CN101807476A

CN101807476A - 变压器结构

Info

Publication number: CN101807476A
Application number: CN200910006443A
Authority: CN
Inventors: 赖育骏; 魏伯佑
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-08-18

Abstract

本发明涉及一种变压器结构，其包括：壳体、电感单元以及导热层；壳体具有容置空间，电感单元设置于容置空间中，且具有绕线部以及磁芯组，导热层设置于电感单元与壳体之间；其中，电感单元产生的热能通过导热层传导至壳体，以进行散热及绝缘阻隔。通过本发明，电感单元产生的热能经由设置于壳体及电感单元之间的导热层传导至壳体，以增进变压器的散热效率及降低变压器的温度，同时，通过金属壳体的包覆而形成电磁干扰防护层，还可降低变压器所产生的电磁干扰，减少对变压器周边电子装置的影响，以使变压器兼具导热性佳及可降低电磁干扰等优点。

Description

变压器结构

技术领域

本发明涉及一种变压器结构，特别涉及一种可增进散热效能且可绝缘阻隔的变压器结构。

背景技术

变压器为各式电器设备中经常使用的电子组件，用以调整不同的电压，使其达到电器能够适用的范围。请参阅图1，其为一传统变压器的结构示意图。如图1所示，该变压器1主要包含磁芯组11(magnetic core assembly)、绕线基座12(bobbin)、初级绕线13(primary winding coil)与次级绕线14(secondary winding coil)。其中，初级绕线13及次级绕线14彼此重叠地(overlap)叠绕于绕线基座12的绕线部121中，且以例如绝缘胶带15(isolation tape)绝缘分离。磁芯组11通常由一第一磁芯部111与一第二磁芯部112所组成，磁芯组11的部分结构，例如第一磁芯部111与第二磁芯部112的第一轴心部和第二轴心部111a、112a，设置于绕线基座12的通道122内，使磁芯组11与初级绕线13及次级绕线14产生电磁耦合感应，由此达到电压转换的目的。

现有变压器1通常是利用自然散热的方式进行散热，因此必须将磁芯组11与绕线部121裸露于外，以增加散热效率，然而此裸露结构容易对邻近于变压器1的电路产生较高的电磁干扰，因而往往需要更多阶的滤波器来滤除干扰电波，造成增加电路设计上的困难度、成本增加以及在设置上需考虑到电磁干扰及符合安全规定等问题。

此外，若将变压器1设置于密闭空间内使用时，则会因密闭空间内的气体对流不佳或是使用时间过长等因素，使得变压器1在运作中持续地增温，导致高温蓄积，进而直接影响到变压器1及使用变压器1的周边电子装置的效能与使用寿命，因此在变压器1的设置及使用上还需格外考虑到增进散热效率的设计。

为了适应不同的设置环境及改善现有变压器1的散热效率，一般在变压器的变型结构设计上通常会改变磁芯组11的材质，或是改变初级绕线13以及次级绕线14的线径及绕线圈数，又或是以铜箔来取代传统初级绕线13及次级绕线14的线圈，以增加散热面积等不同方式，然而这些不同的变压器结构设计皆需要重新改变变压器的规格，且需要重新开模制作新的变压器结构，因而在作业上需耗费更多的时间成本以及研发、制造成本。

因此，如何发展一种可改善现有技术缺陷，在不改变原有变压器结构的情况下，可提高散热效率更可达到绝缘隔离的变压器结构，实为目前迫切需要研发的课题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种变压器结构，以解决现有变压器因散热不佳，导致工作温度过高，进而影响变压器及周边电子装置效能及使用寿命的缺陷。

本发明的又一目的在于提供一种变压器结构，以解决现有变压器因绕线结构裸露而易产生电磁干扰的缺陷。

为达上述目的，本发明的一较广义实施形式为提供一种变压器结构，其包括：壳体，具有容置空间；电感单元，设置于容置空间中，且具有绕线部以及磁芯组；以及导热层，设置于电感单元与壳体之间；其中，电感单元产生的热能通过导热层传导至该壳体，以进行散热及绝缘阻隔。

