具体实施方式

参照图3a、图3b、图4a和图4b介绍本发明之实施例。在图3a和图3b中，示出了供电系统1的前侧面FS和后侧面RS。供电系统1包括包含保护性主壳体11的主单元10和设置 在保护性主壳体11中的配电电路20。供电系统1还包括包含保护性模块壳体31的转换器模 块单元30和设置在保护性模块壳体31中的转换器模块40。在图中，供电系统包括四个这样 的转换器模块单元30a、30b、30c和30d，每个模块包括各自的模块壳体31a、31b、31c、31d 和转换器模块40a、40b。然而，供电系统可以只包括一个、两个、三个或四个这样的单元30， 这取决于连接到供电系统1的预期负载。

配电电路20包括电缆连接器、断路器/继电器、通过转换器控制电源的控制器、用于控制 输出电压的控制器、用于电池管理的控制器等，而转换器模块40包括AC/DC转换器、DC/DC 转换器和/或DC/AC转换器，取决于输入电力和负载要求。UPS功能也可以通过将可充电电池 连接到配电电路20来实现。

在图4b中，示出了转换器模块40的印刷电路板PCB。图中还示出了，印刷电路板PCB包括根据本本案一实施例的三个电感器100，这将在以下作详细说明。在一个实施例中，三个 电感器100是共模电感器。

当供电时，转换器模块40的电子元件，包括电感器100，均会产生热量，这些热量必须 从壳体31的内部排出，以防止过热。

因此，供电系统1包括被动冷却系统70，其中壳体31是冷却系统的一部分，热量从壳体 31发散到环境中。因此，壳体31由导热材料制成，例如金属。在本案一实施例中，冷却系统 包括设置在壳体31外表面上的冷却片71。

在本案一实施例中，系统1为户外使用而设计。在这种情况下，壳体31是保护性壳体31， 保护壳体31的内部(即PCB和电气组件)免受户外环境的影响。例如，系统1可能具有IP65 等级。

在本案一实施例中，壳体31由铝或铝合金制成。被动冷却系统70的冷却片71可以与转 换器模块壳体在压铸工艺或机械加工工艺中一起制造。

下面将详细描述共模电感器100的实施例。

实施例一

首先参考图5a-5d，电感器100有三个主要部分：磁芯102，线圈104和支撑器件110。下面将详细描述这些部分。

磁芯102如图5d所示，为圆柱形，具有第一端面102a和第二相对的端面102b，以及通 过穿过磁芯102的开口102d定义的纵向中心轴I1。第一端面和第二端面之间的外侧面称为 102c。

图5e示出了另一种磁芯102，是环形的，具有椭圆形截面。端面102a、102b、开口102d、 外侧面102c也在图5e中指示。

另外，磁芯102可以是带倒角边缘的圆柱体，或者它甚至可以是环形的。

线圈104包括在磁芯102周围缠绕多个匝为a1，a2，...，aN的绝缘线105。绝缘线105具有两个端部105a，用于导电地安装到印刷电路板PCB上。

在本实施例中，电感器100是具有两个线圈的共模电感器。因此，线圈104称为第一线 圈104，第二线圈称为106。第二线圈106包括在磁芯102周围缠绕多个匝b1，b2，…，bN 的第二绝缘线107。同样，第二绝缘线107的两个端部107a用于导电地安装到印刷电路板PCB上。

本实施例的支撑器件110如图8a和图8b所示。支撑器件110包括具有PCB接触面113的基座元件112。在图8b和图8c中，PCB接触面113包括从基座元件112朝向表示印刷电路 板PCB的虚线凸出的四只脚。

基座元件112还包括线导引114，用于相对于基座元件112引导第一线圈104的第一绝缘 线105的端部105a，以及用于引导第二线圈106的第二绝缘线107的端部107a。线导引114 可以被设置为基座元件112的开口，也可以被设置为基座元件112的开U型或V型槽。线105、 107的端部105a、107a与线导引114滑动地啮合。

在远离对齐平面AP的方向上，绝缘线105、107的端部105a、107a从基座元件112中凸 出。端部105a的长度足以穿透印刷电路板PCB的开口，并被焊接到印刷电路板PCB的与支撑器件110相对的一侧。

支撑器件110还包括第一对齐元件120，其近端120b与基座元件112相连，远端120a设 置在与PCB接触面113相隔距离D处。

支撑器件110还包括第二对齐元件125，其近端125b与基座元件112相连，远端125a设 置在与PCB接触面113相隔第二距离处。

在图8b中，示出了第一对齐元件120和第二对齐元件125基本上相互平行地定向。在远 端120a、125a之间画有虚线La。虚线La与PCB平面平行设置。还示出了，第一对齐元件120 的远端120a沿与虚线La基本垂直的方向延伸(用虚线L120a指示)，类似地，第二对齐元件125的远端125a沿与虚线La基本垂直的方向延伸(用虚线L125a指示)。

