CN102881415B - 组合式绕线结构及磁性装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种组合式绕线结构及磁性装置，包含：多个绕线，其分别具有一中空柱状的卷绕部、一阳极部及一阴极部，所述多个阳极部及所述多个阴极部分别从所述多个卷绕部一体地延伸出；其中所述多个卷绕部分别定义有一环绕尺寸，且所述多个环绕尺寸皆不一致，该环绕尺寸较小的卷绕部位于该环绕尺寸较大的卷绕部中，被该环绕尺寸较大的卷绕部环绕。藉此，组合式绕线结构可具有较大的等效截面积，以及较少的制造成本。本发明另提出一种磁性装置，其包括上述的组合式绕线结构。

Description

组合式绕线结构及磁性装置

技术领域

本发明有关一种绕线结构及具有该绕线结构的磁性装置，特别关于一种组合式绕线结构及具有该组合式绕线结构的磁性装置。

背景技术

绕线(线圈)结构广泛地用于各种磁性装置中，例如电感器(扼流器)、变压器或滤波器等。而为了能应用于大电流的磁性装置中，绕线结构所用的导线的截面积需大于一预定值，以减少电流流动的阻抗(铜损)，并增加磁性装置的效率。此外，当电流的阻抗减少时，绕线结构所产生的热能也可减少。

为了得到较大的导线截面积，通常会使用一种扁平状(flat)导线来制作绕线结构，例如美国专利号US4,901,048所揭露者。然而，这种扁平状导线难以使用一般的卷线机器来卷绕而形成绕线结构，而是需通过些较复杂的制程(如冲压，剪切)才有办法为之。因此，扁平状导线制造出的绕线结构会有较高的制造成本。此外，一旦制造完后，此种绕线结构的导线截面积即难以再增加或减少。

有鉴于此，提供一种可改善至少一种上述缺失的绕线结构，乃为此业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种组合式绕线结构及包含该组合式绕线结构的磁性装置，该组合式绕线结构可用于大电流的应用场合中，且其制造成本可较低。

为达上述目的，本发明所揭露的组合式绕线结构可包含：一第一绕线，其具有一中空柱状的第一卷绕部、一第一阳极部及一第一阴极部，该第一阳极部及该第一阴极部分别从该第一卷绕部一体地延伸出；以及一第二绕线，其具有一中空柱状的第二卷绕部、一第二阳极部及一第二阴极部，该第二阳极部及该第二阴极部分别从该第二卷绕部一体地延伸出；其中，该第一卷绕部位于该第二卷绕部中，被该第二卷绕部环绕。

为达上述目的，本发明所揭露的组合式绕线结构另可包含：多个绕线，其分别具有一中空柱状的卷绕部、一阳极部及一阴极部，所述多个阳极部及所述多个阴极部分别从所述多个卷绕部一体地延伸出；其中所述多个卷绕部分别定义有一环绕尺寸，且所述多个环绕尺寸皆不一致，该环绕尺寸较小的卷绕部位于该环绕尺寸较大的卷绕部中，且被该环绕尺寸较大的卷绕部环绕。

为达上述目的，本发明所揭露的磁性装置可包含：一铁芯结构，其具有一磁柱；上述的组合式绕线结构，其中该铁芯结构的磁柱位于该第一卷绕部中，被该第一卷绕部环绕。

为让上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文系以较佳的实施例配合附图进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的组合式绕线结构的第一较佳实施例的一立体组合图。

