CN1558428A

CN1558428A - 变压器结构

Info

Publication number: CN1558428A
Application number: CNA2004100015910A
Authority: CN
Inventors: 张世贤
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2004-12-29
Anticipated expiration: 2024-01-14
Also published as: CN1295720C

Abstract

本发明为一种变压器结构，其中包括一主级绕线、一次级绕线、一绕线架模块与一铁心组。铁心组设置于绕线架模块中，绕线架模块则包括一第一绕线部件与一第二绕线部件，该第一绕线部件用于缠绕该主级绕线，该第二绕线部件用于缠绕该次级绕线。其中，该第一绕线部件与该第二绕线部件分别具有一第一侧板，且该第一绕线部件与该第二绕线部件彼此以该第一侧板相间隔或连接，使该主级绕线与该次级绕线相分隔，以增加漏电感及电气安全距离。从而使变压器结构简单，提高电气安全性，节省人工与制造成本。

Description

变压器结构

技术领域

本发明关于一种变压器(transformer)结构，尤指一种可增加漏电感(leakage inductance)、提高电气安全性、结构简单、可节省组装时间、组装人力与制造成本的变压器结构。

背景技术

变压器为各式电器设备中经常使用的电子组件。请参阅图1，其为一传统变压器的结构示意图。如图1所示，该变压器1主要包含一铁心组11(magnetic core assembly)、一绕线基座12(bobbin)、一初级绕线13(primarywinding coil)与一次级绕线14(secondary winding coil)等。其中，初级绕线13及次级绕线14上下叠绕于绕线基座12的绕线区中，且以一胶带15(tape)彼此绝缘分离。铁心组11通常为EE型铁心(EE-core)、EI型铁心(EI-core)或ER型铁心(ER-core)，其可将轴心111设置在绕线基座12的套管121内，使铁心组11与初级绕线13及次级绕线14产生电磁偶合感应，以达到电压转换的目的。

变压器漏电感(leakage inductance)的控制对电源转换器十分重要，因为它将影响到电源转换器的电力转换效率。为提高电源转换器的电力转换效率，相关技术已致力于增加变压器绕线的耦合率，降低漏电感，进而减少电压转换的能量损失。在图1所示的变压器结构中，由于初级绕线13与次级绕线14上下叠绕于绕线基座12的绕线区中，因此初级绕线13与次级绕线14形成较少的磁漏，绕线耦合率(coupling coefficient)增加，漏电感降低，经变压器转换电压的能量损耗较少，由此可提高电源转换器的电力转换效率。

然而，在液晶电视等新一代电子产品的电源供应系统中，变压器则以具漏电感型的变压器为主流。电源供应系统的电流会先经过一变压器初级绕线固有的漏电感L和一电容组件C所构成的LC谐振电路；同时，近似于半个正弦波的电流会通过功率场效晶体管开关。当电流为零时，开关将导通，而经过半个正弦波后电流返回零时，开关将关闭。采用这种具谐振电路的软开关设计，可减小开关组件的开关损耗与降低噪声。

增加变压器漏电感的方式有许多种，其主要是将主级绕线与次级绕线分隔一特定距离，降低绕线耦合率，以增加变压器的漏电感。请参阅图2，其为一传统具漏电感型变压器的结构示意图。如图2所示，该变压器2包含一绕线基座21、一主级绕线22、一次级绕线23与一胶带24，其中该绕线基座21具有一第一侧板211、一第二侧板212与绕线部213。胶带24缠绕于绕线部213实质上中央的位置且具有一宽度d，以将绕线部213分割成一第一绕线区2131与一第二绕线区2132。主级绕线22与次级绕线23分别缠绕于第一绕线区2131与第二绕线区2132中，且分别以一第一侧胶带25与一第二侧胶带26与第一侧板211及第二侧板212相间隔，通过胶带24的分隔可使主级绕线22与次级绕线23之间维持一定的电气安全距离，另外通过第一侧胶带25与第二侧胶带26可使绕线22、23与外部导电物之间也能保持符合电气安全的电气安全距离。此外，主级绕线22与次级绕线23间的胶带24宽度d越宽，则代表绕线耦合率降低，漏电感增加，此将有利于电源供应系统中谐振电路的控制。

然而，上述结构虽可增加漏电感，但却仍然存在许多的问题。举例而言，漏电感的大小取决于主级绕线22与次级绕线23间胶带24的宽度d，由于胶带24是软性材质且无法完全固定，因此结构较为松散且易因长期使用或摇动而移位，造成漏电感值降低或不稳定，进而影响到电源供应系统的谐振电路控制。此外，以胶带24、第一侧胶带25与第二侧胶带26做分隔物以维持电气安全距离的方式，需以大量人工进行胶带缠绕的动作，由于胶带具有黏性且宽度又小，因此加工时既费时又繁琐，造成产能无法提高，徒费人力与成本。而且，也可能因胶带的缠绕不佳而影响到变压器的品质。

