CN205028760U - 多绕组变压器 - Google Patents

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谢明琮
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Abstract

一种多绕组变压器，包含一铁芯、N(N≧3)个第一绕组及至少一第二绕组。所述第一绕组层叠绕设于该铁芯，各该第一绕组包括一入线端子及一出线端子，所述入线端子彼此间隔(360/N)度，且彼此并联形成一入线端，所述出线端子彼此间隔(360/N)度，且彼此并联形成一出线端，且各该第一绕组的该入线端子及该出线端子彼此间隔(360/N)度。该第二绕组绕设于该铁芯。借由将N(N≧3)个第一绕组并联绕设于多绕组变压器的绕线架，且让所述第一绕组的入线端子与出线端子彼此之间间隔(360/N)度，降低多绕组变压器的能量耗损，提高多绕组变压器整体的能量转换效率。

Description

多绕组变压器
技术领域
本实用新型涉及一种变压器，特别是涉及一种多绕组变压器。
背景技术
在设计变压器时，匝数比与开关电源的占空比，会决定其电源输出的有效功率，因此若能将匝数比与占空比的关系设计在最大使用率，将对转换效率有所提升。现有的变压器绕组结构，匝数通常只能为整数匝，然而在部分产品应用上，变压器的匝数需为非整数，才能使转换器的开关调变做最佳效率设计。然而现有的半圈变压器绕制方式往往会因绕线多半圈的不均匀，造成磁力线的密度不对称及磁通量不平衡，促使变压器铁芯磁场不均而产生热能，使整体转换效率降低。因此，如何改善非整数匝数变压器磁通量不平衡的问题，将是一值得研究的主题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种提高转换效率的多绕组变压器。
本实用新型多绕组变压器包含一铁芯；N(N≧3)个第一绕组，所述第一绕组层叠绕设于该铁芯，各该第一绕组包括一入线端子及一出线端子，所述入线端子彼此间隔(360/N)度，且彼此并联形成一入线端，所述出线端子彼此间隔(360/N)度，且彼此并联形成一出线端，且各该第一绕组的该入线端子及该出线端子彼此间隔(360/N)度；及至少一个第二绕组，绕设于该铁芯。
本实用新型所述的多绕组变压器，所述第一绕组作为该多绕组变压器的一次侧绕组或二次侧绕组两者其中之一，该第二绕组作为该多绕组变压器的一次侧绕组或二次侧绕组两者其中另一。
本实用新型所述的多绕组变压器，该第二绕组为多个，且与所述第一绕组以分层交叠方式绕设于该铁芯。
本实用新型所述的多绕组变压器，所述第一绕组的数量为3，且每一入线端子与出线端子彼此间隔120度。
本实用新型所述的多绕组变压器，所述第一绕组的数量为4，且每一入线端子与出线端子彼此间隔90度。
本实用新型所述的多绕组变压器，还包含一穿设在该铁芯上的绕线架，且所述第一绕组及该第二绕组绕设于该绕线架上。
本实用新型的有益效果在于：借由将N(N≧3)个第一绕组并联绕设于多绕组变压器的绕线架，且让所述第一绕组的入线端子与出线端子彼此之间间隔(360/N)度，借此，当多绕组变压器绕组的线圈匝数减少至原本的1/N时，且绕组线径相同的情况之下，可使多绕组变压器的能量耗损减少为原本的1/N2，而有效地降低多绕组变压器的能量耗损，提高了多绕组变压器整体的能量转换效率。
附图说明
图1是一立体图，说明本实用新型多绕组变压器的一第一实施例；
图2是一剖面示意图，说明该实施例；
图3是一剖面示意图，说明该实施例中一位于最内层的第一绕组；
图4是一剖面示意图，说明该实施例中一位于较外层的第一绕组；
图5是一剖面示意图，说明该实施例中一位于最外层的第一绕组；
图6是一立体图，说明本实用新型多绕组变压器的一第二实施例；
图7是一剖面示意图，说明该实施例；
图8是一剖面示意图，说明该实施例中一位于最内层的第一绕组；
图9是一剖面示意图，说明该实施例中一位于较外层的第一绕组；
图10是一剖面示意图，说明该实施例中一位于再更外层的第一绕组；及
