TW201818432A - 變壓器 - Google Patents

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簡育生
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Abstract

一種變壓器，其包含輸入端、輸出端、第一線圈與第二線圈。輸入端與輸出端以變壓器之中心點為基準，分別設置於變壓器之相對兩側。以輸入端與輸出端之間通過中心點的中心連線為基準，中心連線之相對兩側包含第一側與第二側。第一線圈繞設成複數圈。第二線圈與第一線圈相應繞設為複數圈。第一線圈及/或第二線圈於輸入端處、輸出端處、第一側與第二側分別交錯繞設。

Description

變壓器
本案係有關於一種電源轉換技術，且特別是有關於一種變壓器。
一般螺旋狀變壓器常因結構不對稱而影響其效能。詳細而言，若變壓器由多個線圈所組成，基於結構不對稱因素，每一變壓器之電感值會有所不同，進而影響效能。
此外，螺旋狀變壓器之多個線圈若以堆疊之方式來配置，恐會降低變壓器之品質因素(quality value)。再者，變壓器之多個線圈若以8字形之方式來配置，則恐會增加變壓器之面積，而於整體裝置中佔據較多空間。
由此可見，上述現有的方式，顯然仍存在不便與缺陷，而有待改進。為了解決上述問題，相關領域莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來仍未發展出適當的解決方案。
發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示 內容的完整概述，且其用意並非在指出本案實施例的重要/關鍵元件或界定本案的範圍。
本案內容之一目的是在提供一種變壓器，藉以改善先前技術的問題。
為達上述目的，本案內容之一技術態樣係關於一種變壓器，其包含輸入端、輸出端、第一線圈與第二線圈。輸入端與輸出端以變壓器之中心點為基準，分別設置於變壓器之相對兩側。以輸入端與輸出端之間通過中心點的中心連線為基準，中心連線之相對兩側包含第一側與第二側。第一線圈繞設成複數圈。第二線圈與第一線圈相應繞設為複數圈。第一線圈及/或第二線圈於輸入端處、輸出端處、第一側與第二側分別交錯繞設。
因此，根據本案之技術內容，本案實施例提供一種變壓器，藉由變壓器之對稱設計，以改善一般螺旋狀變壓器常因結構不對稱而影響其效能的問題。此外，相較於採用8字形設技之變壓器，本案之變壓器的面積較小，可節省整體裝置之空間。
在參閱下文實施方式後，本案所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易瞭解本案之基本精神及其他發明目的，以及本案所採用之技術手段與實施態樣。
100‧‧‧變壓器
102‧‧‧第一圈
104‧‧‧第二圈
106‧‧‧第三圈
110‧‧‧輸入端
120‧‧‧輸出端
130‧‧‧第一側
140‧‧‧第二側
150‧‧‧第一線圈
152‧‧‧第一端
154‧‧‧第二端
156‧‧‧連接點
160‧‧‧第二線圈
162‧‧‧第一端
164‧‧‧第二端
166‧‧‧連接點
170‧‧‧第一中央抽頭
180‧‧‧第二中央抽頭
190‧‧‧中心點
200‧‧‧變壓器
201‧‧‧第一圈
202‧‧‧第一圈
203‧‧‧第二圈
204‧‧‧第二圈
205‧‧‧第三圈
206‧‧‧第三圈
207‧‧‧第四圈
208‧‧‧第四圈
209‧‧‧第五圈
210‧‧‧輸入端
220‧‧‧輸出端
230‧‧‧第一側
240‧‧‧第二側
250、250A‧‧‧第一線圈
252、252A‧‧‧第一端
254、254A‧‧‧第二端
260、260A‧‧‧第二線圈
262、262A‧‧‧第一端
264、264A‧‧‧第二端
290‧‧‧中心點
為讓本案之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖係依照本案一實施例繪示一種變壓器的示意圖。
第2圖係依照本案另一實施例繪示一種變壓器的示意圖。
第3圖係依照本案又一實施例繪示一種變壓器的示意圖。
第4圖係依照本案再一實施例繪示一種變壓器的示意圖。
第5圖係依照本案一實施例繪示一種變壓器的實驗數據圖。
根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本案相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本案的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本案具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。
