组件第四实施例的其它部分的结构与第二实施例相同，这里不再赘述。
[0092]可用于本发明的大功率电磁组件的风冷散热器结构多种多样，下面分别介绍。
[0093]风冷散热器I
[0094]参照图7A和图7B。本发明的大功率电磁组件的第一种风冷散热器是一单层多通道平板散热器，包括:第一面板201、第二面板202，以及连接第一面板201和第二面板202的多个支撑结构件203 (例如隔板)。第一面板201、第二面板202和多个支撑结构件203共同构成多个供冷却气流通过的气流通道204。第一面板201、第二面板202以及支撑结构件203优选为导热性能良好的材料如金属材料制成，进一步优选地，第一面板201、第二面板202以及支撑结构件203由铜、铝或者铝合金制成。在该第一种风冷散热器中，第一面板201、第二面板202互相平行，且均为平板状，支撑结构件203也呈板状，因此介质通道204呈矩形。第一面板201、第二面板202并非必须平行，二者也可以相互成一夹角；第一面板201、第二面板202的形状也不限于平板状，还可以是弧形板状等其它形状，相应地，形成的气流通道的截面形状也可多种多样，如三角形、圆形、椭圆形、梯形、不规则形状等。无论介质通道的截面形状如何，只要能使气流(如空气)从其一端进入并从另一端流出即可。由于风冷散热器2具有多个气流通道204，成倍增加了气流与风冷散热器进行热交换的面积，从而提升了大功率电磁组件(如电抗器或变压器等)的散热能力，提高了大功率电磁组件的可靠性。
[0095]将该第一种风冷散热器安装于本发明的大功率电磁组件后，线圈I或铁芯3产生的热量传递给风冷散热器2，冷空气从风冷散热器2的多个气流通道204的一端进入，与气流通道204内表面进行充分换热升温后，从气流通道204的另一端排出，带走热量，给线圈I或铁芯3降温。
[0096]风冷散热器2
[0097]参照图8A和图8B。本发明的大功率电磁组件的第二种风冷散热器是一双面开口型多通道平板散热器，其与第一种风冷散热器的不同之处在于:为了防止大功率电磁组件工作过程中风冷散热器由于交变电场作用而形成电流环路，在每一个气流通道204上沿其纵向(气流流动方向)均开设一个开口 205，多个气流通道则具有多个开口 205。在该第二种风冷散热器中，多个开口 205均勻分布于第一面板201和第二面板202上,并且第一面板201和第二面板202上多个开口 205互相交错布置，即每相邻的两个气流通道204的开口205分别形成于第一面板201和第二面板202上。详细来说，第一个气流通道204的开口205形成于第一面板201，则第二个气流通道204的开口 205形成于第二面板202上，第三个气流通道204的开口 205形成于第一面板201，依此类推。开口 205的设置使得该开口 205所在的气流通道在与气流流动方向垂直的任意一个横截面都不是封闭的，从而形成电流断路。举例来说，如图8A和图SB所示，第四介质通道204A由第四支撑结构件203A、第五支撑结构件203B、第一面板201、第二面板202围绕而成，第二面板202上设有第四开口 205A，且第四开口 205A沿第四气流通道204A纵向(与气流流动方向基本一致)延及其整个长度，因此，在垂直于第四气流通道204A纵向的任一个横向切面上，都存在第四开口 205A，故该横向切面上首尾依次连接的第四支撑结构件203A、第一面板201、第五支撑结构件203B、第二面板202都被第二面板202上的第四开口 205A断开，而不能形成导电环路。
[0098]安装时，使风冷散热器2的第一面板201和第二面板202分别与大功率电磁组件的线圈层和铁芯紧密接触而构成导热界面，或者散热器的第一面板201和第二面板202分别与大功率电磁组件的相邻线圈层紧密接触而构成导热界面；同时风冷散热器的气流通道204的开口 205被与第一面板201和第二面板202紧密接触的线圈层或铁芯封堵，从而构成周侧封闭的独立的气流通道204，气流通道204的内表面为换热面。需要指出的是，风冷散热器的第一面板201和第二面板202分别通过绝缘层与大功率电磁组件的线圈层和铁芯紧密接触，或者散热器的第一面板201和第二面板202分别通过绝缘层与大功率电磁组件的相邻线圈层紧密接触。