CN106328347A - 变压器结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器结构，包含：一第一导磁元件，具有一绕线部及一凸缘部，该凸缘部设置于该绕线部的侧边，且该凸缘部具有一第一主体及一延伸结构，该延伸结构自该第一主体延伸而出；一线圈绕组，绕设于该绕线部上；以及一第二导磁元件，与该第一导磁元件相对应设置，且具有一接合结构，该第一导磁元件与该第二导磁元件是借由该延伸结构与该接合结构相接合，使该线圈绕组缠绕于该绕线部后所产生的磁通由该第一主体、该延伸结构传递至该接合结构。

Description

变压器结构

技术领域

本发明涉及一种变压器结构，尤其涉及一种适用于通信领域的变压器结构。

背景技术

现有的通信用脉冲变压器，例如：宽频传输变压器，通常被使用在互联网或局域网等通信领域的电子设备中，以作为传输数字信号用。

请参阅图1，其为公知脉冲变压器的结构示意图，如图所示，公知脉冲变压器1由鼓型铁芯11、板状铁芯12以及线圈绕组13所组成，其中鼓型铁芯11包含绕线部111与凸缘部112，凸缘部112设置于绕线部111的两侧边，线圈绕组13环绕于绕线部111上，板状铁芯12设置于鼓型铁芯11的上方，其部分结构与凸缘部112做接合以形成接合面14，且该接合面14为一水平面。

请再参阅图1，脉冲变压器1的鼓型铁芯11在线圈绕组13缠绕于绕线部111后，脉冲变压器1的电感量将由于鼓型铁芯11的开放式磁通路径，而造成电感量低落，公知技术中为了要得到封闭式的磁通路径，一般都会在凸缘部112的上端部利用胶材与板状铁芯12的平面做接合进而得到封闭式的磁通路径，即在接合面14涂上胶材，以达到提升电感量的功效。

然而，虽然公知技术中利用鼓型铁芯11的凸缘部112与板状铁芯12做平面接合而得到封闭式磁通路径的方式，确实可达到提升电感量的功效。但是，由于凸缘部112与板状铁芯12之间的接合面14为一水平面，在接合面14仍然有磁路上的气隙而让磁通泄漏。

请参阅图1及图2，其中图2是为图1的磁通向量图，如图1所示，由于公知脉冲变压器1的凸缘部112与板状铁芯12之间的接合面14为一水平面，因此在板状铁芯12的两边终端，即图2所示的区域A，仍然有发散的磁通泄漏，会造成磁通分布在区域A的密度较低，使得磁性材料的导磁利用率降低，无法有效地充分利用材料，而让脉冲变压器1的电感量受到限制。

因此，如何发展一种变压器结构，实为目前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，以解决公知脉冲变压器的凸缘部与板状铁芯之间的接合面为一水平面，在板状铁芯的两边终端会有磁通泄漏，使得磁性材料的导磁利用率降低，而让脉冲变压器的电感量受到限制等缺点。

本发明的另一目的在于提供一种变压器结构，可提高板状铁芯两边终端的磁通密度，以提升磁性材料的导磁利用率，进而提高变压器结构的电感量。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种变压器结构，包含：一第一导磁元件，具有一绕线部及一凸缘部，该凸缘部设置于该绕线部的侧边，且该凸缘部具有一第一主体及一延伸结构，该延伸结构自该第一主体延伸而出；一线圈绕组，绕设于该绕线部上；以及一第二导磁元件，与该第一导磁元件相对应设置，且具有一接合结构，该第一导磁元件与该第二导磁元件借由该延伸结构与该接合结构相接合，使该线圈绕组缠绕于该绕线部后所产生的磁通由该第一主体、该延伸结构传递至该接合结构。

根据上述构想，其中该第一主体与结合后的该延伸结构及该接合结构相对应设置。

根据上述构想，其中该第二导磁元件具有一第二主体，该接合结构自该第二主体延伸而出，使该线圈绕组缠绕于该绕线部后所产生的磁通由该第一主体、该延伸结构、该接合结构传递至该第二主体。

