TWI423277B - 組合式變壓器 - Google Patents

Description

組合式變壓器

本發明有關一種變壓器，特別關於一種組合式變壓器。

部分電子產品的內部會設置一變壓器結構，用以將外部電源的電壓值調整為一適當值，以使得電子產品內的其他電子元件可利用該外部電源。

隨著電子產品的薄型化趨勢，電子產品中的電子元件的體積需設法縮減，變壓器結構的體積勢必也需縮減。然而，習知的變壓器結構為了符合安規之要求，其鐵芯組與繞線之間需無短路的問題，因此習知的變壓器結構需在鐵芯組與繞線之間設置一個保護蓋，以增加鐵芯組與繞線之間的延面距離(creepage distance)。此保護蓋會使得變壓器結構的整體厚度增加，並不利於變壓器結構的體積之縮減。

有鑑於此，提供一種可改善上述缺失的變壓器結構，乃為此業界亟待解決的問題。

本發明之一目的在於提供一種組合式變壓器，其可具有較小的厚度。

本發明之另一目的在於提供一種組合式變壓器，其可具有多個輸出。

本發明之又一目的在於提供一種組合式變壓器，其可輕易地 擴充繞線架之數目。

為達上述目的，本發明所揭露的組合式變壓器，包括：至少三個繞線架及一鐵芯組。其中該些繞線架各具有一第一擋板、一第二擋板、一繞線柱、一貫穿槽及二第一金屬接腳，該第二擋板與該第一擋板分隔，該繞線柱設置於該第一擋板及該第二擋板間，該貫穿槽貫穿該第一擋板、該繞線柱及該第二擋板，該二第一金屬接腳設置於該第二擋板上，該繞線柱被捲繞一第一繞線，該第一繞線的二端部分別連接於該二金屬接腳，其中該些繞線架為並排。該鐵芯組具有二相分隔的磁板及至少三個相分隔的磁柱，該些磁柱設置於該二磁板之間。該些繞線架被夾於該二磁板之間，該些磁柱分別位於該些繞線架的貫穿槽中。

為讓上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。

請參閱第1圖至第3圖，分別為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例的立體組合圖及立體分解圖。該組合式變壓器1包括至少三個繞線架(bobbin)10及一鐵芯組(core assembly)20；以下將依序說明組合式變壓器1的各構件。

為方便說明，至少三個繞線架10分別稱為第一繞線架10A、第二繞線架10B及第三繞線架10C；其中第一繞線架10A可作為初級側(primary)繞線架，第二繞線架10B及第三繞線架10C可作為次級側(secondary)繞線架；換言之，本實施例的組合變壓器1至少可輸出兩組電流。

該些繞線架10A、10B及10C各為單獨地製作出，再並排於一起。第一繞線架10A可位於第二繞線架10B及第三繞線架10C之間，換言之，第二繞線架10B及第三繞線架10C為不相鄰。第二繞線架10B及第三繞線架10C的形狀可為實質地相同(可能因為製造公差而些微不同)，因此第二及第三繞線架10B、10C可由同一個模具來製造出；此外，當使用者組合該些繞線架10A、10B及10C時，可不需特別地區分第二繞線架10B及第三繞線架10C，藉此簡化組裝作業，減少組裝工時。

接著說明該些繞線架10A、10B及10C的詳細結構。繞線架10A、10B及10C各具有一第一擋板11、一第二擋板12、一繞線柱13、一貫穿槽14及二第一金屬接腳15；第二繞線架10B及第三繞線架10C另各具有二第二金屬接腳16。

第一擋板11與第二擋板12相分隔，以定義一繞線空間19；繞線柱13則設置於第一擋板11及第二擋板12間，且可與第一擋板11及第二擋板12一體成形；貫穿槽14垂直地貫穿第一擋板11、繞線柱13及第二擋板12；該二第一金屬接腳15設置於第二擋板12上，其位置並不限定。

