TW202111739A

TW202111739A - 磁感應線圈模組

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Publication number: TW202111739A
Application number: TW108132840A
Authority: TW
Inventors: 林治宏; 張坤全
Original assignee: 品翔電通股份有限公司
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-03-16
Also published as: TWI705465B

Abstract

一種磁感應線圈模組，包括一第一組線圈及一第二組線圈，該第一組線圈的外部包覆有一第一隔離層，該第二組線圈是一種扁平線圈，其具有一開放的第一迴圈本體，使形成二個互不接觸的端部，其中一端部具有一朝該第一迴圈本體外凸出之第一導通部，另一端部具有一連接端，該連接端一體向外延伸形成一開放的第二迴圈本體，該第二迴圈本體的終端具有一外凸之第二導通部，其中，在該連接端上包含有一轉折部，該轉折部使該第二迴圈本體與該第一迴圈本體同方向對置，使該第二組線圈以包夾方式定位在該第一隔離層上，藉以提高組裝效率、以及降低產品的不良率。

Description

磁感應線圈模組

本發明係有關一種線圈模組，用於例如電感器、變壓器等磁感應元件。

例如變壓器等磁感應元件的架構至少包括有兩組獨立的線圈(coil)，即所謂的「初級線圈」與「次級線圈」，在通電流後根據電磁感應原理、以該兩組線圈的圈(匝)比進行電壓數值的轉換。

實際的應用上，該變壓器通常會被架構在一獨立的絕緣基座(base)上，該絕緣基座會預先佈署有複數導電針(pin)或接觸腳與線圈相連而形成一變壓器總成，並透過這些導電針或接觸腳與外部的電路焊接相連，使這個變壓器總成與外部電路導通使用，同時以該絕緣基座作為訊號隔離避免發生干擾。

為配合消費型電子產品的小型化需求，這些變壓器的設計越為輕薄是不可避免的趨勢，在已知的先前技術中有使用印刷電路板(PCB)的電路印刷技術製成線圈組，產出一種扁平式(或平板式)變壓器(Planar transformer)，例如中國公開第CN201138608號專利說明書所揭露者，就是揭露一種在PCB上印刷有導電線圈圖案的變壓器總成。該項第’608號專利使用PCB製作包括了初級線圈及次級線圈，並在該兩組線圈的表面塗布一層絕緣漆予以隔離，通過與磁芯的組裝成為一種扁平式的變壓器。

第’608號先前技術雖然可以讓變壓器的體積薄形化，但是在製造、組裝的過程中仍存在有不少的缺陷如下：

1.須知，利用PCB印刷技術製造導電線圈圖案成為變壓器的初級、和次級線圈的工法複雜，耐電流小，而且成本負擔高，所製成之產品難以在市場上具有價格競爭優勢。

2.在該兩組線圈的表面塗布絕緣漆作為彼此隔離，難以符合變壓器製造的安全規範需求，容易使變壓器在運作中產生損害；特別是用在連接市電的AC-DC變壓器，由於AC電源端的電壓差大，初級線圈和次級線圈之間在規範上更必須具備一定安全間距的隔離。

3.第’608號先前技術中的圖7及圖8所揭露之變壓器中，一組初級線圈(5A)及兩組次級線圈(4A,6A)在與磁芯(M1)進行組裝時，該磁芯(M1)的中央導磁柱必須分別通過每一組線圈上預留的組裝孔，所以這些線圈組裝孔的對位必須非常精準，否則將造成組裝上的困難，或者造成線圈與磁芯之間隙過大的間題。特別是，如該案之圖8所示的兩組由PCB製成的次級線圈(4A,6A)還需要精準地通過左側示意的導電針(pin)使彼此的線圈圖案連通後再提供與外部電路連接使用，更是難以依此設計導入自動化、大量生產的主要因素。