根据上述构想，其中该延伸结构具有一第一斜面，该接合结构具有一第二斜面，该第一斜面与该第二斜面相对应设置，以使该延伸结构与该接合结构相接合。

根据上述构想，其中该延伸结构与该接合结构接合后构成一矩型结构。

根据上述构想，其中该延伸结构为一直角三角形结构或是一梯型结构，该接合结构为一直角三角形结构或是一梯型结构。

根据上述构想，其中该延伸结构及该接合结构均为一矩型结构，该延伸结构的高度与该第二导磁元件的厚度相似，该接合结构的长度与该第一导磁元件的宽度相似，使该延伸结构与该接合结构结合后与该第一主体相对应设置。

根据上述构想，其中该第一导磁元件为一鼓型铁芯，该第二导磁元件为一板状铁芯。

根据上述构想，其中该第一导磁元件为一E型铁芯，该第二导磁元件为一I型铁芯。

附图说明

图1为公知脉冲变压器的结构示意图。

图2为图1的磁通向量图。

图3A为本发明第一较佳实施例的变压器结构的示意图。

图3B为图3A的分解示意图。

图3C为图3A的侧面示意图。

图3D为图3A所示的凸缘部与线圈绕组的示意图。

图4为图3A的磁通向量图。

图5A为本发明第二较佳实施例的变压器结构的示意图。

图5B为本发明第三较佳实施例的变压器结构的示意图。

图6A为本发明第四较佳实施例的变压器结构的示意图。

图6B为图6A的分解示意图。

图6C为图6A的侧面示意图。

图7为图6A的磁通向量图。

图8为本发明第五较佳实施例的变压器结构的示意图。

图9为本发明第六较佳实施例的变压器结构的示意图。

图10为本发明与公知变压器结构的电流电感曲线图。

其中，附图标记说明如下：

脉冲变压器：1

鼓型铁芯：11

绕线部：111

凸缘部：112

板状铁芯：12

线圈绕组：13、32、62

接合面：14、34

区域：A、B、C

变压器结构：3、6、8、9

第一导磁元件:31、61、81、91

绕线部:311、611

凸缘部:312、612

第一主体:3121、6121

延伸结构:3122、6122、811、911

第一斜面:31221

第二导磁元件:33、63、82、92

第二主体:331、631

接合结构:332、632、821、921

第二斜面:3321

磁通:35、65

电极结构：36

长度:D₁、L

宽度:D₂、W

高度:D₃、H

斜面角度:θ₁、θ₂

第一接触面:61221

第二接触面:61222

第三接触面：61223

第四接触面：6321

第五接触面：6322

第六接触面：6323

第一接合面：641

第二接合面：642

第三接合面：643

厚度:T

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态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的权利要求的范围，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3A、3B、3C，其中图3A为本发明第一较佳实施例的变压器结构的示意图，图3B为图3A的分解示意图，图3C为图3A的侧面示意图，如图所示，本发明的变压器结构3包含有第一导磁元件31、线圈绕组32、以及第二导磁元件33，其中，第一导磁元件31具有一绕线部311及一凸缘部312，凸缘部312分别设置于绕线部311的两侧边，且每一凸缘部312分别具有一第一主体3121及一延伸结构3122，延伸结构3122自第一主体3121延伸而出，即延伸结构3122与第一主体3121一体成型，且两者由相同的材质所制成。而线圈绕组32则绕设于绕线部311上，可感应产生磁通35(如图4所示)。

请再图3A、3B、3C，本发明的第二导磁元件33与第一导磁元件31相对应设置，且具有第二主体331以及接合结构332，接合结构332自第二主体331延伸而出，即接合结构332与第二主体331一体成型，且两者由相同的材质所制成，于本实施例中，第二主体331的两侧均具有一接合结构332，但接合结构332的数量并不以此为限，于一些实施例中，亦可根据需求设计仅单侧设置接合结构332。于本实施例中，第一导磁元件31与第二导磁元件33为具有导磁率的磁性材料，且第一导磁元件31可为一鼓型铁芯，而第二导磁元件33可为一板状铁芯，但本发明的可实施态样并不仅限于此。