为达上述目的，本发明的又一较广义实施形式为提供一种变压器结构，其包括：壳体，具有容置空间；电感单元，设置于容置空间中，且具有主级绕组、次级绕组以及磁芯组；以及导热层，设置于电感单元与壳体之间；其中，电感单元产生的热能通过导热层传导至壳体，以进行散热及绝缘阻隔。

通过本发明，电感单元产生的热能经由设置于壳体及电感单元之间的导热层传导至壳体，以增进变压器的散热效率及降低变压器的温度，同时，通过金属壳体的包覆而形成电磁干扰防护层，还可降低变压器所产生的电磁干扰，减少对变压器周边电子装置的影响，以使变压器兼具导热性佳及可降低电磁干扰等优点。

附图说明

图1：其为现有变压器的结构示意图。

图2A：其为本发明第一较佳实施例的变压器结构的分解结构示意图。

图2B：其为图2A所示的壳体及电感单元组装的结构示意图。

图2C：其为图2A的组装结构示意图。

图3：其为本发明第二较佳实施例的变压器结构的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

变压器：1、2、3 磁芯组：11、212、312

第一磁芯部：111 第二磁芯部：112

第一轴心部：111a 第二轴心部：112a

绕线基座：12 绕线部：121、211、311

通道：122 初级绕线：13

次级绕线：14 胶带：15

电感单元：21、31 主级绕组：211a

次级绕组：211b 贯穿通道：211c

绝缘胶布：211d 磁芯：212a、212b、312a、312b

接脚：213、313 第一接脚：213a

第二接脚：213b 壳体：22、32

开口：221 容置空间：222

第一侧面：223 孔洞：223a

基板：23 贯穿孔洞：231

导热胶：24 绕线架：311a

绕组：311b 内壁面：321

导热贴片：33 边长：d1、d2

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的形式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图2A至图2C，其为本发明第一较佳实施例的变压器结构的结构示意图，如图所示，本发明的变压器2主要由电感单元21、壳体22以及导热层所组成。

如图2A所示，电感单元21包含绕线部211以及磁芯组212，于一些实施例中，绕线部211具有主级绕组211a以及次级绕组211b，以本实施例为例，主级绕组211a及次级绕组211b可为但不限为铜箔所制成，且在铜箔外侧还贴附一层绝缘胶布211d，以作为绝缘阻隔，并且，主级绕组211a以圆形缠绕，并在圆心处形成中空的贯穿通道211c，而次级绕组211b则包覆缠绕于主级绕组211a外。以及，磁芯组212由两对应设置的磁芯212a及212b所组成，于本实施例中，磁芯212a及磁芯212b分别包覆设置于绕线部211的上下侧，并分别将磁芯212a及磁芯212b的部分结构贯穿设置于绕线部211的贯穿通道211c中，当然，磁芯组212的型态及组装方式可依实际实施形式而任意变化，并不以此为限。

此外，如图2A所示，电感单元21还具有接脚213，接脚213的一端与绕线部211连接，另一端则与一电路板(未图示)电连接，以本实施例为例，主级绕组211a及次级绕组211b分别通过第一接脚213a及第二接脚213b而与电路板(未图示)电连接，以使主级绕组211a及次级绕组211b于通电后与磁芯组212产生电磁耦合感应，由此达到电压转换的目的。

于另一些实施例中，电感单元21的绕线部211也可为单一绕线的绕线部，且其材质可为漆包线或铜箔，但不以此为限。

请同时参阅图2A及图2B，如图2A所示，变压器2的壳体22为方形壳体，其主要由可导热的金属材质所制成，例如：铜或铝，但不以此为限，且壳体22具有开口221及容置空间222，开口221与容置空间222相连通，用以供电感单元21经由该开口221而设置于容置空间222内，且当电感单元21设置于容置空间222内部后，如图2B所示，再于电感单元21及壳体22之间设置导热层，于一些实施例中，导热层可为导热胶24，其填充于壳体22内部的容置空间222中，以完整包覆设置于容置空间222内的电感单元21，用以增加电感单元21的散热面积，以使自电感单元21所产生的热可经由该导热胶24形成的导热层而传导至壳体22上，其主要通过导热胶24的导热系数较大的特性，增进电感单元21的散热效率，使得热能不会蓄积于电感单元21上，以增加变压器2的使用寿命。