除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本案所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。
另外，關於本文中所使用之「耦接」，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
第1圖係依照本案一實施例繪示一種變壓器100的示意圖。如圖所示，變壓器100包含輸入端110、輸出端120、第一側130、第二側140、第一線圈150與第二線圈160。
於結構配置上，輸入端110與輸出端120以變壓器100之中心點190為基準，分別設置於變壓器100之相對兩側(如圖中之上側與下側)。此外，以輸入端120與輸出端130之間通過中心點190的中心連線為基準，中心連線之相對兩側為第一側130與第二側140(如圖中之左側與右側)。第一線圈150繞設成複數圈，且第二線圈160與第一線圈150相應繞設為複數圈。如圖所示，第一線圈150及/或第二線圈160於輸入端110處、輸出端120處、第一側130與第二側140分別交錯繞設。由此可知，本案之整體結構十分對稱，詳細而言，由第一線圈150繞設而成之電感與由第二線圈160繞設而成之電感的結構對稱，而有助於減少變壓器100的雜訊(noise)，提升變壓器100之效能。
在一實施例中，第一線圈150與第二線圈160配置於同一層。在另一實施例中，第一線圈150與第二線圈160一同繞設成單數圈之變壓器100。上述第一線圈150包含第一端152與第二端154，第二線圈160包含第一端162與第二端164。於結構配置上，第一線圈150與第二線圈160之第一端 152、162位於變壓器100之輸入端110，第一線圈150與第二線圈160之第二端154、164位於變壓器100之輸出端120。
由圖中可以看出，第一線圈150自行於第一側130交錯繞設，並與第二線圈160於輸入端110處及輸出端120處交錯繞設，且第二線圈160自行於第二側140交錯繞設。詳細而言，變壓器100包含第一圈102、第二圈104與第三圈106，第一線圈150自第一端152起始以中心點190為其繞設中心，而沿著第一圈102繞設至第一側130交錯繞設至第二圈104，再沿著第二圈104繞設至輸出端120處交錯繞設至第三圈106。此外，第一線圈150繼續沿著第三圈106繞設至輸入端110處交錯繞設至第二圈104，再沿著第二圈104繞設至第一側130交錯繞設至第一圈102，最後其第二端154於輸出端120繞出。
相應地，第二線圈160自第一端162起始以中心點190為其繞設中心，而沿著第一圈102繞設至第二側140交錯繞設至第二圈104，再沿著第二圈104繞設至輸出端120處交錯繞設至第三圈106。此外，第二線圈160沿著第三圈106繞設至輸入端110處交錯繞設至第二圈104，再沿著第二圈104繞設至第二側140交錯繞設至第一圈102，最後其第二端164於輸出端120繞出。在本實施例中，第一圈102、第二圈104與第三圈106依序由外而內排列。然本案不以第1圖所示為限，其僅用以例示性地說明本案的實現方式之一。
第2圖係依照本案另一實施例繪示一種變壓器100A的示意圖。相較於第1圖所示之變壓器100，在此之變壓器100A更包含第一中央抽頭170與第二中央抽頭180。於結構 配置上，第一中央抽頭170耦接於位在第一側130之第二線圈160(如耦接於第二線圈160之連接點166)，而第二中央抽頭180耦接於位在第二側140之第一線圈150(如耦接於第一線圈150之連接點156)。然本案不以第2圖所示為限，其僅用以例示性地說明本案的實現方式之一。
第3圖係依照本案又一實施例繪示一種變壓器200的示意圖。相較於第1圖所示之變壓器100繞設為單數圈，在此之變壓器200係由第一線圈250與第二線圈260繞設為偶數圈。如第3圖所示，第一線圈250包含第一端252與第二端254，而第二線圈260包含第一端262與第二端264。於結構配置上，第一線圈250之第一端252與第二端254位於變壓器200之輸入端210，第二線圈260之第一端262與第二端264位於變壓器200之輸出端220。由於第一線圈250可於同一端(如輸入端210)繞入與繞出，且第二線圈260亦可於同一端(如輸出端220)繞入與繞出，因此，可便於變壓器200與其餘元件之整體結構設計。