大功率电磁组件工作时线圈和铁芯产生大量热量，这些热量从线圈层和/或铁芯传导给散热器的第一面板201和/或第二面板202以及多个支撑结构件203，即这些热量传导到气流通道204表面，冷却空气从多个独立气流通道204的一端进入，流经气流通道204时与气流通道204表面进行热交换后，再从气流通道204的另一端排出，从而带走大量热量，达到冷却大功率电磁组件的目的。另外，安装时，风冷散热器2的第一面板201和第二面板202并不是必然地分别与大功率电磁组件的线圈层和/或铁芯紧密接触，此时，气流通道204的开口 205没有被封堵，但大功率电磁组件的线圈层和/或铁芯仍可作为气流的阻挡壁，从而使由气流通道204 —端进入的气流，能够从另一端排出，带走热量。
[0099]进一步地，为了使该第二种风冷散热器的第一面板201或第二面板202与线圈层或与铁芯有较大的接触面积，第一面板201上所有开口 205的面积之和小于第一面板201面积的50% ;第二面板202上所有开口 205的面积之和小于第二面板202面积的50%。
[0100]在气流通道204上开设开口 205的目的是大功率电磁组件工作时，散热器的多个气流通道204在交变磁场的感应电压作用下不能形成闭合回路，继而显著减小电磁感应导致的涡流损耗。将该第二实施的风冷散热器用于单相铁芯电抗器，并且在风冷散热器的第一面板201上所有开口 205的面积之和等于第一面板201面积的40%，第二面板202上所有开口 205的面积之和等于第二面板202面积的40%的情况下，在350Hz，7次谐波条件下进行有限元仿真得出:采用本发明第二种风冷散热器的双面开口型多通道散热器的涡流损耗仅占单相铁芯电抗器总损耗的10%以下，远小于没有开口的散热器用于单相铁芯电抗器的涡流损耗。
[0101]上述第二种风冷散热器中，每个气流通道都存在一个开口，实际上只在一部分气流通道上设置开口，另一部分气流通道不设置开口也是可行的。大功率电磁组件在确保良好的散热效果情况下，所产生的涡流损耗大幅度减少。
[0102]该第二种风冷散热器的其它部分的结构与第一种风冷散热器相同，这里不再赘述。
[0103]风冷散热器3
[0104]参照图9A和图9B。本发明的大功率电磁组件的第三种风冷散热器是一单面开口型多通道平板散热器，其与第二种风冷散热器的不同之处在于:多个气流通道204的多个开口 205均形成于第二面板202上，而第一面板201上不设置任何开口。当然也可以将多个开口 205全部形成于第一面板201上，而第二面板202上不设置任何开口。
[0105]该第三种风冷散热器的其它部分的结构以及安装方式与第二种风冷散热器相同，这里不再赘述。
[0106]风冷散热器4
[0107]参照图1OA和图10B。本发明的大功率电磁组件的第四种风冷散热器是一双层多通道平板散热器，包括第一面板201、第二面板202、中间基板206，以及连接第一面板201和中间基板206的多个支撑结构件203、连接第二面板202和中间基板206的多个支撑结构件203。其中由第一面板201、中间基板206和多个支撑结构件203共同构成的多个气流通道204为第一层气流通道。第二面板202、中间基板206和多个支撑结构件203共同构成的多个气流通道204为第二层气流通道。第一层气流通道与第二层气流通道共用同一块中间基板206，如此构成了具有两层气流通道的双层多通道平板散热器。
[0108]该第四种风冷散热器的双层多通道平板散热器中，第一层气流通道部分的结构、第二层气流通道部分的结构分别与图7A、图7B所示的单层多通道平板散热器结构相类似，因此该第四种风冷散热器双层多通道平板散热器可近似看成两个第一种风冷散热器单层多通道平板散热器背靠背叠合在一起，并共用一个中间基板。
[0109]该第四种风冷散热器的双层多通道平板散热器中的其它结构，如每层气流通道204的截面形状等与第一种风冷散热器相同，这里不再赘述。该第四种风冷散热器双层多通道平板散热器，由于包括两层气流通道，所以换热面积更大，散热效果更好。
[0110]风冷散热器5