請參閱第4圖及第5圖，繞線柱13可被捲繞一第一繞線30，且第一繞線30的二端部31(未捲繞在繞線住13上的部分)分別連接於該二第一金屬接腳15。第二繞線架10B及第三繞線架10C的繞線柱13另可被捲繞一第二繞線40，第二繞線40的二端部41分別連接於該二第二金屬接腳16。換言之，第二繞線架10B及第三繞線架10C具有兩組繞線30及40；如此，第二繞線架10B及 第三繞線架10C各可輸出兩組電流，而整個組合式變壓器1至少可輸出四組電流。

需說明的是，纏繞在第一繞線架10A上的第一繞線30可為一銅線(漆包線)，而纏繞在第二繞線架10B及第三繞線架10C上的第一繞線30及第二繞線40可為一三層絕緣線(銅線被包覆三層絕緣層)。如此，第一繞線架10A上的第一繞線30與第二繞線架10B上的第一繞線30及第二繞線40之間的絕緣性可增加；同理，第一繞線架10A上的第一繞線30與第三繞線架10C上的第一繞線30及第二繞線40之間的絕緣性也可增加。

另，由於第一擋板11及第二擋板12之間無設置其他隔板，因此繞線空間19沒有被分隔，故該些繞線架10A、10B及10C可視為一單槽式繞線架。單槽式繞線架可讓機器或使用者在纏繞第一繞線30(或第二繞線40)於其上時，較為容易。然而，依據實際應用情況，該些繞線架10A、10B及10C也可設計成多槽式繞線架(圖未示)，也就是繞線空間19被至少一隔板分隔。

請復參閱第4圖及第5圖，第一繞線30的二端部31連接至第一金屬接腳15時，常藉由焊接方式來達成之。在焊接的過程中，第一繞線30的二端部31需沾附焊錫，焊錫的高溫會使得端部31的漆包(或絕緣層)損壞。如果端部31的長度不夠時，焊錫除了會使端部31的漆包損壞外，也有可能使捲繞在繞線柱13上的第一繞線30的部分之漆包也損壞，造成第一繞線30短路。

為了預防上述缺失，本實施例的第一繞線架10A的第二擋板12另設有二凸點121，以使第一繞線30的端部31之長度較長； 該二第一金屬接腳15可位於二凸點121之間。第一繞線30的二端部31分別繞過二凸點121，才連接於二第一金屬接腳15。如此，端部31會增加一段繞過凸點121的長度，故端部31的整體長度可增加。

類似地，第二繞線架10B及第三繞線架10C的第一擋板11另設有二凸點111。第一繞線30的二端部31分別繞過二凸點111，才連接於二第一金屬接腳15；第二繞線40的二端部41也是分別繞過二凸點111，才連接於二第二金屬接腳16。如此，第二繞線架10B及第三繞線架10C上的第一繞線30的端部31之整體長度可增加；第二繞線40的端部41之整體長度也可增加。

請復參閱第1圖至第3圖，前文提及該些繞線組10A、10B及10C為並排。為了使並排後的繞線組10A、10B及10C不會輕易地分離，相鄰的繞線組10A、10B及10C之間可設置些固定手段，例如，黏膠、膠帶、螺絲及螺栓等。

本實施例所採用的固定手段為卡勾17及卡槽18；詳言之，第一繞線組10A設有多個卡勾17於其第一擋板11及第二擋板12上，而第二繞線組10B及第三繞線組10C各設有多個卡槽18於其第一擋板11及第二擋板12上。當第一繞線架10A與第二繞線架10B(或第三繞線架10C)並排時，卡勾17會鉤住卡槽18，第一繞線架10A與第二繞線架10B即不會輕易地分離。使用者可用較大的力量來迫使卡勾17變形，使得卡勾17脫離卡槽18，如此第一繞線架10A與第二繞線架10B即可分離。

以上為繞線架10的說明，以下開始說明鐵芯組20。

請配合參閱第6圖，鐵芯組20可由至少二個鐵芯20A所構成，每個鐵芯20A可由一導磁材料(例如金屬)一體成形地形成，或是由多個導磁材料(例如矽鋼片)推疊形成。本實施例的鐵芯組20由兩個鐵芯20A所構成，每個鐵芯20A皆有一E狀截面，因此鐵芯組20可稱為一EE型鐵芯組。

