TWI555045B - 變壓器 - Google Patents

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TWI555045B
TWI555045B TW104142819A TW104142819A TWI555045B TW I555045 B TWI555045 B TW I555045B TW 104142819 A TW104142819 A TW 104142819A TW 104142819 A TW104142819 A TW 104142819A TW I555045 B TWI555045 B TW I555045B
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楊金龍
黃聖文
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達方電子股份有限公司
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    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures

Description

變壓器
本發明係關於一種變壓器
隨著電子產品演進與發展，不同電子產品需要利用不同電壓與電流予以驅動；因此，電源裝置的廠商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。
如圖1所示之習知變壓器11，其通常由纏繞在支撐架上的一個或者多個初級繞組、一個或者多個輔助繞組和一個或者多個次級繞組組成。
為了安全絕緣或者隔離的目的，通常在繞組間使用膠帶包覆，因而增加材料及包覆所需的人力成本。另一方面，由於纏繞過程通常需要依賴手工完成，因此品質穩定性以及漏感均有改進的空間。
本發明之主要目的在於提供一種變壓器，可減少達到安全絕緣要求所使用的包覆材料用量。
本發明之另一目的在於提供一種變壓器，具有較佳的品質穩定性。
本發明之另一目的在於提供一種變壓器，具有較少的漏感。
變壓器包含磁芯體、定位板、第一線圈以及第二線圈。磁芯體具有容置空間與柱體，容置空間環繞柱體，柱體沿著Z軸延伸。定位板具有第一端部、第二端部以及固定孔，其中第一端部具有第一A定位孔與第一B定位孔，柱體穿過固定孔，定位板沿著X軸-Y軸平面延伸，X軸、Y軸與Z軸三者係相互垂直。第一線圈具有第一繞線部、第一A接線部以及第一B接線部，第一繞線部位於容置空間內實質上沿著X軸-Y軸平面延 伸，柱體穿過第一繞線部。第二線圈具有第二繞線部以及第二接線部，第二繞線部位於容置空間內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體穿過第二繞線部，第二接線部凸出於磁芯體外朝第二端部延伸。其中第一A接線部具有第一A上延伸部及第一A下延伸部，其中第一A上延伸部與第一A下延伸部具有夾角，第一A上延伸部鄰接第一繞線部，且第一A下延伸部穿過第一A定位孔，其中第一B接線部具有第一B上延伸部及第一B下延伸部，其中第一B上延伸部與第一B下延伸部具有夾角，該第一B上延伸部鄰接第一繞線部，且第一B下延伸部穿過第一B定位孔。
第一A上延伸部實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，第一A下延伸部實質上沿著z軸方向延伸，夾角大致為90度。變壓器更包含第三線圈，第三線圈具有第三繞線部、第三A接線部以及第三B接線部，第三繞線部位於容置空間內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體穿過第三繞線部，其中第三A接線部具有第三A上延伸部及第三A下延伸部，其中第三A上延伸部與第三A下延伸部具有夾角，第三A上延伸部鄰接第三繞線部，且第三A下延伸部穿過第一A定位孔；其中第三B接線部具有第三B上延伸部及第三B下延伸部，其中第三B上延伸部與第三B下延伸部具有夾角，第三B上延伸部鄰接第三繞線部，且第三下延伸部穿過第一B定位孔。