请再图3A、3B、图3C及图4，其中图4为图3A的磁通向量图，如图3A、3B、图3C所示，第一导磁元件31与第二导磁元件33之间借由延伸结构3122与接合结构332相接合，以形成一接合面34，并可使第一主体3121与结合后的延伸结构3122及接合结构332相对应设置，另外，如图3B所示，延伸结构3122具有一第一斜面31221，而接合结构332具有一第二斜面3321，且第一斜面31221与第二斜面3321相对应设置，使得延伸结构3122与接合结构332相接合后所形成的接合面34为一斜面。本发明的第一导磁元件31与第二导磁元件33之间借由延伸结构3122与接合结构332相接合后，可利用胶材进行黏合。

请参阅图3D，其为图3A所示的凸缘部与线圈绕组的示意图，如图所示，于一些实施例中，本发明的变压器结构3还可包含有电极结构36，可为但不限为导线架(lead-frame)、电镀或端银电极，其与线圈绕组32电性连接，于本实施例中，电极结构36可设置于凸缘部312的底部，以分别与线圈绕组32的端点电性连接，当然，电极结构36与线圈绕组32电性连接的位置不拘，即电极结构36的设置位置可依照不同的实施态样变更。

如图4所示，当第一导磁元件31与第二导磁元件33之间借由延伸结构3122与接合结构332相接合完成后，由于延伸结构3122与第一主体3121一体成型，且两者由相同的材质所制成，再加上线圈绕组32缠绕于绕线部311后所产生的磁通35会先于相同材质的结构间传递，后续再传递至不同材质结构的特性，因此磁通35通过第一主体3121后会先延伸传递至延伸结构3122，然后再经由接合面34传递至接合结构332，即磁通35的路径由绕线部311、第一主体3121、延伸结构3122、接合结构332、第二主体331、第二主体331另一侧的接合结构332、第二导磁元件33另一侧的延伸结构3122、第一主体3121，最后再传递至绕线部311，本发明借由延伸结构3122可使得磁通35经过第一主体3121后会先延伸传递至延伸结构3122，然后再经由接合面34传递至接合结构332，可达到充分利用第一导磁元件31与第二导磁元件33，使磁通35密度在第一导磁元件31的凸缘部312的终端角落提高，即图4所示的区域B，以充分利用磁性材料，使得磁性材料的导磁利用率提高，而让变压器结构3的电感量提高。另外，从图4中可以发现磁通35垂直通过接合面34，或通过接合面34的角度相似垂直，可减少向外泄漏的机会。

请再参阅图3B、图3C，于本实施例中，延伸结构3122可为一直角三角形结构，接合结构332可为一直角三角形结构，以使延伸结构3122与接合结构332接合后可构成一矩型结构，如图3C所示，延伸结构3122具有一斜面角度θ₁，而接合结构332具有一斜面角度θ₂，可借由调整延伸结构3122的斜面角度θ₁以及接合结构332的斜面角度θ₂，以使得斜面角度θ₁加斜面角度θ₂的合为90度，当第一导磁元件31与第二导磁元件33之间借由延伸结构3122与接合结构332相接合完成后，可使磁通35密度在第一导磁元件31的凸缘部312的终端角落提高，即图4所示的区域B，使得磁性材料的导磁利用率提高，而让变压器结构3的电感量提高。

当然，本发明的延伸结构3122以及接合结构332的实施态样并不局限于均为一直角三角形结构，只要延伸结构3122以及接合结构332构成的磁路径转弯处的实施态样可使得磁通35经过第一主体3121后会先延伸传递至延伸结构3122，然后再经由接合面34传递至接合结构332，以达到充分利用第一导磁元件31与第二导磁元件33，均为本发明所保护的范围，请参阅图5A及图5B，其中图5A为本发明第二较佳实施例的变压器结构的示意图，而图5B为本发明第三较佳实施例的变压器结构的示意图，请参阅图5A，于一些实施例中，延伸结构3122可为直角三角形结构，而接合结构332则为一梯型结构，或是，如图5B所示，于不同的实施态样中，延伸结构3122可为梯型结构，而接合结构332则为一直角三角形结构。