图11是一剖面示意图，说明该实施例中一位于最外层的第一绕组。
具体实施方式
在本实用新型被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图1与图2，本实用新型多绕组变压器的第一实施例包含一铁芯1、一设置于铁芯1的绕线架2、N(N≧3)个第一绕组3及至少一第二绕组4。其中铁芯1包含两个相向对接而呈一日字型的PQ型铁芯。第一绕组3的数量在本实施例为3(即N＝3)，但不以此为限，亦可大于三；第二绕组4的数量在本实施例为2，但不以此为限，至少一个即可。
如图2所示，所述第一绕组3层叠绕设于绕线架2上，各第一绕组3包括一入线端子31及一出线端子32，所述入线端子31彼此间隔(360/N)度(即360/3＝120度)，且彼此并联形成一入线端310，所述出线端子32彼此间隔(360/N)度(即360/3＝120度)，且彼此并联形成一出线端320，且如图3至图5所示，各第一绕组3的入线端子31及出线端子32彼此间隔(360/N)度(即360/3＝120度)。所述第二绕组4与所述第一绕组3是以分层交叠方式绕设于绕线架2，如图2所示，所述第一绕组3与所述第二绕组4共同形成5层的结构，最内层为第一绕组3，再向外一层为第二绕组4，再向外一层为另一个第一绕组3，以此类推，最外层则为剩余另一个第一绕组3。这样的交叉叠绕结构方式可以提升下列几项优点：1.可降低多绕组变压器的漏感，优化多绕组变压器元件的寄生元件特性。2.降低层间磁动势使得涡流损、铜损降低。3.分散铜线所产生的热能。
值得一提的是，第一绕组3是作为多绕组变压器的一次侧绕组或二次侧绕组两者其中之一，第二绕组4是作为多绕组变压器的一次侧绕组或二次侧绕组两者其中另一。而在本实施例中，第一绕组3作为多绕组变压器的一次侧绕组，第二绕组4作为多绕组变压器的二次侧绕组，但不以此为限，相反亦可。
因此，假设本实用新型多绕组变压器的第一实施例的一次侧输入电压Vin为70V，二次侧输出电压Vout为60V，由现有变压器原理可得知一次侧绕组的线圈与二次侧绕组的线圈匝数比应为7：6。而本实施例是将上述绕组的线圈匝数减为1/3，使匝数比为7/3：2，并以如图3至图5所示的第一绕组3绕设方式将所述第一绕组3绕设在绕线架2上，以取代现有变压器一次侧的单一绕组。以最内层的第一绕组3来做说明，该第一绕组3的一端靠近绕线架2自一起始点由内向外绕设于绕线架2上，先绕2圈，再绕1/3圈(也就是120度)后停止绕设并远离绕线架2形成出线端子32，位于起始点的另一端形成入线端子31，另外两层的第一绕组3依照相同方式绕设，最后再将这三个第一绕组3的入线端子31并联形成多绕组变压器一次侧的入线端310，以及将这三个第一绕组3的出线端子32并联形成多绕组变压器二次侧的出线端320，即完成三个匝数为7/3的第一绕组3的绕设。如此一来，在匝数比为非整数的情况下，仍然可以使磁力线密度对称以及达到磁通量平衡，并且进一步使线圈的能量耗损降低。
以上述一个匝数7的绕组改为三个匝数7/3的第一绕组3为例，假设匝数7的绕组的电阻为R，输入匝数7的绕组的电流为I，其能量耗损为I2R；当改为三个匝数为7/3的第一绕组3时，在电流保持不变的情况下，每一个第一绕组3的电流为I/3，电阻为R/3，其能量耗损为3*((I/3)2*(R/3))＝I2R/9。
由此可见，当以三个第一绕组3来取代现有变压器原本的单一绕组，且将每一第一绕组3及第二绕组4的线圈匝数减为原本单一绕组的1/3时，可以使本实施例多绕组变压器的能量耗损减少为现有变压器的1/9，大大降低了多绕组变压器的能量耗损，提高多绕组变压器整体的能量转换效率。
值得一提的是，此假设的情况是本实用新型多绕组变压器为降压型变压器时，而本实用新型多绕组变压器也可设计为升压型变压器，例如一次侧输入电压Vin改为60V，二次侧输出电压Vout为70V，由现有变压器原理可得知一次侧线圈与二次侧线圈的匝数比应为6：7，如将上述匝数减为1/3，则匝数比为2：7/3。此时第一绕组3作为多绕组变压器的二次侧，第二绕组4作为多绕组变压器的一次侧，如此一来即可达到与上述降压型变压器同样的功效，即当第一绕组3及第二绕组4的线圈匝数减为原本的1/3时，可以使多绕组变压器的能量耗损减少为现有变压器的1/9，大大降低了多绕组变压器的能量耗损，提高多绕组变压器整体的能量转换效率。
