TWI482179B - 導線結構 - Google Patents

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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • H01B7/0009—Details relating to the conductive cores

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Description

導線結構
本發明是有關於一種導線結構，且特別是一種用以傳輸電力的導線結構。
一直以來，電源供應器是電子設備主要進行電力轉換之重要零件。在電子科技不斷發展下，網際網路及多媒體技術亦漸成熟，為此，提供穩定電力輸出之電源供應器自然必須隨之成長技術。
現有連接電源供應器以傳輸電力的導線結構是以單一金屬(銅)線加以絞聚製成，其雖具有較佳的電流傳輸效能，惟因電流之表面效應的影響，使得電流僅會流經銅線的表面，整體導線軸心部位的銅線並非電流傳導的主要部分，加上銅線本身的抗拉伸強度有限且其材料成本較高，因此如何將用以傳輸電力的導線結構加以適當地改進，以提高其產業利用性，便成為值得研究的課題。
本發明提供一種導線結構，其具有較佳的結構強度、電流傳輸效能與較低的製造成本，。
本發明的一實施例提出一種用以傳輸電力的導線結構，其包括多條第一芯線與多條第二芯線，相互絞聚(twist)在一起。各第一芯線是由複數金屬材料組合而成。位在第一芯線中心的為一第一金屬層，且在第一金屬層外還包覆有一第二金屬層。
在本發明之一實施例中，上述之第一芯線的數量佔第一芯線的數量與第二芯線的數量之和的百分之五十以下。
在本發明之一實施例中，上述之導線結構用以傳輸電壓絕對值範圍在3.3V至60V內的電力，其中電壓絕對值為3.3V、5V、12V、16V、19V、20V、60V。
在本發明之一實施例中，上述之第一芯線排列在導線結構的中心，而第二芯線大致排列在第一芯線之外。
在本發明之一實施例中，上述之第二芯線中最靠近第一芯線者相對於導線結構之軸心處的距離大致相等。
在本發明之一實施例中，上述之第二金屬層的體積佔第一金屬層與第二金屬層之體積和的比例約在40%以下、在32%～38%的區間之間或在38%～40%的區間之間。
在本發明之一實施例中，上述之第一金屬層的材質為鋁或鋁鎂合金，而第二金屬層的材質為銅。
在本發明之一實施例中，上述之各第一芯線還包括一保護層，包覆在第二金屬層之外，用以防止導線結構氧化，以及增加導線結構與其他電子構件電性連接的連接強度。
在本發明之一實施例中，上述之保護層的材質為錫。
在本發明之一實施例中，上述之各第二芯線包括一銅線，以及銅線外的一錫材保護層，其中，上述之導線結構用於交換式電源供應器。
在本發明之一實施例中，上述之第一芯線的外徑為0.17mm～0.19mm之間。
在本發明之一實施例中，上述之第一芯線與第二芯線之數量總和為21條、34條或是7條到34條之間。
在本發明之一實施例中，上述之第一芯線與第二芯線的耐熱溫度大於90℃，且導線結構在傳送電力時不會超過90℃。
基於上述，在本發明的上述實施例中，導線結構包括相互絞聚的第一芯線與第二芯線，其中第一芯線是由複數金屬材料所組成，因而能使導線結構具有較佳的電力傳輸效率的前提下，藉由改變第一芯線的金屬材料與比例，而提高導線結構的機械性質與降低導線結構的製作成本。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明一實施例的一種導線結構的示意圖。圖2是圖1的導線結構的剖面圖。請同時參考圖1及圖2，在本實施例中，導線結構100適於連接在一交換式電源供應器200與一電子構件300之間，用以將交換式電源供應器200所產生的電力傳送至電子構件300。在此，電子構件300例如是一主機板，但並不以此為限。在圖1中，導線結構100係指其中一條導線而言。
在本實施例中，導線結構100包括多條第一芯線110與多條第二芯線120，其相互絞聚在一起之後，再於其外部包覆一絕緣材130。在導線結構100中，第一芯線110的數量佔第一芯線110的數量與第二芯線120的數量之和的百分之五十以下，其中為使導線結構100能保持其較佳的電流傳輸效率，第一芯線110與第二芯線120是以大致為1：1的數量比進行混合絞聚，以讓此導線結構100能符合功率700W的交換式電源供應器200使用。在此，第一芯線110與第二芯線120之數量總和為21條、34條或是7條到34條之間，以使該導線在較佳的材料強度和較少能量耗損的情形下導電，在此，導線結構100可以用以傳輸電壓絕對值範圍在3.3V至60V內的電力，其中較佳為電壓絕對值為3.3V、5V、12V、16V、19V、20V、60V。此外為清楚辨識第一芯線110與第二芯線120的差異，故僅繪示第二芯線120與鄰近第二芯線120的部分第一芯線110。
