TWI435346B - 線圈模組 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種線圈模組，特別是關於一種薄型化設計之線圈模組。
線圈模組為一種被動電子元件，普遍地被使用於各式電子產品當中，藉由電能及磁能的轉換作用，提供濾波、儲能以及放能等功用，以達到穩定輸出電流的目的。習知技術中，線圈模組(圖未示出)係包含一環形鐵芯10，如第1圖所示(於第1圖中係顯示環形鐵芯10之剖面視圖)，及至少一繞線(圖未示出)，其中該繞線係纏繞於環型鐵芯10。進一步而言，習知線圈模組之環形鐵芯10通常具有一矩形截面13，因此環形鐵芯10之一內環部12及一外環部11分別具有相同高度H0。藉此，當繞線纏繞於環形鐵芯10時，由於外環部11所對應之一外圓周長係大於內環部12所對應之一內圓周長，因而纏繞於環形鐵芯10之內環部12所具有之繞線密度將會較纏繞於環形鐵芯10之外環部11所具有之繞線密度要來的緊密。而當纏繞於環形鐵芯10之繞線匝數增加時，環形鐵芯10之內環部12所具有之繞線密度不僅將更為緊密，甚而於環形鐵芯10之內環部12出現複數繞線層數，導致線圈模組對應於內環部12之高度增加。上述情形於纏繞粗線徑之繞線及該外圓周長與該內圓周長差值過大時尤其明顯。
由於現今多數電子產品之設計皆朝輕、薄、短、小的方向發展，使得習知線圈模組已經不堪使用，線圈模組對應於內環部12之高度的增加，將對線圈模組的整體體積造成重大的不良影響，使習知線圈模組無法安裝於小型、薄型化設計之電子產品中。
有鑑於此，提供一種薄型化設計之線圈模組，適可有效減小線圈模組之整體體積，俾應用於各式小型之電子產品中，乃為此一業界亟待努力解決的目標。
本發明之一目的在於提供一種線圈模組，其具有一薄型化之設計結構，適以縮小線圈模組之整體體積，俾線圈模組使用於一小型化、薄型化之電子產品。
為達上述目的，於一實施例中，本發明所揭露之線圈模組包含一環形鐵芯及一繞線。環形鐵芯具有一外環部及一內環部，而繞線係纏繞於該環型鐵芯，且繞線係以單層纏繞於外環部，而以多層纏繞於內環部。其中，環形鐵芯之外環部及內環部分別具有一第一高度及一第二高度，且第一高度係大於第二高度。
於本發明之另一實施例中，線圈模組包含一環形鐵芯及一繞線。環形鐵芯具有一外環部及一內環部，而繞線係纏繞於該環型鐵芯，且繞線係以單層纏繞於外環部，而以多層纏繞於內環部。其中，繞線纏繞於外環部後，線圈模組具有一第一厚度，以及繞線纏繞於內環部後，線圈模組具有一第二厚度，且該第一厚度係大於或等於該第二厚度。
為讓上述目的、技術特徵、和優點能更明顯易懂，下文係以較佳實施例配合所附圖式進行詳細說明。
如第2圖、第3A圖及第3B圖所示，其係為本發明線圈模組2之一實施例，其中第3A圖係為第2圖之一剖面立體視圖，而第3B圖係為第3A圖中虛線範圍之局部放大示意圖。線圈模組2包含一環形鐵芯20及一繞線24。其中，環形鐵芯20具有一外環部21及一內環部22，而繞線24係纏繞環形鐵芯20。詳細而言，繞線24係以單層纏繞方式纏繞於環形鐵芯20之外環部21，而以多層纏繞方式纏繞於環形鐵芯20之內環部22。進一步而言，單層纏繞於外環部21之繞線24係彼此相鄰，且多層纏繞於內環部22之繞線24係相互重疊。藉此，如第3B圖所示，當繞線24纏繞於環形鐵芯20之外環部21及內環部22後，將使線圈模組2分別具有一第一厚度T1(相對於外環部21)及一第二厚度T2(相對於內環部22)，且第一厚度T1係大於或等於第二厚度T2。
請再一併參閱第4圖，其係如第3A圖所示環型鐵芯20之一剖面視圖，具有一呈梯形之截面23。於本實施例中，環形鐵芯20之外環部21及內環部22分別具有一第一高度H1及一第二高度H2，其中第一高度H1係高於第二高度H2。此外，於本實施例中，如第2圖及第3A圖所示，本發明係以單一繞線24纏繞於環型鐵芯20，並且外環部21及內環部22之一繞線層數差ΔL係為一層。亦即，繞線24以單層纏繞於外環部21，而以多層纏繞於內環部22之繞線24係為二層。
