CN105761905B - 谐振式高电流密度变压器 - Google Patents

Abstract

一种谐振式高电流密度变压器，是由二铁芯以二旁侧预设的第一、二侧柱相互抵靠，以第一线架套合二铁芯同侧的第一侧柱，第一线架二端部各设有一侧板，二侧板之间经由隔片分隔成二线槽，至少一导线缠绕在各线槽内形成一次侧绕组，另有第二线架套合二铁芯同侧的第二侧柱，第二线架外周侧经由隔片分隔成二绕组区，二金属片分别包覆在各绕组区形成二次绕组，线架座设置在第二线架外旁侧，线架座一旁侧设有阻隔在第一、二线架之间的隔板部，绝缘的分隔罩设置在第一线架接近前述线架座的一旁侧，且该分隔罩的二端部是遮盖在第一线架的上、下二对侧。本发明可缩小变压器体积，实现高功率密度特性及有效固定两线架之间的距离，并控制变压器的漏感等特性。

Description

谐振式高电流密度变压器

技术领域

本发明是有关一种谐振式高电流密度变压器，特别是指一种可减小体积、提高功率密度且易于自动化加工生产的谐振式变压器。

背景技术

在液晶电视等电子产品的电源供应系统中，其变压器大多是以具漏电感型的变压器为主（例如：谐振变压器LLC transformer），使能减小开关的损耗并降低噪声。

如中国台湾专利公告第M333646号「漏感谐振变压器结构改良」新型专利案：『其结构主要包含：一外线架，该外线架设有第一贯穿孔，又该外线架设有第一凹孔；一内线架，该内线架套设于外线架之第一贯穿孔内，该内线架设有第二贯穿孔，又该内线架设有第二凹孔；一铁心组，该铁心组设有第一铁心、第二铁心及第三铁心，该第一铁心与第二铁心置设于内线架之第二贯穿孔内，该第三铁心置设于外线架之第一凹孔及内线架之第二凹孔内；藉由该内线架套设于外线架之第一贯穿孔内，使该第一绕线区之线圈与第二绕线区之线圈重迭，而可提高耦合，且另藉由外线架设有凹孔，而使内线架之线圈可达散热之效果，又该第三铁心置设于凹孔内，可使磁线形成次回路，进而提升漏感。』

另有中国台湾专利公告第I416553号「谐振变压器结构」发明专利案：『其结构系包括：一第一绕线基座，包括：一本体，具有一第一绕线区及复数个单槽第二绕线区，该第一绕线区具有复数个导接脚，且该复数个单槽第二绕线区系设置于该第一绕线区之两侧，该本体之两相对侧分别具有一第一侧壁及一第二侧壁，且该第一侧壁及该第二侧壁各具有一开口；以及一第一通道，其系贯穿该本体；一初级绕线，其系缠绕于该第一绕线基座之该第一绕线区上，且与该复数个导接脚连接；复数个次级绕线，其系分别缠绕于该第一绕线基座之该复数个单槽第二绕线区上；一套盖，具有一第二通道，当该套盖与该第一绕线基座组装时，该第二通道系与该第一侧壁及该第二侧壁之该开口相连通；以及一磁芯组，其系部份设置于该第一绕线基座之该第一通道中及该套盖之该第二通道中。

藉由复数个单槽第二绕线区来分别缠绕复数个次级绕线，以改变绕线及磁路方式，可缩小变压器体积，并改善磁芯组组合时气隙形成于初级绕线与次级绕线之间，以及难以稳定地控制变压器的漏电感值等缺点。』

然而，上述二案的结构，其实际应用时仍有下列缺失：

1.由于常见谐振变压器的一、二次侧是以传统导线（漆包线）绕制而成，而在大电流输出时，会采用多股线的二次侧绕组结构以提升电流耐受度，但以多股导线（漆包线）绕制的绕组结构除了因股数过多致使退除漆包不易之外，也有出线或结线的困难，且在各导线（漆包线）之间会产生间隙，致使绕组乃至于变压器的体积无法缩小。

2. 常见谐振变压器的结构中，多系将一次绕组及二次绕组同时缠绕在单一线架（绕线基座）上的不同位置，除了绕线外，穿插绝热套管与结线等皆须耗费相当人力，因此造成人力与工时的增加。

3.传统谐振变压器的结构中，也有以金属片替代二次侧绕组，但若将一、二次侧绕组设置在同一线架上，容易造成安规距离不足，且漏感不易调动等弊病，导致需要增加额外电感來充当谐振电感；而若将一、二次侧绕组缠绕设置在二线架上，则必须考虑二线架之间距离不易固定，导致漏感等特性飘移难以控制等缺失。