图2为本发明的组合式绕线结构的第一较佳实施例的一平面组合图(前视图)。

图3为本发明的组合式绕线结构的第一较佳实施例的另一平面组合图(上视图)。

图4为本发明的组合式绕线结构的第一较佳实施例的又一平面组合图(剖视图)。

图5为本发明的组合式绕线结构的第一较佳实施例的一平面爆炸图(前视图)。

图6为本发明的组合式绕线结构的第二较佳实施例的一平面组合图(前视图)。

图7为本发明的组合式绕线结构的第二较佳实施例的另一平面组合图(上视图)。

图8为本发明的组合式绕线结构应用于一磁性装置的一平面示意图。

图9为本发明的组合式绕线结构应用于另一磁性装置的一平面示意图。

图10为本发明的组合式绕线结构应用于又一磁性装置的一平面示意图。

【主要元件符号说明】

1、2组合式绕线结构

11第一绕线

111第一卷绕部

112第一阳极部

113第一阴极部

12第二绕线

121第二卷绕部

122第二阳极部

123第二阴极部

13第三绕线

131第三卷绕部

132第三阳极部

133第三阴极部

3、4、5铁芯结构

31、41、51磁柱

6绕线架

61柱体

62隔板

具体实施方式

请参阅图1至图3，分别为本发明的组合式绕线结构的第一较佳实施例的立体组合图及平面组合图。该组合式绕线结构1可包括二个绕线11、12。为方便说明，该二绕线11、12将分别称为第一绕线11及第二绕线12。以下将依序说明第一绕线11及第二绕线12的技术内容。

请配合参阅图4至图5，第一绕线11可为一漆包线(被绝缘外皮所包覆的铜线)，且其截面可为圆形。第一绕线11主要是螺旋地卷绕在一柱体(图未示)上而形成，而第一绕线11的两末端部并不会卷绕在柱体上。因此，如将柱体分离后，第一绕线11将具有一中空柱状的第一卷绕部111、一第一阳极部112及一第一阴极部113。

其中，第一卷绕部111为第一绕线11原本卷绕在柱体上的部分，因此其外观上也呈现为柱体，而中空表示第一卷绕部111非实心，第一卷绕部111内形成一空间来容置其他物体(图未示)。此外，第一卷绕部111定义有一环绕尺寸，来表示其所环绕的空间的大小；如第一卷绕部111为圆柱体，则环绕尺寸可定义为圆柱体的直径；如第一卷绕部111为矩形柱体，则环绕尺寸可定义为矩形柱体的边长。

第一阳极部112及第一阴极部113分别为第一绕线11的两末端部，并分别从第一卷绕部111一体地延伸出。第一阳极部112及第一阴极部113可分别用以与一电源的阳极及阴极电性连接；电源的电能可从第一阳极部112输入第一绕线11中，然后经过第一卷绕部111，再从第一阴极部113输出。需说明的是，第一阳极部112及第一阴极部113的绝缘外皮会部分地或全部地被移除，以露出铜线，方便电性连接。

第二绕线12与第一绕线11类似，具有一中空柱状的第二卷绕部121、一第二阳极部122及一第二阴极部123，第二阳极部122及第二阴极部123分别从第二卷绕部121一体地延伸出。第二卷绕部121也定义有一环绕尺寸，第二卷绕部121的环绕尺寸大于第一卷绕部111的环绕尺寸，也就是指，第二卷绕部121所环绕的空间大于第一卷绕部111的。

第一绕线11与第二绕线12相组装时，第一卷绕部111会位于第二卷绕部121中，且第一卷绕部111被第二卷绕部121环绕；换言之，第二卷绕部121套住了第一卷绕部111。而第一阳极部112与第二阳极部122相导通(形成短路)，第一阴极部113与第二阴极部123相导通；换言之，第一绕线11与第二绕线12为并联。

如此，第一绕线11的截面积与第二绕线12的截面积的总和，即等于组合式绕线结构1的等效导线截面积。而此等效截面积可与传统的扁平状导线的截面积相当，使得组合式绕线结构1可适用于大电流的应用中。

另，值得一提的是，上述阳极部112、122或阴极部113、123导通(短路)的达成方式有多种，例如：将第一阳极部112与第二阳极部122相焊接，第一阴极部113与第二阴极部123相焊接；将第一阳极部112与第二阳极部122并排而相接触，第一阴极部113与第二阴极部123并排而相接触；或是通过一连接器(图未示)将第一阳极部112与第二阳极部122相连，第一阴极部113与第二阴极部123也是。另外，第一阳极部112与第二阳极部122可分别连接到一电路板(图未示)的两接点，但该电路板的两接点为短路，如此第一阳极部112与第二阳极部122也会导通。