[0111]参照图1lA和图11B。本发明的大功率电磁组件的第五种风冷散热器是一双面开口型双层多通道平板散热器，其与第四种双层多通道平板散热器的不同之处在于:第一层气流通道中的各个气流通道204均设有开口 205，且开口形成于第一面板201上；第二层气流通道204中的各个气流通道204均设有开口 205，且开口形成于第二面板202上。
[0112]在该第五种风冷散热器中，第一层气流通道中的各个气流通道204的开口 205与第二层气流通道中的各个气流通道204的开口 205相互对正布置，当然不以此为限，两层气流通道中的各个气流通道204的开口 205也可以相互错开布置。第一面板201、第二面板202和中间基板206可以相互平行，也可以不平行；各自的形状可以是平板状、弧形板状等。第一面板201、第二面板202和中间基板206的材料优选为金属等导热性能良好的材料制成，进一步地，由铜、招或者招合金制成。
[0113]进一步地，第一面板201上所有开口 205的面积之和小于第一面板201面积的50% ;第二面板202上所有开口 205的面积之和小于第二面板202面积的50%，以最大限度地保留第一面板201、第二面板202，从而增大换热面积。
[0114]该第五种风冷散热器的其它部分的结构与第四种风冷散热器相同。该第五种风冷散热器的安装与第二种风冷散热器相同，都依靠线圈或铁芯封堵气流通道204上的开口205来形成独立的气流通道。但不以此为限。
[0115]风冷散热器6
[0116]参见图12A和图12B。本发明的大功率电磁组件的第六种风冷散热器是一冲压成型多通道平板散热器，包括第一面板201、第二面板202，以及连接第一面板201和第二面板202的多个支撑结构件203。多个支撑结构件203与第一面板201、第二面板202共同形成多个气流通道204，每一个气流通道上设有一个开口 205，且相邻的两个气流通道204上的开口 205分别形成于第一面板201和第二面板202上，第一面板201上的开口 205与第二面板202上的开口 205交错布置。气流通道204呈“U”字形，第一面板201上的所有开口205面积之和小于第一面板201面积的50%,第二面板202上的所有开口 205面积之和小于第二面板202面积的50%。
[0117]优选地，第六种风冷散热器该的散热器由铜、铝或铝合金板材通过模具冲压成型工艺制成或者由铜、铝或铝合金板材经多次往复弯折制成。因此，第一面板201、第二面板202和支撑结构件203的厚度基本一致，且能够制作得比较薄，利于减轻重量，并节省成本。当然该第六种风冷散热器的材料不限于铜、铝或铝合金板材，其它导热性能好的材料，特别是易弯曲、易成型的材料均是可行的。[0118]该第第六种风冷散热器的其它结构以及安装方式与第二种风冷散热器相同，这里不再赘述。
[0119]风冷散热器7
[0120]参见图13A和图13B。本发明的大功率电磁组件的第七种风冷散热器与第六种风冷散热器的不同之处在于:气流通道204为梯形，且第一面板201上所有开口 205的面积之和小于第一面板201面积的50% ;第二面板202上所有开口 205的面积之和小于第二面板202面积的50%。气流通道204还可以是三角形、圆形或椭圆形等其它形状。
[0121 ] 该第七种风冷散热器的其它结构以及安装方式与第六种风冷散热器相同，这里不再赘述。
[0122]风冷散热器8
[0123]参见图14A和图14B。本发明的大功率电磁组件的第八种风冷散热器与第三种风冷散热器的不同之处在于:在每个气流通道204的开口 205内填充或安装一个绝缘密封条207。绝缘密封条207的材料可以是单一材料如不同于散热器本身材料的树脂等，或者是多种材料如金属和绝缘材料的复合材料，只要保证在金属材料(该金属材料可以是和散热器本身材料相同的材料，也可以是不同的材料)和散热器之间具有绝缘材料，能避免电连接即可。实际使用中，也可以仅在一部分气流通道204的开口 205内设置绝缘密封条207，而其它气流通道204的开口 205内不设置绝缘密封条207。