请参阅图6A、6B、6C，其中图6A为本发明第四较佳实施例的变压器结构的示意图，图6B为图6A的分解示意图，图6C为图6A的侧面示意图，如图所示，本实施例的变压器结构6同样包含有第一导磁元件61、线圈绕组62、以及第二导磁元件63，第一导磁元件61具有一绕线部611及一凸缘部612，凸缘部612分别设置于绕线部611的两侧边，且每一凸缘部612分别具有一第一主体6121及一延伸结构6122，延伸结构6122由部分第一主体6121延伸而出，即延伸结构6122与第一主体6121一体成型，且两者由相同的材质所制成。而线圈绕组62则绕设于绕线部611上，可感应产生磁通65(如图7所示)。

请再参阅图6B，第二导磁元件63与第一导磁元件61相对应设置，且具有第二主体631以及接合结构632，接合结构632自部分第二主体631延伸而出，即接合结构632与第二主体631一体成型，且两者由相同的材质所制成。于本实施例中，第一导磁元件61可为一鼓型铁芯，而第二导磁元件63可为一板状铁芯，但本发明的可实施态样并不仅限于此。

请再参阅图6A及图6B，延伸结构6122具有第一接触面61221、第二接触面61222及第三接触面61223，而接合结构632具有第四接触面6321、第五接触面6322及第六接触面6323，第一接触面61221与第四接触面6321相对应设置，第二接触面61222与第五接触面6322相对应设置，第三接触面61223与第六接触面6323相对应设置，且第一接触面61221与第四接触面6321邻近线圈绕组62且与线圈绕组62相对应设置，第一接触面61221的方向朝线圈绕组62的方向，当延伸结构6122与接合结构632相接合后，将形成第一接合面641、第二接合面642及第三接合面643，且第一接合面641、第二接合面642及第三接合面643均为一平面，其中第一接合面641与第二接合面642垂直，第二接合面642与第三接合面643垂直，且第一接合面641邻近线圈绕组62且与线圈绕组62相对应设置，从图7中可以发现第一接合面641可以改善磁通分布，磁通65会垂直通过第一接合面641，或通过第一接合面641的角度相似垂直，可减少向外泄漏的机会且提高磁性材料的导磁利用率。

本实施例的延伸结构6122及接合结构632均为一矩型结构，延伸结构6122的高度H与第二导磁元件63的厚度T相似，接合结构632的长度L与第一导磁元件61的凸缘部612的宽度W相似，使延伸结构6122与接合结构632结合后可与第一主体6121相对应设置。

如图7所示，当第一导磁元件61与第二导磁元件63之间借由延伸结构6122与接合结构632相接合且使用胶材黏合完成后，由于延伸结构6122与第一主体6121一体成型，且两者由相同的材质所制成，再加上线圈绕组62缠绕于绕线部611后所产生的磁通65具有会先于相同材质的结构间传递，后续再传递至不同材质结构的特性，因此磁通65通过第一主体6121后会先延伸传递至延伸结构6122，直到传递至延伸结构6122的终端角落后，再经由第一接合面641传递至接合结构632，即磁通65的路径由绕线部611、第一主体6121、延伸结构6122、接合结构632、第二主体631、第二主体631另一侧的接合结构632、第二导磁元件63另一侧的延伸结构6122、第一主体6121，最后再传递至绕线部611，本发明借由延伸结构6122可使得磁通65经过第一主体6121后会先延伸传递至延伸结构6122，然后再经由第一接合面641传递至接合结构632，可达到充分利用第一导磁元件61与第二导磁元件63，使磁通65密度在第一导磁元件61的凸缘部612的终端角落提高，即图7所示的区域C，以充分利用磁性材料，使得磁性材料的导磁利用率提高，而让变压器结构6的电感量提高。

当然，本发明变压器结构所包含的第一导磁元件及第二导磁元件的实施态样并不局限于图3A及图6A所示，第一导磁元件31、61为一鼓型铁芯，而第二导磁元件33、63为一板状铁芯。请参阅图8，其为本发明第五较佳实施例的变压器结构的示意图，于一些实施例中，变压器结构8所包含的第一导磁元件81可为一E型铁芯，而第二导磁元件82可为一I型铁芯，且第一导磁元件81所具有的延伸结构811为一直角三角形结构，而第二导磁元件82所具有的接合结构821则为一梯型结构，但延伸结构811及接合结构821的结构型态则不以此为限，请参阅图9，其为本发明第六较佳实施例的变压器结构的示意图，变压器结构9所包含的第一导磁元件91同样可为一E型铁芯，而第二导磁元件92为一I型铁芯，但于本实施例中，第一导磁元件91的延伸结构911以及第二导磁元件92的接合结构921则可均为一直角三角形结构。