第一A、第一B、第三A、第三B上延伸部實質上均沿著X軸延伸，第一A與第三A上延伸部在Z軸方向投影至少部分重疊，第一B與第三B上延伸部在Z軸方向投影至少部分重疊。第一A、第一B、第三A、第三B下延伸部實質上均沿著Z軸延伸，第一A與第三A下延伸部在X軸方向投影至少部分重疊，第一B與第三B下延伸部在X軸方向投影至少部分重疊。
第一A與第三A下延伸部在穿過第一A定位孔後，在定位板下方銲接在一起；第一B與第三B下延伸部在穿過第一B定位孔後，在定位板下方銲接在一起；使第一繞線部與第三繞線部構成並聯連接。
第一A與第三A下延伸部在穿過第一A定位孔時，藉由黏性材料將第一A與第三A下延伸部中段固定在定位板上；第一B與第三B下延伸部在穿過第一B定位孔時，藉由黏性材料將第一B與第三B下延伸 部中段固定在定位板上。
第一A接線部在X軸-Z軸平面上的投影為第一L形，第三A接線部在X軸-Z軸平面上的投影為第二L形，第三A上延伸部長度大於第一A上延伸部長度，其中第三A下延伸部長度大於第一A下延伸部長度，且在容置空間中，第三繞線部位置高於第一繞線部位置，使第三A接線部延伸在第一A接線部的上方和外側，使第一L形和第二L形具有實質相同的彎折角度。
變壓器更包含第四線圈，第四線圈具有第四繞線部、第四A接線部、以及第四B接線部，第四繞線部位於容置空間內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體穿過第四繞線部，第一端部更具有第三A定位孔與第三B定位孔；其中第四A接線部具有第四A上延伸部及第四A下延伸部，其中第四A上延伸部與第四A下延伸部具有夾角，第四A上延伸部鄰接第三繞線部，且第四A下延伸部穿過第三A定位孔；其中第四B接線部具有第四B上延伸部及第四B下延伸部，其中第四B上延伸部與第四B下延伸部具有夾角，第四B上延伸部鄰接第四繞線部，且第四下延伸部穿過第三B定位孔。
第一A、第一B、第四A、第四B上延伸部實質上均沿著X軸延伸，第一A與第四A上延伸部在Z軸方向投影至少部分重疊，第一B與第四B上延伸部在Z軸方向投影至少部分重疊。第一A、第一B、第四A、第四B下延伸部實質上均沿著Z軸延伸，第一A與第四A下延伸部在X軸方向投影至少部分重疊，第一B與第四B下延伸部在X軸方向投影至少部分重疊。
第一A與第四A下延伸部在分別穿過第一A定位孔與第三A定位孔後，第一A與第四A下延伸部在定位板下方銲接在一起；第一B與第四B下延伸部在分別穿過第一B定位孔與第三B定位孔後，第一B與第四B下延伸部在定位板下方銲接在一起，使第一繞線部與第四繞線部構成並聯連接。
第一A與第四A下延伸部在分別穿過第一A定位孔與第三A定位孔時，藉由黏性材料將第一A下延伸部中段與第四A下延伸部中段 固定在定位板上；第一B與第四B下延伸部在分別穿過第一B定位孔與第三B定位孔時，藉由黏性材料將第一B下延伸部中段與第四B下延伸部中段固定在定位板上。
第一A接線部在X軸-Z軸平面上的投影為第一L形，第四A接線部在X軸-Z軸平面上的投影為第三L形，第四A上延伸部長度大於第一A上延伸部長度，其中第四A下延伸部長度大於第一A下延伸部長度，且在容置空間中，第四繞線部位置高於第一繞線部位置，使第四A接線部延伸在第一A接線部的上方和外側，使第一L形和第二L形具有實質相同的彎折角度。
以不同角度觀之，變壓器包含磁芯體、定位板、第一線圈組、第二線圈組。磁芯體具有容置空間與柱體，容置空間環繞柱體，柱體沿著Z軸延伸。定位板具有第一端部、第二端部，及固定孔，其中第一端部具有兩個第一定位孔。柱體穿過固定孔，定位板沿著X軸-Y軸平面延伸，X軸、Y軸與Z軸三者係相互垂直。第一線圈組具有第一繞線部以及第一接線部，第一繞線部位於容置空間內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體穿過第一繞線部，第一接線部具有第一部及第二部，其中第一部與第二部具有夾角，且第二部穿過第一定位孔。第二線圈組，具有第二繞線部以及第二接線部，第二繞線部位於容置空間內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體穿過第二繞線部，二次接線部凸出於磁芯體外朝第二端部延伸。
