TWI536408B

TWI536408B - 立式變壓器結構

Info

Publication number: TWI536408B
Application number: TW104121905A
Authority: TW
Inventors: 吳權派; 鄭臻灃
Original assignee: 明緯（廣州）電子有限公司
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2016-06-01
Also published as: TW201703072A; CN106340375A

Description

立式變壓器結構

本發明係關於電力電子技術之相關技術領域，尤指一種立式變壓器結構。

隨著電子產品演進與發展，不同電子產品需要利用不同的電源裝置予以驅動；因此，電源裝置的廠商便積極地嘗試研發各種變壓器之結構，以對應地應用在各種不同的電源供應裝置之內。

簡易的變壓器係由一第一導電體與一第二導電體所組成，並且，當令一不定量電流通過該第一導電體之時，該第一導電體之上即產生一變動磁場；然後，基於電磁互感原理，該變動磁場會於使得一感應電動勢產生於該第二導電體之上，進而於該第一導電體與該第二導電體之間形成一電勢差，藉此方式達到變更電壓大小之功效。

隨著科技產品之演化，變壓器除了單獨作為變更電動勢之裝置使用外，亦可將其微型化並安裝於各式電子裝置之內或焊接至電路板之上。因此，變壓器的結構係不斷改良，並基本上係由一個基座、一組一次側線圈、一組二次側線圈、以及一個鐵芯組所構成。請參閱圖1、圖2與圖3，係分別為習知的一種變壓器結構的立體圖、側剖視圖與爆炸圖。如圖所示。習知的變壓器結構1’係包括：線架11’、一線圈組12’、一第一E形鐵芯13’、一第二E形鐵芯13a’、以及一罩殼14’。

承上述說明，該線架11’於結構上係包括一底板111’與一繞線管112’；其中，底板111’之上係開設有一中央穿孔110’，且該繞線管112’管口係連通該中央穿孔110’，並且，繞線管112’係自該底板111’的頂部表面延伸而出。如圖所示，至少一隔板113’係設於繞線管112’之上，用以於繞線管112’之上分隔出至少兩個繞線區域，使得該線圈組的一次側線圈121’與二次側線圈122’能夠分別地被纏繞在繞線管112’之上的兩個繞線區域。此外，底板111’的底部表面之上又形成有一第一端子組114’與一第二端子組115’。如圖2所示，一次側線圈121’的出線端1211’係連接至該第一端子組114’，且二次側線圈122’的出線端1221’係連接至該第二端子組115’。

繼續地參閱圖1至圖3，罩殼14’於結構上係包括一中央容置槽141’、一第一側邊凹槽142’與一第二側邊凹槽143’；其中，當所述線圈組12’被纏繞於該線架11’之後，該罩殼14’便被組合至該線架11’，使得該繞線管112’被容置於該中央容置槽141’之內。進一步地，一第一E形鐵芯13’與一第二E形鐵芯13a’亦被組合至線架11’。如圖所示，第一E形鐵芯13’與第二E形鐵芯13a’的中央突部係容置於該繞線管112’之中，且第一E形鐵芯13’與第二E形鐵芯13a’的兩個側突部則分別地容置於該罩殼14’的第一側邊凹槽142’與第二側邊凹槽143’之中。

圖1至圖3所示之變壓器結構1’雖然為已廣泛應用作為一種立式變壓器，並可便利使用者將其焊接至一電源供應器或一電源轉換器的主電路板之上；然而，習知的變壓器結構1’仍具有以下主要之缺點：

(1)於該習知變壓器結構1’之中，通常一次側鐵芯(即，第一E形鐵芯13’)與一次側線圈121’為高壓端，因此，如圖2所示，對於安裝有該習知變壓器結構1’之電路板2’而言，第一E形鐵芯13’與其鄰近的電子元件21’之間必須符合安全規定所要求的空間需求；假設變壓器結構1’的一次側鐵芯與其鄰近的電子元件21’之間無法滿足規定的空間需求(spacing requirements)，則一次側鐵芯必須進行絕緣包覆。同時，當高壓輸入時，高壓電可能從一次側線圈121’經由鄰近的鐵芯而直接跨越至二次側線圈122’，從而造成漏電甚至損壞電路板2’上的其它電子元件。因此，就習知的變壓器結構1’而言，係必須於第一E形鐵芯13’之上額外地纏繞貼覆一絕緣材料，例如絕緣膠布；如此，才能夠確保變壓器結構1’能夠滿足相關安全規定。