另外，由于需缠绕胶带24、第一侧胶带25与第二侧胶带26在绕线基座21的绕线部213，使绕线部213中主级绕线22与次级绕线23能缠绕的面积与容积减小，进而影响到散热的效能。此外，变压器在绕线与缠胶带步骤完成后会在主级绕线22与次级绕线23外再覆上一层胶带绝缘，如此也容易使绕线22、23产生的热量不易散去。而且，胶带24的熔点较低，因此整个变压器的操作温度极限值便受到胶带24的熔点限制，造成变压器应用受限。

因此，如何开发一种可改善公知变压器结构的缺点，且可有效控制与增加漏电感、提高电气安全性、结构简单、可简化制程、节省人工与成本的变压器结构，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，通过分隔主级绕线与次级绕线以降低绕线耦合率及增加漏电感，而使变压器结构简单，可提高电气安全性、简化制程程序、节省人工与制造成本。

为到达上述目的，本发明提供了一种变压器结构，其至少包括一主级绕线、一次级绕线、一绕线架模块与一铁心组。其中，该铁心组设置于该绕线架模块中，而该绕线架模块包括一第一绕线部件与一第二绕线部件，该第一绕线部件用于缠绕该主级绕线，该第二绕线部件用于缠绕该次级绕线。该第一绕线部件与该第二绕线部件分别具有一第一侧板，且该第一绕线部件与该第二绕线部件彼此以其第一侧板相间隔或连接，使该主级绕线与该次级绕线相分隔。

根据本发明的构想，该第一绕线部件与该第二绕线部件为一体成型。

根据本发明的构想，其中该绕线架模块还包括一绕线架套盖，用以覆盖该第一绕线部件与该第二绕线部件。

根据本发明的构想，其中该绕线架套盖具有至少两腔室，所述两腔室分别与该第一绕线部件及该第二绕线部件相对，以套覆该第一绕线部件及该第二绕线部件。

根据本发明的构想，其中所述两腔室以一分隔板分隔。

根据本发明的构想，其中该分隔板卡合且固定于该第一绕线部件与该第二绕线部件的第一侧板所形成的间隙。

根据本发明的构想，其中该绕线架模块还包括一底板，该底板向上延伸一凸肋，以卡合且固定于该第一绕线部件与该第二绕线部件的第一侧板所形成的间隙。

根据本发明的构想，其中该绕线架套盖还包括两开口，其分别与所述两腔室相连通，用以散热该主级绕线与次级绕线所产生的热量。

根据本发明的构想，其中该第一绕线部件与该第二绕线部件分别具有一第二侧板。

根据本发明的构想，其中该第一绕线部件与该第二绕线部件的该第一侧板与该第二侧板形成一绕线区。

根据本发明的构想，其中该第二侧板下方向外延伸一接脚区。

根据本发明的构想，其中该接脚区具有数个接脚。

根据本发明的构想，其中该第一绕线部件与该第二绕线部件相分离。

根据本发明的构想，其中该第一绕线部件与该第二绕线部件分别以一覆盖材料包覆该主级绕线与该次级绕线。

根据本发明的构想，其中该铁心组为EE型铁心、EI型铁心、ER型铁心或UU型铁心。

本发明的变压器结构简单，可提高电气安全性、简化制程程序、节省人工与制造成本。

本发明通过下列图标与实施例说明，得以更清楚的了解。

附图说明

图1为一传统变压器的结构示意图；

图2为一传统具漏电感型变压器的结构示意图；

图3(a)为本发明具漏电感型变压器的第一较佳实施例结构示意图；

图3(b)为本发明具漏电感型变压器的另一较佳实施例结构示意图；

图4为本发明具漏电感型变压器的另一较佳实施例结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-变压器；11-铁心组；12-绕线基座；13-初级绕线；

