TWI467609B - 變壓器結構 - Google Patents

Description

變壓器結構

本案係關於一種變壓器結構，尤指一種具有支架以輔助次級繞線飛線定位之變壓器結構。

變壓器係為電器設備中經常使用之磁性元件，其係利用電磁感應原理而轉換與調整電壓，使電壓達到電器設備能夠適用的範圍。一般而言，傳統變壓器之結構主要包含繞線架、磁芯組、初級繞線以及次級繞線。其中，初級繞線與次級繞線之線圈繞設於繞線架之繞線區，變壓器即可藉由初級繞線輸入電壓，經磁芯組之電磁作用後，於次級繞線達到電壓轉換之目的。

請參閱第1A圖及第1B圖，其中，第1A圖係為習知變壓器之組裝狀態示意圖，第1B圖則為第1A圖之變壓器組裝完成後之示意圖。如第1A、1B圖所示，習知變壓器1係由絕緣殼體10、繞線架11、磁芯組12、初級繞線(未圖示)及次級繞線13所組成。其中，該絕緣殼體10係自其側壁延伸出定位結構101，且其上具有定位孔102。當變壓器1進行組裝時，係先將初級繞線與次級繞線13繞設於繞線架11之繞線區(未圖示)中，並使次級繞線13之出線端131自繞線架11之一側延伸而出，再將磁芯組12組裝於已纏繞初級、次級繞線13之繞線架11上，其後，將該組裝好之磁芯組12及繞線架11 之組合結構對應設置於絕緣殼體10內部的容置空間100中，並使次級繞線13之出線端131對應設置於絕緣殼體10之定位孔102中定位，以形成如第1B圖所示之組裝完成後之變壓器1結構，故藉由絕緣殼體10的設置，可提供絕緣及增加電氣爬電距離，確保電氣安全。然而，於此變壓器1中，為隔離初級繞線及次級繞線13，且為同時符合安規規定而採用了額外之絕緣殼體10，此方式不僅需耗費額外的材料成本來製造絕緣殼體10，且此組裝完成後的變壓器1之體積尺寸亦隨之增大，故此習知變壓器1實具有體積龐大及製造成本高等缺點。

第2圖係為另一習知變壓器之結構示意圖。如圖所示，該變壓器2同樣具有繞線架21、磁芯組22、初級繞線(未圖示)及次級繞線23等結構，其中變壓器2與前述習知變壓器1之差別在於其係以絕緣膠帶20取代第1圖所示之絕緣殼體10，且繞線架21更具有底座211，該底座211係朝次級繞線23之出線端231之方向延伸而出，且於該底座211上更具有定位槽212，用以供次級繞線23之出線端231飛線定位。其後，再以絕緣膠帶20貼附於已對應組裝之繞線架21、磁芯組22、初級繞線及次級繞線23之上，以達絕緣之功效，並使其符合安規規定。雖此習知變壓器2已減少絕緣殼體10之成本支出，且相較於變壓器1之體積亦相對較小，惟其繞線架21仍具有突出設置之底座211及定位槽212，故此變壓器2之整體體積於其長度及高度上仍略為龐大，亦會影響變壓器2設置於電路板(未圖示)上之應用性。

由前述可見，雖然傳統變壓器1、2可達到電壓轉換之功能，但由於現今電子裝置多朝向體積小、微型化及薄型化的目標發展，其 內部變壓器之體積必須因應此項需求而縮小其尺寸，同時變壓器之結構必須簡化以利於組裝。然而，習知變壓器1結構為隔離初級、次級繞線13以及外部之電子元件，係採用絕緣殼體10包覆變壓器1之結構設計來達絕緣之目的，並以協助初級、次級繞線13之出線端131進行飛線定位(如第1圖所示)，但使用該絕緣殼體10之設計勢必會大幅增加變壓器之長、寬、高尺寸，且即使變壓器2改以絕緣膠帶20取代絕緣殼體10，並配合延伸繞線架21之底座211設計(如第2圖所示)，亦因結構之限制，無法進一步有效減低變壓器2之長、高尺寸，顯然與薄型化設計之目標背道而馳。

有鑑於此，如何發展一種薄型化、節省空間之變壓器結構，且以最短距離有效定位初、次級繞線，同時可節省組裝時間與成本，以改善習知技術缺失，實為相關技術領域者目前迫切需要解決之課題。