此外，于一些实施例中，变压器2还包括基板23，基板23的面积实质上大于壳体22的底部面积，且在基板23上还具有与接脚213的位置及数量相对应的贯穿孔洞231，如图2B所示，当电感组件21对应设置于壳体22内时，电感组件21的接脚213弯折裸露于壳体22之外，由于接脚213通常由具有可塑性的金属材质所制成，因而较容易因外力的作用而改变接脚213弯折的角度，导致其不易插设于电路板(未图示)上，然而当装有电感组件21的壳体22设置于基板23上时，则可将裸露于壳体22外的接脚213对应穿越基板23的贯穿孔洞231，进而辅助固定接脚213末端的位置，其组装完成后的结构如图2C所示，基板23不仅可用以承载壳体22，同时还可供接脚213插设定位，使得变压器2可便利地插设于电路板(未图示)上。

请同时参阅图2A、图2B及图2C，其中，壳体22还具有第一侧面223，且在第一侧面223上具有多个孔洞223a，所述多个孔洞223a可供锁固组件例如螺丝穿设，用以将装设有电感组件21的壳体22连接于另一辅助散热装置，例如：水冷散热装置或散热片，但不以此为限。如此一来，则电感单元21产生的热能可通过导热胶24传导至壳体22上，再传导至与第一侧面223连接的辅助散热装置上，由此以加快变压器2的散热速度，并可防止变压器2产生过热饱和的现象。除此之外，由于壳体22由金属材质所制成，因而可将电感单元21在运作时产生的电磁场包覆于金属壳体22内，形成电磁干扰(EMI)防护层，用以降低变压器2所产生的电磁干扰，进而可减少电路板中滤波电路的数量，并可进一步减小设置变压器2的电路板的尺寸。

请参阅图3，其为本发明第二较佳实施例的变压器结构的结构示意图，如图所示，本发明的变压器3主要由电感单元31、壳体32以及导热层所组成。其中，电感单元31具有绕线部311、磁芯组312以及接脚313，与前述实施例相仿，磁芯组312也由两磁芯312a及312b所组成，并部分穿设于绕线部311中，且绕线部311通过接脚313而与电路板(未图示)电连接，以使绕线部311与磁芯组312产生电磁偶合感应，以达到电压转换的目的，然而于本实施例中，绕线部311还包含绕线架311a，用以设置绕组311b，绕组311b的型态可为但不限为铜箔或漆包线，其可依实际实施形式而任意变化，并不以此为限。

以及，变压器3的壳体32为方形壳体，其主要由可导热的金属材质所制成，例如：铜或铝，但不以此为限，此外，于本实施例中，导热层可为但不限为导热贴片33，其可先由一模具而套设于壳体32的内壁面321，且套设导热贴片33后的内壁面321的边长d1实质上相当于电感单元31的边长d2，因此，当电感单元31设置于壳体32内部时，则设置于内壁面321的导热贴片33紧密贴附于电感单元31上，以可增加电感单元31的散热面积，并将热通过导热贴片33而传导至壳体32上，以均匀导热，并增加变压器3的散热效率。

另外，此导热贴片33也具有绝缘效果可防止变压器初级与次级通过壳体产生短路，以符合安全规定的要求。

此外，当发现一单独设置的电感单元31出现温度过高的现象时，可直接通过增设壳体32及设置于壳体32及电感单元31之间的导热贴片33，以减低电感单元31的温度，这样就可节省设计新的电感单元31或是开发新模具所需耗费的时间与金钱成本。又或者是要将变压器3设置于不同的环境中时，同样仅需依据所欲设置的空间大小而设计可与之配合的壳体32即可，同样可大幅节省变压器3的变更设计、开发新模具及重新制作的时间与成本。