於實際操作上，如第2圖、第3A圖及第3B圖所示，繞線24首先自一第一端25經由環型鐵芯20之外環部21，沿內環部22，而穿過環型鐵芯20之中央部分，再自內環部22，沿外環部21而完成以一匝數纏繞於環型鐵芯20。隨後，繞線24以相鄰於前一匝繞線的方式再次自外環部21，以重疊於前一匝繞線的方式沿內環部22，而後穿過該中央部份，並再次自內環部22，沿外環部21而完成纏繞於環型鐵芯20之另一匝數。藉由重複上述步驟，繞線24以彼此相鄰方式纏繞於外環部21，並以相互重疊方式纏繞於內環部22，即可完整纏繞於環型鐵芯20。藉由第一端25及一第二端26通過電流，即可使線圈模組2產生電磁感應作用。
以下就上述實施例作更詳細之說明。為使本發明之環形鐵芯20能符合上述要求，環形鐵芯20需進一步滿足以下關係式：，其中Φ代表繞線24之直徑。藉此，係可確保繞線24多層纏繞於內環部22後，線圈模組2之第二厚度T2將不會大於繞線24單層纏繞於外環部21後，線圈模組2之第一厚度T1。亦即，線圈模組2之最大厚度將不會因為內環部22之繞線24層數增加而提高。於實際應用上，應可輕易理解，若第一高度H1與第二高度H2之差為定值，則當繞線24愈細(即直徑Φ愈小時)，外環部21與內環部22間之繞線層數差ΔL便可愈大；反之，當繞線24愈粗(即直徑Φ愈大時)，外環部21與內環部22間之繞線層數差ΔL便愈小。
其次，環形鐵芯20相應於外環部21具有一外徑周長，纏繞於外環部21之單層繞線層具有一第一匝數，而該外徑周長係大於第一匝數與繞線直徑Φ之一乘積。藉此，係可確保繞線24能以單層繞線方式，纏繞於外環部21，而不致出現多層繞線結構。
此外，環形鐵芯20相應於內環部22具有一內徑周長，纏繞於內環部22之二繞線層分別具有一第二匝數(於本實施例中第二匝數係為第一匝數之一半)，而該內徑周長係大於第二匝數與繞線直徑Φ之一乘積。藉此，恰可使纏繞於內環部22之各繞線層分別具有第二匝數。因此，本發明適以藉由上述各參數的控制，因應實際狀況，而設計出不同需求的線圈模組2，並滿足線圈模組2之第一厚度T1大於或等於第二厚度T2。
於本發明其他實施態樣中，環形鐵芯20之截面23亦可如第5圖所示，截面23係具有階層外型。然而，並不以此為限，截面23更可如第6圖及第7圖所示。本領域具通常知識者，更可輕易思及截面23具有其他外型，並滿足線圈模組2之第一厚度T1大於或等於第二厚度T2。同時，本實施例中，環形鐵芯20其本身之外型係為圓形，於其他實施例中亦可為橢圓形及多邊形其中之一，並不以此為限。
需注意的是，上述實施例中，係僅以單一繞線24纏繞於環型鐵芯20，且繞線層數差ΔL為一層；然而於其他實施例中，如第8圖所示，線圈模組2’所包含之繞線的數量更可多於一條(如24’、24”)，分別纏繞於環型鐵芯20’上，而各繞線層數差ΔL亦可多於一層。同時，如第4至第7圖所示，環形鐵芯20之截面23外型係上下對稱，然而並不以此為限，截面23之外型亦可不對稱，只要能滿足線圈模組2之第一厚度T1大於或等於第二厚度T2即可。
綜上所述，本發明之線圈模組係將繞線分別纏繞於環形鐵芯之外環部及內環部，並且藉由外環部之第一高度高於內環部之第二高度之設計，使繞線纏繞於環形鐵芯後，線圈模組之第一厚度大於或等於第二厚度。藉此，使線圈模組得以有效縮減體積，以滿足應用於小型及薄型化設計之電子產品，達到有效減小電子產品體積之需求。
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。
10．．．環形鐵芯
11．．．外環部
12．．．內環部
13．．．矩形截面
2．．．線圈模組
20．．．環形鐵芯
21．．．外環部
22．．．內環部
23．．．截面
24．．．繞線
25．．．第一端
26．．．第二端
2’．．．線圈模組
20’．．．環形鐵芯
24’．．．繞線
24”．．．繞線
H0．．．高度
H1．．．第一高度