本案之主要目的在於提供一種具輔助支架之變壓器，俾解決習知變壓器體積龐大、次級繞線定位不易之問題，同時可節省組裝時間及成本，以達薄型化設計之目標。

為達上述目的，本案之一較廣實施態樣為提供一種變壓器結構，包括：繞線架，具有支撐部及繞線部；線圈繞組，包括主級繞線及次級繞線，次級繞線具有次級出線端，且主級繞線及次級繞線係繞設於繞線架之繞線部；磁芯組，包括第一磁芯及第二磁芯，且繞線架設置於第一磁芯及第二磁芯之間；以及支架，其係與繞線架之支撐部相組接，用以輔助次級繞線之次級出線端進行定位。

1、2、3‧‧‧變壓器

10‧‧‧絕緣殼體

100‧‧‧容置空間

101‧‧‧定位結構

102‧‧‧定位孔

11、21、31‧‧‧繞線架

12、22、33‧‧‧磁芯組

13、23、322‧‧‧次級繞線

131、231‧‧‧出線端

20‧‧‧絕緣膠帶

211‧‧‧底座

212‧‧‧定位槽

31‧‧‧繞線架

31a‧‧‧第一側

31b‧‧‧第二側

310‧‧‧連接壁

311‧‧‧第一擋板

312‧‧‧第二擋板

313‧‧‧繞線部

314‧‧‧通道

315‧‧‧支撐部

3151‧‧‧凹槽

3152‧‧‧第一定位結構

316‧‧‧輔助部

3161‧‧‧第二定位結構

317‧‧‧延伸部

3171、3433b‧‧‧接腳

32‧‧‧線圈繞組

321‧‧‧主級繞線

3211‧‧‧主級出線端

322‧‧‧次級繞線

3221‧‧‧次級出線端

331‧‧‧第一磁芯

3311、3321‧‧‧平板

3312、3322‧‧‧軸心部

3313、3323‧‧‧側壁

332‧‧‧第二磁芯

34‧‧‧支架

341‧‧‧延伸臂

3411‧‧‧第一段部

3412‧‧‧第二段部

342‧‧‧連接部

343‧‧‧本體

3431‧‧‧第一側臂

3432‧‧‧第二側臂

3433‧‧‧理線部

3433a‧‧‧定位槽

3434‧‧‧開口

35‧‧‧絕緣介質

第1A圖係為習知變壓器之組裝狀態示意圖。

第1B圖係為第1A圖之變壓器組裝完成後之示意圖。

第2圖係為另一習知變壓器之結構示意圖。

第3圖係為本案較佳實施例之變壓器之分解結構示意圖。

第4圖係為第3圖所示之變壓器之組合結構示意圖。

第5圖係為第3圖所示之變壓器組裝完成示意圖。

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，而非架構於限制本案。

請參閱第3圖，其係為本案較佳實施例之變壓器之分解結構示意圖。如圖所示，本案之變壓器3包括繞線架31、線圈繞組32、磁芯組33及支架34等結構。其中，繞線架31具有支撐部315及繞線部313；線圈繞組32(如第5圖所示)，包括主級繞線321及次級繞線322，次級繞線322具有次級出線端3221，且主級繞線321及次級繞線322繞設於該繞線架31之繞線部313上；磁芯組33，包括第一磁芯331及第二磁芯332，且繞線架31設置於第一磁芯331及第二磁芯332之間；至於支架34則與繞線架31之支撐部315相組接，用以輔助次級繞線322之次級出線端3221進行定位。以下將進一步敘述本實施例之變壓器3細部結構特徵。

首先，如第3圖所示，繞線架31係具有連接壁310、第一擋板311及第二擋板312等結構。於本實施例中，第一擋板311、第二擋板 312係呈環形之結構且彼此相對應設置，且連接壁310係連接設置於第一擋板311及第二擋板312之間，以與第一擋板311及第二擋板312共同定義出一繞線部313，供主級繞線321及次級繞線322繞設於其上。以及，通道314係貫穿第一擋板311及第二擋板312而設置，且其係由連接壁310所環繞之環狀空間定義而成，用以供部份之磁芯組33容置於其中。於一些實施例中，繞線架31可為一體成型之結構，但不以此為限。

