TWI389146B - 磁性元件 - Google Patents

Description

磁性元件

本案係關於一種磁性元件，尤指一種體積小且適合組裝之磁性元件。

一般而言，電器設備中常設有許多磁性元件，如變壓器、電感元件等，而為了因應電器設備之薄型化，磁性元件及內部使用之導電繞組亦須朝薄型化的趨勢發展，以降低電器設備之整體體積。

以電感元件為例，習知電感元件係如第一圖A所示，如圖所示，電感元件1主要由繞線架11、磁心組12以及線圈13所組成，其中，繞線架11係具有繞線槽111，用以供線圈13纏繞於其上，且在繞線架11中更具有一貫穿通道112，且在繞線架11之底部具有複數個接腳113，用以與線圈13連接，俾使該線圈13可與一電路板(未圖示)電連接，以及，磁心組12係為EE型鐵心，且具有第一磁心部件121以及第二磁心部件122，第一磁心部件121及第二磁心部件122於中間及兩端分別設有同側凸出之中柱121a、122a及側柱121b、122b。

當電感元件1進行組裝時，主要係將第一磁心部件121之中柱121a以及第二磁心部件的中柱121a分別對應於繞線架11之貫穿通道112，並將中柱121a、122a容設於貫穿通道112內，且使第一磁心部件121之側柱121b與第二磁心部件122之側柱122b相互對應組裝，藉由設置於繞線架11上之線圈13與第一磁心部件121及第二磁心部件122之 間的電磁感應，使線圈13產生感應電壓，並完成如第一圖B所示之電感元件1。

習知電感元件1在控制電磁感應之感量時，需藉由改變第一磁心部件121之中柱121a與第二磁心部件122之中柱122a之間的距離，以增加電感元件1之氣隙，而達到控制電感量，現今的做法主要係用工具將中柱121a、122a進行琢磨，將原本與側柱121b、122b相同長度的中柱121a、122a琢磨掉一定體積，使琢磨後之中柱121a、122a比側柱121b、122b減少了長度d0(如第一圖A所示)，如此一來，當第一磁心部件121與第二磁心部件122容設至貫穿通道112內時，則中柱121a與中柱122a之間將具有一長度為2d0的間隙(未圖示)，此間隙則可用以調整電感元件1之電感，然而，習知電感元件1在琢磨中柱121a、122a時，會受到側柱121b、122b的阻礙，而使得琢磨作業較為困難，尤其當需要對中柱121a、122a進行較深的琢磨時，往往因為作業不易而需耗費更多的時間。

此外，習知電感元件1在組裝後，由於第一磁心部件121的側柱121b與第二磁心部件122的側柱122b彼此對應連接，因而使得電感元件1之體積極為龐大。由此可見，習知之技術係難以兼顧縮小電感元件整體之體積以及簡化磁心組之製作過程。

有鑑於此，如何發展一種體積小、可簡化磁心組的製程，且可增加氣隙，並能調整電感量之磁性元件，俾解決習知技術之諸多缺失，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。

本案之主要目的在於提供一種磁性元件，俾解決習知磁性元件在增加磁心組兩中柱間之氣隙距離，以調整磁性元件之電感時易使得整體體積較大之缺失。

本案之另一目的在於提供一種磁性元件，俾解決習知磁性元件在製作磁心組時因側柱之阻隔而使中柱之琢磨過程較為困難，導致需耗費較多時間以及成本等缺失。

本案之另一目的在於提供一種磁性元件，可增加氣隙距離以控制與調整磁性元件之電感量，且體積小與易於組裝。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種磁性元件，其係包括：導電繞組結構；第一磁心部件，其係具有第一中柱、第一側邊和第三側邊；第二磁心部件，其係具有第二中柱、第二側邊和第四側邊；第一側柱，設置於第一磁心部件之第一側邊；以及第二側柱，設置於第二磁心部件之第二側邊；其中，當第一磁心部件與導電繞組結構及第二磁心部件組裝時，係將導電繞組結構設置於第一磁心部件與第二磁心部件之間，並將第一中柱對應於第二中柱，以使第一側柱對應於第二磁心部件之第四側邊，並使第二側柱對應於第一磁心部件之第三側邊，且第一中柱與第二中柱高度之總合係實質上小於第一側柱之高度、亦小於第二側柱之高度，俾使第一中柱與第二中柱之間存在一間隙。

