TW201501148A - 磁芯及其適用之磁性元件 - Google Patents
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Abstract
本案係為一種磁芯，至少包括橢圓形中柱及二側柱。橢圓形中柱具有長軸及短軸，且長軸之長度係大於短軸之長度。二側柱係相對設置於橢圓形中柱之兩側，並與橢圓形中柱相連接，且與橢圓形中柱共同定義至少一繞線空間。藉由橢圓形中柱之設置，可達到使繞線空間增加、繞線線圈線徑增加且利於降低繞線線包溫度，以及避免繞線線包過大並增加與繞線架間之安全距離以符合安全規範等功效。
Description
本案係關於一種磁芯，尤指一種中柱結構呈橢圓形之磁芯及其適用之磁性元件。
磁性元件為電子裝置運作時不可或缺的基本構件，可廣泛運用於各式電子裝置。隨著電子裝置小型化、高功率、多功能及普及化的發展趨勢，磁性元件亦須朝扁平化設計，並提高整體效能、提升結構之多樣性及降低成本，以配合電子裝置之需求。
請參閱第1A圖，其係為習用磁性元件應用之磁芯結構示意圖。一般而言，磁芯1具有中柱11及兩側柱12，且中柱11及兩側柱12定義出繞線空間13以供線圈繞設。請同時參閱第1B圖，其係為第1A圖所示之磁芯俯視圖。由於中柱11之形狀係呈圓形，故其與側柱12所定義之繞線空間13於線圈繞設時，繞線線包係幾乎佔滿整個繞線空間13，且每一圈繞線與中柱11實質上可為同心圓，以使繞線空間13被完整應用。
然而，上述之磁芯1及其繞線方式，仍具有以下缺點：由於繞線空間13係由中柱11及兩側柱12共同定義，故其側邊繞線空間較小，且無法隨需求擴增；此外，於現今磁芯及磁性元件必須符合應用於高效率及高功率變壓器之趨勢下，線圈繞設圈數通常較多，往往造成繞線線包過大，甚至造成與繞線架之間空間不足或繞線線包溫度高且散熱不易等問題，例如繞線線包與繞線架間之距離，不符合安全規範之至少0.2公釐(mm)等；同時，受限於圓形中柱12之形狀因素，使得繞線線圈之線徑較小且不易依需求增加線徑，難以提升效率。此外，眾所周知圓形中柱12之磁感應強度（即ΔB）及磁芯耗損之表現皆尚待改進。
本案之主要目的為提供一種磁芯及其適用之磁性元件，俾解決習用磁芯採用圓形中柱結構，所導致之繞線空間較小、繞線線圈線徑較小、繞線線包過大且溫度高不易散熱，繞線線包與繞線架間之距離不足造成之安全問題，以及磁感應強度及磁芯耗損表現不佳等缺點。
本案之另一目的為提供一種磁芯及其適用之磁性元件，藉由橢圓形中柱之設置，可達到使繞線空間增加、繞線線圈線徑增加且利於降低繞線線包溫度，以及避免繞線線包過大並增加與繞線架間之安全距離以符合安全規範等功效。
本案之另一目的為提供一種磁芯及其適用之磁性元件，由於二側柱係設置於橢圓形中柱之短軸延伸線上，且長軸及短軸之長度係可依繞線空間之需求大小進行設計、調整，可達到加強磁感應強度以及提升磁芯損耗表現等功效。
本案之另一目的為提供一種磁芯及其適用之磁性元件，透過二側柱之導角結構，可使繞線線圈更易繞設，且增加組裝時之安全性。
為達上述目的，本案之一較廣實施態樣為提供一種磁芯，至少包括：一橢圓形中柱，具有一長軸及一短軸，且該長軸之長度係大於該短軸之長度；以及二側柱，相對設置於該橢圓形中柱之兩側，並與該橢圓形中柱相連接，且與該橢圓形中柱共同定義至少一繞線空間。
為達上述目的，本案之另一較廣實施態樣為提供一種磁性元件，至少包括：一磁芯組，包括一第一磁芯及一第二磁芯，且該第一磁芯及該第二磁芯係具有相匹配之外觀及結構，該第一磁芯及該第二磁芯各自包括：一橢圓形中柱，具有一長軸及一短軸，且該長軸之長度係大於該短軸之長度；以及二側柱，相對設置於該橢圓形中柱之兩側，並與該橢圓形中柱相連接，且與該橢圓形中柱共同定義至少一繞線空間；以及至少一線圈，至少部分地容設於該第一磁芯之該繞線空間以及該第二磁芯之該繞線空間。
1‧‧‧磁芯
11‧‧‧中柱
12‧‧‧側柱
13‧‧‧繞線空間
2‧‧‧磁芯