(2)另外，於習知的變壓器結構1’的設計中，二次側線圈122’拉線至第二端子組115’的部分係明顯與第二E形鐵芯13a’過於接近，導致習知的變壓器結構1’的沿面距離(creepage distances)無法符合有關安全規定。在此，所謂的沿面距離是指從二次側線圈122’的纏繞後緣面至第二E形鐵芯13a’的距離。因此，就習知的變壓器結構1’而言，係必須於第二E形鐵芯13a’之上也額外地纏繞貼覆一絕緣膠布；如此，才能夠確保變壓器結構1’能夠滿足空間需求之相關安全規定。可想而知的是，第一E形鐵芯13’與第二E形鐵芯13a’纏繞貼覆絕緣膠布的程序無法藉由自動設備予以完成，因此纏繞貼覆絕緣膠布的程序必須由藉由人工才能夠完成，是以導致該習知變壓器結構1’之製造成本上揚。

因此，有鑑於習知的變壓器結構1’係於實務製造與使用上顯現諸多缺陷，本案之發明人極力加以研究發明，終於研發完成本發明之一種立式變壓器結構。

本發明之主要目的在於提供一種立式變壓器結構。不同於習知變壓器結構，本發明的關鍵技術特徵在於利用容置體容置包覆一次側線圈之繞線管。如此設計，當一次側鐵芯被組合至容置於容置體之中的繞線管之後，容置體即提供一有效絕緣予一次側鐵芯，使得所述一次側鐵芯與鄰近的電子元件之間能夠符合有關安全規定。同時，由於一次側線圈之繞線管係由容置體的中央容置部所容置包覆，因此，當高壓輸入一次側線圈之時，容置體即提供一次側線圈一有效絕緣，以防止高壓電經由鄰近的二次側鐵芯而直接跨越至二次側線圈。另外一方面，於本發明的立式變壓器結構之中，第二繞線管之上係設計有多個層隔夾板，這些層隔夾板的設置係使得一次側線圈的纏繞後緣面至鐵芯的距離能夠符合沿面距離(creepage distances)之有關安全規定。

因此，為了達成上述本發明之目的，本案之發明人係提出一種立式變壓器結構，係包括：一容置體，係具有一第一開口、一第二開口、與一第三開口；並且，該容置體係進一步包括有：一第一類門框板，係設立於該第一開口處；一第二類門框板，係設立於該第二開口處；及二間隔長板，係設置於該容置體之中，並且，該二間隔長板係連接該第一類門框板與該第二類門框板，進而於該容置體之中隔出一中央容置部、一第一側邊容置部與一第二側邊容置部；一第一繞線管，係以其一管口連接至該第二類門框板，並自該第二類門框板延伸而出，用以供一第一線圈纏繞於其上；一第一端子組，係設置於該第一開口的口緣處，且該第一線圈的至少一出線端係連接至該第一端子組；一第二繞線管，係經由該第三開口而置入該中央容置部之中，且一第二線圈係纏繞於該第二繞線管之上；一第二端子組，係設置於第二繞線管之一第一管口的口緣處；並且，當該第二繞線管容置於該中央容置部之內時，該第二端子組係與該第一端子組兩者之間係彼此上下相對；一第一E形鐵芯，係由一第一基塊、一第一中央塊、一第一側邊塊、與一第二側邊塊所構成；其中，當該第一E形鐵芯經由該第二開口而被組合至該容置體時，該第一中央塊係容置於該第一繞線管之中，該第一側邊塊之一部份係容置於該第一側邊容置部之中，且該第二側邊塊之一部份係容置於該第二側邊容置部之中；以及一第二E形鐵芯，係由一第二基塊、一第二中央塊、一第三側邊塊、與一第四側邊塊所構成；其中，當該第二E形鐵芯經由該第一開口而被組合至該容置體時，該第二中央塊係容置於該第二繞線管之中，該第三側邊塊係容置於該第一側邊容置部之中，且該第四側邊塊係容置於該第二側邊容置部之中。