请参阅图6及图7，分别为本发明的组合式绕线结构的第二较佳实施例的平面组合图。该第二较佳实施例的组合式绕线结构2与第一较佳实施例的组合式绕线结构1相似，皆包括第一绕线11及第二绕线12，而不同之处在于：组合式绕线结构2更包括一第三绕线13。

详言之，第三绕线13与第一绕线11及第二绕线12相似，具有一中空柱状的第三卷绕部131、一第三阳极部132及一第三阴极部133，第三阳极部132及第三阴极部133分别从第三卷绕部131一体地延伸出。第三卷绕部131定义有一环绕尺寸，第三卷绕部131的环绕尺寸大于第二卷绕部121的环绕尺寸，因此第三卷绕部131所环绕的空间大于第二卷绕部121的。

当第三绕线13与第二绕线12组装时，第二卷绕部121会位于第三卷绕部131中，被第三卷绕部131环绕；换言之，第三卷绕部131套住第二卷绕部121。而第一阳极部线112至第三阳极部132相导通，第一阴极部113至第三阴极部133也相导通，使得第一绕线11至第三绕线13为并联。

藉此，组合式绕线结构2的等效导线截面积将大于组合式绕线结构1的，使得组合式绕线结构2可承受更大的电流。

值得一提的是，第一阳极部112可只与第三阳极部132相导通，而与第二阳极部122电性隔离(无短路或导通)；第一阴极部113也只与第三阴极部133相导通，而与第二阴极部123电性隔离。藉此，组合式绕线结构2可用于变压器(图未示)中，其第一绕线11与第三绕线13可作为变压器的初级侧(primary)绕线，而第二绕线12可为变压器的二次侧(secondary)绕线。

此外，如考量到变压器的安全规范时，也就是初级侧绕线与二次侧绕线的绝缘性需足够，第二绕线12可为一三层绝缘线(铜线被包覆三层绝缘外皮)。

以下将说明本发明的组合式绕线结构如何应用于磁性装置中。请参阅图8，为本发明的组合式绕线结构应用于一磁性装置的平面示意图。该磁性装置为一电感器，其除了包括一本发明的组合式绕线结构(以第一较佳实施例的组合式绕线结构1为例)，更包括一铁芯结构3。

详言之，该铁芯结构3是由一导磁材料(例如金属)所制成，且其具有至少一磁柱31。磁柱31可位于第一卷绕部111中，被第一卷绕部111环绕。如此，组合式绕线结构1可被通以电流，以产生磁力。组合式绕线结构1所产生的磁力线大都未位于铁芯结构3中，因此磁性装置可称为一开放式电感器。

请参阅图9，为本发明的组合式绕线结构应用于另一磁性装置的平面示意图。该磁性装置也为一电感器，其包括了一组合式绕线结构(以第一较佳实施例的组合式绕线结构1为例)以及一铁芯结构4。

详言之，铁芯结构4具有三个磁柱41，中间的磁柱41位于第一卷绕部111中，且被第一卷绕部111环绕。如此，组合式绕线结构1通以电流所产生的磁力，大都位于铁芯结构4中，因此该磁性装置可称为一封闭式电感器。

请参阅图10，为本发明的组合式绕线结构应用于又一种磁性装置的平面示意图。该磁性装置为一滤波器，其包括了二组合式绕线结构(以第一较佳实施例的组合式绕线结构1为例)、一铁芯结构5及一绕线架(bobbin)6。