21‧‧‧橢圓形中柱
22‧‧‧側柱
221‧‧‧導角
23‧‧‧繞線空間
24‧‧‧連接部
3‧‧‧磁芯組
31‧‧‧第一磁芯
32‧‧‧第二磁芯
4‧‧‧線圈
5‧‧‧磁性元件
A‧‧‧長軸
B‧‧‧短軸
11‧‧‧中柱
12‧‧‧側柱
13‧‧‧繞線空間
2‧‧‧磁芯
21‧‧‧橢圓形中柱
22‧‧‧側柱
221‧‧‧導角
23‧‧‧繞線空間
24‧‧‧連接部
3‧‧‧磁芯組
31‧‧‧第一磁芯
32‧‧‧第二磁芯
4‧‧‧線圈
5‧‧‧磁性元件
A‧‧‧長軸
B‧‧‧短軸
第1A圖係為習用磁性元件應用之磁芯結構示意圖。
第1B圖係為第1A圖所示之磁芯俯視圖。
第2A圖係為本案較佳實施例之磁芯之結構示意圖。
第2B圖係為第2A圖所示之磁芯之俯視圖。
第3圖係為本案較佳實施例之磁芯及與該磁芯相匹配之另一磁芯之結構示意圖。
第4圖係為本案另一較佳實施例之磁芯及與該磁芯相匹配之另一磁芯之結構示意圖。
第5圖係為本案較佳實施例之磁性元件組裝後之結構示意圖。
第1B圖係為第1A圖所示之磁芯俯視圖。
第2A圖係為本案較佳實施例之磁芯之結構示意圖。
第2B圖係為第2A圖所示之磁芯之俯視圖。
第3圖係為本案較佳實施例之磁芯及與該磁芯相匹配之另一磁芯之結構示意圖。
第4圖係為本案另一較佳實施例之磁芯及與該磁芯相匹配之另一磁芯之結構示意圖。
第5圖係為本案較佳實施例之磁性元件組裝後之結構示意圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。
請參閱第2A圖及第2B圖，其中第2A圖係為本案較佳實施例之磁芯之結構示意圖，第2B圖係為第2A圖所示之磁芯之俯視圖。如第2A圖及第2B圖所示，本案之磁芯2至少包括橢圓形中柱21以及二側柱22。其中橢圓形中柱21係具有長軸A及短軸B，且長軸A之長度係大於短軸B之長度。二側柱22係相對設置於橢圓形中柱21之兩側，並與橢圓形中柱21相連接，且與橢圓形中柱21共同定義至少一繞線空間23。藉由橢圓形中柱21之設置，可達到使繞線空間23空間/體積增加，進而使繞線線圈線徑增加且利於降低繞線線包溫度，以及避免繞線線包過大並增加與繞線架間之安全距離以符合安全規範等功效。
根據本案之構想，磁芯2係更包括二連接部24，二側柱22係設置於短軸B之延伸線上，且透過該二連接部24與橢圓形中柱21相連接。於一些實施例中，磁芯2之橢圓形中柱21、二側柱22及二連接部24係為一體成型，但不以此為限。且於另一些實施例中，磁芯2之橢圓形中柱、二側柱22及二連接部24係為金屬導磁材料，例如鐵或鐵氧體等，然亦不以此為限。
於較佳實施例中，本案之磁芯2之二側柱22係更具有導角221，以使繞線線圈更易繞設，且增加組裝時之安全性，且導角221係以鈍角為佳，但不以此為限，亦即導角221之角度係大於90度角。
請參閱第3圖及第4圖，其係分別為本案較佳實施例之磁芯及與該磁芯相匹配之另一磁芯之結構示意圖，以及本案另一較佳實施例之磁芯及與該磁芯相匹配之另一磁芯之結構示意圖。如第3圖及第4圖所示，本案之磁芯2及與磁芯2相匹配之另一磁芯係具有相匹配之外觀及結構，亦即另一磁芯可視為與磁芯2具有相同之外觀及結構，惟其係為倒置排列，以下皆稱為磁芯2。於此實施例中，由於磁芯2之元件、結構與連接關係皆與前述實施例相同，故於此不多為贅述，惟差異點在於第4圖所示之磁芯2之長軸A之長度係大於第3圖所示之磁芯2之長軸A之長度，且連帶使得第4圖所示之磁芯2之繞線空間23之體積大於第3圖所示之磁芯2之繞線空間23之體積。同時，第4圖所示之磁芯2之短軸B之長度係小於第3圖所示之磁芯2之短軸B之長度。簡言之，根據本發明之構思，當磁芯2之長軸A之長度增加時，短軸B之長度減少，且繞線空間23之體積增加；而當長軸A之長度減少時，短軸B之長度增加，且繞線空間23之體積隨之減少。據此，由於二側柱22係設置於橢圓形中柱21之短軸B之延伸線上，且長軸A及短軸B之長度係可依繞線空間23之需求大小進行設計、調整，可達到加強磁感應強度以及提升磁芯損耗表現等功效。
