变压器装置的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，具体而言涉及变压器装置。


背景技术：

2.现有的磁集成变压器装置包括变压器组件和谐振电感组件。谐振电感组件的谐振绕组的磁力线，以及变压器组件的变压器绕组的磁力线在气隙处形成漏感。该漏感可以等效为谐振电感。
3.不过，为等效的谐振电感的电感量大以适用于功率大的场合时，变压器装置的气隙大。这样，漏磁通导致的损耗高，变压器装置的效率底。
4.为此，本实用新型提供一种变压器装置，以至少部分地解决上述问题。


技术实现要素：

5.在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.为至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了一种变压器装置，包括：变压器组件和谐振电感组件，
7.变压器组件包括第一磁芯主体和绕设于第一磁芯主体的变压器绕组；
8.谐振电感组件包括第二磁芯主体和具有子谐振绕组的主谐振绕组；
9.其中，第二磁芯主体分体设置成至少两个第二磁芯分体，以将每一第二磁芯分体均配置为在第二磁芯分体内开设有气隙；
10.每一第二磁芯分体均绕设有子谐振绕组；所有子谐振绕组的匝数的总量等于主谐振绕组的预设的谐振绕组匝数；变压器绕组、每一子谐振绕组串联连接。
11.根据本实用新型的变压器装置，将主谐振绕组的预设的谐振绕组匝数分成至少两部分，每个子谐振绕组的匝数小，每个绕制子谐振绕组的第二磁芯分体处的气隙可以减小，从而减少漏磁通导致的损耗，提高了变压器装置的效率，以及减弱电磁干扰。
12.可选地，部分气隙位于第一磁芯主体和与之相邻的部分第二磁芯分体之间。由此，第二磁芯分体和第一磁芯分体的结构简单。
13.可选地，部分气隙位于相邻的第二磁芯分体之间。
14.由此，第二磁芯分体的结构简单。
15.可选地，变压器绕组和主谐振绕组的绕线方向相同。
16.由此，部分的磁通量可以抵消。
17.可选地，谐振电感组件位于变压器组件的第一侧。
18.由此，可以在变压器组件的同一侧安装谐振电感组件，谐振电感组件的安装方便。
19.可选地，部分子谐振绕组位于变压器组件的第一侧，另一部分子谐振绕组位于变
压器组件的第二侧。
20.由此，可以在变压器组件的两侧安装谐振电感组件。
21.可选地，位于变压器组件的第一侧和第二侧的子谐振绕组的总匝数相等。
22.由此，方便安装变压器装置。
23.可选地，任意两个子谐振绕组的匝数相同。
24.由此，方便安装谐振电感组件。
25.可选地，第一磁芯主体和第二磁芯主体构造为一体结构。
26.由此，方便携带。
27.可选地，第一磁芯主体包括两个第一磁芯分体，两个第一磁芯分体相对设置，变压器绕组包括原边绕组和副边绕组，两个第一磁芯分体处设置有原边绕组和副边绕组，原边绕组和每一子谐振绕组串联连接。
28.由此，第一磁芯主体的安装方便。
29.可选地，原边绕组和副边绕组叠置绕制。
30.由此，可以使原边绕组和副边绕组紧密耦合，两者之间没有漏感或者仅有较小的漏感，从而可以有效减少两者之间功率传输的损耗，提高两者之间的功率传输效率。
附图说明
31.为了使本实用新型的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本实用新型。可以理解这些附图只描绘了本实用新型的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本实用新型。
32.图1为根据本实用新型的第一个优选实施方式的变压器装置的主视示意图；
33.图2为图1的变压器装置的等效电路图；
34.图3为根据本实用新型的第二个优选实施方式的变压器装置的主视示意图；以及
35.图4为图3的变压器装置的等效电路图。
36.附图标记说明
37.110：变压器组件
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111：第一磁芯主体
38.112：变压器绕组
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113：第一磁芯分体
39.114：原边绕组
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115：副边绕组
40.120：谐振电感组件
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121：第二磁芯主体
41.122：主谐振绕组
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123：子谐振绕组