H2．．．第二高度
T1．．．第一厚度
T2．．．第二厚度
第1圖係為習知環形鐵芯之剖面示意圖；
第2圖係為本發明線圈模組之立體圖；
第3A圖係為第2圖線圈模組之立體剖面示意圖；
第3B圖係為第3A圖虛線範圍之局部放大示意圖；
第4圖係為第2圖中線圈模組之環形鐵芯之剖面圖；
第5、6、7圖係為本發明其他實施態樣之環形鐵芯剖面圖；以及
第8圖係為依據本發明線圈模組具有二繞線之示意圖。
2．．．線圈模組
24．．．繞線
25．．．第一端
26．．．第二端
Claims (20)
- 一種線圈模組，包含：一環形鐵芯，具有一封閉形狀，並包含一外環部及一內環部；以及一繞線，纏繞於該環型鐵芯，其中該繞線係以單層纏繞於該外環部，且該繞線係以多層纏繞於該內環部；其中，該環形鐵芯之該外環部及該內環部分別具有一第一高度及一第二高度，該第一高度係大於該第二高度。
- 如請求項1所述之線圈模組，其中該繞線纏繞於該外環部後，該線圈模組具有一第一厚度，及該繞線纏繞於該內環部後，該線圈模組具有一第二厚度，且該第一厚度係大於等於該第二厚度。
- 如請求項2所述之線圈模組，其中該環形鐵芯需滿足下列關係式：(H1-H2)/2△L×Φ，而H1代表該第一高度，H2代表該第二高度，△L代表該外環部及該內環部之繞線層數差，及Φ代表該繞線直徑。
- 如請求項3所述之線圈模組，其中該環形鐵芯具有一外徑周長，且纏繞於該外環部之單層繞線層具有一第一匝數，而該外徑周長係大於該第一匝數與該繞線直徑之一乘積。
- 如請求項4所述之線圈模組，其中該環形鐵芯具有一內徑周長，且纏繞於該內環部之各繞線層分別具有一第二匝數，而該內徑周長係大於該第二匝數與該繞線直徑之一乘積。
- 如請求項1所述之線圈模組，其中該環形鐵芯具有一截面，該截面係呈梯形。
- 如請求項1所述之線圈模組，其中該環形鐵芯具有一截面，該截面具有階層外型。
- 如請求項1所述之線圈模組，其中單層纏繞於該外環部之該繞線係彼此相鄰，且多層纏繞於該內環部之該繞線係相互重疊。
- 如請求項1所述之線圈模組，其中該環形鐵芯之一外形係為圓形、橢圓形及多邊形其中之一。
- 如請求項2所述之線圈模組，更包含複數繞線，分別纏繞於該環型鐵芯。
- 一種線圈模組，包含：一環形鐵芯，具有一封閉形狀，並包含一外環部及一內環部；以及一繞線，纏繞於該環型鐵芯，其中該繞線係以單層纏繞於該外環部，且該繞線係以多層纏繞於該內環部；其中，該繞線纏繞於該外環部後，該線圈模組具有一第一厚度，及該繞線纏繞於該內環部後，該線圈模組具有一第二厚度，且該第一厚度係大於等於該第二厚度。
- 如請求項11所述之線圈模組，其中該環形鐵芯之該外環部及該內環部分別具有一第一高度及一第二高度，該第一高度係大於該第二高度。
- 如請求項12所述之線圈模組，其中該環形鐵芯需滿足下列關係式：(H1-H2)/2△L×Φ，而H1代表該第一高度，H2代表該第二高度，△L代表該外環部及該內環部之繞線層數差，及Φ代表該繞線直徑。
- 如請求項13所述之線圈模組，其中該環形鐵芯具有一外徑周長，且纏繞於該外環部之單層繞線層具有一第一匝數，而該外徑周長係大於該第一匝數與該繞線直徑之一乘積。
- 如請求項14所述之線圈模組，其中該環形鐵芯具有一內徑周長，且纏繞於該內環部之各繞線層分別具有一第二匝數，而該內徑周長係大於該第二匝數與該繞線直徑之一乘積。
- 如請求項12所述之線圈模組，其中該環形鐵芯具有一截面，該截面係呈梯形。
- 如請求項12所述之線圈模組，其中該環形鐵芯具有一截面，該截面具有階層外型。
- 如請求項11所述之線圈模組，其中單層纏繞於該外環部之該繞線係彼此相鄰，且多層纏繞於該內環部之該繞線係相互重疊。
- 如請求項11所述之線圈模組，其中該環形鐵芯之一外形係為圓形、橢圓形及多邊形其中之一。
- 如請求項11所述之線圈模組，更包含複數繞線，分別纏繞於該環型鐵芯。
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