請續參閱第3圖，該繞線架31係具有兩相對之側邊，分別為第一側31a及第二側31b，且於該第一側31a具有支撐部315，於本實施例中，支撐部315係由第一擋板311之第一側31a延伸而出，其型態並不限定，主要用以與支架34之部份結構相對應。以本實施例為例，由於支架34之兩側皆具有延伸臂341，故於第一擋板311之第一側31a亦對應延伸而出兩相對設置之支撐部315，且本案之支撐部315係具有凹槽3151及第一定位結構3152，用以支撐及固定該支架34之兩延伸臂341。如圖所示，第一定位結構3152係設置於凹槽3151內，且其係可為但不限為一中空之孔洞，用以供支架34之延伸臂341對應穿設於其中。並且，於一些實施例中，支撐部315與第一擋板311係可為一體成型之結構，但不以此為限。

於一些實施例中，繞線架之第一側31a更可包括輔助部316，其係自第二擋板312之第一側31a延伸而出，且輔助部316之型態與數量亦與支架34之延伸臂341相對應，故於本實施例中，輔助部316亦為兩相對應自第二擋板312延伸而出。並且，在輔助部316上更可包括第二定位結構3161，用以輔助該支架34之延伸臂341進行定位，以本實施例為例，第二定位結構3161係為中空之切槽結構 ，但不以此為限，用以供支架34之延伸臂341對應穿設於其中以輔助並支持定位。同樣地，輔助部316與第二擋板312亦可為一體成型之結構，但不以此為限。

另外，本案繞線架31還包括一延伸部317，其係設置於與第一側31a相對應之第二側31b，且為由第二擋板312之第二側31b延伸而出之結構，於本實施例中，延伸部317係為些微凸出於第二擋板312之第二側31b之結構，主要用以供複數個接腳3171連接設置，且該複數個接腳3171係朝下而設置，並與一電路板(未圖示)連接，用以供主級繞線321之主級出線端3211繞設於其上，以使該主級繞線321與該電路板電性連接。以及，延伸部317與第二擋板312亦可為但不限為一體成型之結構。由上述說明應可理解，即便本案之繞線架31之第一側31a具有支撐部315及輔助部316等結構，且第二側31b具有延伸部317之結構，然此等結構均為微幅凸出於繞線架31之兩相對側，故其並未顯著增加繞線架31之長度，且相較於習知變壓器，繞線架31之長度及高度均有顯著之縮減，是以，藉此薄型化設計之繞線架31設計，實有助於減少變壓器3之整體體積。

請續參閱第3圖，變壓器3之支架34係用以輔助次級繞線322之次級出線端3221飛線定位(如第5圖所示)，且其可拆卸地與繞線架31相組接。於本實施例中，支架34係由延伸臂341、連接部342以及本體343所組成，且該支架34係以一體成型為佳，其係可為由塑料經射出成型而製成，但不以此為限。以本實施例為例，支架34之本體343大體上呈倒ㄇ字型之結構，且其係由第一側臂3431、第二側臂3432及理線部3433所構成。其中，第一側臂3431與第 二側臂3432係相對應設置，且彼此平行，但不以此為限，且理線部3433係與第一側臂3431及第二側臂3432之一端連接設置，以構成該倒ㄇ字形結構，並共同定義出一開口3434。且於理線部3433上設有複數個定位槽3433a，用以導引次級繞線322之次級出線端3221定位(如第5圖所示)。於另一些實施例中，理線部3433更可包括複數個接腳3433b，該複數個接腳3433b係朝下設置，且可與電路板(未圖示)連接，用以供次級繞線322之次級出線端3221與電路板電連接之用。

另外，支架34還包括連接部342，其較佳為一平板狀結構，但不以此為限，用以連接支架34之延伸臂341及本體343。如前所述，由於本體343具有第一側臂3431及第二側臂3432，故第一側臂3431及第二側臂3432之一端分別與理線部3433連接，而另一端則分別與連接部342連接，換言之，支架34亦具有兩對應連接之連接部342以及延伸臂341。

至於延伸臂341，其型態並不限定，於本實施例中，延伸臂341包括第一段部3411及第二段部3412兩部份，且第一段部之截面積係大於第二段部之截面積，但不以此為限。於另一些實施例中，延伸臂341亦可為單一之柱狀結構，或可為漸縮之結構，其係可依實際施作情形而任施變化。並且，該兩延伸臂341係分別與本體343之第一側臂3431及第二側臂3432平行設置，但不以此為限。若以側面觀之，則延伸臂341、連接部342與第一側臂3431或第二側臂3432亦呈一ㄇ字型之結構。