详言之，绕线架6具有二柱体61及一隔板62，该隔板62位于该二柱体61之间。该二柱体61分别位于二个组合式绕线结构1的第一卷绕部111中，被第一卷绕部111环绕；而隔板62将二组合式绕线结构隔离，以增加二组合式绕线结构之间的沿面距离(creepagedistance)。铁芯结构5的磁柱51则会贯穿绕线架6的柱体61及隔板62，因此磁柱51也可视为位于第一卷绕部111中，且被第一卷绕部111环绕。

综合上述，本发明的组合式绕线结构至少可具有以下特点：

1.组合式绕线结构可包括多个绕线，不限定于二个或三个。当绕线数目越多时，组合式绕线结构的等效导线截面积越大，使得组合式绕线结构可适用的电流也越大。

2.所述多个绕线可通过一般的绕线机器来形成，然后再将环绕尺寸较大绕线套住环绕尺寸较小的绕线，即可组装出组合式绕线结构；换言之，组合式绕线结构可轻易地制造，故其制造成本可较低。

3.组合式绕线结构的绕线数目可轻易地扩充，通过在既有的绕线外，再套设一个环绕尺寸较大的绕线，即可实现之。

4.组合式绕线结构可应用于多种磁性装置中，例如电感器、滤波器或变压器等。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种组合式绕线结构，用于一磁性装置中，该组合式绕线结构包含：

一第一绕线，其具有一中空柱状的第一卷绕部、一第一阳极部及一第一阴极部，该第一阳极部及该第一阴极部分别从该第一卷绕部一体地延伸出；以及

一第二绕线，其具有一中空柱状的第二卷绕部、一第二阳极部及一第二阴极部，该第二阳极部及该第二阴极部分别从该第二卷绕部一体地延伸出；

其中，该第一卷绕部位于该第二卷绕部中，被该第二卷绕部环绕，该第一阳极部与该第二阳极部相导通，而该第一阴极部与该第二阴极部相导通。

2.如权利要求1所述的组合式绕线结构，其特征在于，该第一阳极部与该第二阳极部相焊接，而该第一阴极部与该第二阴极部相焊接。

3.如权利要求1所述的组合式绕线结构，其特征在于，该第一阳极部与该第二阳极部并排而相接触，而该第一阴极部与该第二阴极部并排而相接触。

4.如权利要求1所述的组合式绕线结构，其特征在于，更包括一第三绕线，该第三绕线具有一中空柱状的第三卷绕部、一第三阳极部及一第三阴极部，该第三阳极部及该第三阴极部分别从该第三卷绕部一体地延伸出；

其中，该第二卷绕部位于该第三卷绕部中，被该第三卷绕部环绕。

5.如权利要求4所述的组合式绕线结构，其特征在于，该第一阳极部、该第二阳极部及该第三阳极部相导通，而该第一阴极部、该第二阴极部及该第三阴极部相导通。

6.如权利要求4所述的组合式绕线结构，其特征在于，该第一阳极部与该第三阳极部相导通，而该第一阴极部与该第三阴极部相导通。

7.如权利要求6所述的组合式绕线结构，其特征在于，该第二绕线为一三层绝缘线。

8.一种组合式绕线结构，用于一磁性装置中，其特征在于，该组合式绕线结构包含：

多个绕线，其分别具有一中空柱状的卷绕部、一阳极部及一阴极部，所述多个阳极部及所述多个阴极部分别从所述多个卷绕部一体地延伸出；

其中，所述多个卷绕部分别定义有一环绕尺寸，且所述多个环绕尺寸皆不一致，该环绕尺寸较小的卷绕部位于该环绕尺寸较大的卷绕部中，且被该环绕尺寸较大的卷绕部环绕，所述多个阳极部相导通，而所述多个阴极部相导通。

9.一种磁性装置，包含：

一铁芯结构，其具有一磁柱；

如权利要求1至7任一项所述的一组合式绕线结构，其中，该铁芯结构的磁柱位于该第一卷绕部中，且被该第一卷绕部环绕。

10.如权利要求9所述的磁性装置，其特征在于，该磁性装置为一电感器、一滤波器或一变压器。