因此，第一对齐元件120的远端120a和第二对齐元件125的远端125a界定平行线L120a、 L125a。第一对齐元件120的远端120a和第二对齐元件125的远端125a共同界定如图8b和 8c所指示的对齐平面AP。这个对齐平面AP平行于印刷电路板PCB。

如图5a、5b和5c所示，磁芯102和线圈104、106位于第一对齐元件120和第二对齐元件125之间。

还示出了，磁芯102的纵向中心轴I1与印刷电路板PCB平行地定向。

在图5a中，进一步示出了，电感器100包括线圈分隔件140，用于分隔第一线圈104与 第二线圈106。线圈分隔件140设定了第一线圈104的匝a1、a2、...、aN与第二线圈106的匝b1、b2、...、bN之间的分隔距离，以避免第一线圈和第二线圈之间出现电短路。在本实施例中，线圈分隔件140至少部分地设置在磁芯102的开口内。

此外，磁芯102、第一线圈104和第二线圈106可以通过粘合剂固定到支撑器件110上(如 图12e中的粘合剂容器所示)。值得注意的是，粘合剂可以仅直接接触线圈和支撑器件110。 由于线圈104、106缠绕在磁芯102周围，粘合剂也会间接地将磁芯102固定到支撑器件110 上。也可以使用粘合剂200将线圈分隔件140固定到线圈和/或支撑器件110上。

实施例一——制造

现在将描述电感器100的实施例一的制造。

在第一步中，将第一绝缘线105在磁芯102周围缠绕多个匝a1、a2、...、aN，从而在磁 芯102周围形成第一线圈104。

以同样的方式，将第二绝缘线107在磁芯102周围缠绕多个匝b1、b2、...、bN，从而在 磁芯102周围形成第二线圈106。

值得注意的是，图5a中所示的线圈104、106是通过三维(three dimensions,3D)计算机 程序进行说明的，其中每个匝都与其他匝完全对齐。在现实中，每匝之间会有变化，原因之 一是线圈104、106的绝缘线105、107相对坚硬。在图6c中，示出了电感器100的图片，其中很明显，相邻的两个匝a1、a2并没有彼此完全对齐。

现在参考图12a。此处的支撑器件110和带有两个线圈104、106的磁芯102被示出为彼 此相邻(只示出了线圈106)。值得注意的是，绝缘线107的端部107a被示出为相当长。

现在参考图12b。此处通过将磁芯102的第一端平面102a定向为朝向对齐平面AP，并将 第二端平面102b定向为朝向基座元件112，来将磁芯102和线圈104、106支撑在支撑器件 110上。线圈104、106位于两个对齐元件120、125之间。将第一绝缘线105的端部105a、107a和第二绝缘线107的端部105a、107a插入到支撑器件110的线导引114中。

现在参考图12c。此处的电感器100对应于图12b所示的电感器，但是被倒置了。对齐平 面AP与平坦表面PS对齐，例如桌子的表面T等。如图12c所示，线圈的匝与对齐平面AP之间的距离Dt1大于零。

现在参考图12d。此处示出了将磁芯102和线圈104、106一起朝向平坦表面PS推动，直 到其中一个线圈的至少一个匝邻接平坦表面PS。现在距离Td1为零。值得注意的是，磁芯102 和线圈104、106相对于支撑器件110一起被推动，因为界定对齐平面AP的远端120a、125a 相对于平面保持静止。这种相对运动是允许的，因为绝缘线105、107与线导引114滑动地啮 合。

如图12e所示的最后一步中，磁芯102与线圈104、106一起被固定于支撑器件110。如 上所述，这可以通过粘合剂200将磁芯102和/或线圈104、106粘合到支撑器件110上来实现。 当电感器100处于图12e所示的位置时，粘合剂将被允许固化。

可选地，如图12e所示，端部105a、107a可被切断至合适的长度。或者，这也可以在电 感器100被焊接到印刷电路板PCB上之后进行。

现在参考图6a和6b。此处示出了磁芯102的两个不同匝a1、a2。第一绝缘线105的每一 匝a1，a2，...，aN都具有从第一端面102a到对齐平面AP在第一端面102a与对齐平面AP的法线方向上相隔距离Da1，Da2，...，DaN的最远的点。当比较图6a和图6b时，很明显，由 于距离Da1大于距离Da2，所以匝a1与第一端面102a的距离最远。

如上所述，参考图12d，将线圈104、106(与磁芯102一起)朝向平坦表面PS推动，直到其中一个线圈的至少一个匝邻接平坦表面PS。在图6a和6b的情况下，第一匝a1将与平坦表面PS邻接，从而与对齐平面AP对齐，而第二匝a2将不与平坦表面PS邻接。因此，如果 电感器只有一个线圈104，那么具有与第一端面102a的最远距离Da1、Da2、......DaN的那一 匝将与对齐平面AP对齐。

