TW202414458A - 磁性元件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種磁性元件包含繞線架、線圈以及鐵芯。繞線架包含第一部分以及第二部分。第二部分連接第一部分，且第二部分包含熱塑性材料。第一部分包含絕緣材料，絕緣材料不同於熱塑性材料。線圈纏繞在繞線架的第一部分上，並包含出線端，出線端固定在繞線架的第二部分。鐵芯穿設於繞線架。

Description

磁性元件及其製造方法

本揭示是關於一種磁性元件及其製造方法。

隨著科技進展，變壓器為了符合電子產品的需求而必須提供高功率輸出，變壓器的線圈的線徑因此需相應地增加。線圈的線徑增加會對線圈的固定造成困難，以目前的變壓器的設計，只能採用人工作業來固定線圈，效率不佳且成本過高。

有鑑於此，本揭示之一目的在於提出一種能夠自動化生產的磁性元件。

為達成上述目的，依據本揭示的一些實施方式，一種磁性元件包含繞線架、線圈以及鐵芯。繞線架包含第一部分以及第二部分。第二部分連接第一部分，且第二部分包含熱塑性材料。第一部分包含絕緣材料，絕緣材料不同於熱塑性材料。線圈纏繞在繞線架的第一部分上，並包含出線端，出線端固定在繞線架的第二部分。鐵芯穿設於繞線架。

在本揭示的一或多個實施方式中，繞線架的第二部分環繞並接觸線圈的出線端。

在本揭示的一或多個實施方式中，繞線架的第一部分的絕緣材料為熱固性材料。

在本揭示的一或多個實施方式中，繞線架的第一部分包含第一卡固結構，第二部分包含第二卡固結構，第二卡固結構與第一卡固結構相互卡合。

在本揭示的一或多個實施方式中，繞線架的第一部分包含延伸結構，繞線架的第二部分包覆延伸結構。

在本揭示的一或多個實施方式中，繞線架的第一部分包含延伸結構，延伸結構具有通孔。繞線架的第二部分包含柱體，柱體延伸穿越通孔，並固定地連接延伸結構。

依據本揭示的一些實施方式，一種磁性元件的製造方法包含：提供繞線架，繞線架包含第一部分以及第二部分，第二部分連接第一部分，且第二部分包含熱塑性材料；將至少一線圈纏繞在繞線架的第一部分上，並將線圈的出線端設置在繞線架的第二部分；以及加熱繞線架的第二部分，使繞線架的第二部分部分地融化而包覆線圈的出線端。

在本揭示的一或多個實施方式中，將線圈的出線端設置在繞線架的第二部分的步驟包含將線圈的出線端設置在第二部分的至少一凹槽中，其中加熱繞線架的第二部分使得凹槽封閉而包覆線圈的出線端。

在本揭示的一或多個實施方式中，磁性元件的製造方法進一步包含：以凹槽的兩側壁夾持線圈的出線端。

在本揭示的一或多個實施方式中，繞線架的第二部分包含第一凹槽以及第二凹槽。加熱繞線架的第二部分的步驟包含：以加熱裝置接觸第一凹槽與第二凹槽之間的突起結構，使突起結構部分地融化而封閉第一凹槽以及第二凹槽。

在本揭示的一或多個實施方式中，突起結構具有凹口，凹口位於突起結構的末端。加熱裝置配置以從突起結構的凹口進行加熱。

在本揭示的一或多個實施方式中，磁性元件的製造方法進一步包含：將線圈的出線端設置在凹槽中之前，將線圈的出線端整形，使出線端趨近於圓柱形。

在本揭示的一或多個實施方式中，磁性元件的製造方法進一步包含：透過熱融或卡合的方式來將繞線架的第一部分與第二部分結合。

綜上所述，在本揭示的磁性元件中，繞線架包含用以供線圈纏繞的第一部分以及用以固定線圈的出線端的第二部分，其中第二部分包含熱塑性材料。在製造磁性元件時，可以先將線圈的出線端定位在繞線架的第二部分(例如：使線圈的出線端卡入第二部分的凹槽中)，再加熱繞線架的第二部分使其部分融化而包覆線圈的出線端，待第二部分冷卻後即可固定住線圈的出線端。在上述配置下，可以達成磁性元件的自動化生產。

為使本揭示之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施方式。圖式中之各元件未按比例繪製，且僅為說明本揭示而提供。以下描述許多實務上之細節，以提供對本揭示的全面理解，然而，相關領域具普通技術者應當理解可在沒有一或多個實務上之細節的情況下實施本揭示，因此，該些細節不應用以限定本揭示。