第一線圈組距有第一內外徑差d1，第二線圈組有第二內外徑差d2，其中d1-d2之絕對值小於1.5mm。第一線圈組係由M個扁平片狀絕緣導線圈所組成，第二線圈組係由N個絕緣導線圈所組成，M及N為整數。M個扁平片狀絕緣導線圈與N個絕緣導線圈以交錯方式排列。M個扁平片狀絕緣導線圈之第一接線部互相重疊，M大於1。M個扁平片狀絕緣導線圈電性並聯，M大於1。N個絕緣導線圈電性串聯，N大於1。
變壓器係一升壓或降壓變壓器。第二端部具有複數個第二定位孔，第二繞線部之末端穿過複數個第二定位孔，第二定位孔與第一磁芯或第二磁芯之間具有安全絕緣距離。第一磁芯與第二磁芯係分別為剖面E字形之磁芯。第一線圈組的電流大於第二線圈組電流。第一線圈組為扁平 片狀絕緣導線圈，第二線圈組為三層絕緣導線。夾角大致為90度。
11‧‧‧習知變壓器
100‧‧‧磁芯體
101‧‧‧容置空間
103‧‧‧柱體
110‧‧‧磁芯
120‧‧‧磁芯
300‧‧‧定位板
310‧‧‧第一端部
311‧‧‧第一A定位孔
312‧‧‧第一B定位孔
313‧‧‧第三A定位孔
314‧‧‧第三B定位孔
320‧‧‧第二端部
380‧‧‧固定孔
400‧‧‧焊料
410‧‧‧黏性材料
500‧‧‧第一線圈
510‧‧‧第一繞線部
520‧‧‧第一A接線部
521‧‧‧第一A上延伸部
522‧‧‧第一A下延伸部
530‧‧‧第一B接線部
531‧‧‧第一B上延伸部
532‧‧‧第一B下延伸部
600‧‧‧第三線圈
610‧‧‧第三繞線部
620‧‧‧第三A接線部
621‧‧‧第三A上延伸部
622‧‧‧第三A下延伸部
630‧‧‧第三B接線部
631‧‧‧第三B上延伸部
632‧‧‧第三B下延伸部
700‧‧‧第二線圈
702‧‧‧第五線圈
703‧‧‧第六線圈
710‧‧‧第二繞線部
710a‧‧‧第一層片狀結構
710b‧‧‧第二層片狀結構
720‧‧‧第二接線部
800‧‧‧第四線圈
810‧‧‧第四繞線部
820‧‧‧第四A接線部
821‧‧‧第四A上延伸部
822‧‧‧第四A下延伸部
830‧‧‧第四B接線部
831‧‧‧第四B上延伸部
832‧‧‧第四B下延伸部
900‧‧‧變壓器
1000‧‧‧磁芯體
1101‧‧‧容置空間
1103‧‧‧柱體
1110‧‧‧第一磁芯
1120‧‧‧第二磁芯
3000‧‧‧定位板
3100‧‧‧第一端部
3110‧‧‧第一定位孔
3200‧‧‧第二端部
3210‧‧‧第二定位孔
3800‧‧‧固定孔
5000‧‧‧第一線圈組
5100‧‧‧第一繞線部
5200‧‧‧第一接線部
5210‧‧‧第一部
5220‧‧‧第二部
7000‧‧‧第二線圈組
7100‧‧‧第二繞線部
7200‧‧‧第二接線部
9000‧‧‧變壓器
d1‧‧‧第一內外徑差
d2‧‧‧第二內外徑差
D1‧‧‧距離
D2‧‧‧安全絕緣距離
α‧‧‧夾角
β‧‧‧夾角
γ‧‧‧夾角
δ‧‧‧夾角
ε‧‧‧夾角
ζ‧‧‧夾角
θ‧‧‧夾角
圖1為習知技術示意圖；圖2A、2B及2C為本發明變壓器之實施例之分解示意圖及第二線圈之示意圖；圖3為本發明變壓器之實施例之剖面示意圖；圖4為本發明變壓器之實施例之示意圖；圖5為本發明變壓器以不同角度觀之的實施例之示意圖。
本發明之變壓器可為升壓或降壓變壓器。如圖2A及圖3所示，變壓器900包含磁芯體100、定位板300、第一線圈500以及第二線圈700。磁芯體100具有容置空間101與柱體103，容置空間101環繞柱體103，柱體103沿著Z軸延伸。更具體而言，如圖2A所示，磁芯體100由分別具有凸柱103a、103b而剖面為E字形的兩磁芯110、120共同構成，而當兩磁芯110、120的凸柱103a、103b以互相朝向對方之方式相鄰，兩者的凸柱103a、103b即如圖3所示共同形成柱體103，兩磁芯110、120間環繞柱體103的空間即為容置空間101。