现在参考图6d和图6e。此处示出了磁芯102的两个不同的匝数b1、b2。与上述的图6a 和6b类似，很明显由于距离Db1大于距离Db2，因此匝b1与第一端面102a的距离最远。

因此，如果电感器100有两个线圈104、106，具有与第一端面102a的最远距离Da1、Da2、...DaN、Db1、Db2、...、DbN的那一匝将与对齐平面AP对齐。

在实践中，一些匝可能与平面PS具有相同的距离，因此同一个线圈或不同线圈的一个以 上的匝可能与对齐平面AP对齐。

也可能是这样的情况，推动磁芯102和第一线圈104的步骤将导致绝缘线105、107的匝 Da1、Da2、...、DaN、Db1、Db2、...、DbN中至少一个的距离a1，a2，...，aN，b1，b2，...，bN减少。这将通常需要绝缘线105和107的变形。

实施例二

现在参考图7a-7d。此处只示出了支撑器件110和磁芯102，没有示出线圈。

此处的支撑器件110包括基座元件112和PCB接触面113。然而，此处的支撑器件110只包括单一对齐元件120。单一对齐元件120在此处必须有向两个不同的方向延伸的远端120a， 即远端120a本身必须界定对齐平面AP。

此处的单一对齐元件120设置为穿过磁芯102的开口102d。定义对齐平面AP的端面121 基本上是圆形的。还示出了，对齐元件120在其端部包含狭缝122，狭缝122用于容纳分隔元 件140。

线圈分隔件140包括对齐表面142，在推动线圈(与磁芯一起)使其与平坦表面PS邻接 的制造步骤中，对齐表面将与对齐平面AP对齐。

实施例三

现在参考图9a和图9b。此处，支撑器件110进一步包括第三对齐元件128，其近端128b 与基座元件112相连，远端128a设置在与PCB接触面113相隔第三距离处，其中第一对齐 元件120的远端120a、第二对齐元件125的远端125a和第三对齐元件128的远端128a共同界定对齐平面AP。

第三对齐元件128在此设置为穿过磁芯102的开口102d，与上述实施例二相似。因此， 这实施例三可以看作是上述实施例一和实施例二的组合。

实施例四

现在参考图10。此处的支撑器件110包括两个对齐元件120、125，其中两个对齐元件中 的一个设置为穿过磁芯102的开口102d，类似于上面的实施例二。

第一对齐元件120的远端120a和第二对齐元件125的远端125a共同界定对齐平面AP。

实施例五

现在参考图11，支撑器件110包括三个对齐元件120、125、128，均如图11所示径向地 位于磁芯102之外。

第一对齐元件120的远端120a、第二对齐元件125的远端125a和第三对齐元件128的远 端128a共同界定对齐平面AP。

根据上述实施例很明显的是，通过一个或多个支撑元件的一个或多个远端有多种方法来 界定此类对齐平面AP。

在上述实施例中，支撑器件110被制成为单个。它可以由非导电材料制成，如塑料材料。 或者，基座元件112和对齐元件可制成为相互固定或紧固到彼此的独立体。

如上所述，支撑器件110的目的是相对于印刷电路板PCB支撑磁芯102和线圈。另一个 目的是对于印刷电路板PCB和冷却表面将磁芯102和线圈支撑在优选位置处，冷却表面位于 与印刷电路板PCB相隔一定距离处。

使用电感器100实现的电路系统如图13所示，其中通过壳体31提供的冷却系统被示出 为在电感器100的下面和上面。电感器100在此处被导电地安装在印刷电路板PCB上。如图 所示，电路系统更包括导热材料48，位于电感器100和保护性壳体31之间的对齐平面(AP) 中。在一实施例中，导热材料48为导热垫。导热垫48设置于电感器100和上部壳体31的内 部之间，以改善从电感器100到上部壳体31的热传递。

根据上述电感器及其制造方法，实现了任何匝a1，a2，...，aN，b1，b2，...，bN从第一 端面102a凸出并进一步远离的距离都不超过从对齐平面AP凸出并进一步远离的距离。因此， 所有的电感器100将将适配在印刷电路板和外壳之间的指定位置，没有电感器将妨碍电路系 统的组装。

由于线圈与对齐平面AP对齐，实现了使用更少或更薄的垫片。此外，不同电感之间的变 化减少。

替换实施例

值得注意的是，如果壳体的内部是倾斜的，即不与印刷电路板PCB平行，那么对齐平面 AP也可能相对于PCB平面倾斜。

可以将线圈分隔件140与支撑器件110集成，也就是说，将线圈分隔件140设置为支撑 器件110的一部分。

值得注意的是，电感器100在磁芯102周围可能缠绕一个、两个或两个以上的线圈。