CN101894660B

CN101894660B - 变压器结构

Info

Publication number: CN101894660B
Application number: CN2009102030918A
Authority: CN
Inventors: 刘家铭; 陈志明; 赖育骏
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2029-05-19
Also published as: CN101894660A

Abstract

本发明涉及一种变压器结构，至少包括：基座，具有第一容置空间及至少一第一容置槽；磁芯组，其包括：第一磁芯部件，具有第一柱体；第二磁芯部件；以及第三磁芯部件，选择性设置于第一容置槽中；以及至少一绕组，设置于基座上。其中，基座设置于第一磁芯部件与第二磁芯部件之间，并使第一柱体设置于第一容置空间中，通过第三磁芯部件选择性设置于第一容置槽中，来调整第三磁芯部件与第一磁芯部件及第二磁芯部件之间的气隙距离。通过本发明不仅可降低变压器的温度，使变压器符合安全要求，同时也可维持其运作所需的电感量，且规格化的磁芯组及基座等元件还可使变压器整体的工艺简化，有效节省制造时间、成本，还具有减小整体体积且易于组装等优点。

Description

变压器结构

技术领域

本发明涉及一种变压器，特别涉及一种具有分布式气隙的变压器结构。

背景技术

一般而言，电器设备中常设有许多磁性元件，如变压器、电感元件等，而为了对应于电器设备的薄型化，磁性元件及内部使用的导电绕组也须朝薄型化的趋势发展，以降低电器设备的整体体积。

以变压器为例，现有变压器结构如图1A所示，如图所示，变压器1主要由绕线架11、磁芯组12以及线圈13所组成，其中，绕线架11具有绕线槽111，该绕线槽用以供线圈13缠绕于其上，且在绕线架11中还具有一贯穿通道112。绕线架11的底部具有多个接脚113，用以与线圈13的端部连接，以使该线圈13可与一电路板(未图示)电连接。磁芯组12为EE型铁心，且具有第一磁芯部件121以及第二磁芯部件122，第一磁芯部件121及第二磁芯部件122于中间及两端分别设有同侧凸出的中柱121a、122a及侧柱121b、122b。

当变压器1进行组装时，主要将第一磁芯部件121的中柱121a以及第二磁芯部件122的中柱122a分别对应于绕线架11的贯穿通道112，并将中柱121a、122a容设于贯穿通道112内，且使第一磁芯部件121的侧柱121b与第二磁芯部件122的侧柱122b相互对应组装，通过设置于绕线架11上的线圈13与第一磁芯部件121及第二磁芯部件122之间的电磁感应，使线圈13产生感应电压，并完成如图1B所示的变压器1。

当现有变压器1应用于功率因素校正(Power Factor Correction Circuit，PFC)电路时，为了控制电磁感应的感量大小，需通过改变第一磁芯部件121的中柱121a与第二磁芯部件122的中柱122a之间的距离，以增加变压器1的气隙，进而控制电感量。现今的做法主要用工具将中柱121a、122a进行研磨，将原本与侧柱121b、122b相同长度的中柱121a、122a研磨掉一定体积，使研磨后的中柱121a、122a比侧柱121b、122b减少了长度d₀(如图1A所示)，如此一来，当第一磁芯部件121与第二磁芯部件122容设至贯穿通道112内时，中柱121a与中柱122a之间将具有一长度为2d₀的间隙(未图示)，此间隙则可用以调整变压器1的电感。然而，现有变压器1在研磨中柱121a、122a时，会受到侧柱121b、122b的阻碍，而使得研磨作业较为困难，尤其当需要对中柱121a、122a进行较深的研磨时，往往因为作业不易而需耗费更多的时间。

此外，传统变压器1使用单一气隙制作而成，当欲变更变压器1的气隙时，只能再重新研磨制作新的磁芯组，而旧的第一磁芯部件121及第二磁芯部件122就只能作废，如此一来，在变更气隙大小、密度的设计时，则会因磁芯组12单一形式的设计，缺乏共享性，而导致额外增加开发成本及制作工时，且报废的第一磁芯部件121、第二磁芯部件122以及研磨时产生的磁芯粉末均会带来环境污染等问题。并且，现有变压器1在研磨磁芯组12时，通常是使用破坏性高的砂轮机，因此在研磨时有可能会造成磁芯组12内部因研磨而产生不同程度的损坏，进而影响到变压器1的特性及效能。