於一些實施例中，磁芯2之橢圓形中柱21係至少部分地暴露於二側柱22之外，以使長軸A之長度及短軸B之長度可依磁性元件設計需求任意調整，但不以此為限。
請參閱第5圖並配合第3圖，其中第5圖係為本案較佳實施例之磁性元件組裝後之結構示意圖。如第3圖及第5圖所示，本案之磁性元件5係至少包括磁芯組3以及至少一線圈4，其中磁芯組3較佳為PQ, EE, UI或EI型磁芯組，係包括第一磁芯31及第二磁芯32，且第一磁芯31及第二磁芯32係具有相匹配之外觀及結構。於此實施例中，第一磁芯31及第二磁芯32之元件、外觀、結構以及連接關係皆與前述實施例提及之磁芯2相同，故此不再贅述。至於線圈4，係至少部分地容設於第一磁芯31之繞線空間以及第二磁芯32之繞線空間，以組裝為本案之磁性元件5。
綜上所述，本案提供一種磁芯及其適用之磁性元件，藉由橢圓形中柱之設置，可達到使繞線空間增加、繞線線圈線徑增加且利於降低繞線線包溫度，以及避免繞線線包過大並增加與繞線架間之安全距離以符合安全規範等功效。此外，由於二側柱係設置於橢圓形中柱之短軸延伸線上，且長軸及短軸之長度係可依繞線空間之需求大小進行設計、調整，可達到加強磁感應強度以及提升磁芯損耗表現等功效。同時，透過二側柱之導角結構，可使繞線線圈更易繞設，且增加組裝時之安全性。
縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
21‧‧‧橢圓形中柱
22‧‧‧側柱
221‧‧‧導角
23‧‧‧繞線空間
A‧‧‧長軸
B‧‧‧短軸
Claims (14)
- 一種磁芯，至少包括：
一橢圓形中柱，具有一長軸及一短軸，且該長軸之長度係大於該短軸之長度；以及
二側柱，相對設置於該橢圓形中柱之兩側，並與該橢圓形中柱相連接，且與該橢圓形中柱共同定義至少一繞線空間。 - 如申請專利範圍第1項所述之磁芯，其中該二側柱係設置於該短軸之延伸線上。
- 如申請專利範圍第1項所述之磁芯，其中當該長軸之長度增加時，該短軸之長度減少，且該繞線空間之體積增加；以及當該長軸之長度減少時，該短軸之長度增加，且該繞線空間之體積減少。
- 如申請專利範圍第1項所述之磁芯，更包括二連接部，且該二側柱係透過該二連接部與該橢圓形中柱相連接。
- 如申請專利範圍第4項所述之磁芯，其中該橢圓形中柱、該二側柱及該二連接部係為一體成型。
- 如申請專利範圍第4項所述之磁芯，其中該橢圓形中柱、該二側柱及該二連接部係為金屬導磁材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之磁芯，其中該橢圓形中柱係至少部分地暴露於該二側柱之外。
- 如申請專利範圍第1項所述之磁芯，其中該二側柱係分別具有至少一導角。
- 一種磁性元件，至少包括：
一磁芯組，包括一第一磁芯及一第二磁芯，且該第一磁芯及該第二磁芯係具有相匹配之結構，該第一磁芯及該第二磁芯各自包括：
一橢圓形中柱，具有一長軸及一短軸，且該長軸之長度係大於該短軸之長度；以及
二側柱，相對設置於該橢圓形中柱之兩側，並與該橢圓形中柱相連接，且與該橢圓形中柱共同定義至少一繞線空間；以及
至少一線圈，至少部分地容設於該第一磁芯之該繞線空間以及該第二磁芯之該繞線空間。 - 如申請專利範圍第9項所述之磁性元件，其中該磁芯組係為PQ, EE, UI或EI型磁芯組。
- 如申請專利範圍第9項所述之磁性元件，其中該橢圓形中柱和該二側柱係為一體成型。
- 如申請專利範圍第9項所述之磁性元件，其中該磁芯係為金屬導磁材料、鐵或鐵氧體之材料。
- 如申請專利範圍第9項所述之磁性元件，其中該二側柱更包括一導角，該導角之角度係大於90度角。
- 如申請專利範圍第9項所述之磁性元件，其中該磁芯之該橢圓形中柱係至少部分地暴露於該二側柱之外。
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