<本發明>

1‧‧‧立式變壓器結構

11‧‧‧容置體

15‧‧‧第一繞線管

16‧‧‧第一端子組

17‧‧‧第二繞線管

18‧‧‧第二端子組

19‧‧‧第一E形鐵芯

19a‧‧‧第二E形鐵芯

111‧‧‧第一開口

112‧‧‧第二開口

113‧‧‧第三開口

12‧‧‧第一類門框板

13‧‧‧第二類門框板

14‧‧‧間隔長板

114‧‧‧中央容置部

115‧‧‧第一側邊容置部

116‧‧‧第二側邊容置部

151‧‧‧檔板

160‧‧‧第一端子座

161‧‧‧第一凸塊

162‧‧‧第一端子

163‧‧‧第一凹槽

17a‧‧‧第一管口

121‧‧‧第一嵌合部

131‧‧‧第二嵌合部

17b‧‧‧第二管口

172‧‧‧第一夾板

173‧‧‧第二夾板

174‧‧‧第一嵌合槽

175‧‧‧第三夾板

176‧‧‧第四夾板

177‧‧‧第二嵌合槽

180‧‧‧第二端子座

181‧‧‧第二凸塊

182‧‧‧第二端子

183‧‧‧第二凹槽

171‧‧‧隔板

19a0‧‧‧第二基塊

19a1‧‧‧第二中央塊

19a2‧‧‧第三側邊塊

19a3‧‧‧第四側邊塊

190‧‧‧第一基塊

191‧‧‧第一中央塊

192‧‧‧第一側邊塊

193‧‧‧第二側邊塊

21‧‧‧電子元件

2‧‧‧電路板

31‧‧‧一次側線圈

32‧‧‧二次側線圈

<習知>

1’‧‧‧變壓器結構

11’‧‧‧線架

12’‧‧‧線圈組

13’‧‧‧第一E形鐵芯

13a’‧‧‧第二E形鐵芯

14’‧‧‧罩殼

111’‧‧‧底板

112’‧‧‧繞線管

110’‧‧‧中央穿孔

113’‧‧‧隔板

121’‧‧‧一次側線圈

122’‧‧‧二次側線圈

114’‧‧‧第一端子組

115’‧‧‧第二端子組

1211’‧‧‧出線端

1221’‧‧‧出線端

141’‧‧‧中央容置槽

142’‧‧‧第一側邊凹槽

143’‧‧‧第二側邊凹槽

2’‧‧‧電路板

21’‧‧‧電子元件

圖1為習知的一種變壓器結構的立體圖；圖2為習知的變壓器結構的側剖視圖；圖3為習知的變壓器結構的爆炸圖；圖4A與圖4B為本發明之一種立式變壓器結構的立體圖；圖5A與圖5B為本發明之立式變壓器結構的爆炸圖；圖6A與圖6B為容置體的剖視圖；以及圖7為容置體、第一繞線管、第一端子組、第二繞線管、與第二端子組的立體圖。

為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種立式變壓器結構，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。

請參閱圖4A與圖4B，係本發明之一種立式變壓器結構的立體圖；並且，請同時參閱圖5A與圖5B，係本發明之立式變壓器結構的爆炸圖。如圖所示，本發明之立式變壓器結構1係包括：一容置體11、一第一繞線管15、一第一端子組16、一第二繞線管17、一第二端子組18、一第一E形鐵芯19、以及一第二E形鐵芯19a。

繼續地參閱圖4A與圖4B以及圖5A與圖5B，並且請在同時參閱圖6A與圖6B，係該容置體11的剖視圖。如圖所示，容置體11係具有一第一開口111、一第二開口112、與一第三開口113；其中，該第一開口111與該第二開口112即為容置體11的兩端開口，且該第三開口113即為容置體11的底部開口。特別地，本發明更於容置體11內部增設有：設立於該第一開口111處之第一類門框板12、設立於該第二開口112處之一第二類門框板13、以及二塊間隔長板14。其中，所述二塊間隔長板14係設置於該容置體11之中，並且，該二間隔長板14係連接該第一類門框板12與該第二類門框板13，進而於該容置體11之中隔出一中央容置部114、一第一側邊容置部115與一第二側邊容置部116。