[0124]该第八种风冷散热器中，由于绝缘密封条207整体不能导电，所以具有绝缘密封条207的气流通道204，在其任一个与气流流动方向垂直的横截面均不能形成导电环路，因此在应用于大功率电磁组件时，能够减小涡流损耗。同时，具有绝缘密封条207的气流通道204自身便形成一个周侧密闭的通道，而无需借助安装后大功率电磁组件中的铁芯或线圈层来封堵气流通道204的开口 205。因此，在气流通道204的开口 205被绝缘密封条207封堵后，也适于使用液体介质(如水或乙二醇与水组成的混合防冻液等)散热的情况。
[0125]该第八种风冷散热器的其它部分的结构与第三种风冷散热器，这里不再赘述。
[0126]该第八种风冷散热器中的绝缘密封条207不仅仅适用于第八种风冷散热器，绝缘密封条207同样适用于本发明的其它的具有开口的风冷散热器。风冷散热器9
[0127]参见图15A和图15B。本发明的大功率电磁组件的第九种风冷散热器与第二种风冷散热器的不同之处在于:在每个气流通道204内壁上，沿着气流通道204纵向即气流流动方向设有一条或多条突起齿片208，突起齿片208可以平行于气流通道204，也可以呈螺旋形，即突起片208以螺旋形方式设置于气流通道204内表面。突起齿片208能够增加气流的扰动，增大热交换面积，提升散热能力和散热效率。当然，也可以只在部分气流通道204内设置突起齿片208，而另外一些气流通道204内不设置突起齿片208，而保持光滑的内壁面。
[0128]该第九种风冷散热器的其它部分的结构与第二种风冷散热器相同，这里不再赘述。
[0129]该第九种风冷散热器中的突起齿片208不仅仅适用于第二种风冷散热器，突起齿片208同样适用于本发明中其它种类的风冷散热器。
[0130]风冷散热器10
[0131]参见图16A和图16B。本发明的大功率电磁组件的第十种风冷散热器与第九种风冷散热器的不同之处在于:气流通道204的截面呈圆形；在气流通道204的内壁上设有突起齿片208。其中突起齿片208的结构与设置方式与第九种风冷散热器中的突起齿片208的结构与设置方式基本相同，不再赘述。另外，该第十种风冷散热器可以这样制成:在一块厚度较厚的金属板内，冲出相互间隔开并排列成一排的多个通孔作为气流通道204，相邻的两个气流通道204之间的部分即为支撑结构件203 ;再在其中一面上相应于每个气流通道204开设一条与介质通道204连通的开口 205，该面即可作为第二面板202，与该第二面板202相反的另一面即为第一面板201。多个开口 205也可以全部开设于第一面板201，而第二面板202不开设任何开口 ；或者分别开设于第一面板201和第二面板202。
[0132]该第十种风冷散热器的其它部分的结构与第九种风冷散热器相同，安装方式与第二种风冷散热器相同，这里不再赘述。
[0133]风冷散热器11
[0134]参见图17A和图17B。本发明的大功率电磁组件的第十一种风冷散热器，包括散热器本体，本体上形状有第一面板201、第二面板202及多个气流通道204。气流通道204由开口方向一致的多段气流通道部组成，相邻两段气流通道部相互错开一部分，其余部分相互连通，以供气流通过。该第十一种风冷散热器的第一面板201和第二面板202分别与大功率电磁组件的线圈层和铁芯紧密接触而构成导热界面，或者散热器的第一面板201和第二面板202分别与大功率电磁组件的相邻线圈层紧密接触而构成导热界面；同时该风冷散热器的气流通道204被与第一面板201和第二面板202紧密接触的线圈层或铁芯封堵，从而构成周侧封闭的独立的气流通道204，气流通道204的内表面为换热面。该第十一种风冷散热器中，气流通道也可以呈U字形、带开口的三角形、半圆形或带开口的梯形等其它形状。
[0135]然而以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书范围及发明说明内容所作的简单变化与修饰，皆仍属本发明保护的范围内。
【权利要求】
1.一种大功率电磁组件，包括线圈，所述线圈包括至少两层线圈层，其特征在于:所述至少两层线圈层中每相邻的两层线圈层之间设有风冷散热器，用于帮助所述线圈散热。
2.如权利要求1所述的大功率电磁组件，其特征在于:所述风冷散热器与所述相邻的两层线圈层中的至少一层紧密接触。
3.如权利要求1所述的大功率电磁组件，其特征在于:所述风冷散热器与所述相邻的两层线圈层中的至少一层之间设有绝缘层。
