CN101090029A - 变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变压器，其包括一第一导电体、一第二导电体以及一铁芯。第二导电体与第一导电体电磁耦合，第二导电体包括至少一多层螺旋线圈，多层螺旋线圈由一导电线材绕组并于中央处形成一穿孔，导电线材的两端自多层螺旋线圈的周缘向外延伸；铁芯穿设于穿孔，并包覆第一导电体及第二导电体的至少一部分。

Description

变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器，特别是涉及一种高电流密度的变压器。

背景技术

变压器为各式电器设备中经常使用的电子组件，请参照图1所示，一种现有的变压器1包括一绕线座11(bobbin)、一线圈组12、一接脚座14以及一铁芯15。线圈组12包括一初级线圈及一次级线圈分别由一导电线材缠绕于绕线座11的一绕线区111，且初级线圈与次级线圈彼此电磁耦合。接脚座14连接于绕线座11上，包括多个接脚141以与一电路板17电连接。铁芯15是由一第一铁芯151与一第二铁芯152所组成，第一铁芯151与第二铁芯152分别相对套设于绕线座11的两端并彼此接合而形成一电磁回路。

一般而言，线圈组是以同心式或交叠式等方式制成，同心式的线圈组12直接绕设于绕线座11上，而交叠式绕组结构则将初级线圈与次级线圈分别缠绕形成一线饼20，如图2所示，再沿绕线座11的轴向交错排列并套设在绕线座11上。现有的线饼20由一导电线材平面式地由内向外采螺旋式绕组而形成一单层螺旋线饼，且导电线材的两端(即起始端20a与结尾端20b)悬置于线饼20结构外，其中导电线材20a的起始端20a由内转折而延伸至线饼20结构外，用以与接脚电连接或连接至一电源等。然而，在变压器1趋向于大容量及高电流的需求下，一般是以增加线圈数的手段来达成，但由于现有单层螺旋线饼的绕组方式，线材的起始端20a需由线饼20的内径转折向外，因此当将多个线饼结构串联时，该各线饼之间因相隔有一导电线材的高度，故存有一间隙，而此间隙的产生将降低各绕组间的耦合程度。

爰因于此，如何提供一种各绕组间耦合程度高且电流密度高的变压器，实为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种绕组间耦合程度高且电流密度高，以提高效率的变压器。

为达上述目的，依据本发明的一种变压器，其包括一第一导电体、一第二导电体以及一铁芯。第二导电体与第一导电体电磁耦合，第二导电体包括至少一多层螺旋线圈，多层螺旋线圈由一导电线材绕组并于中央处形成一穿孔，导电线材的两端自多层螺旋线圈的周缘向外延伸；铁芯穿设于穿孔，并包覆第一导电体及第二导电体的至少一部分。

为达上述目的，本发明另提出一种变压器，包括一导电体组以及一铁芯。铁芯的中央包括一凸管部，而导电体组套设于凸管部。导电体组包括一第一导电体及一第二导电体，第一导电体于中央处形成一第一穿孔，而第二导电体与第一导电体电磁耦合，第二导电体包括至少一多层螺旋线圈，多层螺旋线圈由一导电线材绕组并于其中央处形成一第二穿孔。导电线材的两端自多层螺旋线圈的周缘向外延伸，其中，当凸管部穿设于第一穿孔与第二穿孔，铁芯包覆第一导电体及第二导电体的至少一部分。

上述的变压器用以调变一电源的电压或电流，其第一导电体包括至少一单层螺旋线圈或至少一多层螺旋线圈。或者，第一导电体包括至少一导电片，导电片设置于各多层螺旋线圈之间。再者，第二导电体还包括一单层螺旋线圈，单层螺旋线圈与多层螺旋线圈电连接，且第一导电体的导电片设置于单层螺旋线圈与多层螺旋线圈之间。各螺旋线圈的其中一端是以头尾相连的方式与相邻的螺旋线圈相连接，而仅以各螺旋线圈的另一端裸露于铁芯外。

