[发明专利]流体冷却式磁性元件

说明书

一种流体冷却式磁性元件。多个线圈设置成非环形构型。每个线圈可以是通过将矩形线材卷绕成卷而形成的中空筒形件。线圈与平坦间隔件交替。线圈可以按卷绕方向交替，并且每个线圈的内端部可以通过连接销连接至相邻线圈的内端部。例如，由于每个间隔件在该间隔件的两个面上具有供线圈抵接的多个凸起的肋部，因此在线圈与间隔件之间形成小的间隙。冷却流体流动通过间隙以对线圈进行冷却。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月28日提交的题为“LIQUID-COOLED NON-TOROIDALMAGNETIC ELEMENT(液体冷却式非环形磁性元件)”的美国临时申请No.62/526,199的优先权和权益，该临时申请的全部内容通过参引并入本文。

本申请涉及于2017年5月12日提交的题为“LIQUID COOLED MAGNETIC ELEMENT(液体冷却式磁性元件)”的美国专利申请15/594,521，该专利申请的全部内容通过参引并入本文。

技术领域

根据本公开的实施方式的一个或更多个方面涉及磁性元件，并且更具体地涉及流体冷却式磁性元件。

背景技术

磁性元件、比如变压器和电感器在各种电力处理系统中发挥重要作用。为了使磁性元件的尺寸和成本最小化，可以使电流密度和电频率尽可能高。然而，由于导体发热与电流密度的平方成正比，并且芯发热与频率的平方近似成正比，因此有效的传热是重要的。最终结果是对于磁性元件的功率密度实际上受到传热的限制。在这样的系统中，进行用于从绕组和芯有效传热并且还用于低涡流损耗——有效传热和低涡流损耗两者均在绕组和芯内发生——的布置可能是有利的。

因此，需要具有实现改善的传热效率的设计的磁性元件。

发明内容

本公开的实施方式的各方面涉及非环形磁性元件。多个线圈设置成线性构型。每个线圈可以是通过将矩形线材卷绕成卷而形成的中空筒形件。线圈与间隔件交替。线圈可以按卷绕方向交替。成对线圈的内端部可以经由连接销连接，或者成对线圈可以由单个连续矩形导体形成。例如，由于每个间隔件在间隔件的两个面上具有供线圈抵接的多个凸起的肋部，因此在线圈与间隔件之间形成小的间隙。冷却流体被导引通过间隙以对线圈进行冷却。

根据本公开的实施方式，提供了一种流体冷却式磁性元件，该流体冷却式磁性元件具有：导电的第一线圈，该第一线圈具有第一环形表面和第二环形表面；第一间隔件，该第一间隔件是电绝缘的并且具有第一平坦面和第二平坦面，该第一平坦面与第一环形表面分隔开第一间隙；流体入口；以及流体出口，其中，流体路径通过第一间隙从流体入口延伸至流体出口。

在一个实施方式中，电绝缘的第一间隔件是第一板材。

在一个实施方式中，第一线圈为中空筒形线圈，并且流体冷却式磁性元件包括中空筒形的第二线圈，该第二线圈具有与第一间隔件的第二平坦面形成第二间隙的第一环形表面。

在一个实施方式中，第一线圈具有外端部和内端部，第二线圈具有外端部和连接至第一线圈的内端部的内端部，并且其中，来自流动通过串联的两个线圈的电流对第一线圈的中央处的磁场的贡献与来自流动通过第二线圈的电流对该磁场的贡献位于相同的方向上。

在一个实施方式中，流体冷却式磁性元件包括：多对线圈，所述多对线圈包括第一线圈和第二线圈；多个有源间隔件，所述多个有源间隔件包括第一间隔件；以及多个无源间隔件，有源间隔件中的每个有源间隔件具有两个平坦面并且位于所述多对线圈中的一对线圈的两个线圈之间，所述一对线圈中的一个线圈位于平坦面中的一个平坦面上，并且所述一对线圈中的另一线圈位于另一平坦面上，并且无源间隔件中的每个无源间隔件位于一对线圈中的线圈与另一对线圈中的线圈之间。