4.如权利要求1所述的大功率电磁组件，其特征在于:所述风冷散热器的气流通道的纵向与所述线圈的轴向基本一致。
5.如权利要求1所述的大功率电磁组件，其特征在于:所述风冷散热器的两相对端分别与所述线圈的两相对端平齐；或者所述风冷散热器的两相对端中的一端与所述线圈的两相对端中的一端平齐，所述风冷散热器的两相对端中的另一端位于所述线圈的两相对端中的另一端以内；或者所述风冷散热器的两相对端分别位于所述线圈的两相对端以内。
6.一种大功率电磁组件，包括铁芯和绕设于所述铁芯上的线圈，所述线圈包括至少一层线圈层，其特征在于，在所述铁芯与相邻的线圈层之间和/或相邻的两层线圈层之间设有风冷散热器，用于帮助所述铁芯和/或所述线圈散热。
7.如权利要求6所述的大功率电磁组件，其特征在于:所述风冷散热器与所述铁芯或者相邻的线圈层至少之一紧密接触和/或所述风冷散热器与相邻的两层线圈层至少之一紧密接触。
8.如权利要求6所述的大功率电磁组件，其特征在于:所述风冷散热器与所述铁芯或者相邻的线圈层中至少一个之间设有绝缘层和/或所述风冷散热器与相邻的两层线圈层中的至少一层之间设有绝缘层。
9.如权利要求6所述的大功`率电磁组件，其特征在于:所述风冷散热器的气流通道的纵向与所述线圈的轴向基本一致。
10.如权利要求6所述的大功率电磁组件，其特征在于:所述风冷散热器的两相对端分别与所述线圈的两相对端平齐；或者所述风冷散热器的两相对端中的一端与所述线圈的两相对端中的一端平齐，所述风冷散热器的两相对端中的另一端位于所述线圈的两相对端中的另一端以内；或者所述风冷散热器的两相对端分别位于所述线圈的两相对端以内。
11.如权利要求6所述的大功率电磁组件，其特征在于:所述铁芯包围的空间为铁芯的内部，其中位于所述铁芯的内部的所述散热器的两相对端分别位于所述线圈的两相对端内。
12.如权利要求6所述的大功率电磁组件，其特征在于:由所述线圈绕设的所述铁芯部分的中部设有气隙，所述风冷散热器分别设置在所述气隙与所述线圈的两相对端中的一端之间以及所述气隙与所述线圈的两相对端中的另一端之间，两部分所述风冷散热器之间的距离大于所述铁芯的气隙。
13.如权利要求1-12中任意一项所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述风冷散热器包括第一面板、第二面板以及连接于所述第一面板和第二面板的多个支撑结构件，所述第一面板、第二面板、多个支撑结构件共同构成多个供冷却气流通过的气流通道。
14.根据权利要求13所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述多个气流通道中至少有部分气流通道设有开口，具有开口的所述气流通道与气流流动方向垂直的任何截面均不形成导电环路。
15.根据权利要求14所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述开口形成于所述第一面板和/或所述第二面板上。
16.根据权利要求15所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述第一面板和/或所述第二面板与所述铁芯或线圈层紧密接触，使具有开口的气流通道周侧封闭。
17.如权利要求15所述的大功率电磁组件，其特征在于，每个所述气流通道上设有一个开口，且相邻的两个气流通道上的开口分别形成于所述第一面板和第二面板上，所述第一面板上的开口与第二面板上的开口交错布置。
18.根据权利要求15所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述第一面板上的所有开口的面积之和小于所述第一面板面积的50%，所述第二面板上的所有开口的面积之和小于所述第二面板面积的50%。
19.根据权利要求15所述的大功率电磁组件，其特征在于:每个所述气流通道上设有一个开口，多个所述开口均形成于所述第一面板上或均形成于所述第二面板上。
20.根据权利要求13所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述第一面板和所述第二面板互相平行。