由圖中可以看出，第一線圈250與第二線圈260於第一側230及第二側240相互交錯繞設，第一線圈240自行於輸出端220處交錯繞設，且第二線圈260自行於輸入端210處交錯繞設。詳細而言，變壓器200包含第一圈202、第二圈204、第三圈206與第四圈208，第一線圈250自第一端252起始以中心點290為其繞設中心，而沿著第一圈202繞設至第一側230交錯繞設至第二圈204，再沿著第二圈204繞設至輸出端220處交錯繞設至第三圈206，又沿著第三圈206繞設至第二側240 處交錯繞設至第四圈208。此外，第一線圈250繼續沿著第四圈208繞設至第一側230交錯繞設至第三圈206，再沿著第三圈206繞設至輸出端220處交錯繞設至第二圈204，又沿著第二圈204繞設至第二側240交錯繞設至第一圈202，最後其第二端254於輸入端210繞出。
相應地，第二線圈260自第一端262起始以中心點290為其繞設中心，而沿著第一圈202繞設至第一側230交錯繞設至第二圈204，再沿著第二圈204繞設至輸入端210處交錯繞設至第三圈206，又沿著第三圈206繞設至第二側240處交錯繞設至第四圈208。此外，第二線圈260繼續沿著第四圈208繞設至第一側230交錯繞設至第三圈206，再沿著第三圈206繞設至輸入端210處交錯繞設至第二圈204，又沿著第二圈204繞設至第二側240交錯繞設至第一圈202，最後其第二端264於輸出端220繞出。在本實施例中，第一圈202、第二圈204、第三圈206與第四圈208依序由外而內排列。然本案不以第3圖所示為限，其僅用以例示性地說明本案的實現方式之一。
第4圖係依照本案再一實施例繪示一種變壓器的200A示意圖。須說明的是，第4圖之變壓器200A與第1圖之變壓器100均繞設為單數圈，然第4圖之變壓器200A所繞設的圈數較多。詳細而言，變壓器200A包含第一圈201、第二圈203、第三圈205、第四圈207與第五圈209。第一線圈250A自第一端252A起始以中心點290為其繞設中心，而沿著第一圈201繞設至第一側230交錯繞設至第二圈203，再沿著第二圈203繞設至輸出端220處交錯繞設至第三圈205。此外，第一線圈205A 繼續沿著第三圈205繞設至第二側240交錯繞設至第四圈207，再沿著第四圈207繞設至輸入端204處交錯繞設至第五圈209。再者，第一線圈205A繼續沿著第五圈209繞設至輸出端220處交錯繞設至第四圈207，再沿著第四圈207繞設至第二側240交錯繞設至第三圈205，又沿著第三圈205繞設至輸入端210處交錯繞設至第二圈203，又沿著第二圈203繞設至第一側230交錯繞設至第一圈201，最後其第二端254A於輸出端220繞出。
相應地，第二線圈260A自第一端262A起始以中心點290為其繞設中心，而沿著第一圈201繞設至第二側240交錯繞設至第二圈203，再沿著第二圈203繞設至輸出端220處交錯繞設至第三圈205。此外，第二線圈260A繼續沿著第三圈205繞設至第一側230交錯繞設至第四圈207，再沿著第四圈207繞設至輸入端210處交錯繞設至第五圈209。再者，第二線圈260A繼續沿著第五圈209繞設至輸出端220處交錯繞設至第四圈207，再沿著第四圈207繞設至第一側230交錯繞設至第三圈205，又沿著第三圈205繞設至輸入端210處交錯繞設至第二圈203，再沿著第二圈203繞設至第二側240交錯繞設至第一圈201，最後其第二端264A於輸出端220繞出。在本實施例中，第一圈201、第二圈203、第三圈205、第四圈207與第五圈209依序由外而內排列。然本案不以第4圖所示為限，其僅用以例示性地說明本案的實現方式之一。
第5圖係依照本案一實施例繪示一種變壓器的實驗數據圖。此實驗數據圖在於說明於不同頻率下，變壓器內之 電感的電感值。如圖所示，曲線C1、C2為變壓器未採用對稱配置之實驗數據，曲線C1為變壓器其中一個電感之電感值，曲線C2為變壓器中另一個電感之電感值，由第5圖之實驗數據可知，兩個電感值較不對稱。曲線C3、C4為本案實施例之變壓器採用對稱配置之實驗數據，曲線C3為變壓器其中一個電感之電感值，曲線C4為變壓器中另一個電感之電感值，由第5圖之實驗數據可知，兩個電感值十分對稱。相較於未採用對稱配置之變壓器，本案實施例之變壓器內的電感之電感值較為對稱，因此，本案實施例之變壓器確實可降低雜訊，提升變壓器之效率。然本案不以上述實施例所舉之數值為限，習其技藝者可依照實際需求調整上述數值以達到最佳的效能。
由上述本案實施方式可知，應用本案具有下列優點。本案實施例提供一種變壓器，藉由變壓器之對稱設計，以改善一般螺旋狀變壓器常因結構不對稱而影響其效能的問題。此外，相較於採用8字形設技之變壓器，本案之變壓器的面積較小，可節省整體裝置之空間。