如圖2A所示，定位板300具有第一端部310、第二端部320以及固定孔380，其中第一端部310具有第一A定位孔311與第一B定位孔312。如圖3所示，柱體103穿過固定孔380。其中，定位板300沿著X軸-Y軸平面延伸，X軸、Y軸與Z軸三者係相互垂直。更具體而言，定位板300透過固定孔380套設於柱體103，而定位板300的第一端部310、第二端部320沿著與柱體103軸向垂直的平面分別向外延伸出容置空間101。
如圖2A所示，第一線圈500具有第一繞線部510、第一A接線部520以及第一B接線部530。其中，第一A接線部520具有第一A上延伸部521及第一A下延伸部522，其中第一A上延伸部521與第一A下延伸部522具有夾角α，第一A上延伸部521鄰接第一繞線部510，且第一A下延伸部522穿過第一A定位孔311，第一B接線部530具有第一B上延伸部531及第一B下延伸部532，其中第一B上延伸部531與第一B 下延伸部532具有夾角β，第一B上延伸部531鄰接第一繞線部510，且第一B下延伸部532穿過第一B定位孔312。如圖3所示，第一繞線部510位於容置空間101內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體103穿過第一繞線部510。以較佳實施例而言，第一A上延伸部521實質上沿著X軸-Y軸平面延伸出容置空間101，而第一A下延伸部522實質上沿著z軸方向延伸，兩者間夾角α大致為90度；第一B上延伸部531實質上沿著X軸-Y軸平面延伸出容置空間101，而第一B下延伸部532實質上沿著z軸方向延伸，兩者間夾角β大致為90度。然而在不同實施例中，夾角α可以依製造或設計需求而為其他角度。
更具體而言，第一線圈500是由扁平片狀絕緣導線繞成的線圈，其繞線部份為第一繞線部510，而繞線部分相反的兩端部分別為第一A接線部520以及第一B接線部530。第一A接線部520以及第一B接線部530沿著與柱體103軸向垂直的平面延伸出容置空間101後，分別朝向定位板300彎折形成夾角α以及夾角β，然後分別穿過第一A定位孔311以及第一B定位孔312。
如圖2A所示，第二線圈700具有第二繞線部710以及第二接線部720。如圖2B及圖3所示，第二繞線710部位於容置空間101內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體103穿過第二繞線部710，第二接線部720凸出於磁芯體100外朝第二端部320延伸。更具體而言，第二線圈700是由絕緣導線繞成的線圈，其繞線部份為第二繞線部710，而繞線部分的兩端部為第二接線部720。第二接線部720沿著與柱體103軸向垂直的平面延伸出容置空間101。如圖2C及圖3所示，為了減少漏感，第二線圈700以絕緣線纏繞成複數層片狀結構，例如：本實施例中，第二繞線部710在Z方向包含2層片狀結構。第二線圈700的繞線方式係：(1)三層絕緣線先在X-Y軸平面上由內而外繞出第一層片狀結構710a，使第一層片狀結構710a內緣切齊第一繞線部510內緣，而第一層片狀結構710a外緣盡可能接近第一繞線部510外緣；(2)然後三層絕緣線內側線頭才會在Z軸上改變位置，開始由內而外繞出第二層片狀結構710b，使第二層片狀結構710b內緣切齊第一繞線部510內緣，而第二層片狀結構710b外緣盡可能接近第一繞線部 510外緣。亦即，三層絕緣線線頭先保持固定的Z軸位置，在X-Y軸平面上由內而外繞線，直到第一層片狀結構710a外形面積和第一繞線部510的外形面積盡可能接近(內緣切齊，外緣盡可能接近)，然後絕緣線內側線頭才會在Z軸上改變位置，開始由內而外繞出第二層片狀結構710b，直到第二層片狀結構710b外形面積和第一繞線部510的外形面積盡可能接近後，才向外拉出線頭。
第一線圈500的第一A接線部520以及第一B接線部530沿著與柱體103軸向垂直的平面延伸出容置空間101後，分別朝向定位板300彎折，然後使第一A下延伸部522及第一B下延伸部532分別穿過定位板300的第一A定位孔311以及第一B定位孔312。其中，因為第一A定位孔311與第一B定位孔312相對於穿過定位板300的固定孔380的柱體103的距離D1固定，所以可藉此較便利地控制使第一A下延伸部522及第一B下延伸部532相對於磁芯體100的距離達到安全絕緣距離，省略或減少在第一A接線部520以及第一B接線部530上使用的包覆材料。此外，因為本發明變壓器900的(a)第一線圈500所使用的扁平片狀絕緣導線圈及(b)第二線圈700所使用的三層絕緣導線圈，均是預先以機械繞線成形，相較於先前技術以手工方式繞線，其形狀及尺寸較一致，所以組裝後的本發明900具有較佳的品質穩定性。