此外，当现有变压器1欲增加气隙时，则会因两中柱121a、122a之间增加了长度为2d₀的间隙而增加边缘效应，亦即提高了涡流损，因此易造成变压器1在运作中时会出现温升过高的情形，因而无法符合安全要求，或是必须增加额外的散热、导热元件的制作成本。

有鉴于此，如何发展一种可简化磁芯组的工艺、降低磁芯组于研磨时产生的损坏及降低变压器温度，且可增加共享性，并能机动性调整气隙距离以改变电感量的变压器结构，以解决现有技术的诸多缺陷，实为相关技术人员目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种变压器结构，以解决现有变压器在增加磁芯组两中柱间的气隙距离，以调整变压器的电感量时，易使得整体体积较大的缺陷。

本发明的另一目的在于提供一种变压器结构，可依需求而改变气隙距离，以控制与调整变压器的电感量，并可减少变压器的边缘效应，降低变压器的温度。

本发明的又一目的在于提供一种变压器结构，具有规格化的磁芯组，由此简化工艺，减少工艺中的加工程序，以有效节省时间及成本。

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，至少包括：基座，具有第一容置空间及至少一第一容置槽；磁芯组，其包括：第一磁芯部件，具有第一柱体；第二磁芯部件；以及第三磁芯部件，选择性设置于第一容置槽中；以及至少一绕组，设置于基座上。其中，基座设置于第一磁芯部件与第二磁芯部件之间，并使第一柱体设置于第一容置空间中，通过第三磁芯部件选择性设置于第一容置槽中，来调整第三磁芯部件与第一磁芯部件及第二磁芯部件之间的气隙距离。

为达前述目的，本发明的另一较广义实施形式为提供一种变压器结构，其包括：基座，具有第一容置空间及多个第一容置槽；磁芯组，其包括：第一磁芯部件，具有第一柱体；第二磁芯部件；以及多个第三磁芯部件，选择性设置于多个第一容置槽中；以及至少一绕组，设置于基座上；其中基座设置于第一磁芯部件与第二磁芯部件之间，并使第一柱体设置于第一容置空间中，通过多个第三磁芯部件分布式设置于多个第一容置槽的位置，来调整多个第三磁芯部件与第一磁芯部件及第二磁芯部件之间的气隙距离。

本发明的变压器不仅可降低变压器的温度，使变压器符合安全要求，同时也可维持其运作所需的电感量，且规格化的磁芯组及基座等元件还可使变压器整体的工艺简化，有效节省制造时间、成本，还具有减小整体体积且易于组装等优点。

附图说明

图1A：其为现有变压器的结构示意图。

图1B：其为图1A所示的变压器的组合结构示意图。

图2A：其为本发明第一较佳实施例的变压器的分解结构示意图。

图2B：其为图2A所示的变压器的组合结构示意图。

图2C：其为图2A所示的变压器与绕组组装后的结构示意图。

图3：其为本发明第二较佳实施例的变压器的组合结构示意图。

图4：其为本发明第三较佳实施例的变压器的组合结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、2、3、4：变压器 11：绕线架

12、22、33、42：磁芯组 13：线圈

111：绕线槽 112：贯穿通道

113、214：接脚

121、221、331、421：第一磁芯部件

122、222、332、422：第二磁芯部件 121a、122a：中柱

121b、122b、221b、221c、222b、222c、421a、421b：侧柱

21、41：基座 211：第一表面

212、311、321：第一容置空间 212a：第一挡墙

213：第一容置槽 213a：分隔墙

215：第二表面 216：第三表面

217：第二容置空间 218：第四表面

223：第三磁芯部件 23、43：绕组

221a：第一中柱 222a：第二中柱

31：第一基座 32：第二基座

331a：第一侧柱 331b：第二侧柱

34：第一绕组 35：第二绕组

d₀、d₁、d₁’、d₂、d、d’：长度

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保护范围，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及图2B，其分别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及组合结构示意图。如图所示，本发明的变压器2主要包括基座21、磁芯组22以及至少一绕组23(如图2C所示)，其中基座21具有第一容置空间212及多个第一容置槽213，磁芯组22则包含第一磁芯部件221、第二磁芯部件222及第三磁芯部件223，其中第一磁芯部件221具有第一柱体，用以容设于第一容置空间212中，以本实施例为例，第一柱体为第一磁芯部件221的第一中柱221a，且第三磁芯部件223选择性地设置于对应的第一容置槽213中，以及，绕组23设置于基座21上(如图2C所示)。