42.124：第二磁芯分体
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130：气隙
43.140：等效谐振电感
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150：变压器等效励磁电感
44.210：变压器组件
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211：第一磁芯主体
45.212：变压器绕组
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213：第一磁芯分体
46.214：原边绕组
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215：副边绕组
47.223：子谐振绕组
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224：第二磁芯分体
48.230：气隙
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240：等效谐振电感
49.250：变压器等效励磁电感
具体实施方式
50.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
51.以下参照附图对本实用新型的优选实施方式进行说明。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。
52.在本文中，本技术中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其它含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
53.为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
54.下面结合附图详细介绍本技术的变压器装置。
55.第一实施方式
56.本实用新型提供了一种变压器装置。该变压器装置将谐振电感组件120和变压器组件110集成于一体结构，以减小变压器装置的体积，方便携带。
57.该变压器装置可构造为ac/dc(交流/直流，alternating current/direct current)转换装置。此时后文的电源为交流电源，负载为直流负载。
58.该变压器装置可构造为dc/dc(直流/直流，direct current/direct current)转换装置。此时后文的电源为直流电源，负载为直流负载。
59.该变压器装置将后文的谐振电感组件120分成至少两部分。这样，在保证谐振电感组件120的总电感量的情况下，可以将后文的每个第二磁芯分体124处的气隙130减小，进而减小漏磁通，提高变压器装置的效率。
60.请参考图1，变压器装置还包括谐振电感组件120。谐振电感组件120的后文的主谐振绕组122的磁力线，以及后文的变压器绕组112的磁力线在后文的气隙130处形成漏感。该漏感可以等效为谐振电感。由此，变压器装置可以无需设置谐振电感，进而可以减小变压器装置的体积。
61.谐振电感组件120包括第二磁芯主体121。第二磁芯主体121可以构造为铁件。后文的主谐振绕组122绕制于第二磁芯主体121。这样，可以增加谐振电感组件120的磁导通率，减少涡流损耗。此外第二磁芯主体121可以支撑主谐振绕组122。
62.第二磁芯主体121具有至少两个第二磁芯分体124。这样，可以使后文的每个子谐振绕组123形成一个整体后，和与之对应的第二磁芯分体124连接。由此，谐振电感组件120的安装方便。本实施方式以第二磁芯主体121具有两个第二磁芯分体124为例进行说明。
63.第二磁芯分体124的横截面结构可以构造为e形结构。该e形结构包括一个立壁、两个端横臂，以及一个中间横臂。两个端横臂与中间横臂均沿并排方向(图1的左右方向)延伸。两个端横臂的沿并排方向的尺寸相同。沿并排方向，中间横臂的尺寸小于端横臂的尺寸。立壁和中间横臂大致垂直。立壁的一端(图1中的立壁的顶端)连接一个端横臂，立壁的
另一端(图1中的立壁的底端)连接另一个端横臂。这样，立壁和两个端横臂构成凹槽。
64.中间横臂位于该凹槽内，其一端连接立壁。中间横臂位于两个端横臂之间。中间横臂构造第二磁芯分体124的中柱。由此，第二磁芯分体124的制造方便。此外，可以尽可能的增加谐振电感组件120的磁导通率，减少涡流损耗。