另一項發明人已知與本發明有關的先前技術，是美國公開第2013/0278371號專利所揭露的一種平面式變壓器，其係將複數個預先製作的平板線圈(包括初級及次級線圈)依順序穿套在變壓器的磁芯上，並提供一已建立有複數導電針(pin)的基座(base)，利用焊接技術與該些線圈、以及外部的電路連接，其中，該基座可作為磁芯與外部電路的隔離保護。

顯而易見的，該項第’371號先前技術所使用之平板式金屬線圈可以預先透過模鑄、或沖壓直接成型，製造的成本相較於前揭以PCB製成的線圈會低廉許多也更適於量產，而且該金屬層的厚度也相較於PCB印刷導電線圈耐受更大的電流；但是就變壓器製造的程序、以及組裝的過程中依然存在有以下缺陷：

1.各平板線圈之間缺少了安全間距的隔離設計，如前所述，即使在各組線圈的表面塗布一層絕緣漆作為隔離，亦難以符合變壓器安全規範需求，特別是用於連接市電的AC-DC變壓器，由於電源端的電壓差大，容易使該變壓器在運作中產生損害。

2.各組線圈皆為一獨立的單元與構件，在與磁芯進行組裝時，磁芯的中央導磁柱必須依序通過每一組線圈上預留的組裝孔，所以這些線圈組裝孔的對位必須非常精準，不僅使組裝的難度提高、容易失敗，而且浪費工時，更難以導入自動化製程而不利於大量的生產作業。

3.該些導電針預先被固定在一獨立的基座(base)上，不論是初級、或次級之各線圈的線端都必須一一連接到各導電針上進行導通，如果線圈數需求較多(此與初級和次極線圈的匝比有關)，勢必影響到生產的效能，顯而易見的，連接的次數越多越容易發生錯誤，例如盲接、或錯接，進而造成失敗率的增加。

為改善先前技術存在的缺陷，本發明提供一種更為新穎的「磁感應線圈模組」，相較於先前技術，不僅更利於製造、組裝，在以此作為電感器、或變壓器等磁感應元件的應用時將更為便利，並可以降低終端產品的不良比率，為本發明之主要目的。

為實現發明的目的，本發明所揭露之線圈模組包括有一第一組線圈及一第二組線圈，該第一組線圈的外部包覆有一第一隔離層，該第二組線圈是一種扁平線圈，其具有一開放的第一迴圈本體，使形成二個互不接觸的端部，其中一端部具有一朝該第一迴圈本體外凸出之第一導通部，另一端部具有一連接端，該連接端一體向外延伸形成一開放的第二迴圈本體，該第二迴圈本體的終端具有一外凸之第二導通部，其中，在該連接端上更包含有一轉折部，該轉折部使該第二迴圈本體與該第一迴圈本體以同方向對置，藉使該第二組線圈以包夾方式定位在該第一隔離層上。

本發明所述之第二組線圈可以利用模鑄、或沖壓導電材料製作以降低生產成本，其中，以所述第一迴圈本體及第二迴圈本體一體連接成為第二組線圈，減化了先前技術使用多個獨立線圈在組裝上的工序，以及必須精準對位的麻煩；特別是，在與外部線路連接時只需要通過所提供的第一導通部及第二導通部兩個接點對接，減少了可能發生盲接的機會，也更有效地提升了終端產品的可靠度。

更進一步的，該第一隔離層在該適配孔的外圍各佈署有一與第一迴圈本體、及第二迴圈本體輪廓適配的定位槽以方便其對位與組裝，又，在該連接端與該第一迴圈本體、及該第二迴圈本體之間各建立有一凸台作為隔離。

更進一步的，藉第二組線圈的架構可衍生出另一種實施方式，亦即，所述第二組線圈同樣是一種扁平式線圈，其具有複數個連續的開放式第一迴圈本體，其具有一外凸的第一導通端，以及複數個連接端，該些連接端一體向外延伸形成複數個連續的開放式第二迴圈本體，該些連續的第二迴圈本體終端具有一外凸的第二導通端，其中，在該些連接端中各包含有一轉折部，該些轉折部係提供該些複數個第二迴圈本體與該些複數個第一迴圈本體同方向對置，如此，可藉由該第二組線圈的圈數增加來對應和滿足所配置的磁感應元件需求。