為達前述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種磁性元件，其係包括：導電繞組結構；第一磁心部件， 其係具有第一中柱及複數個側柱；以及第二磁心部件，其係具有第二中柱及複數個側邊；其中，當第一磁心部件與導電繞組結構及第二磁心部件組裝時，係將導電繞組結構設置於第一磁心部件與第二磁心部件之間，並將第一中柱對應於第二中柱，以使複數個側柱分別對應於側邊，且第一中柱與第二中柱高度之總合係實質上小於側柱之高度，俾使第一中柱與第二中柱之間存在一間隙。

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，而非用以限制本案。

請參閱第二圖A，其係為本案第一較佳實施例之磁性元件之結構示意圖。如圖所示，本案之磁性元件2主要由導電繞組結構以及磁心組22所組成，於本實施例中，導電繞組結構係包含繞線架21及纏繞於其上之線圈23，但不以此為限，於另一些實施例中，導電繞組亦可為僅由線圈所纏繞而成之一線餅結構，其實施態樣係可依實際施作方式而任施變化，並不以此為限。其中，繞線架21係具有繞線槽211，用以供線圈23纏繞於其上，且繞線架21更具有一貫穿通道212，以及在繞線架21的底部係具有複數個接腳213，用以與線圈23連接，俾使線圈23可與一電路板(未圖示)電連接，該電路板係可為一系統電路板或一輔助電路板，皆不以此為限。

另外，磁心組22係具有第一磁心部件221以及第二磁心部件222，如第二圖A所示，第一磁心部件121係具有第一中柱221a、第一側柱221b、第一側邊221c以及第三側邊221d，其中，第一側柱221b係設置於第一磁心部件121之第一側邊221c上，且第一中柱221a之長度係實質上短於第一側柱221b之長度，且其縮短之長度係為d2，而第二磁心部件122則同樣具有第二中柱222a、第二側柱222b、第四側邊222c以及第二側邊222d，第二側柱222b係設置於與第一磁心部件121未設置第一側柱221b之第三側邊221d相對應的第二側邊222d上，且第二中柱222a之長度係實質上短於第二側柱222b之長度，且其縮短之長度同樣為d2，並且，第一磁心部件221之第一側柱221b之長度係實質上相等於第二磁心部件222之第二側柱222b，兩者皆為d1。另外，第一中柱221a及第一側柱221b係可為但不限為與第一磁心部件221一體成型之結構，第二中柱222a及第二側柱222b亦可為但不限為與第二磁心部件222一體成型之結構。

請同時參閱第二圖A及第二圖B，當組裝磁性元件2時，係將第一磁心部件221之第一中柱221a以及第二磁心部件222的第二中柱222a分別對應於繞線架21之貫穿通道212，並將第一中柱221a、第二中柱222a容設於貫穿通道212內，且使第一磁心部件221之第一側柱221b與第二磁心部件222之第四側邊222c對應，使第二磁心部件222之第二側柱222b與第一磁心部件221之第三側邊221d對應組裝，藉由設置於繞線架21上之線圈23與第一磁心部件 221及第二磁心部件222之間的電磁感應，使線圈23產生感應電壓，並完成如第二圖B所示之磁性元件2。如此一來，磁性元件2可藉由第一中柱221a與第二中柱222a之間間隙的距離2d2而增加氣隙距離，並且，由於第一側柱221b、第二側柱222b係分別對應於未設置側柱的第四側邊222c及第三側邊221d，因此當磁性元件2完成組裝後，其整體厚度僅為第一側柱221b之高度d1，相較於習知技術之電感元件，磁性元件2之厚度係可縮減一半之多，因而可有效減小磁性元件2之體積，且能藉由第一中柱221a與第二中柱222a之間的距離2d2以維持磁性元件2所需之氣隙距離，俾控制與調整磁性元件2之電感量。舉例而言，當氣隙距離越大，則磁性元件2之電感量越小。

另外，在製造磁心組21時，以第一磁心部件221為例，由於第三側邊221d不具有第一側柱221b，因而在琢磨第一中柱221a時，琢磨工具可由第三側邊221d進入以來回琢磨第一中柱221a，因而使得磁心組21之製作過程較為簡易，俾能有效節省製作時間與成本。