本發明第一線圈500的扁平片狀絕緣導線圈製作方法：係先將圓形銅線加工成為扁平片狀，再使用繞線工具彎折生產出所需的圈數，最後再使用折腳工具折出第一A接線部520所需L形狀。如此使用扁平片狀絕緣導線是為了讓銅片截面積最大化，進而改善第一線圈500所能承受電流大小上限，並改善第一線圈500的散熱效率。
因本發明變壓器適用於跨AC & DC端，因此安規法規上有要求AC & DC端的線圈隔離距離需多少，而此隔離距離可使用擋牆膠帶來滿足所需的隔離距離，故本發明第二線圈700所使用的三層絕緣導線圈，相關三層絕緣線是經過UL驗證，且銅線的耐壓可使用在跨AC&DC端的線圈上
另一方面，以較佳實施例而言，第一繞線部510及第二繞線 部710實質上相互重疊。更具體而言，如圖2A所示，當第一繞線部510和第二繞線710內徑尺寸相同時，第一繞線部510有第一內外徑差d1，第二繞線710有第二內外徑差d2，其中d1-d2之絕對值小於1.5mm，亦即|d1-d2|<1.5mm。藉此，控制第一繞線部510和第二繞線710兩者間的外徑差異，可減少漏感。當然於其他狀況下，如：第一繞線部510和第二繞線710外徑尺寸相同，控制第一繞線部510和第二繞線710兩者間的外徑差異，也可減少漏感。
在不同實施例中，可以視設計或使用需求調整本發明變壓器900中設置的線圈數量及配置方式。例如在圖2A所示之實施例中，變壓器900更包含第三線圈600，第三線圈600具有第三繞線部610、第三A接線部620以及第三B接線部630。如圖3所示，第三繞線部610位於容置空間101內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，亦即沿著X軸-Y軸平面繞線，而柱體103穿過第三繞線部610，其中第三A接線部620具有第三A上延伸部621及第三A下延伸部622，其中第三A上延伸部621與第三A下延伸部622具有夾角γ，第三A上延伸部621鄰接第三繞線部610，且第三A下延伸部622穿過第一A定位孔311；其中第三B接線部630具有第三B上延伸部631及第三B下延伸部632，其中第三B上延伸部631與第三B下延伸部632具有夾角δ，第三B上延伸部631鄰接第三繞線部610，且第三下延伸部632穿過第一B定位孔312。
更具體而言，第三線圈600也是由扁平片狀絕緣導線繞成的線圈，其繞線部份為第三繞線部610，而繞線部分相反的兩端部分別為第三A接線部620以及第三B接線部630。第三A接線部620以及第三B接線部630沿著與柱體103軸向垂直的平面延伸出容置空間101後，分別朝向定位板300彎折形成夾角γ以及夾角δ，然後分別穿過第一A定位孔311以及第一B定位孔312。
如圖2A及圖4所示，在較佳實施例中，第一A、第一B、第三A、第三B上延伸部521、531、621、631實質上均沿著X軸延伸，第一A與第三A上延伸部521、621在Z軸方向投影至少部分重疊，第一B與第三B上延伸部531、631在Z軸方向投影至少部分重疊。第一A、第一 B、第三A、第三B下延伸部522、532、622、632實質上均沿著Z軸延伸，第一A與第三A下延伸部522、622在X軸方向投影至少部分重疊，第一B與第三B下延伸部532、632在X軸方向投影至少部分重疊。因為第一A與第三A下延伸部522、622均是從第一A定位孔311穿過，而第一B與第三B下延伸部532、632均是從第一B定位孔312穿過，藉由上述設置，可使第一A下延伸部522及第一B下延伸部532分別較靠近第三A下延伸部622及第三B下延伸部632，從而讓需要足夠讓其穿過的第一A定位孔311及第一B定位孔312的孔徑能夠減小。