請參照第1圖，其為繪示依據本揭示一實施方式之磁性元件10的前視圖。磁性元件10包含至少一第一線圈21、至少一第二線圈22、繞線架30以及鐵芯50。第一線圈21以及第二線圈22纏繞在繞線架30的第一部分31上，且第一線圈21以及第二線圈22彼此分離地設置。繞線架30的第一部分31包含絕緣材料，例如電木。鐵芯50穿設於繞線架30，具體而言，鐵芯50覆蓋繞線架30，並延伸穿越繞線架30中心的開口(可參考第4圖)。

如第1圖所示，在本實施方式中，磁性元件10為變壓器(在其他實施例中，磁性元件也可以是電感元件)，第一線圈21為次級側線圈，第二線圈22為初級側線圈。第一線圈21可以是多股線，以承受較大的電流。繞線架30還包含複數個導電接腳33，導電接腳33固定地設置在第一部分31上，於本實施例中，導電接腳33設置於第一部分31的相對兩側。第二線圈22連接至導電接腳33(圖中僅示意第二線圈22連接其中一個導電接腳33，但其他導電接腳33也可以與第二線圈22連接)。

請參照第2圖以及第3圖。第2圖為繪示第1圖所示之磁性元件10的後視圖，而第3圖為繪示第2圖所示之磁性元件10的繞線架30沿線段2-2’的剖面圖。繞線架30還包含第二部分32，第二部分32連接第一部分31，於本實施例中，第二部分32設置於第一部分31的一側，於其他實施例中，第二部分32可設置在第一部分31的相對兩側。繞線架30的第二部分32包含熱塑性材料，其不同於第一部分31所包含的絕緣材料。第一線圈21包含出線端23(即第一線圈21末端露出導電材料的部分)，出線端23固定在繞線架30的第二部分32。於一些實施方式中，繞線架30的第二部分32包覆第一線圈21的出線端23，舉例而言，繞線架30的第二部分32可以環繞出線端23並接觸出線端23的外周面。

在本揭示的磁性元件10中，繞線架30包含用以固定第一線圈21的出線端23的第二部分32，且第二部分32包含熱塑性材料。在製造磁性元件10時，可以先將第一線圈21的出線端23設置在繞線架30的第二部分32，再加熱繞線架30的第二部分32使其部分融化而包覆出線端23，待第二部分32冷卻後即可固定住出線端23。定位出線端23以及後續加熱的繞線架30的第二部分32的步驟皆可使用機器來執行，因此，磁性元件10可以採用高度自動化或完全自動化生產，不但能節省人力成本，也能提高生產效率。

另一方面，繞線架30的第一部分31供第一線圈21及第二線圈22纏繞，不需要熱融固定第一線圈21及第二線圈22，因此，繞線架30的第一部分31可以使用熱固性材料。視實務上需求，第一線圈21及第二線圈22也可以使用機器進行自動化繞線。

請參照第4圖，其為繪示裝上線圈前的磁性元件的分解圖。於一些實施方式中，在熱融形成包覆出線端23的第二部分32之前，繞線架30A的第二部分32A具有一或多個凹槽35，凹槽35用以容納第一線圈21的出線端23(請參第2圖)。在製造磁性元件10時，可以先將第一線圈21的出線端23設置在繞線架30A的第二部分32A的凹槽35中，再加熱繞線架30A的第二部分32A使得凹槽35封閉，如此一來，出線端23可以如前一圖所示被包覆固定在繞線架30的第二部分32。

如第4圖所示，於一些實施方式中，凹槽35的預設寬度小於出線端23(請參第2圖)的直徑，需施加外力將出線端23壓入凹槽35中。因上述尺寸差異，出線端23被壓入凹槽35後，凹槽35的兩側壁夾持第一線圈21的出線端23，避免出線端23不經意地移位，以利後續加熱繞線架30A的第二部分32A來固定出線端23。

如第4圖所示，於一些實施方式中，相鄰的凹槽35被突起結構36分隔，在製造磁性元件10時，可以使用加熱裝置(圖未示)接觸突起結構36，使突起結構36部分地融化而封閉突起結構36兩側的凹槽35。於一些實施方式中，加熱裝置造成突起結構36部分地融化後，可以進一步使用加熱裝置推擠突起結構36融化的部分，使融化的熱塑性材料向左右展開而封閉旁邊的凹槽35。

如第4圖所示，於一些實施方式中，突起結構36具有凹口37，凹口37位於突起結構36的末端。在製造磁性元件10時，加熱裝置可以從突起結構36的凹口37進行加熱(例如：加熱裝置可以包含至少一突起部，突起部伸入凹口37中並抵靠凹口37的內表面)，使凹口37旁的熱塑性材料融化而封閉鄰近的凹槽35。另一方面，如上所述，為了夾持固定出線端23，凹槽35的預設寬度可以小於出線端23的直徑。突起結構36設置有凹口37時，可以減小將出線端23壓入凹槽35所需的力。