由此可见，变压器3中的电感单元31并不限定于具有主、次级绕组或是具有单一绕线的电感单元31，且其绕线部311以及磁芯组312的型态可依实际实施情况而任意变化，即本发明的变压器3适用于多种不同类型的变压器，其皆可配合相对应的可导热且具绝缘屏蔽功能的壳体32以及紧密设置于电感单元31及壳体32之间的导热层来增加变压器3的散热效率，使变压器3无论在长时间使用下或是在使用环境苛刻、对流不佳的密闭空间中，例如：机房、汽车中，均可有效进行散热，并可降低变压器3的工作温度，以防止变压器3产生过热饱和的情形，因而延长变压器3的使用寿命。

综上所述，本发明的变压器结构具有壳体、电感单元以及导热层，其中，电感单元产生的热能经由设置于壳体及电感单元之间的导热层传导至壳体，以增进变压器的散热效率及降低变压器的温度，同时，通过金属壳体的包覆而形成电磁干扰防护层，还可降低变压器所产生的电磁干扰，减少对变压器周边电子装置的影响，以使变压器兼具导热性佳及可降低电磁干扰等优点。

本发明可由本领域技术人员进行多种变化和修饰，然而皆不脱离所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种变压器结构，其包括：

一壳体，具有一容置空间；

一电感单元，设置于该容置空间中，且具有一绕线部以及一磁芯组；以及

一导热层，设置于该电感单元与该壳体之间；

其中，该电感单元产生的热能通过该导热层传导至该壳体，以进行散热及绝缘阻隔。

2.如权利要求1所述的变压器结构，其中该绕线部由铜箔所制成。

3.如权利要求1所述的变压器结构，其中该绕线部还包含一接脚，用以与一电路板电连接。

4.如权利要求3所述的变压器结构，其中该变压器结构还包含一基板，该基板具有至少一个贯穿孔洞，用以供该接脚插设定位。

5.如权利要求1所述的变压器结构，其中该壳体由导热的金属材质所制成。

6.如权利要求1所述的变压器结构，其中该壳体还具有一第一侧面，该第一侧面上具有多个孔洞，用以供一锁固组件穿设，以将该变压器结构与一辅助散热装置连接固定。

7.如权利要求6所述的变压器结构，其中该辅助散热装置为一水冷散热装置或一散热片。

8.如权利要求1所述的变压器结构，其中该导热层为一导热胶所形成，所述导热胶填充于该电感单元及该壳体之间，用以增加该电感单元的散热面积，并将热能传导至该壳体。

9.如权利要求1所述的变压器结构，其中该导热层为一导热贴片所形成，该导热贴片贴附于该电感单元及该壳体之间，用以增加该电感单元的散热面积，并将热能传导至该壳体。

10.一种变压器结构，其包括：

一壳体，具有一容置空间；

一电感单元，设置于该容置空间中，且具有一主级绕组、一次级绕组以及一磁芯组；以及

一导热层，设置于该电感单元与该壳体之间；

11.如权利要求10所述的变压器结构，其中该主级绕组及该次级绕组的至少其中之一由铜箔所制成。

12.如权利要求10所述的变压器结构，其中该主级绕组及该次级绕组各包含一接脚，用以与一电路板电连接。

13.如权利要求12所述的变压器结构，其中该变压器结构还包含一基板，该基板具有至少一个贯穿孔洞，用以供该接脚插设定位。

14.如权利要求10所述的变压器结构，其中该壳体由导热的金属材质所制成。

15.如权利要求10所述的变压器结构，其中该壳体还具有一第一侧面，该第一侧面上具有多个孔洞，用以供一锁固组件穿设，以将该变压器结构与一辅助散热装置连接固定。

16.如权利要求15所述的变压器结构，其中该辅助散热装置为一水冷散热装置或一散热片。

17.如权利要求10所述的变压器结构，其中该导热层为一导热胶所形成，所述导热胶填充于该电感单元及该壳体之间，用以增加该电感单元的散热面积，并将热能传导至该壳体。

18.如权利要求10所述的变压器结构，其中该导热层为一导热贴片所形成，该导热贴片贴附于该电感单元及该壳体之间，用以增加该电感单元的散热面积，并将热能传导至该壳体。