21.根据权利要求20所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述第一面板和所述第二面板均为平板状或弧形板状。
22.根据权利 要求13所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述第一面板、支撑结构和所述第二面板均由金属材料制成。
23.根据权利要求13所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述气流通道呈矩形、三角形、梯形、圆形或椭圆形。
24.根据权利要求13所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述气流通道内设有至少一个突起齿片。
25.根据权利要求24所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述突起齿片平行于所述气流通道或者呈螺旋形。
26.根据权利要求14所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述开口内设有绝缘密封条。
27.如权利要求1-12中任意一项所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述风冷散热器包括第一面板、第二面板、设于所述第一面板和所述第二面板之间的中间基板，以及连接于所述第一面板与所述中间基板之间、连接于所述第二面板与所述中间基板之间的多个支撑结构件，所述第一面板、中间基板和多个支撑结构以及所述第二面板、中间基板和多个支撑结构件分别构成两层多个供气流通过的气流通道。
28.如权利要求27所述的大功率电磁组件，其特征在于，多个所述气流通道中至少有部分气流通道设有开口，具有开口的所述气流通道在与气流流动方向垂直的任何截面均不形成导电环路。
29.如权利要求28所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述开口形成于所述第一面板和/或所述第二面板上。
30.根据权利要求27所述的大功率电磁组件，其特征在于:所述第一面板、所述中间基板和所述第二面板互相平行。
31.根据权利要求27所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述第一面板、所述中间基板和所述第二面板均由金属材料制成。
32.根据权利要求27所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述气流通道呈矩形、三角形、梯形、圆形或椭圆形。
33.根据权利要求27所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述气流通道内设有至少一个突起齿片。
34.根据权利要求33所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述突起齿片平行于所述气流通道或者呈螺旋形。
35.根据权利要求28所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述开口内设有绝缘密封条。
36.如权利要求1-12中任意一项所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述风冷散热器包括散热器本体及形成于所述散热器本体的多个气流通道，所述气流通道由开口方向一致的多段气流通道部组成，相邻两段气流通道部相互错开一部分，其余部分相互连通，以供气流通过。
37.如权利要求36所述的大功率电磁组件，其特征在于，所述气流通道部呈U字形、带开口的三角形、半圆形或带开口的梯形。`
【文档编号】H01F27/08GK103779043SQ201210411821
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月25日 优先权日:2012年10月25日
【发明者】仝爱星, 刘腾 申请人:台达电子企业管理（上海）有限公司