再者，第一芯線110排列在導線結構100的中心處，而第二芯線120則大致排列在第一芯線110之外。換句話說，第二芯線120係環繞地配置在第一芯線110的周圍，亦即第二芯線120中最靠近第一芯線110者相對於導線結構100之軸心處的距離大致相等。
圖3A與圖3B分別繪示圖2的導線結構中第一芯線與第二芯線的剖面圖。請同時參考圖2與圖3A、圖3B，在本實施例中，第二芯線120包括一銅線122與包覆在此銅線122外的一保護層124，而值得注意的是各第一芯線110是由兩種金屬材料組合而成。各第一芯線110包括位在中心處的一第一金屬層112、包覆在第一金屬層112外的第二金屬層114與包覆在第二金屬層114外的保護層116，其中第一金屬層112的材質為鋁或鋁鎂合金，用以構成第一芯線110的主結構，而第二金屬層114的材質為銅。再者，第一芯線110與第二芯線120的耐熱溫度大於90℃，且導線結構100在傳送電力時不會超過90℃。
基於上述，藉由第一芯線110中第二金屬層114包覆在第一金屬層112之外，而使其外徑為0.17mm～0.19mm之間，並將第二芯線120環繞地配置在第一芯線110周圍。據此，導線結構100於傳送電力時，因電流表面效應的緣故，而使電流得以從第一芯線110的第二金屬層114與第二芯線120的表面進行傳輸，並使本發明的導線結構100內的芯線110、120具有較大的表面積以承載較大電流通過。因此，本發明的導線結構100在具有較佳的電力傳輸效率的前提下，更由於第一芯線110得以將習知銅線的部分轉換成非銅材質的第一金屬層112而不影響電流的傳輸效率，且此第一金屬層112相較於第二金屬層114具有較佳的機械性質與較低的製造成本，進而達到提高導線結構100的機械性質與降低成本的效果。
此外，上述保護層116、124的材質皆為錫，其除能用以防止導線結構100氧化，且有助於導線結構100與電子構件300之間的焊接工藝，以增加導線結構100與電子構件300電性連接時的連接強度。舉例來說，當欲將導線結構100焊接至電子構件300(例如為一電路板)上時，由於錫具有較低熔點的材料特性，而得以熔接在每條芯線110、120與電子構件300之間，並因增加其接觸面積而使導線結構100與電子構件300之間有較佳的電性連接效果。
詳細而言，第一金屬層112藉由其材料特性，而使第一芯線110具有較輕的重量與較高抗拉伸強度。再者，第二金屬層114的材質為銅，其藉由包覆焊接的製造技術完全包覆第一金屬層112，使兩者之間形成牢固的冶金結合，因而完成製作後的第一芯線110能以像加工單一金屬的芯線一般進行拉伸和退火處理等後續工藝，且在進行拉伸工藝的過程中，第一金屬層112與第二金屬層114會呈現同比例的線徑變化，亦即第一金屬層112相對於第二金屬層114的體積比例能保持恆定不變。
在此，為讓第一芯線110整合第一金屬層112與第二金屬層114的材質特性，第二金屬層114的體積佔第一金屬層112與第二金屬層114之體積和的比例約在40%以下，其中較佳的比例為在32%～38%的區間之間或在38%～40%的區間之間。另外，本發明並未限定用以複合上述第一金屬層112與第二金屬層114的方式。舉例來說，當第二金屬層114的比例佔第一金屬層112與第二金屬層114之體積和的38%以上時，便以上述包覆焊接的方式進行結合。相對地，當第二金屬層114的比例佔第一金屬層112與第二金屬層114之體積和的38%以下時，便需以電鍍方式將第二金屬層114鍍於第一金屬層112的表面上。因此，設計者可依據製作工藝及相關規範選擇適當的加工方式以結合第一金屬層112與第二金屬層114。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，導線結構中的芯線包括相互絞聚的第一芯線與第二芯線，其中第一芯線位於導線結構的中心處，而第二芯線排列在第一芯線的周圍，且其中第一芯線是由複數金屬材料所組成。據此，藉由第二芯線與第一芯線之結構周圍處的第二金屬層進行電流傳輸，以讓導線結構能有較佳的電流傳輸效能。再者，將第一芯線之結構中心處的第一金屬層改以機械性質較佳且成本較低的金屬材質，而讓第一芯線具有較佳的結構特性，因而本發明的導線結構能以較低的製作成本而達到符合電力傳輸所需的效能及結構特性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．導線結構
110．．．第一芯線
112．．．第一金屬層
114．．．第二金屬層
116、124．．．保護層
120．．．第二芯線
122．．．銅線
130．．．絕緣材
200．．．交換式電源供應器
300．．．電子構件
圖1是依照本發明一實施例的一種導線結構的示意圖。
圖2是圖1的導線結構的剖面圖。
圖3A與圖3B分別繪示圖2的導線結構中第一芯線與第二芯線的剖面圖。
100．．．導線結構
110．．．第一芯線
120．．．第二芯線
130．．．絕緣材

