TW201324551A - 繞組、繞組形成方法以及變壓器 - Google Patents

Abstract

揭露的有繞組、繞組形成方法以及變壓器。一種被揭露的繞組包含有一繞組芯以及一線圈部分。該線圈部分包含有一第一線圈層、一連接線、以及一第二線圈層。該第一線圈層具有一第一螺旋管，以一步進方向，繞捲在該繞組芯上。該連接線設於該第一線圈層上，大致平行該步進方向。該第二線圈層具有一第二螺旋管，以該步進方向，繞捲在該第一線圈層上。該連接線電性連接該第一與該第二線圈層。

Description

繞組、繞組形成方法以及變壓器

本發明係相關於一種繞組(winding)，尤指適用於電壓器之一種繞組。

變壓器已經廣泛的使用於電子(electronic)與電力(electrical)裝置。舉例來說，變壓器可以用來升降壓，或是把信號能量從某一級傳到另一級，或是用來執行阻抗匹配(impedance matching)。一般來說，變壓器是採用電磁感應(magnetic induction)的方式，來把電能從一電路轉換到另一電路。

一個變壓器具有數個繞組(winding)，放在很接近的地方(in close proximity)，以使一個繞組的磁場(magnetic field)能夠連結(link)到另一個繞組的磁場。大多數變壓器都具有一一次側繞組(primary winding)與一二次側繞組(secondary winding)。只要改變一次側繞組與二次側繞組的線圈比(turn ratio)，就可以簡單的增加或是減少變壓器之輸出電壓。每個繞組具有一個或是數個螺旋管，以產生磁場。

第1圖顯示一種傳統的繞組10。漆包線(enameled wire) 12，一種導電線，繞捲在繞組芯14上，形成螺旋管(solenoid)，作為繞組10。繞組芯14中可以是一繞組架(winding shaft)，其中可以放置磁性物質。

第2A圖至第2C圖顯示繞組10在形成過程中，不同階段的側視示意面。如同第2A圖所示，漆包線12從右到左的步進方向16a，繞捲於繞組芯14上，形成了最內側的線圈層18a。第2B圖顯示漆包線12接著從左到右的步進方向16b，繞捲於線圈層18a上，形成了線圈層18b。第2C圖顯示漆包線12接著從右到左的步進方向16c，繞捲於線圈層18b上，形成了線圈層18c。第2A圖到第2C圖中可以發現，步進方向16a相同於步進方向16c，但是相反於步進方向16c。

本發明之一實施例提供一種繞組，包含有一繞組芯以及一線圈部分。該線圈部分包含有一第一線圈層、一連接線、以及一第二線圈層。該第一線圈層具有一第一螺旋管，以一步進方向，繞捲在該繞組芯上。該連接線設於該第一線圈層上，大致平行該步進方向。該第二線圈層具有一第二螺旋管，以該步進方向，繞捲在該第一線圈層上。該連接線電性連接該第一與該第二線圈層。

本發明之一實施例提供一種繞組形成方法，包含有：提供一導電線：沿著一步進方向(step direction)，繞捲該導電線在一繞組芯上，以形成一第一螺旋管；以該導電線，於該第一螺旋管上，形成一連接線，大致平行於該步進方向；以及，沿著該步進方向，繞捲該導電線在該連接線與該第一螺旋管上，以形成一第二螺旋管。

本發明之一實施例提供一種變壓器，包含有一繞組芯、一一次側繞組以及一二次側繞組。該一次側繞組有一第一線圈層、一連接線、以及一第二線圈層。該第一線圈層具有一第一螺旋管，以一步進方向，繞捲在該繞組芯上。該連接線設於該第一線圈層上，大致平行該步進方向。該第二線圈層具有一第二螺旋管，以該步進方向，繞捲在該第一線圈層上。該二次側繞組，具有一二次側螺旋管，繞捲在該第二螺旋管上。