于本实施例中，基座21为方形柱体结构，但不以此为限，且在基座21的第一表面211上具有第一容置空间212，在第二表面215上具有多个第一容置槽213，且第一表面211实质上垂直于第二表面215。于一些实施例中，平行于第一表面211的第三表面216上也具有对应于第一容置空间212的第二容置空间217，但不以此为限。此外，在第三表面216还具有多个接脚214，所述多个接脚向下延伸，用以与一电路板(未图示)电连接。

请再参阅图2A，磁芯组22具有第一磁芯部件221、第二磁芯部件222以及第三磁芯部件223，其中第一磁芯部件221具有第一柱体，其与第一磁芯部件221一体成型，且第一柱体的边长及体积与基座21的第一容置空间212实质上相同，故可容设于基座21的第一容置空间212中，以本实施例为例，第一柱体为第一磁芯部件221的第一中柱221a。且于本实施例中，第一中柱221a的长度d₁与第一容置空间212的深度d₁’相同，且长度d₁实质上短于第一磁芯部件221的侧柱221b、221c的长度d。另外，于本实施例中，第二磁芯部件222也具有一体成型的第二柱体，用以容置于基座21底部的第二容置空间217内，且第二柱体可为但不限为第二中柱222a。第二中柱222a的长度d₂也与第二容置空间217的深度(未图示)相同，同时也小于第二磁芯部件222的侧柱222b、222c的长度d’，因此，第二中柱222a恰好可容设于基座21的第二容置空间217中，以及，第二磁芯部件222的侧柱222b、222c的长度d’可与第一磁芯部件221的侧柱221b、221c的长度d相同，但并不以此为限。于本实施例中，第一容置空间212与相邻的第一容置槽213间以第一挡墙212a相分隔，当基座21具有多个第一容置槽213时，则多个第一容置槽213之间也以分隔墙213a彼此分隔，以及，在第二容置空间217与相邻的第一容置槽213之间也以第二挡墙(未图示)相分隔。

于本实施例中，磁芯组22为EE型铁心，但不以此为限，磁芯组22也可为UU型铁心或EI型铁心，其型态可依实际实施情形而任意变化。磁芯组22还具有多个第三磁芯部件223，其型态为薄片型的板件结构，且第三磁芯部件223的轮廓、边长及体积实质上等同于基座21上对应的第一容置槽213的轮廓、边长与体积，即当第一容置槽213为一方形容置槽时，则第三磁芯部件223的型态为对应的方形薄片，故其恰好可容设于对应的第一容置槽213内，同样地，当第一容置槽213为一圆形容置槽时，则第三磁芯部件223的型态为对应的圆形薄片，以容设于对应的第一容置槽213内，除此之外，第三磁芯部件223的数量也可依实际实施情形而任意变化，于另一些实施例中，第三磁芯部件223的数量也可为一个，并可选择要设置于基座21中多个第一容置槽213的其中之一，用以调整第三磁芯部件223与第一磁芯部件221及第二磁芯部件222之间的距离，由此调整磁芯组22的气隙距离，并可调整、改变变压器2的电感量。

请同时参阅图2A、图2B及图2C，其中图2C为图2A所示变压器与绕组组装完成后的结构示意图。如图2A、图2B及图2C所示，当组装变压器2时，首先将多个第三磁芯部件223对应设置于基座21的第一容置槽213内，再以例如胶带缠绕或是以点胶方式固定所述第三磁芯部件223，使第三磁芯部件223固定设置于第一容置槽213内。接着，将绕组23绕设于基座21上。之后，将基座21设置于第一磁芯部件221及第二磁芯部件222之间。于本实施例中，绕组23包含初级绕线及次级绕线，并不以此为限。于另一些实施例中，绕组23也可为薄片型铜片，且在基座21的第四表面218上还可具有多个第二容置槽(未图示)，所述多个第二容置槽可用于容设扁平导电片制成的绕组23，通过绕组23与磁芯组22之间电磁感应，以产生感应电压。绕组23的型态可为线圈、线圈所缠绕而成的一线饼结构、铜箔、铜片等，可依实际实施方式而任意变化，并不以此为限。此外，于另一些实施例中，该第四表面218上的多个第二容置槽(未图示)也可用于容设对应的第三磁芯部件223，使部分的第二磁芯部件222设置于第一表面211的第一容置槽213内以及部分的第二磁芯部件222设置于第四表面218的第二容置槽内，由于其形态与结构与前述实施例相仿，故于此不再赘述。于此实施例中，第四表面218实质上垂直于第一表面211，其可平行于第二表面215或是邻接于第二表面215，并不以此为限，且多个第二容置槽所设置的位置可依实际实施情形而任意变化。