第一線圈500和第三線圈600可視使用或設計需求並聯連接。如圖4所示的實施例，第一A與第三A下延伸部522、622在穿過第一A定位孔311後，在定位板300下方銲接在一起(在本案圖式中，以Z軸箭頭方向為上方)；第一B與第三B下延伸部532、632在穿過第一B定位孔312後，在定位板300下方銲接在一起。如此，即可使第一繞線部510與第三繞線部610構成並聯連接。在此實施例中，是透過設置焊料400完成焊接以達成耦接效果，然而在不同實施例中，亦可使用黏貼導電膠帶等手段達成耦接效果。
第一A與第三A下延伸部522、622在穿過第一A定位孔311時，可藉由黏性材料(未繪示)將第一A與第三A下延伸部522、622中段固定在定位板300上；第一B與第三B下延伸部532、632在穿過第一B定位孔312時，可藉由黏性材料410將第一B與第三B下延伸部532、632中段固定在定位板300上。其中，黏性材料包含例如環氧樹脂。
如圖2A和圖4所示之實施例，第一A接線部520在X軸-Z軸平面上的投影為第一L形，第三A接線部620在X軸-Z軸平面上的投影為第二L形，第三A上延伸部621長度大於第一A上延伸部521長度，其中第三A下延伸部622長度大於第一A下延伸部522長度，且如圖3所示，在容置空間101中，第三繞線部610位置高於第一繞線部510位置，使第三A接線部620延伸在第一A接線部520的上方和外側，使第一L形和第二L形具有實質相同的彎折角度，較佳均為90度。
如圖2A所示之實施例，變壓器900更包含第四線圈800， 第四線圈800具有第四繞線部810、第四A接線部820、以及第四B接線部830。如圖3所示之實施例，第四繞線部810位於容置空間101內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體103穿過第四繞線部810，第一端部310更具有第三A定位孔313與第三B定位孔314；其中第四A接線部820具有第四A上延伸部821及第四A下延伸部822，其中第四A上延伸部821與第四A下延伸部822具有夾角ε，第四A上延伸部821鄰接第四繞線部810，且第四A下延伸部822穿過第三A定位孔313；其中第四B接線部830具有第四B上延伸部831及第四B下延伸部832，其中第四B上延伸部831與第四B下延伸部832具有夾角ζ，第四B上延伸部831鄰接第四繞線部810，且第四下延伸部832穿過第三B定位孔314。
如圖2A及圖4所示，在較佳實施例中，第一A、第一B、第四A、第四B上延伸部521、531、821、831實質上均沿著X軸延伸，第一A與第四A上延伸部521、821在Z軸方向投影至少部分重疊，第一B與第四B上延伸部531、831在Z軸方向投影至少部分重疊。第一A、第一B、第四A、第四B下延伸部522、532、822、832實質上均沿著Z軸延伸，第一A與第四A下延伸部522、822在X軸方向投影至少部分重疊，第一B與第四B下延伸部532、832在X軸方向投影至少部分重疊。
進一步而言，在不同實施例中，線圈的下延伸部不限於穿過同一個定位孔。例如在圖2A及圖4所示實施例中，第一A與第三A下延伸部522、622均是從第一A定位孔311穿過，而第四A下延伸部822則是從第三A定位孔313穿過；第一B與第三B下延伸部532、632均是從第一B定位孔312穿過，而第四下延伸部832則是從第三B定位孔314穿過。即使如此，仍可透過盡量讓線圈延伸部重疊的方式讓延伸部之間的間隙減少，並使結構外觀更為簡潔、組裝更為便利、成品品質更為穩定。
第一線圈500和第四線圈800可視使用或設計需求並聯連接。如圖4所示的實施例，第一A與第四A下延伸部522、822在分別穿過第一A定位孔311與第三A定位孔313後，第一A與第四A下延伸部522、822在定位板300下方銲接在一起；第一B與第四B下延伸部532、832在分別穿過第一B定位孔312與第三B定位孔314後，第一B與第四B下延 伸部522、822在定位板300下方銲接在一起，使第一繞線部510與第四繞線部810構成並聯連接。在此實施例中，是透過設置焊料400完成焊接以達成耦接效果，然而在不同實施例中，亦可使用黏貼導電膠帶等手段達成耦接效果。