請參閱第7A圖，鐵芯組20也可由三個鐵芯20A所構成，其中兩個鐵芯20A的截面為U狀，剩下一個鐵芯20A的截面為I狀，故此鐵芯組20可稱為一UI型鐵芯組。請參閱第7B圖，鐵芯組20更可由一個E狀截面的鐵芯20A及一個I狀截面的鐵芯20A所構成，故此鐵芯組20可稱為一EI型鐵芯組。請參閱第7C圖，鐵芯組20還可由四個鐵芯20A所構成，每個鐵芯20A的截面皆為U狀，故鐵芯組20可稱為一UU型鐵芯組。

無論鐵芯組20的型態為何，皆具有共同的結構特徵。詳言之，鐵芯組20整體而言，具有二相分隔的磁板21及至少三個相分隔的磁柱22，該些磁柱22設置於該二磁板21之間。每一個磁板21可由多個鐵芯20A共同地構成(如第7A圖所示)，或是由可由一個鐵芯20A單獨地構成(如第7B圖所示)；而每一個磁柱22可由多個鐵芯20A共同地構成(如第7A圖所示)，或是由一個鐵芯20A單獨地構成(如第7B圖所示)。

鐵芯組20與繞線架10組合時，繞線架10會被夾於二磁板21之間，而該些磁柱22分別位於該些繞線架10的貫穿槽14中。值得一提的是，位於第一繞線架10A(初級繞線架)的貫穿槽14中的磁柱22設有一氣隙221，該氣隙221可改善鐵芯組20漏感(leakage of inductance)之缺失。

鐵芯組20與繞線架10組合完後，繞線架10可將鐵芯組20與繞線架10中的第一繞線30及第二繞線40隔離，使得鐵芯組20與第一繞線30及第二繞線40之間的絕緣性提升；也就是說，繞線架10可使得鐵芯組20與第一繞線30及第二繞線40之間的沿面距離增加，且鐵芯組20與第一繞線30及第二繞線40之間無需考慮間隙距離(clearance distance)的問題。

藉此，本實施例的組合式變壓器1可不需如習知般外加一保護蓋，故組合式變壓器1的整體厚度可較少。

請參閱8圖，為本發明的組合式變壓器的第二較佳實施例的平面組合圖。該組合式變壓器2與第一實施例的組合式變壓器1不同之處在於：組合式變壓器2的繞線架10多於三個。使用者可依據實際需求來擴充繞線架10的數目，並且可定義何繞線架10作為初級側，何繞線架10作為次級側。鐵芯組20的磁柱22之數目隨著繞線架10之數目增加而增加。其他於第一實施例相同之處，在此不累述之。

綜合上述，本發明的組合式變壓器至少具有下述特點：1、本發明的組合式變壓器不需外加保護蓋，即可隔離鐵芯組與繞線，因此本發明的組合式變壓器可具有較小之厚度；2、本發明的組合式變壓器可包括至少兩個次級側繞線架，因此本發明的組合式變壓器至少可具有兩個輸出；3、本發明的組合式變壓器可擴充繞線架之數目，藉此擴充組合 式變壓器的輸入或輸出之數目；4、本發明的組合式變壓器設有凸點，使得繞線的端部之長度可增加，藉以改善繞線短路的缺失；以及5、本發明的組合式變壓器設有卡勾及卡槽，使得該些繞線架可輕易地結合及分離。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1、2‧‧‧組合式變壓器

