CN102881405A - 变压器与电感元件的组合结构及其形成方法 - Google Patents

Abstract

一种变压器与电感元件的组合结构及其形成方法，该组合结构包含导电基座、变压器及电感元件。导电基座包含第一、第二及第三导电板，第三导电板设置于第一及第二导电板之间，且第一、第二及第三导电板设置于同一水平高度。变压器包含绕线基座、绕线结构、导电结构及磁芯组，导电结构至少部分容置于绕线基座中，导电结构包含多个导电单元，每一导电单元具有中空孔洞及多个延伸部，且多个导电单元的多个中空孔洞对应形成贯穿通道，导电单元通过多个延伸部插设于导电基座的第一、第二及第三导电板上。电感元件具有出线端，并插设于导电基座的第三导电板上。本发明可提升电子组件的集成度，降低损耗，且导电基座可作为一散热介面，以增加散热效率。

Description

变压器与电感元件的组合结构及其形成方法

技术领域

本发明涉及一种变压器结构，尤其涉及一种整合电感元件的变压器结构。

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，使电压达到电子设备能够适用的范围。请参阅图1，其为美国专利证号US7,091,817所揭示的公知变压器的结构示意图。如图1所示，公知变压器1包括绕线架10、初级绕线(未图示)、多个导电片12以及磁芯组13。绕线架10具有一框型表面101，其与两壁状结构102、103垂直并连结，该壁状结构102、103相互平行并形成一绕线槽104以绕设初级绕线，且在该壁状结构102、103的两侧边设有延伸折片105及106，以形成两个侧边引导槽107，用以容置对应的该导电片12。磁芯组13由一第一磁芯部件131与第二磁芯部件132所组成。此外，导电片12由铜片制成，以作为变压器1的次级绕线。导电片12为单圈结构，且导电片12于一侧具有一开口121，使其大体上呈U型结构，借此导电片12可利用开口121插入引导槽107内，以置入并固定于绕线架10内，并直接与电器设备内的系统电路板连接。

虽然公知变压器1确实可达到电压转换的功能，但一般系统电路板上会设有电感元件(未图示)，用以与变压器1的次级侧输出端，例如导电片12的输出端，连接，但因公知变压器1的结构设计并无法直接与电感元件连接，故公知变压器1与电感元件必须分别设置于系统电路板上，再利用系统电路板上的布局线路，使变压器1的次级侧输出端与电感元件之间电性相连。然而此种设置的方法具有许多的缺陷，首先，因公知的变压器1与电感元件分离地设置于系统电路板上，故会占据系统电路板上大量的空间，且目前电子设备均朝高功率以及微小化的趋势发展，如何提升系统电路板的空间利用率、整合电子组件和/或提升电子组件的集成度被视为研发的重点，而公知变压器1与电感元件之间的配置方式将无法符合实际需求。再者，由于公知的变压器1需利用系统电路板上的布局线路来与电感元件电连接，如此将增加损耗。

因此，如何发展一种可整合变压器与电感元件以改善上述公知技术缺陷，且组装容易的导电结构及使用该导电结构的变压器，实为目前迫切需要解决的课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种变压器与电感元件的组合结构，以解决公知变压器与电感元件间的连接方式将占据系统电路板上大量的空间，导致电子设备无法进一步地朝高功率以及微小化的要求发展，以及公知的变压器需利用系统电路板上的布局线路与电感元件相连，导致增加损耗等缺点。

本发明的又一目的在于提供一种变压器与电感元件的组合结构，其中变压器与电感元件通过导电基座连接，且可利用过炉焊锡工艺将变压器与电感元件固定于导电基座上，借此简化工艺及降低成本。