65.可以理解，在未示出的实施方式中，第二磁芯分体也可以构造为具有前述凹槽和中柱的其它结构。例如一个大致长方体结构的一个面设置凹槽，以及在凹槽内设置中柱。
66.两个第二磁芯分体124均设置有气隙130。由此，第一磁芯主体111无需设置气隙130，第一磁芯主体111的结构简单，方便制造。
67.沿并排方向，两个第二磁芯分体124均位于变压器组件110的第一侧(图1中的右侧)。由此，可以在变压器组件110的同一侧安装谐振电感组件120，谐振电感组件120的安装方便。
68.沿并排方向，两个第二磁芯分体124依次设置。两个第二磁芯分体124包括左第二磁芯分体和右第二磁芯分体。沿并排方向，左第二磁芯分体位于图1的第二磁芯主体121的左端，右第二磁芯分体位于图1的第二磁芯主体121的右端。
69.左第二磁芯分体和后文的右第一磁芯分体相邻。左第二磁芯分体的端横梁的自由端固定连接(例如通过胶体)至右第一磁芯分体的立壁。此时，该左第二磁芯分体的中柱的自由端和右第一磁芯分体的立壁构成一个气隙130。该气隙130位于右第一磁芯分体和左第二磁芯分体之间。由此，第二磁芯分体124和第一磁芯分体113的结构简单。
70.左第二磁芯分体和右第二磁芯分体相邻。右第二磁芯分体的端横梁的自由端固定连接(例如通过胶体)至左第二磁芯分体的立壁。此时，该右第二磁芯分体的中柱的自由端和左第二磁芯分体的立壁构成另一个气隙130。该气隙130位于左第二磁芯分体和右第二磁芯分体之间。由此，第二磁芯分体124的结构简单。
71.可以理解，在未示出的实施方式中，两个第二磁芯分体可以通过其它方式连接。第二磁芯分体和第一磁芯分体也可以通过其它方式连接。例如通过螺钉连接。
72.可以理解，在未示出的实施方式中，两个第二磁芯分体也可以构造为一体结构。第一磁芯主体和第二磁芯主体也可以构造为一体结构。由此，变压器装置的零件数量少，方便安装，成本低。
73.请继续参考图1，谐振电感组件120还包括主谐振绕组122。主谐振绕组122绕设于第二磁芯主体121。主谐振绕组122和原边绕组114串联。主谐振绕组122的磁力线，以及变压器绕组112的磁力线在可以在每个气隙130处形成都漏感。该漏感可以等效为谐振电感。
74.主谐振绕组122具有至少两个子谐振绕组123。至少两个子谐振绕组123和至少两个第二磁芯分体124一一对应。子谐振绕组123绕制至与之对应的第二磁芯分体124。
75.本实施方式以主谐振绕组122具有两个子谐振绕组123为例进行说明。绕制于左第二磁芯分体的子谐振绕组123为左子谐振绕组。绕制于右第二磁芯分体的子谐振绕组123为右子谐振绕组。
76.左子谐振绕组的部分位于左第二磁芯分体的凹槽内，并绕制至左第二磁芯分体的中柱的外周。沿并排方向，左第二磁芯分体的凹槽内，左子谐振绕组由该凹槽的一端延伸至另一端，以填满该凹槽。由此，可以尽可能的提高谐振电感组件120的效率。
77.右子谐振绕组的部分位于右第二磁芯分体的凹槽内，并绕制至右第二磁芯分体的
中柱的外周。沿并排方向，右第二磁芯分体的凹槽内，右子谐振绕组由该凹槽的一端延伸至另一端，以填满该凹槽。由此，可以尽可能的提高谐振电感组件120的效率。
78.左子谐振绕组的匝数和右子谐振绕组的匝数的总量等于主谐振绕组122的预设的谐振绕组匝数。这样，将主谐振绕组122的预设的谐振绕组匝数分成至少两部分。
79.沿并排方向，变压器绕组112、左子谐振绕组，以及右子谐振绕组依次设置。相邻的变压器绕组112和左子谐振绕组之间存在左绕组间隔，左第二磁芯分体处的气隙130位于左绕组间隔处。相邻的左子谐振绕组和右子谐振绕组之间存在右绕组间隔，右第二磁芯分体处的气隙130位于右绕组间隔处。
80.左子谐振绕组的磁力线，以及变压器绕组112的磁力线在可以在左第二磁芯分体处的气隙130形成第一漏感。第一漏感可以等效为第一谐振电感。右子谐振绕组的磁力线，以及左子谐振绕组的磁力线，以及变压器绕组112的磁力线可以在右第二磁芯分体内的气隙130处形成第二漏感。第二漏感可以等效为第二谐振电感。这样，将漏感分成至少两个部分。第一谐振电感的电感量，以及第二谐振电感的电感量的总和等于等效的谐振电感的电感量。
81.本领域技术人员可以知晓，磁通量的计算公式如下
[0082][0083]
其中，
[0084]bmax
为磁通量；
[0085]ae
为磁芯的横截面面积；
[0086]ipk
为电流峰值；
[0087]
n为匝数；
[0088]
ls为等效谐振电感的电感量。
[0089]
本实施方式中，i
pk
和ae不变，n和ls减小一半，这样b
max
不变。由b
max
导致的损耗也不变。而由于每个子谐振绕组123的匝数减小一半，每个气隙130可以减小，从而减少漏磁通导致的损耗，提高了变压器装置的效率，以及减弱电磁干扰。这样，可以根据需要设置等效的谐振电感的电感量，以适用于功率大的场合。