Claims (14)

  1. 一種用以傳輸電力的導線結構，適於連接在一交換式電源及一電子構件之間，且該導線結構用以傳輸電壓絕對值範圍在3.3V至60V內的電力，該導線結構包括：多條排列在該導線結構中心的第一芯線與排列在該些第一芯線之外的多條第二芯線，相互絞聚(twist)在一起，其中各該第一芯線是由複數金屬材料組合而成，且各該第一芯線的外徑為0.17mm~0.19mm之間，位在該第一芯線中心的為一第一金屬層，在該第一金屬層外還包覆有一第二金屬層，其中該第一金屬層的材質為非銅材質，而該第二金屬層的材質為銅，各該第二芯線包括一銅線，其中，該第二金屬層的體積佔該第一金屬層與該第二金屬層之體積和的比例約在40%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項的導線結構，其中該些第一芯線的數量佔該些第一芯線的數量與該些第二芯線的數量之和的百分之五十以下。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的導線結構，其中該些第二芯線中最靠近該第一芯線者相對於該導線結構之軸心處的距離大致相等。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的導線結構，其中該第一金屬層的材質為鋁或鋁鎂合金。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的導線結構，其中各該第一芯線還包括：一保護層，包覆在該第二金屬層之外，用以防止該導 線結構氧化，以及增加該導線結構與其他電子構件電性連接的連接強度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的導線結構，其中該保護層的材質為錫。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的導線結構，其中各該第二芯線更包括該銅線外的一錫材保護層。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的導線結構，其中該導線結構用以傳輸電壓絕對值為3.3V、5V、12V、16V、19V、20V或60V的電力。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的導線結構，其中該第二金屬層的體積佔該第一金屬層與該第二金屬層之體積和的比例約在32%~38%的區間之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的導線結構，其中該第二金屬層的體積佔該第一金屬層與該第二金屬層之體積和的比例約在38%~40%的區間之間。
  11. 如申請專利範圍第1項至第10項所述任一者的導線結構，該第一芯線與第二芯線之數量總和為21條。
  12. 如申請專利範圍第1項至第10項所述任一者的導線結構，該第一芯線與第二芯線之數量總和為34條。
  13. 如申請專利範圍第1項至第10項所述任一者的導線結構，該第一芯線與第二芯線之數量總和為7條到34條之間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的導線結構，該些第一芯線與該些第二芯線的耐熱溫度大於90℃，且該導線結 構在傳送電力時不會超過90℃。
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