参阅图6及图7，本实用新型多绕组变压器的第二实施例整体结构与第一实施例大致相同，其差异在于：在本实施例中，第一绕组3的数量为4(即N＝4)，且所述入线端子31彼此间隔90度(即360/N＝90度)，所述出线端子32彼此间隔90度(即360/N＝90度)，且如图8至图11所示，各第一绕组3的入线端子31及出线端子32彼此间隔90度(即360/N＝90度)；以及如图7所示，所述第一绕组3与所述第二绕组4分层交叠而共同形成6层的绕线结构，其中最内层为第一绕组3，再向外一层为另一个第一绕组3，再向外一层为第二绕组4，以此类推，最外层则为剩余另一个第二绕组4，由内向外依序为两层第一绕组3、一层第二绕组4、两层第一绕组3，最外一层为第二绕组4。
假设本实用新型多绕组变压器的第二实施例的一次侧输入电压Vin为90V，二次侧输出电压Vout为80V，由现有变压器原理可得知一次侧绕组的线圈与二次侧绕组的线圈匝数比应为9：8。而本实施例是将上述绕组的线圈匝数减为1/4，使匝数比为9/4：2，并以如图8至图11所示的第一绕组3绕设方式将所述第一绕组3绕设在绕线架2上，以取代现有变压器一次侧的单一绕组，其绕设方式与第一实施例相同，在此不再赘述。最后再将这四个第一绕组3的入线端子31并联形成多绕组变压器一次侧的入线端310，以及将这四个第一绕组3的出线端子32并联形成多绕组变压器一次侧的出线端320。如此一来，在匝数比为非整数的情况下，仍然可以使磁力线密度对称以及达到磁通量平衡，并且进一步使线圈的能量耗损降低。
且根据上述同理可得知，当第一绕组3和第二绕组4线圈匝数减为原本的1/4时，可以使多绕组变压器的能量耗损减少为原本的1/16，大大降低了多绕组变压器的能量耗损，提高多绕组变压器整体的能量转换效率。
综上所述，上述实施例借由将N(N≧3)个第一绕组3并联绕设于多绕组变压器的绕线架2，且让所述第一绕组3的入线端子31与出线端子32彼此之间间隔(360/N)度，借此，当多绕组变压器绕组的线圈匝数减少至原本的1/N时，可使多绕组变压器的能量耗损减少为原本的1/N2，而有效地降低多绕组变压器的能量耗损，提高了多绕组变压器整体的能量转换效率，故确实能达成本实用新型的目的。
惟以上所述者，仅为本实用新型的实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，凡是依本实用新型权利要求书及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种多绕组变压器，其特征在于，该变压器包含：
一铁芯；
N个第一绕组,N≧3，所述第一绕组层叠绕设于该铁芯，各该第一绕组包括一入线端子及一出线端子，所述入线端子彼此间隔360/N度，且彼此并联形成一入线端，所述出线端子彼此间隔360/N度，且彼此并联形成一出线端，且各该第一绕组的该入线端子及该出线端子彼此间隔360/N度；及
至少一个第二绕组，绕设于该铁芯。
2.如权利要求1所述的多绕组变压器，其特征在于：所述第一绕组作为该多绕组变压器的一次侧绕组或二次侧绕组两者其中之一，该第二绕组作为该多绕组变压器的一次侧绕组或二次侧绕组两者其中另一。
3.如权利要求2所述的多绕组变压器，其特征在于：该第二绕组为多个，且与所述第一绕组以分层交叠方式绕设于该铁芯。
4.如权利要求2所述的多绕组变压器，其特征在于：所述第一绕组的数量为3，且每一入线端子与出线端子彼此间隔120度。
5.如权利要求4所述的多绕组变压器，其特征在于：所述第一绕组的数量为4，且每一入线端子与出线端子彼此间隔90度。
6.如权利要求5所述的多绕组变压器，其特征在于：还包含一穿设在该铁芯上的绕线架，且所述第一绕组及该第二绕组绕设于该绕线架上。
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