有鉴于常见的变压器结构有上述缺点，发明人乃针对前述缺点研究改进之道，终于有本发明的产生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种谐振式高电流密度变压器，其是以金属片取代传统的导线（漆包线）作为二次侧绕组，以使单位面积内的有效导电断面面积增加，进而可有效缩小变压器的体积。

本发明的另一目的在于提供一种谐振式高电流密度变压器，是将一、二次绕组分別设置在二分离的线架上，且使二线架分別套合在二铁芯二旁侧的侧柱部上，藉此，不但容易使各绕组的绕制组装，以提升加工效率外，也可缩小变压器体积，实现高功率密度特性。

本发明的又一目的在于提供一种谐振式高电流密度变压器，其是将一、二次绕组分別设置在二分离的线架上，且使二线架经由相对设置的结合凹槽、结合凸榫等结构扣合固定，因此可有效固定两线架之间的距离，并控制变压器的漏感等特性。

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段包括：

二铁芯，分别在二旁侧设有同向延伸的第一、二侧柱，且二铁芯相对以二第一侧柱相互抵靠，并以二第二侧柱相互抵靠；

第一线架，设有一贯穿的第一通孔，此第一通孔是套合二铁芯同侧的第一侧柱，在第一通孔二端部外周侧分别设有一侧板，该第一线架在第一通孔外周侧的二侧板之间设有一隔片，在隔片的二旁侧形成二线槽；

一次侧绕组，是由导线缠绕在前述第一线架的二线槽内所形成；

第二线架，设有一贯穿的第二通孔，该第二通孔是套合二铁芯同侧的第二侧柱，该第二线架在第二通孔外周侧中段设有一隔片，在隔片的二旁侧形成二绕组区；

二金属片，分别弯折包覆在第二线架的二绕组区外周侧，形成二次绕组；

线架座，设置在第二线架外旁侧，该线架座具有一基部，此基部在接近第一线架的一旁侧设有一隔板部，该隔板部是阻隔在第一、二线架之间；

绝缘且呈Ｕ形弯折的分隔罩，设置在第一线架接近前述线架座的一旁侧，且该分隔罩的二端部遮盖在第一线架的上、下二侧。

依上述结构，所述第一线架的二侧板在接近线槽的一侧分别设有侧夹槽，而该分隔罩在二旁侧边缘分别设有对应于各侧夹槽的侧折边，利用各侧折边插入各侧夹槽内，能使分隔罩定位在第一线架的二线槽外旁侧

依上述结构，所述第一线架在接近线架座的一侧设有一第一结合凸榫及一第一结合凹槽，而该线架座在接近第一线架的一侧则设有一相对应的第二结合凹槽及第二结合凸榫，利用前述第一结合凸榫伸入第二结合凹槽，且第二结合凸榫伸入第一结合凹槽内，能使所述线架座与第一线架相互连接结合。

依上述结构，所述第一线架在二侧板上分别设有第一侧挡部，此二第一侧挡部在朝向前述第一通孔的一侧设有凹陷的第一定位凹部，前述基部在远离隔板部的一侧二端部分别设有一第二侧挡部，该二第二侧挡部在朝向前述隔板部的一侧设有凹陷的第二定位凹部，且此第一、二定位凹部分别抵触在二铁芯的二旁边侧。

依上述结构，所述第一、二侧挡部上分别设有多数接线端子。

依上述结构，所述基部在隔板部及第二侧挡部之间设有一中间槽缝，在该中间槽缝二旁侧分别设有一侧槽缝，多数金属片分别具有一侧端部及一中间端部，且各金属片的中间端部是共同穿过前述中间槽缝，而位于不同绕组区内的金属片则是以侧端部穿过不同侧的侧槽缝。

依上述结构，所述第一线架的隔片上设有多数凹缺口。

为使本发明的上述目的、功效及特征可获得更具体的了解，依各附图说明如下：

附图说明：

图1是本发明的构造分解图；

图2是本发明的整体组合外观图；

图3是本发明的组合结构剖面图。

符号说明：

1......铁芯

11.....第一侧柱 12.....第二侧柱

2......第一线架

21.....第一通孔 22.....侧板

221....侧夹槽 23.....隔片

231....线槽 232....凹缺口

24.....第一侧挡部 241....第一定位凹部

242....接线端子 25.....第一结合凹槽

251....第一结合凸榫

3......线架座

31.....基部 311....中间槽缝

312、313....侧槽缝 32.....第二侧挡部

321....第二定位凹部 322....接线端子

33.....第二结合凹槽 331....第二结合凸榫

34.....隔板部

4......第二线架

41.....第二通孔 42.....隔片

43、431....绕组区

5......分隔罩

51.....侧折边

6、60.....金属片

61、601....侧端部 62、602....中间端部

7......一次侧绕组。

具体实施方式：

请参阅图1至图3所示，可知本发明的结构主要包括：铁芯1、第一线架2、线架座3、第二线架4、分隔罩5、金属片6及一次侧绕组7等部份；其中所述铁芯1在二旁侧设有同方向凸伸的第一、二侧柱11、12，当二铁芯1相对以二第一侧柱11相互抵靠，且以二第二侧柱12相互抵靠，则可形成一导磁回路。