於一些實施例中，磁性元件2係為一電感元件，於另一些實施例中，磁性元件2更可為一變壓器，且不以此為限，其更具有一次級繞線(未圖示)，可藉由該導電繞組結構、次級繞線與磁心組22之間電磁感應，以產生感應電壓。

請參閱第三圖，其係為本案第二較佳實施例之磁心組之結構示意圖，於本實施例中，磁心組31具有第一磁心部件311及第二磁心部件312，第一磁心部件311係具有第 一中柱311a及側柱311b、311c，其中，側柱311b與側柱311c之高度係實質上相同，且第一中柱311a及第二中柱312a至少其中之一的高度係實質上低於側柱311b、311c，以及，第一中柱311a與第二中柱312a高度之總合係實質上小於側柱311b、311c之高度，使磁心組31組裝後第一中柱311a與第二中柱312a之間存在一間隙(未圖示)。當將磁心組31組裝於一磁性元件(未圖示)上時，係將第一磁心部件311之第一中柱311a對應於第二磁心部件312的第二中柱312a，並使第一磁心部件311之側柱311b、311c分別對應於第二磁心部件312之側邊312b、312c，藉此，使得磁心組31在組裝時之厚度僅為側柱311b、311加上側邊312b、312c之厚度，可有效減小磁性元件之體積，亦可藉由第一中柱311a與第二中柱312a之間的氣隙距離，以調整磁性元件之電感。由上述實施例可見，磁心組之側柱所設置之位置係可依實際施作情形而任施變化，惟每一側柱需對應於一未設置側柱之側邊，以相互對應組裝，俾減小磁心組之體積。

請參閱第四圖，其係為本案第三較佳實施例之磁心組之結構示意圖，如圖所示，磁心組41係具有第一磁心部件411以及第二磁心部件412，其中，第一磁心部件411係為方形磁心結構，其係具有第一中柱411f(如第五圖B所示)以及四個側邊411b、411c、411d、411e，其中，兩側柱411a係分別設置於側邊411c、411d上，且側邊411c及411d之位置係可為相對側或是相鄰側，並不以此為限，而其餘兩側邊411b、411e則未設置側柱411a，以 及，第二磁心部件412同樣係為與第一磁心部件411對應之方形磁心結構，並具有第二中柱412a、四個側邊412c、412d、412e、412f以及兩側柱412b，其中，兩側柱412b係設置於與第一磁心部件411之側邊411b、411e相對應之側邊412d、412e，且側邊412c、412f係對應於第一磁心部件411之兩側柱411a。另外，側柱411a、412b之高度係實質上相同，且第一中柱411f及第二中柱412a至少其中之一的高度係實質上低於側柱411a、412b，以及第一中柱411f與第二中柱412a高度之總合係實質上小於側柱411a、412b之高度，使磁心組41組裝後第一中柱411f與第二中柱412a之間存在一間隙(未圖示)，藉此，當兩側柱411a及兩側柱412b分別對應於第二磁心部件412之側邊412c、412f以及第一磁心部件411之側邊411b、411e而組裝時，其厚度僅為側柱411a、412b與側邊412c、412f、411b、411e其中之一的總合，可大幅減小組裝後之體積，同時，又可藉由第一中柱411f與第二中柱412a之間的氣隙距離，以控制與調整電感量，另外，由於側邊411b、411e、412c、412f上並無側柱之阻隔，因而在對第一中柱411f、第二中柱412a進行琢磨時，可使製作過程更為簡便、省時。

請同時參閱第五圖A、B，其係為分別應用第四圖所示之磁心組之磁性元件之正面結構示意圖以及背面結構示意圖，如圖所示，磁性元件4主要係由磁心組41、繞線架42以及一線圈(未圖示)所組成，其中，繞線架42係具有繞線槽424(如第五圖A所示)，用以供該線圈纏繞於其上， 且具有第一表面420以及第二表面425，在第一表面420的中央更具有第一容置槽421，用以容置第一中柱411f(如第五圖B所示)，而在第二表面425中央亦具有第二容置槽426(如第五圖B所示)，用以容置第二中柱412a，以及，在第一表面420之兩側係分別延伸出第三容置槽422，用以容置第一磁心部件411之側邊411b、411e，而在繞線架42未設置第三容置槽422之另兩側邊則向下延伸形成兩對應設置之側壁427，此外，繞線架42更具有複數個接腳423，於本實施例中，接腳423係設置於方形繞線架21之四個邊角，但不以此為限，用以與纏繞於繞線槽424上之線圈連接，俾使線圈可與一電路板(未圖示)電連接。