於本發明中，容置體11與該第一繞線管15以及該第一端子組16係一體成型地製作。如圖所示，第一繞線管15具有兩端管口，並以其一管口連接至該第二類門框板13，然後自該第二類門框板13延伸而出，以供一第一線圈(未圖示)纏繞於其上。並且，相對於連接至該第二類門框板13的該管口，第一繞線管15的另一管口的口緣係形成有一檔板151。再者，第一端子組16係設置於該第一開口111的口緣處，使得該第一線圈的至少一出線端能夠被連接至該第一端子組16。如圖所示，該第一端子組16包括有：一第一端子座160、形成於該第一端子座160之上的複數個第一凸塊161、分別至該複數個第一凸塊161之中穿出的複數根第一端子162、以及分別形成於該複數個第一凸塊161之間的複數個第一凹槽163。

於本發明中，該第二繞線管17與該第二端子組18係一體成型地製作。如圖所示。第二繞線管17係經由容置體11的第三開口113(亦即，底部開口)而被置入中央容置部114之中，且一第二線圈(未圖示)係纏繞於該第二繞線管17之上。再者，該第二端子組18係設置於第二繞線管17之一第一管口17a的口緣處；並且，當該第二繞線管17容置於該中央容置部114之內時，該第二端子組18係與該第一端子組16兩者之間係彼此上下相對。

請再同時參閱圖7，係容置體11、第一繞線管15、第一端子組16、第二繞線管17、與第二端子組18的立體圖。如圖所示，所述第一類門框板12的板緣係形成有一第一嵌合部121，且所述第二類門框板13的板緣係形成有一第二嵌合部131。特別地，當所述第二繞線管17被容置於該中央容置部114之中時，第二繞線管17的一第一管口17a與一第二管口17b係分別面對該第一類門框板12與該第二類門框板13。

本發明係特別於該第二繞線管17之上更設計有：一第一夾板172、一第二夾板173、一第三夾板175、以及一第四夾板176。如圖所示，第一夾板172係形成於該第一管口17a的口緣處，並介於該第一管口17a的口緣與該第二端子組18之間。並且，該第二夾板173係形成於該第二繞線管17之上，並鄰近於該第一夾板172，藉此設計使得一第一嵌合槽174係形成於該第一夾板172與該第二夾板173之間。

承上述說明，該第三夾板175係形成於該第二繞線管17的該第二管口17b的口緣處；並且，該第四夾板176係形成於該第二繞線管17之上，並鄰近於該第三夾板175，藉此設計使得一第二嵌合槽177係形成於該第三夾板175與該第四夾板176之間。透過將所述第一夾板172、第二夾板173、第三夾板175、與第四夾板176增設於第二繞線管17之上，當該第二繞線管17被置入該中央容置部114之內時，該第一夾板172、該第二夾板173與該第一嵌合槽174會於所述第一類門框板12的第一嵌合部121相互嵌合；並且，該第三夾板175、該第四夾板176與該第二嵌合槽177會與所述第二類門框板13的第二嵌合部131相互嵌合。

相似於該第一端子組16，如圖所示，該第二端子組18於結構上係包括：一第二端子座180、形成於該第二端子座180之上的複數個第二凸塊181、分別至該複數個第二凸塊181之中穿出的複數根第二端子182、以及分別形成於該複數個第二凸塊181之間的複數個第二凹槽183。另外，該第二繞線管17之上又形成有至少一隔板171，用於第二繞線管17之上隔出至少二繞線區域。於此，必須特別說明的是，雖然圖5A與圖5B係揭示所述隔板171係形成於該第二繞線管17之上，但不應以此限制本發明之立式變壓器結構1的實施例。於此立式變壓器結構1的實際製作或應用中，也可以在該第一繞線管 15之上形成有至少一隔板(未圖示)，藉此於第一繞線管15之上隔出至少二繞線區域。