14-次级绕线；15-胶带；111-轴心；121-套管；

2-变压器；21-绕线基座；22-主级绕线；23-次级绕线；

24-胶带；25-第一侧胶带；26-第二侧胶带；211-第一侧板；

212-第二侧板；213-绕线部；2131-第一绕线区；

2132-第二绕线区；3-变压器；31-绕线架模块；

32-主级绕线；33-次级绕线；34-铁心组；311-第一绕线部件；

312-第二绕线部件；313-绕线架套盖；314-底板；341-轴心；

3111-第一绕线部件的第一侧板；3112-第一绕线部件的第二侧板；

3121-第二绕线部件的第一侧板；3122-第二绕线部件的第二侧板；

3113-第一绕线部件的绕线区；3123-第二绕线部件的绕线区；

3131-腔室；3132-腔室；3133-隔板；3134-第一开口；

3135-第二开口；3141-凸肋；4-变压器；41-绕线模块；

42-铁心组；411-第一绕线部件；412-第二绕线部件；

413-覆盖材料；414-覆盖材料；421-轴心；

4111-第一绕线部件的第一侧板；4112-第一绕线部件的第二侧板；

4121-第二绕线部件的第一侧板；4122-第二绕线部件的第二侧板。

具体实施方式

请参阅图3(a)，其为本发明具漏电感型变压器的一较佳实施例结构示意图。如图3(a)所示，本发明的变压器3包含一绕线架模块31、一主级绕线32、一次级绕线33与一铁心组34。其中，该绕线架模块31具有一第一绕线部件311、一第二绕线部件312与一绕线架套盖313。主级绕线32与次级绕线33分别缠绕于第一绕线部件311与第二绕线部件312上。铁心组34则为EE型铁心(EE-core)、EI型铁心(EI-core)或ER型铁心(ER-core)，其可将轴心341设置于绕线架模块31内，使铁心组34与主级绕线32及次级绕线33产生电磁偶合感应，以达到电压转换的目的。

请再参阅图3(a)，绕线架模块31的第一绕线部件311与第二绕线部件312分别具有一第一侧板3111、3121与一第二侧板3112、3122，其中第一侧板3111、3121与第二侧板3112、3122间形成一绕线区3113、3123可供主级绕线32与次级绕线33缠绕。另外，各绕线部件311、312的第二侧板3112、3122下方向外延伸以形成一接脚部，该接脚部上设置有数个接脚，可供主级绕线32与次级绕线33绕线后的接头焊接于上。

在此实施例中，第一绕线部件311与第二绕线部件312为一体成型，且第一绕线部件311的第一侧板3111与第二绕线部件312的第一侧板3121彼此分隔一特定距离d，其中该特定距离d实质上以5mm为佳。通过分隔距离d，当主级绕线32与次级绕线33缠绕于第一绕线部件311的绕线区3113与第二绕线部件312的绕线区3123时，可以维持主级绕线32与次级绕线33间的电气安全距离，并增加变压器的漏电感值。

请再参阅图3(a)，绕线架套盖313包含两腔室3131、3132，其由一隔板3133分隔且分别与第一绕线部件311与第二绕线部件312相对。绕线架套盖313的两腔室3131、3132可将第一绕线部件311及第二绕线部件312套覆，且隔板3133将卡合且定位于第一绕线部件311的第一侧板3111与第二绕线部件312的第一侧板3121间的间隙，使主级绕线32与次级绕线33隔离，进一步增加了主级绕线32与次级绕线33间的电气安全距离。此外，绕线架套盖313上还具有一第一开口3134及一第二开口3135，该第一开口3134与该第二开口3135分别与第一腔室3131及第二腔室3132相连通，且设置于第一绕线区3113及第二绕线区3123的上方，因此当变压器运作时，绕线32、33所产生的热量便能通过第一开口3134与第二开口3135散热，以增加变压器的散热效率。另外，由于主级绕线32与次级绕线33与外部导电物间的距离因绕线架套盖313覆盖而增加，因此也增加了主级绕线32或次级绕线与外部导电物间的电气安全距离，提高了电气安全性。

请再参阅图3(b)，绕线架模块31除了第一绕线部件311、第二绕线部件312与绕线架套盖313外，也可增加一底板314以进一步分隔第一绕线区3113与第二绕线区3123上的主级绕线32与次级绕线33。在此实施例中，底板314向上延伸以形成一凸肋3141，该凸肋3141可卡合且定位于第一绕线部件311的第一侧板3111与第二绕线部件312的第一侧板3121间的间隙，使主级绕线32与次级绕线33间隔离，进一步增加主级绕线32与次级绕线33间的电气安全距离。