請再參閱第3圖，如圖所示，變壓器3之磁芯組33包括第一磁芯331及第二磁芯332。於本實施例中，第一磁芯331及第二磁芯332 分別具有平板3311、3321、軸心部3312、3322與兩側壁3313、3323等結構，該兩側壁3313、3323係分別由平板3311、3321之兩相對側邊垂直延伸而出，軸心部3312、3322則分別由平板3311、3321之中心垂直地向下/上延伸，且分別設置於該兩側壁3313、3323之間。當磁芯組33與繞線架31組裝時，第一磁芯331及第二磁芯332之軸心部3312、3322可對應容收於繞線架31之通道314中，且第一磁芯331與第二磁芯332之側壁3313、3323大體上包覆繞線架31的外圍，僅使其支撐部315、輔助部316及延伸部317等結構露出。

至於本案之線圈繞組32(如第5圖所示)係由主級繞線321及次級繞線322所組成，主級繞線321與次級繞線322係繞設於繞線架31之繞線部313上，且主級繞線321和次級繞線322係為有外絕緣層之金屬導線為較佳。其中，主級繞線321與次級繞線322分別具有主級出線端3211與次級出線端3221。以本實施例為例，主級繞線321及次級繞線322繞設於繞線部313，該主級出線端3211及次級出線端3221係分別朝繞線架31之第二側31b及第一側31a延伸而出(如第5圖所示)。

請參閱第4圖，其係為第3圖所示之變壓器之組合結構示意圖。當支架34與繞線架31組裝時，支架34之延伸臂341係對應於繞線架31之支撐部315而向下設置。以本實施例為例，延伸臂341係對應穿越第一定位結構3152之中空孔洞而向下設置，直至該支架34之連接部342與支撐部315之凹槽3151相卡合，此時，延伸臂341之第二段部3412恰可容設於輔助部316之第二定位結構3161之切槽中，以輔助延伸臂341進行定位。並且，當延伸臂341之第一段部 3411穿越支撐部315之第一定位結構3152時，其一部份設置於第一定位結構3152之中空孔洞中，一部分則繼續向下穿越，又因第一段部3411之截面積大於第二段部之截面積，故當延伸臂341向下設置時，第二段部3412可對應設置於輔助部316之內，而截面積較大之第一段部3411則可卡設於輔助部316之上，如此一來，俾完成支架34與繞線架31之組接。因此，本實施例係可以平板狀之連接部342與支撐部315之凹槽3151卡合做為支點，加強該支架34與繞線架31之固定強度，並配合延伸臂341與支撐部315之卡合定位，使支架34可確實固設於繞線架31上，且更可藉由輔助部316之設置，提供延伸臂341下方一抵頂卡合之力量，協助支架34穩固組接於繞線架31上，強化支架34與繞線架31組接之穩定性。

請同時參閱本案之第3圖及第5圖，其中，第5圖係為第3圖所示之變壓器組裝完成示意圖。根據本案之構想，本案之變壓器3組裝流程如下：首先，提供一繞線架31，將主級繞線321及次級繞線322分別繞設於繞線架31之繞線部313上，並使其主級出線端3211及次級出線端3221分別朝繞線架31之第二側31b及第一側31a出線。接著，將第一磁芯331及第二磁芯332之軸心3312、3322對應於繞線架31之通道314而分別向下、向上設置，以使繞線架31穩固地設置於第一磁芯331與第二磁芯332之間。然後，再貼附絕緣介質35於繞線架31及磁芯組33之外圍，以使其絕緣阻隔。之後，再如前所述，將支架34之延伸臂341依序穿設支撐部315之第一定位結構3152及輔助部316之第二定位結構3161，使支架34之連接部342與支撐部315之凹槽3151卡合，並使延伸臂341之第一段部3411與第二段部3412分別與第一定位結構3152及第二定位結構 3161相互固定卡接，以完成支架34與繞線架31之組接。最後，再將次級出線端3221沿該支架34之開口3434出線，並順沿理線部3433之定位槽3433a向下定位設置，以及將主級出線端3211與接腳3171連接，並再以一絕緣介質35包覆固定，俾完成本案之變壓器3組裝程序。