請再同時參閱第五圖A、B，當將磁心組41組裝於磁性元件4上時，係將第一磁心部件411之第一中柱411f對應於繞線架42之第一表面420之第一容置槽421，並將第二磁心部件412之第二中柱412a對應於繞線架42之第二表面425之第二容置槽426而設置，使第一中柱411f及第二中柱412a分別容置於第一容置槽421及第二容置槽中，並使第一磁心部件411之側邊411b、411e對應設置於繞線架42之第三容置槽422中，使側邊411b、411e卡合於第三容置槽422中，並使第一磁心部件411之側柱411a之內壁對應設置於繞線架21之側壁427之外表面427a之上，再使第二磁心部件412之側邊412c、412f抵頂於繞線架21之側壁427及第一磁心部件411之側柱411a上，同時，使第二磁心部件412之側柱412b抵頂於繞線架42之第三容置槽422之下表面422a，藉此以完成如第五圖B所示之磁 性元件4，最後，再以一夾具(未圖示)將磁性元件4夾持固定，並設置於一電路板(未圖示)上，當然，該電路板係可為一系統電路板或一輔助電路板，皆不以此為限，如此一來，則磁性元件4可藉由繞線架42之阻隔，增加第一磁心部件411之第一中柱及第二磁心部件412之第二中柱412a之間的氣隙距離，以控制與調整磁性元件4之電感量，並完成一體積小且可增加氣隙以調整電感之磁性元件4，並且，亦可使第一磁心部件411之側邊411b、411e以及第二磁心部件412之側邊412c、412f分別容設於對應之第三容置槽422及第四容置槽，更可藉由繞線架42之阻隔，使側柱411a、412b分別與側邊412c、412f、411b、411e之間具有一間隙，藉此可分攤第一中柱及第二中柱412a所需琢磨之深度，使得第一中柱、第二中柱412a之製造過程可更為簡便。

另外，由上述實施例可見，磁心組之側柱所設置之位置更可依實際施作情形而任施變化，例如方形之磁心組並不限於在兩個磁心組上各設置兩個側柱，亦可分別設置一個及三個側柱，即每一側柱需對應於一未設置側柱之側邊，以相互對應組裝，俾減小磁心組之體積，當然，此磁心組之應用更可廣泛應用至其他型態之磁心組，例如八邊形之磁心組，且不以此為限。

綜上所述，本案提供一種磁性元件，該磁性元件係具有導電繞組結構、第一磁心部件及第二磁心部件，藉由第一磁心部件及第二磁心部件上設置之複數個側柱係對應於相對應之磁心部件上未設置側柱的側邊，以大幅減小 磁性元件之體積。此外，藉由第一磁心部件及第二磁心部件之第一中柱與第二中柱之間的氣隙距離，可控制與調整磁性元件之電感，故本案之磁性元件不僅可維持磁性元件運作所需之電感，更可使第一磁心部件及第二磁心部件在製作上更為容易且能節省製作時間，並具有減小磁性元件整體體積且易於組裝之優點。是以，本案之磁性元件極具產業之價值，且符合各項專利要件，爰依法提出申請。