10‧‧‧繞線架

10A‧‧‧第一繞線架

10B‧‧‧第二繞線架

10C‧‧‧第三繞線架

11‧‧‧第一擋板

12‧‧‧第二擋板

13‧‧‧繞線柱

14‧‧‧貫穿槽

15‧‧‧第一金屬接腳

16‧‧‧第二金屬接腳

17‧‧‧卡勾

18‧‧‧卡槽

19‧‧‧繞線空間

20‧‧‧鐵芯組

20A‧‧‧鐵芯

21‧‧‧磁板

22‧‧‧磁柱

30‧‧‧第一繞線

31‧‧‧端部

40‧‧‧第二繞線

41‧‧‧端部

111、121‧‧‧凸點

221‧‧‧氣隙

第1圖為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例的一組合圖。

第2圖為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例的另一視角的組合圖。

第3圖為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例的一分解圖。

第4圖為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例與繞線的一示意圖。

第5圖為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例與繞線的另一示意圖。

第6圖為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例的一剖視 圖。

第7A圖為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例的另一剖視圖。

第7B圖為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例的再一剖視圖。

第7C圖為本發明的組合式變壓器的第一較佳實施例的又一剖視圖。

第8圖為本發明的組合式變壓器的第二較佳實施例的一組合圖。

1‧‧‧組合式變壓器

10A‧‧‧第一繞線架

10B‧‧‧第二繞線架

10C‧‧‧第三繞線架

11‧‧‧第一擋板

12‧‧‧第二擋板

14‧‧‧貫穿槽

15‧‧‧第一金屬接腳

16‧‧‧第二金屬接腳

17‧‧‧卡勾

18‧‧‧卡槽

19‧‧‧繞線空間

20A‧‧‧鐵芯

21‧‧‧磁板

22‧‧‧磁柱

Claims (11)

1. 一種組合式變壓器，包括：至少三個繞線架，各具有一第一擋板、一第二擋板、一繞線柱、一貫穿槽及二第一金屬接腳，該第二擋板與該第一擋板分隔，該繞線柱設置於該第一擋板及該第二擋板之間，該貫穿槽貫穿該第一擋板、該繞線柱及該第二擋板，該二第一金屬接腳設置於該第二擋板上，該繞線柱被捲繞一第一繞線，該第一繞線的二端部分別連接於該二第一金屬接腳，其中，該些繞線架為並排；以及一鐵芯組，具有二相分隔的磁板及至少三個相分隔的磁柱，該些磁柱設置於該二磁板之間，其中，該些繞線架被夾於該二磁板之間，該些磁柱分別位於該些繞線架的貫穿槽中；其中，該些繞線架的其中一個的第二擋板設有二凸點，而該二第一金屬接腳位於該二凸點之間；該些繞線架的其中一個的第一擋板設有另二凸點；該第一繞線的二端部分別繞過該第一擋板或該第二擋板的二凸點而連接於該二第一金屬接腳。
2. 如請求項1所述之組合式變壓器，其中該些繞線架將該鐵芯組與該些第一繞線隔離，以增加該鐵芯組與該些第一繞線之間的一沿面距離。
3. 如請求項1所述之組合式變壓器，其中該些繞線架的其中相鄰的兩個分別設有多個卡勾及多個卡槽，該些卡勾分別鉤住該些卡槽。
4. 如請求項1所述之組合式變壓器，其中該些繞線架的其中一個定義為一初級繞線架，位於該初級繞線架的貫穿槽中的該磁柱 設有一氣隙。
5. 如請求項1所述之組合式變壓器，其中該鐵芯組由至少二個鐵芯所構成。
6. 如請求項5所述之組合式變壓器，其中該些鐵芯各由一導磁材料一體成形地形成。
7. 如請求項5所述之組合式變壓器，其中該鐵芯組為一EE型鐵芯組、一UI型鐵芯組、一EI型鐵芯組或一UU型鐵芯組。
8. 如請求項1所述之組合式變壓器，其中該些第一繞線的其中一個為一三層絕緣線。
9. 如請求項1所述之組合式變壓器，其中該些繞線架的其中一個另具有二第二金屬接腳，該二第二金屬接腳設置於該第二擋板上，該繞線柱另被捲繞一第二繞線，該第二繞線的二端部分別連接於該二第二金屬接腳。
10. 如請求項1所述之組合式變壓器，其中該些繞線架的不相鄰的兩個的形狀為實質地相同。
11. 如請求項1所述之組合式變壓器，其中該些繞線架各為一單槽式繞線架。