为达上述目的，本发明的一较广义实施方式为提供一种变压器与电感元件的组合结构，包含：一导电基座，包含一第一导电板、一第二导电板及一第三导电板，其中该第三导电板设置于该第一导电板及该第二导电板之间，且该第一导电板、该第二导电板及该第三导电板设置于同一水平高度且共同定义出一平面；一变压器，包含一绕线基座、一绕线结构、一导电结构以及一磁芯组，其中该导电结构至少部分容置于该绕线基座中，该导电结构包含多个导电单元，每一该导电单元具有一中空孔洞及多个延伸部，且所述多个导电单元的所述多个中空孔洞对应地形成一贯穿通道，该导电单元通过所述多个延伸部插设于该导电基座的该第一、第二及第三导电板上；以及一电感元件，具有一出线端，该出线端插设于该导电基座的该第三导电板上，其中该变压器与该电感元件设置于该导电基座的同一侧上。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施方式为提供一种形成变压器与电感元件的组合结构的方法，包含步骤：提供一导电基座，其包含一第一导电板、一第二导电板及一第三导电板，其中该第三导电板设置于该第一导电板及该第二导电板之间，且该第一导电板、该第二导电板及该第三导电板设置于同一水平高度且共同定义出一平面；提供一变压器，其包含一绕线基座、一绕线结构、一导电结构以及一磁芯组，其中该导电结构至少部分容置于该绕线基座中，该导电结构包含多个导电单元，每一该导电单元具有一中空孔洞及多个延伸部，且所述多个导电单元的所述多个中空孔洞对应地形成一贯穿通道；提供一电感元件，其具有一出线端；将该导电单元的所述多个延伸部插设于该导电基座的该第一导电板、该第二导电板及该第三导电板上，并将该电感元件的该出线端插设于该导电基座的该第三导电板上；以及通过一焊料于同一过炉焊锡工艺中将该导电单元的所述多个延伸部及该电感元件的该出线端固定于该导电基座上，以使该变压器与该电感元件设置于该导电基座的同一侧上。

本发明的变压器与电感元件的组合结构设置于系统电路板上时，便可整合并增加系统电路板上的空间利用率，进而提升电子组件的集成度，并降低损耗，且导电基座可作为一散热介面，借以增加散热效率。另外，本发明的变压器与电感元件的组合结构更可与一整流电路板整合，该整流电路板同样与导电基座连接，且可通过过炉焊锡工艺同时将变压器、电感元件及整流电路板固定于导电基座上，可大大简化工艺及降低成本。

附图说明

图1为公知变压器的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构爆炸图。

图4为本发明较佳实施例的导电基座示意图。

图5为本发明较佳实施例的导电结构示意图。

图6为本发明较佳实施例的导电单元爆炸图。

图7为本发明较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构以焊料固定的示意图。

图8为本发明较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构设置于系统电路板上的示意图。

图9及图10为本发明另一较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构示意图及爆炸图。

图11及图12为本发明又一较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构示意图及爆炸图。

图13为本发明形成变压器与电感元件的组合结构的方法流程图。

图14及图15为本发明再一较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构示意图及爆炸图。

上述附图中的附图标记说明如下：

1、30：变压器

10：绕线架

12：导电片

13、34：磁芯组

101：框型表面

102、103：壁状结构

104、312：绕线槽

105、106：延伸折片

107：引导槽

121：开口

131、341：第一磁芯部件

132、342：第二磁芯部件

20：导电基座

21：第一导电板

22：第二导电板

23：第三导电板

211、221、231：第一卡合孔

212、222：第三卡合孔

232：第二卡合孔

233：第四卡合孔

31：绕线基座

311：主体

313：容置槽

314、332：贯穿通道

32：绕线结构

33：导电结构

330：导电单元

331、3332、3342、3352：中空孔洞

333：第一导电片

334：第二导电片

3330、3340：缺口

3331、3341：导电本体

3333、3343：第一端部

3334、3344：第二端部

3335、3345：延伸部

335：绝缘片

3351：绝缘本体

40：电感元件

41：第一出线端

42：第二出线端

50：电路板

51：第一接脚

52：第二接脚

53：第三接脚

54：整流开关

55：第四接脚

60：焊料

70：系统电路板

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后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其都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2，其为本发明较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构示意图。如图所示，本发明的变压器与电感元件的组合结构包含一导电基座20、一变压器30及一电感元件40。导电基座20包含一第一导电板21、一第二导电板22及一第三导电板23，其中，第三导电板23设置于第一导电板21及第二导电板22之间，且第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23设置于同一水平高度且共同定义出一平面。举例而言，第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23可为长条形板状结构，但不以此为限。又，如图所示，变压器30与电感元件40设置于导电基座20的同一侧上。