导电片为一铜片，且导电片呈一环型且分别在其中央处形成一穿孔，或者导电片例如是呈U字型，且导电片的两端裸露于铁芯外，导电片的两端用以与一电路板或一外部构件电连接。第一导电体包括多个导电片，且该些导电片是个别单体或通过一转折部相连，使第一导电体为一体成型的单一结构。导电线材为一漆包线、三层绝缘线或为具有自黏性的线材。多层螺旋线圈于层与层及螺旋与螺旋之间通过一黏着剂黏结，且多层螺旋线圈缠绕的层数较佳地为偶数层。铁芯包括一第一铁芯及一第二铁芯，且彼此相对套设于穿孔。铁芯为EE型铁芯、EI型铁芯、RM型铁芯、E型铁芯、PQ型铁芯、EC型铁芯、ETD型铁芯，或其它形状的铁芯。

承上所述，因依据本发明的一种变压器利用单一导电线材螺旋绕组形成一多层螺旋线圈用以作为变压器的初级线圈或是次级线圈，且导电线材的两端是自多层螺旋线圈的周缘向外延伸，即绕组起始端与结尾端的导电线材位于多层螺旋线圈的外周缘，故多层螺旋线圈结构中各层之间紧密接合。与现有技术相比较，本发明的绕组间具有较高的耦合程度，且相同的绕组体积下具有较高的电流密度，因而达到提高变压器效率的目的。

附图说明

图1为一种现有的变压器的示意图；

图2为一种现有的单层螺旋线饼的示意图；

图3A与图3B为依据本发明较佳实施例的一种变压器的示意图；

图4为依据本发明较佳实施例的另一种变压器的示意图；

图5A与图5B为依据本发明较佳实施例的再一种变压器的示意图；

图6A与图6B为依据本发明较佳实施例的再一种变压器的示意图；

图7A为依据本发明较佳实施例的又一种变压器的示意图；

图7B为图7A中多层螺旋线圈的侧视图；

图8A为图7A中导电片的另一种实施例的示意图；

图8B为图8A的导电片的侧视图。

主要元件符号说明：

1、3、4、5、6、7：变压器

11：绕线座

111：绕线区

12：线圈组

14：接脚座

141：接脚

15、33、43、53、63、73：铁芯

151、331、431、531、631、731：第一铁芯

152、332、432、532、632、732：第二铁芯

17：电路板

20：线饼

20a：导电线材起始端

20b：导电线材结尾端

31、41、51、61、71、81：第一导电体

311、411、511、511`、611、711a、711b、711c、811a、811b：导电片

311a、311b：导电片两端

312、412、612：开口

32、42、52、62、72：第二导电体

321、421、521、521`、621、621`、721a、721b、721 c：多层螺旋线圈

322、425、522、622、712a、712b、712c、722：穿孔

323a、423a、426a、523a、523a`、526a、623a、623a`、723a：起始端

323b、423b、426b、523b、523b`、526b、623b、623b`、723b：结尾端

333、433、533、633：凸部

424、524：单层螺旋线圈

70：导电体组

74：凸管部

82：转折部

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依据本发明较佳实施例的一种变压器，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请同时参照图3A以及图3B，其为依据本发明较佳实施例的一种变压器的示意图。依据本发明较佳实施例的一种变压器3包括一第一导电体31、一第二导电体32以及一铁芯33。本实施例的变压器3可用以调变一电源的电压或电流。

第一导电体31包括至少一导电片311，第二导电体32包括至少一多层螺旋线圈321，第一导电体31与第二导电体32电磁耦合。在本实施例中，导电片311可为一铜片。

多层螺旋线圈321由一导电材料绕组，依据实际需求，导电线材螺旋地缠绕特定的匝数，并在多层螺旋线圈321的中央处形成一穿孔322，导电线材的两端323a、323b自多层螺旋线圈321的周缘向外延伸，即导电线材绕组的起始端323a与结尾端323b位于多层螺旋线圈321的外周缘，此两端则用以作为接脚。在本实施例中，多层螺旋线圈321为双层线饼结构，但此仅为举例，多层螺旋线圈321也可由导电线材缠绕形成多层线饼结构，且较佳地，其缠绕的层数较佳地为偶数层。