[0090]
本实施方式中，将主谐振绕组122的预设的谐振绕组匝数分成至少两部分，所有子谐振绕组123均位于变压器组件110的第一侧，每个子谐振绕组123的匝数小，每个绕制子谐振绕组123的第二磁芯分体124处的气隙130可以减小，从而减少漏磁通导致的损耗，提高了变压器装置的效率，以及减弱电磁干扰。
[0091]
优选地，后文的变压器绕组112的绕线方向、主谐振绕组122的绕线方向相同。例如均为沿顺时针方向绕制或者均沿逆时针方向绕制。这样，变压器绕组112的磁力线的方向如图1中的实线箭头所示。左子谐振绕组的磁力线的方向如图1中的虚线箭头所示。右子谐振绕组的磁力线的方向如图1中的双点画线箭头所示。
[0092]
后文的右第一磁芯分体的立壁处的磁力线的方向相反，该立壁处的部分的磁通量可以抵消。左第二磁芯分体的立壁处的磁力线的方向相反，该立壁处的部分的磁通量可以抵消。
[0093]
优选地，任意两个子谐振绕组123的匝数相同。由此，方便安装谐振电感组件120。
[0094]
请继续参考图1，变压器装置还包括变压器组件110。变压器组件110用于连接电源和负载(例如电机)，以用于将电源的电压转换成负载需要的工作电压，以为负载提供电能。
[0095]
变压器组件110包括第一磁芯主体111。第一磁芯主体111可以构造为铁件。后文的变压器绕组112绕设于第一磁芯主体111。这样，可以增加变压器组件110的磁导通率，减少涡流损耗。此外第一磁芯主体111可以支撑后文的变压器绕组112。
[0096]
第一磁芯主体111具有两个第一磁芯分体113。两个第一磁芯分体113沿并排方向并排设置并连接为一体。这样，可以使后文的变压器绕组112形成一个整体后，使两个第一磁芯分体113连接变压器绕组112。由此，变压器组件110的安装方便。
[0097]
两个第一磁芯分体113包括左第一磁芯分体和右第一磁芯分体。沿并排方向，左第一磁芯分体位于图1的第一磁芯主体111的左端，右第一磁芯分体位于图1的第一磁芯主体111的右端。
[0098]
第一磁芯分体113的横截面结构可以构造为e形结构。该e形结构大致相同于第二磁芯分体124的e形结构。具体的，该e形结构包括一个立壁、两个端横臂，以及一个中间横臂。两个端横臂与中间横臂均沿并排方向延伸。两个端横臂的沿并排方向的尺寸相同。立壁和中间横臂大致垂直。立壁的一端连接一个端横臂，立壁的另一端连接另一个端横臂。这样，立壁和两个端横臂构成凹槽。中间横臂位于该凹槽内，其一端连接立壁。中间横臂位于两个端横臂之间。中间横臂构造第一磁芯分体113的中柱。由此，第一磁芯分体113的制造方便。此外，可以尽可能的增加变压器组件110的磁导通率，减少涡流损耗。
[0099]
第一磁芯分体113的e形结构和第二磁芯分体124的e形结构的不同之处在于，第一磁芯分体113的e形结构中，沿并排方向，两个端横臂与中间横臂的尺寸大致相同。
[0100]
可以理解，在未示出的实施方式中，第一磁芯分体也可以构造为具有前述凹槽和中柱的其它结构。例如一个大致长方体结构的一个面设置凹槽，以及在凹槽内设置中柱。
[0101]
两个第一磁芯分体113的凹槽的开口相对设置。两个第一磁芯分体113通过端横臂的自由端固定连接。例如，可以通过胶体粘贴。两个第一磁芯分体113的中间横臂的自由端也可以固定连接。由此，第一磁芯主体111的安装方便。
[0102]
可以理解，在未示出的实施方式中，两个第一磁芯分体也可以通过其它方式连接。例如通过螺钉连接。
[0103]
可以理解，在未示出的实施方式中，第一磁芯主体也可以构造一体结构。由此，变压器组件的零件数量少。
[0104]
请继续参考图1，变压器组件110还包括变压器绕组112。变压器绕组112绕设于第一磁芯主体111。变压器组件110通过变压器绕组112连接至电源和负载，以将电源转换成负载需要的工作电压，从而为负载提供电能。
[0105]
变压器绕组112包括原边绕组114和副边绕组115。原边绕组114用于连接至电源。副边绕组115用于连接至负载。两个第一磁芯分体113均绕制有原边绕组114和副边绕组115。由此，可以尽可能地增加原边绕组114和副边绕组115的沿并排方向的尺寸，进而增加原边绕组114和副边绕组115的耦合。
[0106]
原边绕组114的部分位于两个第一磁芯分体113的凹槽内，并绕制至两个第一磁芯分体113的中柱的外周。沿并排方向，两个第一磁芯分体113的凹槽构成的变压绕组空间内，
原边绕组114由该变压绕组空间的一端延伸至另一端，以填满该变压绕组空间。由此，可以尽可能的提高变压器组件110的效率。