第一线架2设有一贯穿的第一通孔21，该第一通孔21是套合在二铁芯1同侧的第一侧柱11外周缘，在第一通孔21二端部外周侧分别设有一侧板22，在二侧板22之间设有一隔片23，在隔片23的二旁侧形成二线槽231，前述隔片23上设有多数凹缺口232，前述二侧板22在接近线槽231的一侧分别设有侧夹槽221，另在二侧板22远离线槽231的一侧分别设有第一侧挡部24，且所述第一线架2在远离第一侧挡部24的一侧分别设有一第一结合凸榫251（可为一鸠尾榫）及一第一结合凹槽25（可为一鸠尾槽），而在二第一侧挡部24上设有多数接线端子242，二第一侧挡部24在朝向第一通孔21的一侧设有凹陷的第一定位凹部241；在一个可行的实施例中，所述第一定位凹部241具有符合铁芯1接近第一侧柱11一侧的边缘形状，使该第一定位凹部241可套合抵触在铁芯1接近第一侧柱11的一侧边缘并形成定位。

一次侧绕组7是由导线缠绕在所述第一线架2的各线槽231内所形成，且该凹缺口232是为了供导线通过，而该一次侧绕组7的导线端部可链接在接线端子242上。

第二线架4设有一贯穿的第二通孔41，该第二通孔41是套合二铁芯1同侧的第二侧柱12外周缘，所述第二线架4在第二通孔41外周侧中段设有一隔片42，此隔片42的二旁侧形成绕组区43、431。

线架座3是设置在第二线架4外旁侧，所述线架座3具有一基部31，该基部31在接近第一线架2的一旁侧设有一隔板部34，此隔板部34是阻隔在第一、二线架2、4之间，所述线架座3在接近第一线架2的一侧另设有第二结合凹槽33（可为一鸠尾槽）、第二结合凸榫331（可为一鸠尾榫）分别对应于第一结合凸榫251、第一结合凹槽25，利用前述第一结合凸榫251伸入第二结合凹槽33，且第二结合凸榫331伸入第一结合凹槽25内，可使所述线架座3与第一线架2相互连接结合。

前述基部31在远离隔板部34的一侧二端部分别设有一第二侧挡部32，在各第二侧挡部32上设有多数接线端子322，且该基部31在隔板部34及第二侧挡部32之间设有一中间槽缝311，在前述中间槽缝311二旁侧分别设有一侧槽缝312、313，而二第二侧挡部32在朝向隔板部34的一侧分别设有凹陷的第二定位凹部321，在一个可行的实施例中，前述第二定位凹部321具有符合铁芯1接近第二侧柱12一侧的边缘形状，使该第二定位凹部321可套合抵触在铁芯1接近第二侧柱12的一侧边缘并形成定位。

二金属片6、60是分别弯折包覆在第二线架4的绕组区43、431外周侧，藉以形成二次侧绕组，金属片6、60分别具有一侧端部61、601及一中间端部62、602，且该二金属片6、60是以相反方向包覆在第二线架4的二绕组区43、431外周侧，使金属片6、60的中间端部62、602可共同穿过中间槽缝311，金属片6是以侧端部61穿过侧槽缝312，而金属片60则以侧端部601穿过侧槽缝313。

在一个可行的实施例中，前述侧端部61、601是由金属片6、60的一端边缘向下延伸，而中间端部62、602则是由金属片6、60的底侧中间部位向下弯折延伸；藉此，可缩小该中间端部62、602（中间槽缝311）与二侧端部61、601（二侧槽缝312）之间的距离。

所述分隔罩5为一Ｕ形弯折的绝缘片状结构体，其设置在第一线架2接近线架座3的一旁侧，该分隔罩5的二端部遮盖在第一线架2的上、下二侧，在分隔罩5二旁侧边缘分别设有对应于各侧夹槽221的侧折边51，利用各侧折边51插入各侧夹槽221内，可使分隔罩5定位在第一线架2的二线槽231外旁侧。