如上所述，在磁性元件10為變壓器的實施方式中，第一線圈21為次級側線圈，次級側線圈包含多股線。多股線一般而言外徑公差較大，且形狀不規則。有鑑於此，於一些實施方式中，將第一線圈21的出線端23設置在第二部分32A的凹槽35中之前，可以先將出線端23整形，使出線端23趨近於圓柱形(出線端23的橫截面會趨近於圓形)，以利出線端23與凹槽35配合。

如第4圖所示，於一些實施方式中，鐵芯50包含第一磁性部件51以及第二磁性部件52，第一磁性部件51以及第二磁性部件52例如是E型磁芯，各包含平面部53、軸部56以及側壁部57，其中第一磁性部件51的平面部53和第二磁性部件52的平面部53分別面對繞線架30A的第一部分31的頂部及底部，軸部56延伸穿越第一部分31中心的開口34，而側壁部57面對第一部分31的側面。第一磁性部件51的軸部56及側壁部57分別與第二磁性部件52的軸部56及側壁部57相抵接，以形成封閉磁路。

請參照第5圖，其為繪示第4圖所示之繞線架30A的分解圖。於一些實施方式中，繞線架30A的第一部分31以及第二部分32A可以透過卡合的方式結合。具體而言，繞線架30A的第一部分31包含第一卡固結構M1，第二部分32A包含第二卡固結構M2，第二卡固結構M2與第一卡固結構M1相互卡合。第一卡固結構M1可以包含一或多個凸部P，配置以插入第二卡固結構M2在對應位置上的凹部Q。第一卡固結構M1也可以包含一或多個凹部Q，配置以接收第二卡固結構M2在對應位置上的凸部P。於一些實施方式中，繞線架30A的第一部分31包含延伸結構38，第一卡固結構M1設置在延伸結構38的端面上。

請參照第6圖與第7圖。本實施方式與前述實施方式的差異處，在於本實施方式的繞線架30B的第一部分31B以及第二部分32B是透過熱融的方式結合。具體而言，在本實施方式中，繞線架30B的第二部分32B先是套設在第一部分31B的延伸結構38B上，接著可以在包含熱塑性材料的第二部分32B的邊緣處加熱，使第二部分32B部分地融化而包覆延伸結構38B，待第二部分32B冷卻後即可固接延伸結構38B。於一些實施方式中，延伸結構38B可以具有一或多個溝槽(圖未示)，第二部分32B被加熱後部分地融化並流入溝槽內，第二部分32B冷卻後可與溝槽卡合固定。

繞線架30B的第二部分32B可以如圖中所示完全覆蓋延伸結構38B的周面S，但不以此為限。在其他實施方式中，繞線架30B的第二部分32B也可以部分覆蓋延伸結構38B的周面S，讓延伸結構38B的周面S部分外露，同樣能達成第二部分32B的固定。

請參照第8圖與第9圖。在本實施方式中，繞線架30C的第一部分31C以及第二部分32C也是透過熱融的方式結合，但其形式與前一個實施方式不同。具體而言，在本實施方式中，繞線架30C的第一部分31C的延伸結構38C具有第一表面61、與第一表面61相對的第二表面62、以及從第一表面61延伸至第二表面62的至少一通孔65。繞線架30C的第二部分32C抵靠在延伸結構38C的第一表面61，並包含至少一柱體70，柱體70延伸穿越通孔65，且柱體70末端具有頭部75，頭部75的寬度大於通孔65的寬度，可以將第二部分32C固定在延伸結構38C上。

頭部75是藉由加熱包含熱塑性材料的第二部分32C所形成。加熱形成頭部75前，柱體整體的寬度小於通孔65的寬度，使柱體能穿過通孔65。柱體穿過通孔65後，可以對柱體70延伸至通孔65外的部分加熱，使其融化形成寬度大於通孔65的頭部75。

綜上所述，在本揭示的磁性元件中，繞線架包含用以供線圈纏繞的第一部分以及用以固定線圈的出線端的第二部分，其中第二部分包含熱塑性材料。在製造磁性元件時，可以先將線圈的出線端定位在繞線架的第二部分(例如：使線圈的出線端卡入第二部分的凹槽中)，再加熱繞線架的第二部分使其部分融化而包覆線圈的出線端，待第二部分冷卻後即可固定住線圈的出線端。在上述配置下，可以達成磁性元件的自動化生產。