請再同時參閱圖4A與圖4B以及圖5A與圖5B。如圖所示，所述第二E形鐵芯19a係由一第二基塊19a0、一第二中央塊19a1、一第三側邊塊19a2、與一第四側邊塊19a3所構成。於本發明中，係特別使得該第三側邊塊19a2與該第四側邊塊19a3的厚度相等於該第二基塊19a0的寬度，並且令該第二中央塊19a1的厚度小於該第三側邊塊19a2與該第四側邊塊19a3的厚度。如此設計，當第二E形鐵芯19a經由第一開口111而被組合至容置體11時，所述第二中央塊19a1會容置於該第二繞線管17之中；同時，所述第三側邊塊19a2會容置於該第一側邊容置部115之中，且所述第四側邊塊19a3則會容置於該第二側邊容置部116之中。必須補充說明的是，如圖所示，當第二E形鐵芯19a經由第一開口111而被組合至容置體11時，第一夾板172係抵住第二基塊19a0。

同樣地，所述第一E形鐵芯19係由一第一基塊190、一第一中央塊191、一第一側邊塊192、與一第二側邊塊193所構成。特別地，於該第一E形鐵芯19的結構中，該第一側邊塊192與該第二側邊塊193的厚度係相等於該第一基塊190的寬度，並且該第一中央塊191的厚度係小於該第一側邊塊192與該第二側邊塊193的厚度。如此設計，當第一E形鐵芯19經由第二開口112而被組合至容置體11之時，第一繞線管15口緣處的檔板151會抵住該第一基塊190；此時，所述第一中央塊191會容置於該第一繞線管15之中；同時，所述第一側邊塊192之一部份會容置於該第一側邊容置部115之中，且所述第二側邊塊193之一部份會容置於該第二側邊容置部116之中。

如此，上述說明係已完整且清楚地揭示本發明之立式變壓器結構1，並且，經由上述，吾人可以得知本發明係具有下列之優點：

(1)不同如圖1至圖3所示之習知變壓器結構1’，本發明之立式變壓器結構1(如圖4A所示)係用以安裝至一電路板2之上，並特別具有一體成型的第一繞線管15與容置體11；本發明的關鍵技術特徵在於利用容置體11容置包覆第二繞線管17。如此設計，當一次側鐵芯(第二E形鐵芯19a)組合至容置體11之中的第二繞線管17之後，容置體11即提供一有效絕緣予一次側鐵芯，使得本發明之立式變壓器結構1之一次側鐵芯與其鄰近的電子元件21之間能夠符合安全規定所要求的空間需求(spacing requirements)。同時，由於第二繞線管17係由中央容置部114所容置包覆，因此當高壓輸入第二繞線管17之上的一次側線圈31之時，容置體11即提供一次側線圈31一有效絕緣，以防止高壓電經由鄰近的二次側鐵芯(第一E形鐵芯19)而直接跨越至二次側線圈32。

(2)承上述第1點，由於本發明係利用容置體11來容置提供有效絕緣效果，因此，於本發明之立式變壓器結構1的製造過程中，不需要再額外地於兩個E形鐵芯(19,19a)之上纏繞貼覆一絕緣材料(例如絕緣膠布)。

(3)此外，於本發明之立式變壓器結構1的設計中，一次側線圈31與二次側線圈32係纏繞於不同的兩個線架之上(亦即第二繞線管17與第一繞線管15)；因此，相較於習知變壓器結構1’(如圖1至圖3所示)，本發明之立式變壓器結構1的線圈纏繞程序的困難度係較為簡單且不複雜的，因此能夠有效地縮短此立式變壓器結構1的整體製程時間。

(4)再者，於本發明的立式變壓器結構1之中，第二繞線管17之上係設計有多個層隔夾板(172,173,175,176)，這些層隔夾板的設置係使得一次側線圈31的纏繞後緣面至第二E形鐵芯19a的距離能夠符合沿面距離(creepage distances)之有關安全規定。

必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。