本发明藉由上述的结构设计，可达致下列功效：

1.利用金属片6、60取代一般导线作为二次侧绕组，不但可提升整体的电流输出能力，且可有效缩小二次侧绕组（变压器）的体积。

2.以金属片6、60直接套合在第二线架4的二绕组区43、431作为二次侧绕组，相较于传统的绕线方式，不但组装简便，也可大幅提高生产效率。

3.将一次侧绕组7与金属片6、60（二次侧绕组）分别设置在第一线架2及第二线架4上，生产时可同时分别进行，然后再将该二者经由相对设置的结合凹槽、结合凸榫相互扣合固定，再与其它组件组装成一完整变压器结构，因此除了可提升生产速度与效率外，还能保有稳定的变压器电气特性。

4.初级分隔绝缘罩隔开初级与次级、初级与铁芯，除了增加绝缘强度，也可大幅提升爬电距离，以满足医疗等严苛安规要求。

综合以上所述，本发明的谐振式高电流密度变压器确可达成缩小体积、提高功率密度且易于生产组装的功效，实为一具有新颖性及创造性的发明，依法提出发明专利的申请；惟上述说明的内容，仅为本发明的较佳实施例说明，举凡依本发明的技术手段与范畴所延伸的变化、修饰、改变或等效置换者，皆应落入本发明的权利要求项范围内。

Claims (7)

1.谐振式高电流密度变压器，其至少包括：

二铁芯，分别在二旁侧设有同向延伸的第一、二侧柱，且二铁芯相对以二第一侧柱相互抵靠，并以二第二侧柱相互抵靠；

第一线架，设有一贯穿的第一通孔，此第一通孔是套合二铁芯同侧的第一侧柱，在第一通孔二端部外周侧分别设有一侧板，该第一线架在第一通孔外周侧的二侧板之间设有一隔片，在隔片的二旁侧形成二线槽；

一次侧绕组，是由导线缠绕在前述第一线架的二线槽内所形成；

第二线架，设有一贯穿的第二通孔，该第二通孔是套合二铁芯同侧的第二侧柱，该第二线架在第二通孔外周侧中段设有一隔片，在隔片的二旁侧形成二绕组区；

二金属片，分别弯折包覆在第二线架的二绕组区外周侧，形成二次绕组；

线架座，设置在第二线架外旁侧，该线架座具有一基部，此基部在接近第一线架的一旁侧设有一隔板部，该隔板部是阻隔在第一、二线架之间；

绝缘且呈Ｕ形弯折的分隔罩，设置在第一线架接近前述线架座的一旁侧，且该分隔罩的二端部遮盖在第一线架的上、下二侧。

2.如权利要求项1所述的谐振式高电流密度变压器，其特征在于：所述第一线架的二侧板在接近线槽的一侧分别设有侧夹槽，而该分隔罩在二旁侧边缘分别设有对应于各侧夹槽的侧折边，利用各侧折边插入各侧夹槽内，能使分隔罩定位在第一线架的二线槽外旁侧。

3.如权利要求项1所述的谐振式高电流密度变压器，其特征在于：所述第一线架在接近线架座的一侧设有一第一结合凸榫及一第一结合凹槽，而该线架座在接近第一线架的一侧则设有一相对应的第二结合凹槽及第二结合凸榫，利用前述第一结合凸榫伸入第二结合凹槽，且第二结合凸榫伸入第一结合凹槽内，能使所述线架座与第一线架相互连接结合。

4.如权利要求项1所述的谐振式高电流密度变压器，其特征在于：所述第一线架在二侧板上分别设有第一侧挡部，此二第一侧挡部在朝向前述第一通孔的一侧设有凹陷的第一定位凹部，前述基部在远离隔板部的一侧二端部分别设有一第二侧挡部，该二第二侧挡部在朝向前述隔板部的一侧设有凹陷的第二定位凹部，且此第一、二定位凹部分别抵触在二铁芯的二旁边侧。

5.如权利要求项４所述的谐振式高电流密度变压器，其特征在于：所述第一、二侧挡部上分别设有多数接线端子。

6.如权利要求项４所述的谐振式高电流密度变压器，其特征在于：所述基部在隔板部及第二侧挡部之间设有一中间槽缝，在该中间槽缝二旁侧分别设有一侧槽缝，多数金属片分别具有一侧端部及一中间端部，且各金属片的中间端部是共同穿过前述中间槽缝，而位于不同绕组区内的金属片则是以侧端部穿过不同侧的侧槽缝。

7.如权利要求项1所述的谐振式高电流密度变压器，其特征在于：所述第一线架的隔片上设有多数凹缺口。