请参阅图3，其为本发明较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构爆炸图。如图所示，变压器30主要由一绕线基座31、一绕线结构32、一导电结构33以及一磁芯组34所组成。于本实施例中，绕线结构32作为主级绕组，而导电结构33则作为次级绕组，但不以此为限。绕线基座31具有主体311、多个绕线槽312以及多个容置槽313。主体311上具有一贯穿通道314，主要用来容置部分磁芯组34且与容置槽313相连通。多个绕线槽312设置于主体311上，用以供绕线结构32缠绕。多个中空的容置槽313同样设置于主体311上，且具有开口，可使导电结构33经由开口插入容置槽313内部。

请参阅图4，其为本发明较佳实施例的导电基座示意图。如图所示，第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23分别具有多个第一卡合孔211、221、231，可供导电结构33插设于其中。第三导电板23更具有一第二卡合孔232，可供电感元件40的第一出线端41插设于其中。此外，第一导电板21及第二导电板22更可分别具有一第三卡合孔212、222，用以供电路板50的第一接脚51及第二接脚52插设于其中。

请参阅图5，其为本发明较佳实施例的导电结构示意图。如图所示，导电结构33包含多个导电单元330，每一导电单元330都具有中空孔洞331，且多个导电单元330的多个中空孔洞331相对应地形成一贯穿通道332。于本实施例中，导电结构33可包含例如四个导电单元330，但导电单元330的数量及排列位置并不局限于此，可根据应用需求而变更。

请参阅图6，其为本发明较佳实施例的导电单元爆炸图。如图所示，每一导电单元330包含第一导电片333、第二导电片334及设置于两导电片333、334间的一绝缘片335。第一导电片333大体上为具有缺口3330的环形、矩形或多边型，并可为铜片所制成，但其形状或材质都不以此为限。第一导电片333可包含一导电本体3331，且导电本体3331中央具有一中空孔洞3332。第一导电片333更具有一第一端部3333以及一第二端部3334，分别邻设于缺口3330的两侧且与导电本体3331连接，其中，第二端部3334具有一延伸部3335，用以插设于导电基座20的第一导电板21或第二导电板22的孔洞中(如图3所示)。

第二导电片334也大体上为具有缺口3340的环形、矩形或多边型，并可为铜片所制成，但其形状或材质都不以此为限。第二导电片334可包含一导电本体3341，且导电本体3341中央具有一中空孔洞3342。第二导电片334更具有一第一端部3343以及一第二端部3344，分别邻设于缺口3340的两侧且与导电本体3341连接，其中，第二端部3344具有一延伸部3345，用以插设于导电基座20的第三导电板23的孔洞中(如图3所示)。

绝缘片335具有一绝缘本体3351，其形状实质上对应第一导电片333的导电本体3331及第二导电片334的导电本体3341，且同样具有中空孔洞3352。绝缘片335可通过例如但不限于黏胶而附着于第一导电片333的导电本体3331及第二导电片334的导电本体3341上，并通过将绝缘片335设置于第一导电片333及第二导电片334之间而达到隔离第一导电片333及第二导电片334的功效。第一导电片333的中空孔洞3332、第二导电片334的中空孔洞3342及绝缘片335的中空孔洞3352彼此相对应并定义出导电单元330的中空孔洞331。