於本實施例中，絕緣介質35可為但不限於絕緣膠帶，其係包覆於繞線架31及磁芯組33之外圍，以使其絕緣阻隔，俾令磁芯組33與其他元件得以安全隔離，進而確保該變壓器3符合電氣安全規範。由於本案係以絕緣介質35取代習知變壓器1之絕緣殼體10，故可有效減小變壓器3之體積，並省略絕緣殼體之成本支出，進而達到薄型化設計及節省成本之目標。此外，值得一提的是，由於本案之支架34具有縷空之開口3434，不僅可以節省支架34之材料成本，且由於其未被殼體或是其他隔片材料佔去厚度，故可提供足夠的空間讓次級出線端3221彎折並定位於該定位槽3433a中，使得支架34可以最短定位距離定位該次級出線端3221，俾提高空間利用率，有效減少整體變壓器3之體積。

綜上所述，本案之變壓器結構係利用支架與繞線架之簡單組接方式，輔助次級出線端飛線定位，且由於支架係為縷空設計，可節省支架材料成本並使該支架以最短距離定位次級出線端，故可有效減少變壓器之體積。再者，本案繞線架整體體積較習知變壓器小，以及使用絕緣介質取代習知變壓器之絕緣殼體，均可減小變壓器之體積以及成本支出。簡言之，本案之變壓器可改善習知變壓器體積龐大、次級繞線定位不易之問題，並同時可節省組裝時間及成本，以達薄型化設計之目標。因此，本案之變壓器結構， 實為一具產業價值之發明，爰依法提出申請。

縱使本發明已由上述實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝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。

3‧‧‧變壓器

31‧‧‧繞線架

31a‧‧‧第一側

31b‧‧‧第二側

310‧‧‧連接壁

311‧‧‧第一擋板

312‧‧‧第二擋板

313‧‧‧繞線部

314‧‧‧通道

315‧‧‧支撐部

3151‧‧‧凹槽

3152‧‧‧第一定位結構

316‧‧‧輔助部

3161‧‧‧第二定位結構

317‧‧‧延伸部

3171、3433b‧‧‧接腳

33‧‧‧磁芯組

331‧‧‧第一磁芯

3311、3321‧‧‧平板

3312、3322‧‧‧軸心部

3313、3323‧‧‧側壁

332‧‧‧第二磁芯

34‧‧‧支架

341‧‧‧延伸臂

3411‧‧‧第一段部

3412‧‧‧第二段部

342‧‧‧連接部

343‧‧‧本體

3431‧‧‧第一側臂

3432‧‧‧第二側臂

3433‧‧‧理線部

3433a‧‧‧定位槽

3434‧‧‧開口

Claims (9)

1. 一種變壓器結構，包括：一繞線架，其具有一支撐部及一繞線部，且該支撐部包括一第一定位結構；一線圈繞組，包括一主級繞線及一次級繞線，該次級繞線具有一次級出線端，且該主級繞線及該次級繞線係繞設於該繞線架之該繞線部；一磁芯組，包括一第一磁芯及一第二磁芯，且該繞線架係設置於該第一磁芯及該第二磁芯之間；以及一支架，其係包括一本體、一連接部以及一延伸臂，該連接部係連接該本體及該延伸臂，其中該本體包括一第一側臂、一第二側臂及一理線部，該第一側臂與該第二側臂係相對應設置，並與該理線部共同定義形成一開口，且該第一側臂及該第二側臂之一端係分別與該理線部連接，另一端則分別與該支架之該連接部連接，該延伸臂係穿設於該第一定位結構中，使該支架與該繞線架之該支撐部相組接，用以輔助該次級繞線之該次級出線端進行定位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該支撐部係設置於該繞線架之一第一側。
3. 如申請專利範圍第2項所述之變壓器結構，其中該繞線架更包括一延伸部，其係設置於該繞線架之一第二側以供該主級繞線之一主級出線端定位，且該第二側係相對於該繞線架之該第一側而設 置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該支架係可拆卸地與該繞線架相組接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該繞線架之該支撐部更包括一凹槽，且該第一定位結構係設置於該凹槽內。
6. 如申請專利範圍第5項所述之變壓器結構，其中當該支架之該延伸臂穿設於該支撐部之該第一定位結構時，該連接部係與該支撐部之該凹槽相卡合以固設該支架。
7. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該繞線架更包括一輔助部，且該輔助部具有一第二定位結構，用以輔助該支架之該延伸臂穩固組接於該繞線架上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該次級出線端係沿該開口出線，並順沿該理線部之一定位槽向下定位設置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該變壓器結構更包括一絕緣介質，係包覆於該繞線架及該磁芯組之外。