请参阅图10，其为本发明与公知变压器结构的电流电感曲线图，图10公开分别对图1的线圈绕组13及本发明图3A、5A、5B、6A的线圈绕组32、62施予不同的电流时，公知脉冲变压器1与本发明变压器结构3、6所对应测得的电感值，由图10可以明显看到在加载相同电流的条件下本发明变压器结构3、6所获得的电感量确实都较公知脉冲变压器1高，故本发明确实可达到充分利用磁性材料，使得磁性材料的导磁利用率提高，而让变压器结构3、6的电感量提高的功效。

当然，本发明的变压器结构可借由设置不同的较佳尺寸来符合各种不同的实施态样，以下将以图3A及图6A提出说明，如图所示，本发明的变压器结构3、6所适用的长度(D₁)*宽度(D₂)*高度(D₃)可为但不限为:4.5*3.2*2.2；4.5*3.2*2.9；4.5*3.2*3.4；3.2*3.2*2.9；4.65*3.45*1.8；5.28*3.245*3.4；以及6*5*3，以上单位为mm。

综上所述，本发明的变压器结构于第一导磁元件与第二导磁元件之间借由延伸结构与接合结构相接合完成后，使得线圈绕组缠绕于绕线部后所产生的磁通通过第一导磁元件的第一主体后会先延伸传递至延伸结构，然后再经由接合面传递至第二导磁元件的接合结构，可达到充分利用第一导磁元件与第二导磁元件，使磁通密度在第一导磁元件的凸缘部的终端角落提高，以充分利用磁性材料，使得磁性材料的导磁利用率提高，进而提高变压器结构的电感量。

本发明得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求书的范围所欲保护的内容。

Claims (12)

1.一种变压器结构，其特征在于，包含：

一第一导磁元件，具有一绕线部及一凸缘部，该凸缘部设置于该绕线部的侧边，且该凸缘部具有一第一主体及一延伸结构，该延伸结构自该第一主体延伸而出；

一线圈绕组，绕设于该绕线部上；以及

一第二导磁元件，与该第一导磁元件相对应设置，且具有一接合结构，该第一导磁元件与该第二导磁元件借由该延伸结构与该接合结构相接合，使该线圈绕组缠绕于该绕线部后所产生的磁通由该第一主体、该延伸结构传递至该接合结构。

2.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第一主体与结合后的该延伸结构及该接合结构相对应设置。

3.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第二导磁元件具有一第二主体，该接合结构自该第二主体延伸而出，使该线圈绕组缠绕于该绕线部后所产生的磁通由该第一主体、该延伸结构、该接合结构传递至该第二主体。

4.如权利要求1所述的变压器结构，其中该延伸结构具有一第一斜面，该接合结构具有一第二斜面，该第一斜面与该第二斜面相对应设置，以使该延伸结构与该接合结构相接合。

5.如权利要求4所述的变压器结构，其中该延伸结构与该接合结构接合后构成一矩型结构。

6.如权利要求5所述的变压器结构，其中该延伸结构为一直角三角形结构或是一梯型结构。

7.如权利要求5所述的变压器结构，其中该接合结构为一直角三角形结构或是一梯型结构。

8.如权利要求1所述的变压器结构，其中该延伸结构及该接合结构均为一矩型结构，该延伸结构的高度与该第二导磁元件的厚度相似，该接合结构的长度与该第一导磁元件的宽度相似，使该延伸结构与该接合结构结合后与该第一主体相对应设置。

9.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第一导磁元件为一鼓型铁芯，该第二导磁元件为一板状铁芯。

10.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第一导磁元件为一E型铁芯，该第二导磁元件为一I型铁芯。

11.如权利要求1所述的变压器结构，其中该延伸结构具有一接触面，其邻近该线圈绕组且与该线圈绕组相对应设置。

12.如权利要求11所述的变压器结构，其中该接触面的方向朝该线圈绕组的方向。