本案得由熟習此技術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。

1‧‧‧電感元件

11、21、42‧‧‧繞線架

12、22、31、41‧‧‧磁心組

13、23、43‧‧‧線圈

111、211、424‧‧‧繞線槽

112、212‧‧‧貫穿通道

113、213、423‧‧‧接腳

121、221、311、411‧‧‧第一磁心部件

122、222、312、412‧‧‧第二磁心部件

121a、122a‧‧‧中柱

121b、122b、311b、311c、411a、412b‧‧‧側柱

2、4‧‧‧磁性元件

221a、311a、411f‧‧‧第一中柱

221b‧‧‧第一側柱

222a、312a、412a‧‧‧第二中柱

221c‧‧‧第一側邊

221d‧‧‧第三側邊

222b‧‧‧第二側柱

222c‧‧‧第四側邊

222d‧‧‧第二側邊

312a、312b、411b、411c、411d、411e、412c、412d、412e、412f‧‧‧側邊

420‧‧‧第一表面

421‧‧‧第一容置槽

422‧‧‧第三容置槽

422a‧‧‧下表面

425‧‧‧第二表面

426‧‧‧第二容置槽

427‧‧‧側壁

427a‧‧‧外表面

d0、d1、d2‧‧‧長度

第一圖A：其係為習知電感元件之結構示意圖。

第一圖B：其係為第一圖A所示之電感元件之組裝結構示意圖。

第二圖A：其係為本案第一較佳實施例之磁性元件之結構示意圖。

第二圖B：其係為第二圖A所示之磁性元件之組裝結構示意圖。

第三圖：其係為本案第二較佳實施例之磁心組之結構示意圖。

第四圖：其係為本案第三較佳實施例之磁心組之結構示意圖。

第五圖A：其係為應用第四圖所示之磁心組之磁性元件之 正面結構示意圖。

第五圖B：其係為第五圖A所示之磁心組之磁性元件之背面結構示意圖。

第五圖C：其係為第五圖A所示之磁性元件之組裝結構示意圖。

4‧‧‧磁性元件

41‧‧‧磁心組

411‧‧‧第一磁心部件

412‧‧‧第二磁心部件

411a、412b‧‧‧側柱

412a‧‧‧第二中柱

411b、411c、411d、411e、412c、412d、412e、412f‧‧‧側邊

42‧‧‧繞線架

420‧‧‧第一表面

421‧‧‧第一容置槽

422‧‧‧第三容置槽

423‧‧‧接腳

424‧‧‧繞線槽

427‧‧‧側壁

427a‧‧‧外表面

Claims (11)

1. 一種磁性元件，其係包括：一導電繞組結構；一第一磁心部件，其係具有一第一中柱、一第一側邊和一第三側邊；一第二磁心部件，其係具有一第二中柱、一第二側邊和一第四側邊；一第一側柱，設置於該第一磁心部件之該第一側邊；以及一第二側柱，設置於該第二磁心部件之該地二側邊；其中，當該第一磁心部件與該導電繞組結構及該第二磁心部件組裝時，係將該導電繞組結構設置於該第一磁心部件與該第二磁心部件之間，並將該第一中柱對應於該第二中柱，以使該第一側柱對應於該第二磁心部件之該第四側邊，並使該第二側柱對應於該第一磁心部件之該第三側邊，且該第一中柱與該第二中柱高度之總合係實質上小於該第一側柱之高度、亦小於該第二側柱之高度，俾使該第一中柱與該第二中柱之間存在一間隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁性元件，其中該第一中柱係與該第一磁心部件一體成型，該第二中柱係與該第二磁心部件一體成型。
3. 如申請專利範圍第1項所述之磁性元件，其中該第一側柱係與該第一磁心部件一體成型，該第二側柱係與該第二磁心部件一體成型。
4. 如申請專利範圍第1項所述之磁性元件，其中該導電繞組 結構係為一線餅結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述之磁性元件，其中該導電繞組結構係為設置有一線圈及一繞線架。
6. 如申請專利範圍第5項所述之磁性元件，其中該繞線架係具有一第一容置槽及一第二容置槽，用以分別容置該第一中柱及該第二中柱。
7. 如申請專利範圍第6項所述之磁性元件，其中該繞線架更具有複數個第三容置槽及複數個第四容置槽，用以分別容置該第一磁心部件未設置側柱之該側邊及該第二磁心部件未設置側柱之該側邊。
8. 如申請專利範圍第1項所述之磁性元件，其中該磁性元件係為一電感元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之磁性元件，其中該磁性元件係為一變壓器。
10. 如申請專利範圍第1項所述之磁性元件，其中該第一中柱之長度係實質上短於該複數個側柱。
11. 如申請專利範圍第1項所述之磁性元件，其中該第二中柱之長度係實質上短於該複數個側柱。