请再参阅图3至图5。相邻的导电单元330呈反向设置，使得两相邻导电单元330的第一导电片333上的延伸部3335设置于两相对侧且分别靠近导电基座20的第一导电板21及第二导电板22。当将多个导电单元330设置于导电基座20上时，其中一导电单元330的两延伸部3335及3345分别插设于第一导电板21的第一卡合孔211及第三导电板23的第一卡合孔231中，而与其相邻的导电单元330的两延伸部3335及3345则分别插设于第二导电板22的第一卡合孔221及第三导电板23的第一卡合孔231中。

请再参阅图3。导电结构33最外侧的两个导电单元330可设置于绕线基座31的两侧，但不以此为限。导电结构33的两相邻导电单元330间的距离实质上等于或大于每一绕线槽312的宽度，并且，容置槽313为可与贯穿通道314连通的中空结构，故当导电结构33的导电单元330置入容置槽313内部后，可使多个导电单元330所构成的贯穿通道332与绕线基座31上的贯穿通道314彼此相对应并且相连通。

磁芯组34可为例如EE型铁心，且具有第一磁芯部件341及第二磁芯部件342。导电结构33的导电单元330的中空孔洞331的直径大小实质上与绕线基座31的贯穿通道314的直径大小相同，故当导电结构33的导电单元330插入绕线基座31的容置槽313内部时，导电结构33的贯穿通道332将与绕线基座31的贯穿通道314相连通，因此可使磁芯组34的第一磁芯部件341及第二磁芯部件342的轴心部穿过绕线基座31的贯穿通道314及导电结构33的贯穿通道332，而组装成变压器30(如图2所示)，以利用电磁感应作用使作为主级绕组的绕线结构32与作为次级绕组的导电结构33产生感应电压，以达到电压转换的目的。

请再参阅图2。电感元件40的第一出线端41插设于导电基座20的第三导电板23的第二卡合孔232中。由于导电结构33的导电单元330与电感元件40分别与导电基座21的第三导电板23相连接，因此变压器的次级侧输出端即可通过导电基座20而与电感元件40相连接，使得变压器30所产生的感应电压便可直接传送至电感元件40，即可解决公知技术变压器与电感元件间必须经由系统电路板的布局线路才能进行连接的缺点。

此外，由于第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23设置于同一水平高度且共同定义出一平面，故可采用过炉焊锡工艺，在同一次回流焊中通过焊料60将分别插设于第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23上的导电单元330的延伸部3335、3345及电感元件40的第一出线端41同时固定于第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23上(如图7所示)。因此，形成本发明变压器与电感元件的组合结构的工艺可被大大简化，同时降低制造成本。另一方面，由于第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23设置于同一水平高度且共同定义出一平面，该平面可作为一散热介面，使得变压器30及电感元件40产生的热量可传送至由第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23所形成的散热介面，以进一步通过气流进行散热，因此本发明变压器与电感元件的组合结构的散热效率也可被提升。

请参阅图8，其为本发明较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构设置于系统电路板上的示意图。如图所示，变压器与电感元件的组合结构以导电基座20朝上的方式设置系统电路板70上，且电感元件40的第二出线端42可与系统电路板70上的连接部(未图示)连接。由于变压器30通过导电基座20而与电感元件40连接整合，因此变压器30与电感元件40间无须经由系统电路板70的布局线路来进行连接，故当本发明的变压器与电感元件的组合结构设置于系统电路板70上时，便可整合并增加系统电路板70上的空间利用率，进而提升电子组件的集成度，以利于电子设备可以进一步地朝高功率以及微小化的要求发展，且由于变压器30与电感元件40间无须经由系统电路板70的布局线路来进行连接，更可进一步降低损耗。

此外，本发明的变压器与电感元件的组合结构可更包含一电路板。如图2及图3所示，电路板50与变压器30及电感元件40设置于导电基座20的同一侧上，且电路板50具有第一接脚51及第二接脚52，可分别插设于导电基座20的第一导电板21的第三卡合孔212及第二导电板22的第三卡合孔222中，并与导电单元330的延伸部3335及电感元件40的第一出线端41于同一过炉焊锡工艺中分别固定于第一导电板21、第二导电板22及第三导电版23上。电路板50更具有第三接脚53，可插设于系统电路板70上，以与系统电路板70连接。在一些实施例中，电路板50为一整流电路板，其上设置有二极管或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为整流开关54，并通过整流电路板50上的布局线路及导电基座20而与变压器30连接，可使变压器30所产生的感应电压经整流电路板50整流后传送至系统电路板70上。