第3A-1圖顯示依據本發明所實施的一繞組60中線圈層68a形成後之側視示意面；第3A-2圖顯示第3A-1圖中繞組60之立體示意圖。漆包線64從端點70開始，由右往左的步進方向66a，依序繞捲於繞組芯62上，直到端點72。漆包線64每一圈最好是盡可能的緊貼於前一圈，以減小漏感的發生。漆包線64在繞組芯62上形成一螺旋管(solenoid)，作為線圈層68a。端點70與72可以分別視為線圈層68a的起始端與終點端。

第3B-1圖顯示繞組60中連接線74形成後之側視示意面；第3B-2圖顯示第3B-1圖中繞組60之立體示意圖。在線圈層68a完成之後，可以用瑪拉膠帶(Mylar tape)，當作固定物76a，大約地固定端點72的位置。然後以漆包線64，大略做出一轉折後，沿著平行步進方向66a之方向，在線圈層68a上，拉出連接線74。接著用固定物76b，其材質也可以是瑪拉膠帶，固定漆包線64上的端點78，也大略地做出一轉折。如同第3B-1圖與第3B-2圖所示，連接線74大致沿著線圈層68a中之螺旋管的垂直方向放置，幾乎跨過螺旋管中所有的線圈。在另一個實施例中，固定物76a與76b可以是其他物品。舉例來說，在另一實施例中，繞組芯62具有兩凸出物，來做為固定物，大約地固定端點72與78的位置。

第3C-1圖顯示繞組60中線圈層68b形成後之側視示意面；第3C-2圖顯示第3C-1圖中繞組60之立體示意圖。類似線圈層68a的形成方法，漆包線64從端點78開始，由右往左的步進方向66b，依序繞捲於線圈層68a上，直到端點80。漆包線64在線圈層68a上形成一螺旋管(solenoid)，作為線圈層68b。如同第3C-2所示，連接線74與固定物76a與76b被包夾在線圈層68b與線圈層68a之間。端點78與80可以分別視為線圈層68b的起始端與終點端。連接線74電性連接了線圈層68a的終點端到線圈層68b的起始端。從第3B-1圖與第3C-1圖可以發現，步進方向66a與步進方向66b相同，因此，線圈層68b中的每一圈，都可以大致平行於線圈層68a的每一圈。

第3D-1圖顯示繞組60中連接線82形成後之側視示意面；第3D-2圖顯示第3D-1圖中繞組60之立體示意圖。相同於第3B-1圖與第3B-2圖中之連接線74的形成方法，連接線82用漆包線64拉出，大約跟步進方向66b平行，大致以固定物76c與76d固定在線圈層68b上，連接端點80與84。在一實施例中，連接線82與連接線74位於繞組芯62之周邊上的相同位置，所以連接線82大致重疊於連接線74上。在另一個實施例中，連接線82與連接線74位於繞組芯62之周邊上的不相同位置，因此連接線82不重疊於連接線74上。譬如說連接線82與連接線74分別為位於繞組芯62之兩側。

第3E-1圖顯示繞組60中線圈層68c形成後之側視示意面；第3E-2圖顯示第3E-1圖中繞組60之立體示意圖。類似線圈層68a與68b的形成方法，漆包線64從端點84開始，由右往左的步進方向66c，依序繞捲於線圈層68b與連接線82上，直到端點86。因為步進方向66a、66b與66c都一樣，所以線圈層68c中的每一圈，都可以大致平行於線圈層68a與68b中的每一圈。

相同的層數與圈數下，第3E-1圖中本發明實施例的繞組所產生的有效磁場，將會高於第2C圖中先前技術的繞組。

第4A圖顯示第2C圖中，線圈層18a以及18b的電流以及所形成的磁場方向。線圈層18a在繞組芯14後方的電流34a，以帶箭頭的虛線表示；線圈層18a在繞組芯14前方的電流32a，以帶箭頭的實線；線圈層18a所形成的磁場33a，以帶箭頭的實線表示。類似的，電流32b與34b分別表示位於繞組芯14前方與後方，磁場33b由線圈層18b所形成。第4B圖顯示磁場33a與33b的關係。因為線圈層18a與線圈層18b的步進方向(分別是16a與16b)不相同，所以所分別產生的磁場33a與33b並不會完全的相平行，而會呈現一定的夾角，如同第4B圖所示。