本实施例中，导电线材为由一外层有一绝缘材包覆内层的导线所组成，例如是漆包线、三层绝缘线或为具有自黏性的线材。而为使多层螺旋线圈321的结构紧密，多层螺旋线圈321的层与层及螺旋与螺旋之间通过一黏着剂黏结，此外，导电线材亦可本身具有自黏性，以达到绕组的线圈不易松散的目的。

在本实施例中，铁芯333是由一导磁材料制成且包括一第一铁芯331及一第二铁芯332，第一铁芯331及第二铁芯332分别包括一凸部333，该各凸部333则相对穿设多层螺旋线圈321的穿孔322及导电片311的一开口312组立形成本实施例的变压器3，且包覆第一导电体31及第二导电体32的至少一部分(如图3B所示)，在此对合连接的第一铁芯331与第二铁芯332将形成一电磁回路，而使第一导电体31与第二导电体32电磁耦合。

导电片311例如是呈U字型，且当第一铁芯331与第二铁芯332对组后，导电片311的两端311a、311b裸露于铁芯33外，且此导电片311的两端311a、311b用以与一电路板或一外部构件(图未显示)电连接，又多层螺旋线圈321的两端323a、323b也与电路板或外部构件电连接。再者，在本实施例中，铁芯33可为EE型铁芯、EI型铁芯、RM型铁芯、E型铁芯、PQ型铁芯、EC型铁芯、ETD型铁芯，或其它形状的铁芯。

此外，本发明的变压器除了可由单一导电片与单一多层螺旋线圈所组成之外，更可以由单一导电片搭配单一多层螺旋线圈以及单一单层螺旋线圈所组成。请参照图4，其为依据本发明较佳实施例的另一种变压器的示意图。如图4所示，变压器4包括一第一导电体41、一第二导电体42以及一铁芯43。

第一导电体41包括至少一导电片411，第二导电体42除一多层螺旋线圈421之外，可还包括一单层螺旋线圈424，其与多层螺旋线圈421电连接。第一导电体41与第二导电体42电磁耦合。于此，第一导电体41的导电片411则设置于单层螺旋线圈424与多层螺旋线圈421之间。在本实施例中，单层螺旋线圈424也可由导电线材螺旋绕组而形成，举例来说，导电线材(例如是漆包线、三层绝缘线或为具有自黏性的线材)的起始端426a是以平面式地由内向外采螺旋式绕组，并由内转折而延伸至单层螺旋线圈424结构外，而形成一单层螺旋线饼。导电线材的两端(即起始端426a与结尾端426b)悬置于单层螺旋线圈424的结构外，且多层螺旋线圈421的起始端423a与结尾端423b也悬置于多层螺旋线圈421的结构外，令单层螺旋线圈424与多层螺旋线圈421的两端可作为接脚使用，用以与外部构件、电路板电连接或连接至一电源等。

铁芯43是由一导磁材料制成且包括一第一铁芯431及一第二铁芯432，第一铁芯431及第二铁芯432分别具有一凸部433，该各凸部433则相对穿设单层螺旋线圈424的穿孔425、导电片411的一开口412，及多层螺旋线圈421的穿孔422而组立形成本实施例的变压器4。

或者，本发明的变压器除了可由单一导电片与单一多层螺旋线圈所组成之外，更可以由多个导电片搭配两个多层螺旋线圈以及一个单层螺旋线圈所组成。请参照图5A与图5B，其为依据本发明较佳实施例的再一种变压器的示意图。如图5A与图5B所示，变压器5包括一第一导电体51、一第二导电体52以及一铁芯53。

第一导电体51包括一导电片511与511’，第二导电体52除一多层螺旋线圈521之外，可还包括一单层螺旋线圈524以及一多层螺旋线圈521’，其都彼此相互电连接。第一导电体51与第二导电体52电磁耦合。于此，导电片511设置于单层螺旋线圈524与多层螺旋线圈521之间，而导电片511’则设置于多层螺旋线圈521与多层螺旋线圈521’之间。