接着，再将第一磁芯部件221的第一中柱221a以及第二磁芯部件222的第二中柱222a分别对应于基座21的第一容置空间212及第二容置空间217，并将第一中柱221a、第二中柱222a分别容设于第一容置空间212及第二容置空间217内，且使第一磁芯部件221的侧柱221b、221c分别与第二磁芯部件222的侧柱222b、222c对应，最后，再以固定装置，例如胶带、夹具等，将第一磁芯部件221及第二磁芯部件222对应夹持固定，以完成如图2C所示的变压器2，通过设置于基座21上的绕组23与第一磁芯部件221、第二磁芯部件222及第三磁芯部件223之间的电磁感应，而产生感应电压。如此一来，变压器2可通过分布式设置于第一磁芯部件221及第二磁芯部件222之间的第三磁芯部件223的距离而调整、改变气隙距离，并且，由于第三磁芯部件223嵌设于基座21之中，因此当变压器2完成组装后，其整体厚度仅为第一磁芯部件221及第二磁芯部件222的高度总和d+d’，因此可有效减小变压器2的体积。

此外，在制造磁芯组22时，则可直接以模具制成第一中柱221a、第二中柱222a较短的第一磁芯部件221、第二磁芯部件222以及规格相同的多个第三磁芯部件223，当欲调整变压器2的气隙距离时，仅需调整第三磁芯部件223的数量以及所设置的位置即可，通过磁芯组22规格化的设计，使得变压器2于工艺上更为简便，简化生产流程，而不必再逐一研磨第一磁芯部件221及第二磁芯部件222，不仅节省工时及成本，同时也达到环保的功效，还可减少因研磨磁芯组22造成磁芯内部损坏的问题，因而可改善变压器2的质量以及提升成品的良率。

此外，当变压器2的温升过高时，即可调整多个第三磁芯部件223所分布设置的位置，将气隙分散以降低磁力线向外发散所造成的边缘效应，进而可降低变压器2的温度，且不需变更变压器2的设计，也无须额外花费增设散热装置的成本，使得变压器2具有更广泛的应用性。

请参阅图3，其为本发明第二较佳实施例的变压器结构的组合结构示意图。如图所示，本发明的变压器3主要包括第一基座31、第二基座32、磁芯组33、第一绕组34及第二绕组35，其中第一基座31及第二基座32的结构与前述实施例相仿，故于此不再赘述，惟于本实施例中，磁芯组33为UU型磁芯，磁芯组33的第一磁芯部件331的第一柱体为第一侧柱331a，用以对应插设于第一基座31的第一容置空间311内，且第一磁芯部件331的第二侧柱331b则对应插设于第二基座32的第一容置空间321内。同样地，第二磁芯部件332的两侧柱(未图示)也可分别对应插设于第一基座31及第二基座32的第二容置空间(未图示)内，通过第一基座31及第二基座32以将UU型的磁芯组33相互组接，同时，在第一基座31及第二基座32内也设置有可调整数量及设置位置的第三磁芯部件(未图示)，因此同样可通过调整第三磁芯部件的数量及其所设置的位置、分布的距离等来调整变压器3的气隙距离。

请再参阅图4，其为本发明第三较佳实施例的变压器结构的组合结构示意图。如图所示，本发明的变压器4主要包括基座41、磁芯组42以及至少一绕组43，其中基座41及绕组43的结构与设置方式与前述实施例相仿，故于此不再赘述，然而于本实施例中，磁芯组42为EI型铁心，即当E型的第一磁芯部件421设置于基座41的第一容置空间(未图示)内的第一柱体为第一中柱(未图示)，且第一磁芯部件421的侧柱421a及421b的长度实质上与基座41的长度相同，因此当第一磁芯部件421与基座41组装时，侧柱421a及421b包覆于基座41的两侧，且第二磁芯部件422为I型铁心，其设置于第一磁芯部件421及基座41的下方，可通过例如胶带或夹具等固定装置将第一磁芯部件421与第二磁芯部件422固定，由此完成变压器4的组装，并使绕组43与第一磁芯部件421、第二磁芯部件422以及分布式设置于基座41内的第三磁芯部件(未图示)产生电磁感应，并可通过第三磁芯部件的数量及其所设置的位置以调整气隙大小。