至於本發明之詳細構造及其它細部特徵，請配合後敘之實施方式、配合圖式作說明。

2‧‧‧第一組線圈

10‧‧‧導電圖案

11‧‧‧絕緣基板

12‧‧‧接觸部

13‧‧‧適配孔

2,2a‧‧‧第二組線圈

20,20a‧‧‧第一迴圈本體

200,200a‧‧‧第一導通部

201‧‧‧圈孔

21,21a‧‧‧第二迴圈本體

210,210a‧‧‧第二導通部

211‧‧‧圈孔

22,22a‧‧‧連接端

220,220a‧‧‧轉折部

3‧‧‧第一隔離層

30‧‧‧定位槽

31‧‧‧凸台

32‧‧‧載台

4‧‧‧第二隔離層

圖1是本發明之分解圖。

圖2是本發明第二組線圈展開的結構圖。

圖3是本發明之組合外觀圖。

圖4是本發明另一視角之組合外觀圖。

圖5是本發明之圖3的A-A’方向剖面圖。

圖6是本發明之另一實施例外觀圖。

圖7是本發明第二組線圈的另一實施例展開結構圖。

本發明是一種線圈模組，可應用在例如電感器、或變壓器等磁性感應元件上

請同時參考圖1~圖5，本發明包括有一第一組線圈(1)及一第二組線圈(2)，其中，該第一組線圈(1)的外部具有一第一隔離層(3)，該第二組線圈(2)以包夾方式定位在該第一隔離層(3)上，藉以成為一如圖3及圖4所示之線圈模組。

在本發明揭露的較佳實施例中，參考圖1及圖5所揭露者，該第一組線圈(1)是在一絕緣基板(11)上佈署一導電圖案(10)，例如透過印刷電路板(以下皆通稱為PCB)製造技術、將該導電圖案(10)佈署在該PCB中製成之第一組線圈(1)；或者，是直接將該導電圖案(10)直接鋪設在該絕緣基板(11)上成為該第一組線圈(1)，但不以此為限。另外，在該絕緣基板(11)的一側可以預先佈署有複數接觸部(12)與導電圖案(10)連通，作為提供與外部的電路導通；以及，在該第一組線圈(1)中預設有一適配孔(13)，可以作為與變壓器之磁芯的配置。

所述第二組線圈(2)是一種導電材料，透過模鑄、沖壓、或其它方式製作成一扁平線圈，其具有一開放式的第一迴圈本體(20)，所述第一迴圈本體(20)具有二個不接觸的端部，其中一個端部具有一朝該第一迴圈本體(20)外凸出之第一導通部(200)，另一個端部為一連接端(22)，該連接端(22)一體向外延伸形成一開放式的第二迴圈本體(21)，該第二迴圈本體(21)的終端具有一外凸的第二導通部(210)，較佳者，所述第一迴圈本體(20)與該第二迴圈本體(21)的形狀相互對稱；其中，在該連接端(22)中尚包含有一轉折部(220)，該轉折部(220)提供該第二迴圈本體(21)與該第一迴圈本體(20)同方向對置。

所述第一隔離層(3)係透過包覆在該第一組線圈(1)的外部提供該第一組線圈(1)與外部絕緣及隔離，並露出該複數接觸部(12)能與外部電路連通。包覆的方式可以透過絕緣材料在該第一組線圈(1)外部直接射出成型，或者以該絕緣材料預先形成一模架提供該第一組線圈(1)穿套在其中；作為優選的，該第一隔離層(3)在該適配孔(13)的外圍各佈署有一與第一迴圈本體(20)、及第二迴圈本體(21)輪廓適配的定位槽(30)以方便其對位與組裝，又，在該連接端(22)與該第一導通部(200)、及該第二導通部(210)之間各建立有一凸台(31)作為隔離。另外，該第一隔離層(3)在遠離接觸部(12)的相對端佈署有一載台(32)，該載台(32)可以提供該第二組線圈(2)的第一導通部(200)、及該第二導通部(210)配置。