第5A圖顯示第3E-1圖中，線圈層68a以及68b的電流以及所形成的磁場方向。類似第4A圖的標記，線圈層68a中流動的電流36a與38a分別在繞組芯62前方與後方，磁場37a由線圈層68a所形成。線圈層68b中流動的電流36b與38b分別在繞組芯62前方與後方，磁場37b由線圈層68b所形成。如同先前所述，因為線圈層68a以及68b的步進方向完全一樣，所以線圈層68a以及68b中的每一圈都幾乎相互平行，磁場37a與37b的方向會近乎完全一樣，如同第5B圖所示。從第5B圖與第4B圖比較下可知，磁場37a與37b的總和，將會高於磁場33a與33b的總和。所以，第3E-1圖中的繞組所產生的有效磁場，將會高於第2C圖中的繞組。

第6圖顯示一種依據本發明之實施例所製作的變壓器100。變壓器100有繞組芯96、一次側繞組以及二次側繞組98。由內而外，依序是內圈部分97、二次側繞組98以及外圈部分99，均繞捲於繞組芯96上。內圈部分97有，由內而外，線圈層90a、90b、90c與90d。二次側繞組98有線圈層92a與92b。外圈部分99有線圈層94a與94b。在一實施例中，與第3E-1圖中的繞組類似，一次側繞組中的線圈層90a、90b、90c、90d、94a與94b之步進方向都相同，內圈部分97具有五連接線(未顯示)，每一連接線都大致與步進方向平行，而夾於兩線圈層之間，用以電性連接兩線圈層。舉例說，線圈層90a與90b中就夾有一連接線(未顯示)，平行於他們的步進方向。二次側繞組98有線圈層92a與92b的步進方向可以相同或是相反。如同先前所述，第6圖中，變壓器100的一次側繞組將會有較高之有效磁場。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．繞組

12．．．漆包線

14．．．繞組芯

16a、16b、16c．．．步進方向

18a、18b、18c．．．線圈層

32a、32b．．．電流

33a、33b．．．磁場

34a、34b．．．電流

36a、36b．．．電流

37a、37b．．．磁場

38a、38b．．．電流

60．．．繞組

62．．．繞組芯

64．．．漆包線

66a、66b．．．步進方向

68a、68b、68c．．．線圈層

70、72．．．端點

74．．．連接線

76a、76b、76c、76d．．．固定物

78、80．．．端點

82．．．連接線

84、86．．．端點

90a、90b、90c、90d．．．線圈層

92a、92b．．．線圈層

94a、94b．．．線圈層

96．．．繞組芯

97．．．內圈部分

98．．．二次側繞組

99．．．外圈部分

100．．．變壓器

第1圖顯示一種傳統的繞組。

第2A圖至第2C圖顯示第1圖之繞組在形成過程中，不同階段的側視示意面。

第3A-1圖顯示依據本發明所實施的一繞組中線圈層68a形成後之側視示意面；

第3A-2圖顯示第3A-1圖中繞組之立體示意圖。

第3B-1圖顯示繞組60中連接線74形成後之側視示意面；

第3B-2圖顯示第3B-1圖中繞組60之立體示意圖。

第3C-1圖顯示繞組60中線圈層68b形成後之側視示意面；

第3C-2圖顯示第3C-1圖中繞組60之立體示意圖。

第3D-1圖顯示繞組60中連接線82形成後之側視示意面；

第3D-2圖顯示第3D-1圖中繞組60之立體示意圖。

第3E-1圖顯示繞組60中線圈層68c形成後之側視示意面；

第3E-2圖顯示第3E-1圖中繞組60之立體示意圖。

第4A圖顯示第2C圖中，線圈層18a以及18b的電流以及所形成的磁場方向。

第4B圖顯示磁場33a與33b的關係。

第5A圖顯示第3E-1圖中，線圈層68a以及68b的電流以及所形成的磁場方向。

第5B圖顯示磁場37a與37b的關係。

第6圖顯示一種依據本發明之實施例所製作的一變壓器。

60．．．繞組

64．．．漆包線

66b．．．步進方向

76a、76c、76d．．．固定物

80．．．端點

82．．．連接線

84．．．端點

Claims (15)