在图2所显示的变压器与电感元件的组合结构中，电路板50设置于变压器30的外侧，也即变压器30设置于电感元件40及电路板50之间。当然，变压器与电感元件的组合结构方式并不局限于如图2所示。请参阅图9及图10，其为本发明另一较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构示意图及爆炸图，如图所示，电路板50可设置于变压器30及电感元件40之间。请参阅图11及图12，其为本发明又一较佳实施例的变压器与电感元件的组合结构示意图及爆炸图，如图所示，电路板50可设置于电感元件40的外侧，也即电感元件40设置于变压器30及电路板50之间。

另一方面，本发明也提供形成变压器与电感元件的组合结构的方法。请参阅图13并配合图2至图8，本发明形成变压器与电感元件的组合结构的方法首先提供一导电基座20，其包含第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23，其中第三导电板23设置于第一导电板21及第二导电板22之间，且第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23设置于同一水平高度且共同定义出一平面。接着，将组装完成的变压器30的导电单元30的延伸部3335及3345插设于第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23的第一卡合孔211、221、231中，将电感元件40的第一出线端41插设于第三导电板23的第二卡合孔232中，以及将电路板50的第一接脚51及第二接脚52分别插设于第一导电板21及第二导电板22的第三卡合孔212、222中。之后，以过炉焊锡工艺将导电单元330的延伸部3335、3345、电感元件40的第一出线端41及电路板50的第一及第二接脚51、52通过焊料60同时固定于第一导电板21、第二导电板22及第三导电板23上，即完成本发明变压器与电感元件的组合结构(如图7所示)。而当欲将变压器与电感元件的组合结构与系统电路板70连接时，只要将变压器与电感元件的组合结构以导电基座20朝上的方式设置于系统电路板70上，并使变压器30的绕线结构32的出线端(未显示)、电感元件40的第二出线端42及电路板50的第三接脚53与系统电路板70上对应的连接部(未显示)连接即可。

此外，在一些实施例中，为加强电路板50与导电基座20的结构性结合强度，第三导电板23可更具有一第四卡合孔233，而电路板50更具有一第四接脚55，第四接脚55插设于第三导电板23的第四卡合孔233中(如图14及图15所示)，并同样在过炉焊锡工艺中进行焊接。当然，第四卡合孔233及第四接脚55的设计也可形成于图9至图12所示的变压器与电感元件的组合结构方式中，于此不再赘述。

综上所述，本发明提供一种变压器与电感元件的组合结构及其形成方法，由于变压器通过导电基座而与电感元件连接整合，因此变压器与电感元件间无须经由系统电路板的布局线路来进行连接，故当本发明的变压器与电感元件的组合结构设置于系统电路板上时，便可整合并增加系统电路板上的空间利用率，进而提升电子组件的集成度，并降低损耗，且导电基座可作为一散热介面，借以增加散热效率。另外，本发明的变压器与电感元件的组合结构更可与一整流电路板整合，该整流电路板同样与导电基座连接，且可通过过炉焊锡工艺同时将变压器、电感元件及整流电路板固定于导电基座上，可大大简化工艺及降低成本。由于上述优点为公知技术所不及，故本发明极具产业价值。

本发明得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然而都不脱如附权利要求所欲保护的范围。

Claims (13)

1.一种变压器与电感元件的组合结构，包含：

一导电基座，包含一第一导电板、一第二导电板及一第三导电板，其中该第三导电板设置于该第一导电板及该第二导电板之间，且该第一导电板、该第二导电板及该第三导电板设置于同一水平高度且共同定义出一平面；