組裝時，將該第一迴圈本體(20)置於第一組線圈(1)外部包覆之第一隔離層(3)的一側，藉該轉折部(220)的形成，該第二迴圈本體(21)朝該第一迴圈本體(20)方向折曲並與其同方向對置，使該第一組線圈(1)被包夾在該第一迴圈本體(20)及該第二迴圈本體(21)之間而成為一如圖3及圖4所示之線圈模組；同時，該第一迴圈本體(20)與第二迴圈本體(21)的圈孔(201,211)自然對應該第一組線圈(1)的適配孔(13)，作為與變壓器之磁芯的配置。較佳者，該第一迴圈本體(20)與第二迴圈本體(21)係被填入在該第一隔離層(3)上的定位槽(30)中加強定位的效果，而該第一導通部(200)與該第二導通部(210)則係配置在該載台(32)的兩相反側，提供與外部電路的導電針插入，或以SMT(表面黏著)方式焊接，至於該連接端(22)與轉折部(220)則係跨設在該載台(32)上使該第二組線圈(2)的定位更加緊實及穩固。同時請參考圖4所示，所述之第一導通部(200)及第二導通部(210)亦可以同向朝該第一迴圈本體(20)垂直彎折與外部電路插孔焊接。

作為優選的，請參考圖6所示，在完成上述線圈模組的組裝後，可以於該線圈模組的外部再以絕緣材料透過射出包覆一第二隔離層(4)，並將該第一組線圈(1)的接觸部(12)，以及該第二組線圈(2)的第一及第二導通部(200,210)露出，提供與外部的線路連通使用。

最後，請參考圖7所示，為本發明之第二組線圈的另一較佳實施例，該第二組線圈(2a)同樣是由一種導電材料，透過模鑄、沖壓、或其它方式製作成之扁平線圈，其具有複數個連續的開放式第一迴圈本體(20a)，該些複數第一迴圈本體(20a)具有一外凸的第一導通部(200a)，以及複數個連接端(22a)，該些連接端(22a)同向、一體向外延伸形成複數個連續的開放式第二迴圈本體(21a)，該些連續的第二迴圈本體(21a)終端外凸有一第二導通部(210a)，較佳者，所述複數個第一迴圈本體(20a)與該複數個第二迴圈本體(21a)的形狀係相互對稱，且其中在該些連接端(22a)中各包含有一轉折部(220a)，該些轉折部(220a)係提供該些複數個第二迴圈本體(21a)與該些複數個第一迴圈本體(20a)同方向對置，如此，可藉由該第二組線圈(2a)的圈數增加來對應所配置的磁感應元件需求。

相較於先前技術，可以發現本發明所揭露之線圈模組的優勢包括：

一、所述第二組線圈(2)係以模鑄、或沖壓導電材料製作，相較於先前技術之變壓器初級、次級線圈都使用PCB，明顯可以降低生產的成本且易於實施。

二、以該第一迴圈本體(20)及第二迴圈本體(21)一體連接成為第二組線圈(2)，減化了先前技術使用多個獨立線圈在組裝上的工序，以及必須精準對位的麻煩；特別是與外部線路連接時只需要與所提供的第一導通部(200)及第二導通部(210)兩個接點對接，減少了可能發生盲接的機會，也提升了可靠度。

三、該第二組線圈(2)以類似於包夾方式定位在該第一隔離層(3)上而成為一線圈模組，更有利於後續在其外部包覆第二隔離層(4)的加工作業；特別是預先在該第一隔離層(3)上建立一與該第一迴圈本體(20)及第二迴圈本體(21)輪廓適配的定位槽(30)提供填入，更加強了二者在組裝時的定位效果。