请参阅图4，其为本发明具漏电型感变压器的另一较佳实施例结构示意图。如图4所示，该变压器4包含一绕线模块41、一主级绕线(未图标)、一次级绕线(未图标)与一铁心组42。其中，该绕线模块41具有一第一绕线部件411与一第二绕线部件412。此实施例与图3(a)所示实施例不同的是该第一绕线部件411与该第二绕线部件412相分离而非一体成型。在此实施例中，主级绕线与次级绕线分别缠绕于第一绕线部件411的绕线区与第二绕线部件412的绕线区中(未图标)，且分别以一覆盖材料413、414包覆与绝缘。铁心组42为EE型铁心(EE-core)、EI型铁心(EI-core)、ER型铁心(ER-core)或UU型铁心(UU-core)，其可将轴心421设置于绕线模块41内，使铁心组42与主级绕线及次级绕线产生电磁偶合感应，以达到电压转换的目的。另外，第一绕线部件411与第二绕线部件412分别具有一第一侧板4111、4121与一第二侧板4112、4122，其中第一侧板4111、4121与第二侧板4112、4122问形成一绕线区可供主级绕线与次级绕线缠绕。

上述变压器结构由下列方式制造：首先，将主级绕线及次级绕线分别缠绕于第一绕线部件411及第二绕线部件412上。接着，在第一绕线部件411及第二绕线部件412分别覆盖一覆盖材料413、414以将主级绕线与次级绕线绝缘，如此便可利用覆盖材料保护主级绕线与次级绕线。然后，再将第一绕线部件411与第二绕线部件412以各自的第一侧板4111、4121相结合或接触。最后，将铁心组42与第一绕线部件411与第二绕线部件412结合，即完成本发明的变压器结构。在应用时，只要将变压器设置于印刷电路板上的指定位置并将第一绕线部件411与第二绕线部件412上的接点与印刷电路板上的对应接点完成电连接即可。

由以上叙述可知，由于第一绕线部件411及第二绕线部件412为可分离状态，因此更容易通过调整第一绕线部件411与第二绕线部件412分离的距离来控制变压器的漏电感与维持电气安全性。除此之外，本实施例仅需在第一绕线部件411与第二绕线部件412外包覆一覆盖材料即可成为一独立的组件，如此一来，不减缩小了变压器整体的高度，还可使制程机械化与自动化，不只可以大幅减少人力，且可以大量生产制造与降低生产成本。

综上所述，本发明的变压器结构不仅能通过分隔主级绕线与次级绕线的距离以降低绕线耦合率及增加漏电感，且可以提高电气安全性、简化制程、节省人工与制造成本。熟悉此技术的人员对本发明做的各种修饰，均应包含在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种变压器结构，其中包括：

一主级绕线；

一次级绕线；

一绕线架模块，其包括一第一绕线部件与一第二绕线部件，该第一绕线部件用于缠绕该主级绕线，该第二绕线部件用于缠绕该次级绕线；

其中，该第一绕线部件与该第二绕线部件分别具有一第一侧板，且该第一绕线部件与该第二绕线部件彼此以其第一侧板相间隔或连接，使该主级绕线与该次级绕线相分隔；以及

一铁心组，其设置于该绕线架模块中。

2.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第一绕线部件与该第二绕线部件为一体成型。

3.如权利要求2所述的变压器结构，其中该绕线架模块还包括一绕线架套盖，用以覆盖该第一绕线部件与该第二绕线部件，且该绕线架套盖具有至少两腔室，所述两腔室分别与该第一绕线部件及该第二绕线部件相对，以套覆该第一绕线部件及该第二绕线部件。

4.如权利要求3所述的变压器结构，其中所述两腔室以一分隔板分隔，且该分隔板卡合且固定于该第一绕线部件与该第二绕线部件的第一侧板所形成的间隙。

5.如权利要求4所述的变压器结构，其中该绕线架模块还包括一底板，该底板向上延伸一凸肋，以卡合且固定于该第一绕线部件与该第二绕线部件的第一侧板所形成的间隙。

6.如权利要求5所述的变压器结构，其中该绕线架套盖还包括两开口，其分别与所述两腔室相连通，用以散热该主级绕线与次级绕线所产生的热量。

7.如权利要求2所述的变压器结构，其中该第一绕线部件与该第二绕线部件分别具有一第二侧板，且该第一绕线部件与该第二绕线部件的该第一侧板与该第二侧板形成一绕线区。

8.如权利要求7所述的变压器结构，其中该第二侧板下方向外延伸一接脚区，且该接脚区具有数个接脚。

9.如权利要求1所述的变压器结构，其中该第一绕线部件与该第二绕线部件相分离，且分别以一覆盖材料包覆该主级绕线与该次级绕线。

10.如权利要求9所述的变压器结构，其中该第一绕线部件与该第二绕线部件分别具有一第二侧板，且该第一绕线部件与该第二绕线部件的该第一侧板与该第二侧板形成一绕线区。

11.如权利要求1所述的变压器结构，其中该铁心组为EE型铁心、EI型铁心、ER型铁心或UU型铁心。