雖然上文實施方式中揭露了本案的具體實施例，然其並非用以限定本案，本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本案之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本案之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種變壓器，包含：一輸入端及一輸出端，以該變壓器之中心點為基準，分別設置於該變壓器之相對兩側，其中以該輸入端與該輸出端之間通過該中心點的一中心連線為基準，該中心連線之相對兩側包含一第一側與一第二側；一第一線圈，繞設成複數圈；以及一第二線圈，與該第一線圈相應繞設為複數圈，其中該第一線圈及/或該第二線圈於該輸入端處、該輸出端處、該第一側與該第二側分別交錯繞設。
  2. 如請求項1所述之變壓器，其中該第一線圈與該第二線圈配置於同一層。
  3. 如請求項2所述之變壓器，其中該第一線圈與該第二線圈一同繞設成單數圈之變壓器。
  4. 如請求項3所述之變壓器，其中該第一線圈與該第二線圈分別包含一第一端與一第二端，該第一線圈與該第二線圈之該些第一端位於該變壓器之該輸入端，該第一線圈與該第二線圈之該些第二端位於該變壓器之該輸出端，其中該第一線圈自行於該第一側交錯繞設，並與該第二線圈於該輸入端處及該輸出端處交錯繞設，且該第二線圈自行於該第二側交錯繞設。
  5. 如請求項4所述之變壓器，其中該變壓器包含一第一圈、一第二圈與一第三圈，其中該第一線圈自該第一端起始沿著該第一圈繞設至該第一側交錯繞設至該第二圈，再沿著該第二圈繞設至該輸出端處交錯繞設至該第三圈，其中該第一線圈沿著該第三圈繞設至該輸入端處交錯繞設至該第二圈，再沿著該第二圈繞設至該第一側交錯繞設至該第一圈，其中該第二線圈自該第一端起始沿著該第一圈繞設至該第二側交錯繞設至該第二圈，再沿著該第二圈繞設至該輸出端處交錯繞設至該第三圈，其中該第二線圈沿著該第三圈繞設至該輸入端處交錯繞設至該第二圈，再沿著該第二圈繞設至該第二側交錯繞設至該第一圈。
  6. 如請求項4所述之變壓器，其中該變壓器包含一第一圈、一第二圈、一第三圈、一第四圈與一第五圈，其中該第一線圈自該第一端起始沿著該第一圈繞設至該第一側交錯繞設至該第二圈，再沿著該第二圈繞設至該輸出端處交錯繞設至該第三圈，其中該第一線圈沿著該第三圈繞設至該第二側交錯繞設至該第四圈，再沿著該第四圈繞設至該輸入端處交錯繞設至該第五圈，其中該第一線圈沿著該第五圈繞設至該輸出端處交錯繞設至該第四圈，再沿著該第四圈繞設至該第二側交錯繞設至該第三圈，又沿著該第三圈繞設至該輸入端處交錯繞設至該第二圈，又沿著該第二圈繞設至該第一側交錯繞設至該第一圈。
  7. 如請求項6所述之變壓器，其中該第二線圈自該第一端起始沿著該第一圈繞設至該第二側交錯繞設至該第二圈，再沿著該第二圈繞設至該輸出端處交錯繞設至該第三圈，其中該第一線圈沿著該第三圈繞設至該第一側交錯繞設至該第四圈，再沿著該第四圈繞設至該輸入端處交錯繞設至該第五圈，其中該第二線圈沿著該第五圈繞設至該輸出端處交錯繞設至該第四圈，再沿著該第四圈繞設至該第一側交錯繞設至該第三圈，又沿著該第三圈繞設至該輸入端處交錯繞設至該第二圈，又沿著該第二圈繞設至該第二側交錯繞設至該第一圈。
  8. 如請求項2所述之變壓器，其中該第一線圈與該第二線圈一同繞設成偶數圈之變壓器。
  9. 如請求項8所述之變壓器，其中該第一線圈與該第二線圈分別包含一第一端與一第二端，其中該第一線圈之該第一端與該第二端位於該變壓器之該輸入端，該第二線圈之該第一端與該第二端位於該變壓器之該輸出端，其中該第一線圈與該第二線圈於該第一側及該第二側交錯繞設，該第一線圈自行於該輸出端處交錯繞設，且該第二線圈自行於該輸入端處交錯繞設。
  10. 如請求項9所述之變壓器，其中該變壓器包含一第一圈、一第二圈、一第三圈與一第四圈，其中該第一線圈自該第一端起始沿著該第一圈繞設至該第一側交錯繞設 至該第二圈，再沿著該第二圈繞設至該輸出端處交錯繞設至該第三圈，又沿著該第三圈繞設至該第二側處交錯繞設至該第四圈，其中該第一線圈沿著該第四圈繞設至該第一側交錯繞設至該第三圈，再沿著該第三圈繞設至該輸出端處交錯繞設至該第二圈，又沿著該第二圈繞設至該第二側交錯繞設至該第一圈，其中該第二線圈自該第一端起始沿著該第一圈繞設至該第一側交錯繞設至該第二圈，再沿著該第二圈繞設至該輸入端處交錯繞設至該第三圈，又沿著該第三圈繞設至該第二側處交錯繞設至該第四圈，其中該第二線圈沿著該第四圈繞設至該第一側交錯繞設至該第三圈，再沿著該第三圈繞設至該輸入端處交錯繞設至該第二圈，又沿著該第二圈繞設至該第二側交錯繞設至該第一圈。
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