由上述实施例可见，磁芯组的第一磁芯部件及第二磁芯部件的型态可为EE型磁芯、UU型磁芯或EI型磁芯，但并不以此为限，而设置于基座内的第一容置槽的第三磁芯部件的数量、型态及所设置的位置还可依实际实施情形而任意变化，而使得基座及磁芯组的设计可更富变化性，并可增加变压器应用于不同电子产品间的灵活度及广泛性。

综上所述，本发明提供一种变压器结构，该变压器结构由基座、磁芯组及至少一绕组所组成，其中基座具有第一容置空间及至少一第一容置槽，磁芯组则具有第一磁芯部件、第二磁芯部件及第三磁芯部件，通过将第一磁芯部件的第一柱体设置于第一容置空间中，将可改变数量及设置位置的第三磁芯部件设置于第一容置槽中，来调整及改变第三磁芯部件与第一磁芯部件及第二磁芯部件之间的气隙距离，以降低边缘效应，进而降低变压器的温度。此外，通过调整规格化的第三磁芯部件的数量及所设置的位置，可控制与调整变压器的电感，故本发明的变压器不仅可降低变压器的温度，使变压器符合安全要求，同时也可维持其运作所需的电感量，且规格化的磁芯组及基座等元件还可使变压器整体的制造过程简化，有效节省制造时间、成本，还具有减小整体体积且易于组装等优点。

本发明可由本领域技术人员进行各种变化与修饰，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，至少包括：

一基座，具有一第一容置空间及至少一第一容置槽；

一磁芯组，其包括：

一第一磁芯部件，具有一第一柱体；

一第二磁芯部件；以及

一第三磁芯部件，选择性设置于该第一容置槽中；以及

至少一绕组，设置于该基座上；

其中，该基座设置于该第一磁芯部件与该第二磁芯部件之间，并使该第一柱体设置于该第一容置空间中，通过该第三磁芯部件选择性设置于该第一容置槽中，来调整该第三磁芯部件与该第一磁芯部件及该第二磁芯部件之间的气隙距离。

2.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第三磁芯部件的轮廓及体积相同于该第一容置槽的轮廓及体积。

3.如权利要求1所述的变压器结构，其中该基座还具有一第二容置空间，该第二容置空间用以容置该第二磁芯部件的一第二柱体。

4.如权利要求3所述的变压器结构，其中该第一容置空间设置于该基座的一第一表面，该第一容置槽设置于该基座的一第二表面，且该第一表面垂直于该第二表面。

5.如权利要求4所述的变压器结构，其中该第二容置空间设置于该基座的一第三表面，且该第三表面平行于该第一表面。

6.如权利要求4所述的变压器结构，其中该基座还具有至少一第二容置槽，所述第二容置槽用以选择性容置该第三磁芯部件。

7.如权利要求6所述的变压器结构，其中该第二容置槽设置于该基座的一第四表面，且该第四表面垂直于该第一表面。

8.如权利要求1所述的变压器结构，其中该磁芯组选自于EE型磁芯、UU型磁芯及EI型磁芯其中之一。

9.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第一柱体与该第一磁芯部件一体成型。

10.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第一柱体为该第一磁芯部件的一第一中柱，该第一中柱的长度短于该第一磁芯部件的多个侧柱。

11.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第一柱体为该第一磁芯部件的一第一侧柱。

12.一种变压器结构，其包括：

一基座，具有一第一容置空间及多个第一容置槽；

一磁芯组，其包括：

一第一磁芯部件，具有一第一柱体；

一第二磁芯部件；以及

多个第三磁芯部件，选择性设置于所述多个第一容置槽中；以及

至少一绕组，设置于该基座上；

其中，该基座设置于该第一磁芯部件与该第二磁芯部件之间，并使该第一柱体设置于该第一容置空间中，通过所述多个第三磁芯部件分布式设置于所述多个第一容置槽的位置，来调整所述多个第三磁芯部件与该第一磁芯部件及该第二磁芯部件之间的气隙距离。