四、以本發明之線圈模組作為變壓器時，變壓器的磁芯只需要對位於第一組線圈的適配孔(13)就可以完成組裝，減化了製程並降低失敗率。

以上說明，僅係列舉本發明較佳實施方式之一、而並非用以限制本發明之實質內容，熟悉該項技藝者利用本發明所進行之任何等效置換與簡單修飾，例如定義該線圈模組之初級線圈或次級線圈的位置、數量、形式，或第一組、第二組線圈的成型方法，皆仍應被後敘之申請專利範圍所含蓋。

1‧‧‧第一組線圈

11‧‧‧絕緣基板

12‧‧‧接觸部

13‧‧‧適配孔

2‧‧‧第二組線圈

20‧‧‧第一迴圈本體

200‧‧‧第一導通部

21‧‧‧第二迴圈本體

210‧‧‧第二導通部

22‧‧‧連接端

220‧‧‧轉折部

3‧‧‧第一隔離層

30‧‧‧定位槽

31‧‧‧凸台

32‧‧‧載台

Claims

一種磁感應線圈模組，包括：一第一組線圈，其外部具有一第一隔離層；一第二組線圈，其具有一開放的第一迴圈本體，該第一迴圈本體有二個互不接觸的端部，其中一端部具有一朝該第一迴圈本體外凸出之第一導通部，另一端部具有一連接端，該連接端一體向外延伸形成一開放的第二迴圈本體，該第二迴圈本體的終端具有一外凸之第二導通部；其中，在該連接端上包含有一轉折部，該轉折部使該第二迴圈本體與該第一迴圈本體同方向對置，藉使該第二組線圈以包夾方式定位在該第一隔離層上構成一線圈模組。
如請求項1所述之磁感應線圈模組，其中，該第一隔離層係以絕緣材料在該第一組線圈外部直接包覆成型。
如請求項1所述之磁感應線圈模組，其中，該第一隔離層係以絕緣材料成型一模架提供該第一組線圈穿套而予以包覆。
如請求項1所述之磁感應線圈模組，其中，該第一組線圈及其外部之第一隔離層中具有一適配孔對應該第一迴圈本體及第二迴圈本體的圈孔。
如請求項4所述之磁感應線圈模組，其中，該適配孔外圍的第一隔離層上各佈署有一與第一迴圈本體及第二迴圈本體輪廓適配的定位槽。
如請求項1所述之磁感應線圈模組，其中，該第一組線圈係將一導電圖案佈署在一絕緣基板中所構成，其一側配置有複數接觸部與該導電圖案連通並露於該第一隔離層外。
如請求項1所述之磁感應線圈模組，其中，該第一隔離層在一端佈署有一載台，提供該第二組線圈的第一導通部及第二導通部配置在該載台的相反側。
如請求項1所述之磁感應線圈模組，其中，該第一隔離層在該第二組線圈的連接端與第一導通部及第二導通部之間各建立有一凸台作為隔離。
如請求項1至8任一項所述之磁感應線圈模組，其中，該線圈模組的外部更包覆有一第二隔離層，並露出該第一及第二導通部。
一種磁感應線圈模組，包括：一第一組線圈，其外部具有一第一隔離層；一第二組線圈，其具有複數個連續的開放式第一迴圈本體，該些複數第一迴圈本體具有一外凸的第一導通部，以及複數個連接端，該些連接端同向、一體向外延伸形成複數個連續的開放式第二迴圈本體，該些連續的第二迴圈本體終端外凸有一第二導通部；其中，在該些連接端上各包含有一轉折部，該轉折部使該些第二迴圈本體與該些第一迴圈本體同方向對置，藉使該第二組線圈以包夾方式定位在該第一隔離層上構成一線圈模組。