铁芯53由一导磁材料制成且包括一第一铁芯531及一第二铁芯532，第一铁芯531及第二铁芯532分别具有一凸部533，该各凸部533则相对穿设单层螺旋线圈524的穿孔、导电片511的开口、多层螺旋线圈521的穿孔、导电片511’之开口，及多层螺旋线圈521’的穿孔522而组立形成本实施例的变压器5，如图5B所示。

单层螺旋线圈524的起始端526a与结尾端526b悬置于变压器5外，多层螺旋线圈521的起始端523a与结尾端523b也悬置于变压器5外，且多层螺旋线圈521’的起始端523a’与结尾端523b’也悬置于变压器5外，令单层螺旋线圈524、多层螺旋线圈521与521’的两端可作为接脚使用，用以与外部构件、电路板电连接或连接至一电源等。

另外，本发明的变压器除了可由单一导电片与单一多层螺旋线圈所组成之外，更可以由单一导电片搭配两个多层螺旋线圈所组成。请参照图6A与图6B，其为依据本发明较佳实施例的再一种变压器的示意图。如图6A与图6B所示，变压器6包括一第一导电体61、一第二导电体62以及一铁芯63。

第一导电体61包括一导电片611，第二导电体62包括多个多层螺旋线圈，例如是多层螺旋线圈621与多层螺旋线圈621′，且其彼此相互电连接。第一导电体61与第二导电体62电磁耦合。于此，导电片611设置于多层螺旋线圈621与多层螺旋线圈621’之间。

铁芯63由一导磁材料制成且包括一第一铁芯631及一第二铁芯632，第一铁芯631及第二铁芯632分别具有一凸部633，该各凸部633则相对穿设多层螺旋线圈621的穿孔622、导电片611的开口612及多层螺旋线圈621’的穿孔622’而组立形成本实施例的变压器6，如图6B所示。

依据不同的需求，各多层螺旋线圈621、621′的导电线材的两端623a、623a′、623b、623b’可分别自该多层螺旋线圈的周缘向外延伸，也可将各多层螺旋线圈621、621′的导电线材的其中一端以头尾相连的方式，例如是将多层螺旋线圈621的结尾端623b与多层螺旋线圈621’的起始端623a’相互连接，而仅以各多层螺旋线圈621、621′的另一端623a、623b′裸露于铁芯63外(如图6B所示)。使得当变压器6组装完成后，仅有多层螺旋线圈621的起始端623a以及多层螺旋线圈621’的结尾端623b’作为接脚使用，用以与外部构件、电路板电连接或连接至一电源等。如此一来，由于接脚数目减少，可简化后续将每一接脚电连接至电路板或其它外部构件的程序。

请参照图7A所示，其为依据本发明较佳实施例的又一种变压器的示意图。在图7A中，变压器7包括一导电体组70以及一铁芯73。铁芯73较佳地由上下两铁芯731、732所组成，且在下铁芯732的中央包括一凸管部74，而导电体组70套设于凸管部74。导电体组70包括一第一导电体71及一第二导电体72，相互交错套设于凸管部74上。

第一导电体71包括至少一导电片，例如是导电片711a、711b、711c，每一导电片711a、711b、711c呈一环型且分别于中央处形成一第一穿孔712a、712b、712c。第二导电体72包括至少一多层螺旋线圈，例如是多层螺旋线圈721a、721b、721c，其系由一导电线材绕组并于中央处形成一第二穿孔722，导电线材的两端自多层螺旋线圈的周缘(即多层螺旋线圈721a的起始端723a及多层螺旋线圈721c的结尾端723b)向外延伸，如图7B所示。

导电片711a、711b、711c分别设置该各多层螺旋线圈721a、721b、721c之间。第一导电体71与第二导电体72分别通过第一穿孔712a、712b、712c与第二穿孔722套设于凸管部74上，且第一导电体3471与第二导电体72为电磁耦合。当凸管部74穿设于第一导电体71的第一穿孔与第二导电体72的第二穿孔中时，上下铁芯731、732包覆第一导电体71及第二导电体72的至少一部分，而组立形成本实施例的变压器7。