儘管本揭示已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示，任何熟習此技藝者，於不脫離本揭示之精神及範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10:磁性元件 21:第一線圈 22:第二線圈 23:出線端 30,30A,30B,30C:繞線架 31,31B,31C:第一部分 32,32A,32B,32C:第二部分 33:導電接腳 34:開口 35:凹槽 36:突起結構 37:凹口 38,38B,38C:延伸結構 50:鐵芯 51:第一磁性部件 52:第二磁性部件 53:平面部 56:軸部 57:側壁部 61:第一表面 62:第二表面 65:通孔 70:柱體 75:頭部 M1:第一卡固結構 M2:第二卡固結構 P:凸部 Q:凹部 S:周面

為使本揭示之上述及其他目的、特徵、優點與實施方式能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖與第2圖分別繪示依據本揭示一實施方式之磁性元件的前視圖與後視圖。 第3圖為繪示第2圖所示之磁性元件的繞線架沿線段2-2’的剖面圖。 第4圖為繪示裝上線圈前的磁性元件的分解圖。 第5圖為繪示第4圖所示之繞線架的分解圖。 第6圖為繪示依據本揭示另一實施方式之繞線架的俯視圖。 第7圖為繪示第6圖所示之繞線架沿線段6-6’的剖面圖。 第8圖為繪示依據本揭示另一實施方式之繞線架的俯視圖。 第9圖為繪示第8圖所示之繞線架沿線段8-8’的剖面圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

10:磁性元件

21:第一線圈

22:第二線圈

23:出線端

31:第一部分

32:第二部分

33:導電接腳

50:鐵芯

Claims (13)

1. 一種磁性元件，包含： 一繞線架，包含一第一部分以及一第二部分，該第二部分連接該第一部分，且該第二部分包含一熱塑性材料，該第一部分包含一絕緣材料，該絕緣材料不同於該熱塑性材料； 一線圈，纏繞在該繞線架的該第一部分上，並包含一出線端，該出線端固定在該繞線架的該第二部分；以及 一鐵芯，穿設於該繞線架。
2. 如請求項1所述之磁性元件，其中該繞線架的該第二部分環繞並接觸該線圈的該出線端。
3. 如請求項1所述之磁性元件，其中該繞線架的該第一部分的該絕緣材料為一熱固性材料。
4. 如請求項1所述之磁性元件，其中該繞線架的該第一部分包含一第一卡固結構，該第二部分包含一第二卡固結構，該第二卡固結構與該第一卡固結構相互卡合。
5. 如請求項1所述之磁性元件，其中該繞線架的該第一部分包含一延伸結構，該繞線架的該第二部分包覆該延伸結構。
6. 如請求項1所述之磁性元件，其中該繞線架的該第一部分包含一延伸結構，該延伸結構具有一通孔，該繞線架的該第二部分包含一柱體，該柱體延伸穿越該通孔，並固定地連接該延伸結構。
7. 一種磁性元件的製造方法，包含： 提供一繞線架，該繞線架包含一第一部分以及一第二部分，該第二部分連接該第一部分，且該第二部分包含一熱塑性材料； 將至少一線圈纏繞在該繞線架的該第一部分上，並將該線圈的一出線端設置在該繞線架的該第二部分；以及 加熱該繞線架的該第二部分，使該繞線架的該第二部分部分地融化而包覆該線圈的該出線端。
8. 如請求項7所述之磁性元件的製造方法，其中將該線圈的該出線端設置在該繞線架的該第二部分的步驟包含將該線圈的該出線端設置在該第二部分的至少一凹槽中，其中加熱該繞線架的該第二部分使得該凹槽封閉而包覆該線圈的該出線端。
9. 如請求項8所述之磁性元件的製造方法，進一步包含：以該凹槽的兩側壁夾持該線圈的該出線端。
10. 如請求項8所述之磁性元件的製造方法，其中該至少一凹槽包含一第一凹槽以及一第二凹槽，其中加熱該繞線架的該第二部分的步驟包含：以一加熱裝置接觸該第一凹槽與該第二凹槽之間的一突起結構，使該突起結構部分地融化而封閉該第一凹槽以及該第二凹槽。
11. 如請求項10所述之磁性元件的製造方法，其中該突起結構具有一凹口，該凹口位於該突起結構的末端，其中該加熱裝置配置以從該突起結構的該凹口進行加熱。
12. 如請求項8所述之磁性元件的製造方法，進一步包含：將該線圈的該出線端設置在該凹槽中之前，將該線圈的該出線端整形，使該出線端趨近於圓柱形。
13. 如請求項7所述之磁性元件的製造方法，進一步包含：透過熱融或卡合的方式來將該繞線架的該第一部分與該第二部分結合。

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