[0107]
副边绕组115的部分位于两个第一磁芯分体113的凹槽内，并绕制至两个第一磁芯分体113的中柱的外周。沿并排方向，副边绕组115由该变压绕组空间的一端延伸至另一端，以填满该变压绕组空间。由此，可以尽可能的提高变压器组件110的效率。
[0108]
如图1所示，先在两个第一磁芯分体113的中柱的外周绕制原边绕组114，然后在原边绕组114的外周绕制副边绕组115。这样，原边绕组114和副边绕组115以同心方式绕制。即原边绕组114和副边绕组115叠置绕制。该绕制方式可以使原边绕组114和副边绕组115紧密耦合，两者之间没有漏感或者仅有较小的漏感，从而可以有效减少两者之间功率传输的损耗，提高两者之间的功率传输效率。
[0109]
可以理解，在未示出的实施方式中，也可以先在两个第一磁芯分体的中柱的外周绕制副边绕组，然后在副边绕组的外周绕制原边绕组。或者先在两个第一磁芯分体的中柱的外周绕制一层原边绕组和副边绕组中的第一个，然后绕制一层原边绕组和副边绕组中的第二个，然后绕制一层原边绕组和副边绕组中的第一个，以此类推直至原边绕组和副边绕组填满整个变压绕组空间，以实现原边绕组和副边绕组的交替绕制。
[0110]
当然，在未示出的实施方式中，还可以在变压器组件110处设置更多的绕组，例如设置第二副边绕组、第三副边绕组等等，以实现多级电压转换。
[0111]
变压器装置的等效电路如图2所示。该等效电路包括两个等效谐振电感140(前述的第一谐振电感和第二谐振电感)与变压器等效励磁电感150。两个等效谐振电感140串联至变压器等效励磁电感150的一端。
[0112]
可以理解，在未示出的实施方式中，也可以设置至少三个第二磁芯分体，以及至少三个子谐振绕组。
[0113]
第二实施方式
[0114]
第二实施方式和第一实施方式具有以下的不同。
[0115]
第一实施方式的谐振电感组件120均位于变压器组件110的第一侧。第二实施方式的部分谐振电感组件位于变压器组件210的第一侧，部分谐振电感组件位于变压器组件210的第二侧。
[0116]
具体的，请参考图3，第二实施方式中，左第二磁芯分体和与之连接的左子谐振绕组均位于变压器组件210的第一侧(图3的右侧)。该部分的谐振电感组件的设置大致相同于第一实施方式。
[0117]
右第二磁芯分体和与之连接的右子谐振绕组均位于变压器组件210的第二侧(图3的左侧)。此时，右第二磁芯分体的凹槽的开口和左第二磁芯分体的凹槽的开口相对。也就是说，第二实施方式中，位于变压器组件210的第一侧的谐振电感组件和位于变压器组件210的第二侧的谐振电感组件相对于第一磁芯主体的中线(该中线位于第一磁芯分体的端横臂的自由端处)对称。由此，变压器装置的结构对称。
[0118]
右第二磁芯分体的端横壁的自由端连接(例如通过胶体粘接)至左第一磁芯分体的立壁。
[0119]
这样，位于变压器组件210的沿并排方向第一侧和第二侧的子谐振绕组223的总匝数相等。由此，变压器组件210的两侧安装的子谐振绕组223的总匝数相同，方便变压器装置
的安装。
[0120]
第二实施方式的第一磁芯主体211、变压器绕组212、第一磁芯分体213、原边绕组214、副边绕组215、第二磁芯分体224，以及气隙230一一相同于第一实施方式的第一磁芯主体111、变压器绕组112、第一磁芯分体113、原边绕组114、副边绕组115、第二磁芯分体124、气隙130。第二实施方式的其他设置大致形同与第一实施方式，这里不再赘述。
[0121]
第二实施方式的变压器装置的等效电路如图4所示。该等效电路包括两个等效谐振电感240与变压器等效励磁电感250。一个等效谐振电感240串联至变压器等效励磁电感250的一端。另一个等效谐振电感240串联至变压器等效励磁电感250的另一端。
[0122]
本实施方式中，将主谐振绕组的预设的谐振绕组匝数分成至少两部分，部分子谐振绕组位于变压器组件210的第一侧，部分子谐振绕组位于变压器组件210的第二侧，每个子谐振绕组的匝数小，每个绕制子谐振绕组的第二磁芯分体处的气隙可以减小，从而减少漏磁通导致的损耗，提高了变压器装置的效率，以及减弱电磁干扰。
[0123]
本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
[0124]
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
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本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。