1. 一種繞組(winding)，包含有：一繞組芯(winding core)；and一線圈部分(winding portion)，包含有：一第一線圈層(winding layer)，具有一第一螺旋管(solenoid)，以一步進方向(step direction)，繞捲(wound around)在該繞組芯上；一連接線，設於該第一線圈層上，大致平行該步進方向；以及一第二線圈層，具有一第二螺旋管，以該步進方向(step direction)，繞捲在該第一線圈層上；其中，該連接線電性連接該第一與該第二線圈層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之繞組，其中，該連接線係包夾(sandwiched)於該第一與該第二線圈層之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之繞組，其中，該第一線圈層具有一終點端，該第二線圈層具有一起始端，該連接線連接於該終點端與該起始端之間，該繞組另包含有：二固定物，分別固定該終點端與該起始端。
4. 如申請專利範圍第3項所述之繞組，其中，該固定物係為瑪拉膠帶(Mylar tape)。
5. 如申請專利範圍第1項所述之繞組，其中，該連接線為一第一連接線，該線圈部分另包含有：一第二連接線，設於該第二線圈層上，大致平行該步進方向；以及一第三線圈層，具有一第三螺旋管，以該步進方向(step direction)，繞捲在該第二線圈層上；其中，該第二連接線電性連接該第二與該第三線圈層
6. 如申請專利範圍第5項所述之繞組，其中，該第二連接線大致重疊於該第一連接線上。
7. 如申請專利範圍第5項所述之繞組，其中，該第二連接線不重疊於該第一連接線上。
8. 一種繞組形成方法，包含有：提供一導電線；沿著一步進方向(step direction)，繞捲該導電線在一繞組芯上，以形成一第一螺旋管；以該導電線，於該第一螺旋管上，形成一連接線，大致平行於該步進方向；以及沿著該步進方向，繞捲該導電線在該連接線與該第一螺旋管上，以形成一第二螺旋管。
9. 如申請專利範圍第8項所述之繞組形成方法，其中，該繞組形成方法包含有：大致固定該第一螺旋管之一終點端；以及以該導電線，從該終點端開始，形成該連接線，大致平行於該步進方向。
10. 如申請專利範圍第8項所述之繞組形成方法，其中，該繞組形成方法包含有：大致固定該連接線之一端，以作為該第二螺旋管之一起始點；以及從該起始點開始，繞捲該導電線在該連接線與該第一螺旋管上，以形成該第二螺旋管。
11. 如申請專利範圍第8項所述之繞組形成方法，其中，該連接線為一第一連接線，該繞組形成方法另包含有：以該導電線，於該第二螺旋管上，形成一第二連接線，大致平行於該步進方向；以及沿著該步進方向，繞捲該導電線在該連接線與該第一螺旋管上，以形成一第三螺旋管。
12. 如申請專利範圍第11項所述之繞組形成方法，其中，該第二連接線大致重疊於該第一連接線上。
13. 如申請專利範圍第11項所述之繞組形成方法，其中，該第二連接線不重疊於該第一連接線上。
14. 一種變壓器，包含有：一繞組芯(winding core)；一一次側繞組，包含有：一第一線圈層，具有一第一螺旋管，以一步進方向，繞捲在該繞組芯上；一連接線，設於該第一線圈層上，大致平行該步進方向；以及一第二線圈層，具有一第二螺旋管，以該步進方向，繞捲在該第一線圈層上；以及一二次側繞組，具有一二次側螺旋管，繞捲在該第二螺旋管上。
15. 如申請專利範圍第14項所述之變壓器，該一次側繞組另包含有一第三線圈層，繞捲在該二次側螺旋管上。