由于本实施例的第一导电体71、第二导电体72及铁芯73的设置关系、结构特征、材质与导电线材的绕组方式皆与前述实施例的元件相似，故不再赘述。

另外，第一导电体71的多个导电片711a、711b、711c除了可以是个别单体之外，也可以是一体成型的单一结构，请参照图8A与图8B，图8A为图7A中导电片的另一种实施例的示意图，而图8B为图8A的导电片的侧视图。在图8A中，第一导电体81是由导电片811a与811b所组成，且导电片811a与811b之间通过一转折部82相连，使第一导电体81为一体成型的单一结构。

综上所述，因依据本发明的一种变压器是利用单一导电线材螺旋绕组形成一多层螺旋线圈用以作为变压器的初级线圈或是次级线圈，且导电线材的两端自多层螺旋线圈的周缘向外延伸，即绕组起始端与结尾端的导电线材位于多层螺旋线圈的外周缘，故多层螺旋线圈结构中各层之间紧密接合。与现有技术相比较，本发明的绕组间具有较高的耦合程度，且相同的绕组体积下具有较高的电流密度，因而达到提高变压器效率的目的。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明所要求保护的范围中。

Claims (19)

1、一种变压器，包括：

一第一导电体；

一第二导电体，与该第一导电体电磁耦合，该第二导电体包括至少一多层螺旋线圈，该多层螺旋线圈由一导电线材绕组并于中央处形成一穿孔，该导电线材的两端自该多层螺旋线圈的周缘向外延伸；以及

一铁芯，穿设于该穿孔，并包覆该第一导电体及该第二导电体的至少一部分。

2、如权利要求1所述的变压器，其中该第二导电体包括多个多层螺旋线圈，且该各多层螺旋线圈相互电连接。

3、如权利要求2所述的变压器，其中该各多层螺旋线圈的其中一端以头尾相连的方式与相邻的该多层螺旋线圈相连接，而仅以各多层螺旋线圈的另一端裸露于该铁芯外。

4、如权利要求1所述的变压器，其中该第一导电体包括至少一单层螺旋线圈或至少一多层螺旋线圈。

5、如权利要求1所述的变压器，其中该第二导电体还包括一单层螺旋线圈，该单层螺旋线圈与该多层螺旋线圈电连接。

6、如权利要求4或5所述的变压器，其中该单层与多层螺旋线圈的其中一端以头尾相连的方式相互连接，而分别仅以其另一端裸露于该铁芯外。

7、如权利要求4或5所述的变压器，其中该第一导电体包括至少一导电片，该导电片设置于该单层螺旋线圈与该多层螺旋线圈之间。

8、如权利要求7所述的变压器，其中该导电片为一铜片。

9、如权利要求7所述的变压器，其中每该导电片呈一环型且分别于其中央处形成一第一穿孔。

10、如权利要求7所述的变压器，其中该导电片呈U字型，且该导电片的两端裸露于该铁芯外，且该导电片的两端用以与一电路板或一外部构件电连接。

11、如权利要求1所述的变压器，其中该第一导电体包括多个导电片，且该些导电片是个别单体。

12、如权利要求1所述的变压器，其中该第一导电体包括多个导电片，且该些导电片为一体成型而成单一结构。

13、如权利要求12所述的变压器，其中该第一导电体还包括一转折部，使该些导电片之间通过该转折部相连，使该第一导电体为一体成型的单一结构。

14、如权利要求1所述的变压器，其中该导电线材为一漆包线、三层绝缘线或为具有自黏性的线材。

15、如权利要求1所述的变压器，其中该多层螺旋线圈于层与层及螺旋与螺旋之间通过一黏着剂黏结。

16、如权利要求1所述的变压器，其中该铁芯的中央包括一凸管部，用以穿过该穿孔。

17、如权利要求1所述的变压器，其中该铁芯包括一第一铁芯及一第二铁芯，且彼此相对套设于该穿孔。

18、如权利要求17所述的变压器，其中该第一铁芯及该第二铁芯为上下对组而组成该铁芯，且在该第二铁芯的中央包括一凸管部，用以穿过该穿孔。

19、如权利要求17所述的变压器，其中该铁芯为EE型铁芯、EI型铁芯、RM型铁芯、E型铁芯、PQ型铁芯、EC型铁芯、ETD型铁芯，或其它形状的铁芯。

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