一变压器，包含一绕线基座、一绕线结构、一导电结构以及一磁芯组，其中该导电结构至少部分容置于该绕线基座中，该导电结构包含多个导电单元，每一该导电单元具有一中空孔洞及多个延伸部，且所述多个导电单元的所述多个中空孔洞对应地形成一贯穿通道，该导电单元通过所述多个延伸部插设于该导电基座的该第一导电板、该第二导电板及该第三导电板上；以及

一电感元件，具有一出线端，该出线端插设于该导电基座的该第三导电板上，其中该变压器与该电感元件设置于该导电基座的同一侧上。

2.如权利要求1所述的变压器与电感元件的组合结构，其中该第一导电板、该第二导电板及该第三导电板分别具有多个第一卡合孔，供该导电单元的所述多个延伸部插设于其中。

3.如权利要求1所述的变压器与电感元件的组合结构，其中该第三导电板具有一第二卡合孔，供该电感元件的该出线端插设于其中。

4.如权利要求1所述的变压器与电感元件的组合结构，更包含一电路板，其插设于该导电基座的该第一导电板及该第二导电板上。

5.如权利要求4所述的变压器与电感元件的组合结构，其中该电路板为一整流电路板。

6.如权利要求4所述的变压器与电感元件的组合结构，其中该电路板具有一第一接脚及一第二接脚，该第一导电板及该第二导电板分别具有一第三卡合孔，供该电路板的该第一接脚及该第二接脚插设于其中。

7.如权利要求4所述的变压器与电感元件的组合结构，其中该变压器、该电感元件与该电路板设置于该导电基座的同一侧上。

8.如权利要求1所述的变压器与电感元件的组合结构，其中每一该导电单元包含一第一导电片、一第二导电片及设置该第一及第二导电片间的一绝缘片。

9.如权利要求8所述的变压器与电感元件的组合结构，其中该第一导电片包含一导电本体、一缺口、一第一端部及一第二端部，该第一端部及该第二端部分别邻设于该缺口的两侧，且该第二端部具有该延伸部，用以插设于该导电基座的该第一导电片或该第二导电片上。

10.如权利要求8所述的变压器与电感元件的组合结构，其中该第二导电片包含一导电本体、一缺口、一第一端部及一第二端部，该第一端部及该第二端部分别邻设于该缺口的两侧，且该第二端部具有该延伸部，用以插设于该导电基座的该第三导电片上。

11.如权利要求8所述的变压器与电感元件的组合结构，其中该绝缘片具有一绝缘本体，其形状对应该第一导电片的该导电本体及该第二导电片的该导电本体，且具有一中空孔洞。

12.一种形成变压器与电感元件的组合结构的方法，包含步骤：

提供一导电基座，其包含一第一导电板、一第二导电板及一第三导电板，其中该第三导电板设置于该第一导电板及该第二导电板之间，且该第一导电板、该第二导电板及该第三导电板设置于同一水平高度且共同定义出一平面；

提供一变压器，其包含一绕线基座、一绕线结构、一导电结构以及一磁芯组，其中该导电结构至少部分容置于该绕线基座中，该导电结构包含多个导电单元，每一该导电单元具有一中空孔洞及多个延伸部，且所述多个导电单元的所述多个中空孔洞对应地形成一贯穿通道；

提供一电感元件，其具有一出线端；

将该导电单元的所述多个延伸部插设于该导电基座的该第一导电板、该第二导电板及该第三导电板上，并将该电感元件的该出线端插设于该导电基座的该第三导电板上；以及

通过一焊料于同一过炉焊锡工艺中将该导电单元的所述多个延伸部及该电感元件的该出线端固定于该导电基座上，以使该变压器与该电感元件设置于该导电基座的同一侧上。

13.如权利要求12所述的形成变压器与电感元件的组合结构的方法，更包含步骤：提供一电路板，将其插设于该导电基座，并通过该焊料于该同一过炉焊锡工艺中固定于该导电基座上，以使该变压器、该电感元件与该电路板设置于该导电基座的同一侧上。

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