第一A與第四A下延伸部522、822在分別穿過第一A定位孔311與第三A定位孔313時，可藉由黏性材料(未繪示)將第一A下延伸部522中段與第四A下延伸部822中段固定在定位板300上；第一B與第四B下延伸部532、832在分別穿過第一B定位孔312與第三B定位孔314時，可藉由黏性材料(未繪示)將第一B下延伸部532中段與第四B下延伸部832中段固定在定位板300上。其中，黏性材料包含例如環氧樹脂。
如圖4所示之實施例，第一A接線部520在X軸-Z軸平面上的投影為第一L形，第四A接線部820在X軸-Z軸平面上的投影為第三L形，第四A上延伸部821長度大於第一A上延伸部521長度，其中第四A下延伸部822長度大於第一A下延伸部522長度，且如圖3所示，在容置空間101中，第四繞線部810位置高於第一繞線部510位置，使第四A接線部820延伸在第一A接線部520的上方和外側，使第一L形和第二L形具有實質相同的彎折角度，較佳為90度。
以不同角度觀之，前述圖2A所示實施例中的第一線圈500、第三線圈600及第四線圈800可視為一個線圈組，而第二線圈700、第五線圈702和第六線圈703則可視為另一個線圈組。在不同實施例中，線圈組包含的線圈數量可以視使用和設計需求增減；且第一線圈700、第二線圈702、第三線圈703可視使用或設計需求串、並聯連接，並不以此實施例為限。。此外，定位板300的第一A定位孔311可與第一B定位孔312連通，第三A定位孔313可與第三B定位孔314。
更具體而言，如圖5所示之實施例，變壓器9000包含磁芯體1000、定位板3000、第一線圈組5000、第二線圈組7000。磁芯體1000具有容置空間1101與柱體1103，容置空間1101環繞柱體1103，柱體1103沿著Z軸延伸。定位板3000具有第一端部3100、第二端部3200，及固定孔3800，其中第一端部3100具有兩個第一定位孔3110。柱體1103穿過固定孔 3800，定位板3000沿著X軸-Y軸平面延伸，X軸、Y軸與Z軸三者係相互垂直。其中，磁芯體1000由分別具有凸柱而剖面為E字形的兩磁芯1110、1120共同構成，而當兩磁芯1110、1120的凸柱以互相朝向對方之方式相鄰，兩者的凸柱即共同形成柱體1103，兩磁芯1110、1120間環繞柱體1103的空間即為容置空間1101。
第一線圈組5000包含至少一線圈，每一線圈具有第一繞線部5100以及第一接線部5200，第一繞線部5100位於容置空間1101內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體1103穿過第一繞線部5100，第一接線部5200具有第一部5210及第二部5220，其中第一部5210與第二部具5220有夾角θ，且第二部5220穿過第一定位孔3110。第二線圈組7000包含至少一線圈，每一線圈具有第二繞線部7100以及第二接線部7200，第二繞線部7100位於容置空間1101內實質上沿著X軸-Y軸平面延伸，柱體1103穿過第二繞線部7100，二次接線部7200凸出於磁芯體1000外朝第二端部3200延伸。夾角θ大致為90度，但不以此為限。
如圖5所示之實施例，第一線圈組5000距有第一內外徑差d1，第二線圈組7000有第二內外徑差d2，其中d1-d2之絕對值小於1.5mm。第一線圈組5000係由M個扁平片狀絕緣導線圈所組成，第二線圈組7000係由N個絕緣導線圈所組成，M及N為整數。在此實施例中，M=3，N=3。然而在不同實施例中，M、N可依使用或設計需求加以增減。以較佳實施例而言，M個扁平片狀絕緣導線圈與N個絕緣導線圈以交錯方式排列，亦即第一線圈組5000和第二線圈組7000實質上交錯重疊。M個扁平片狀絕緣導線圈之第一接線部5200互相重疊，M大於1。M個扁平片狀絕緣導線圈電性並聯，M大於1。N個絕緣導線圈電性串聯，N大於1。
如圖5所示之實施例，第二端部3200具有複數個第二定位孔3210，第二繞線部7100之末端穿過複數個第二定位孔3210，第二定位孔3210與磁芯1000之間具有安全絕緣距離D2。磁芯1000包含第一磁芯1110與第二磁芯1120，其分別為剖面E字形之磁芯。在一實施例中，第一線圈組5000的電流大於第二線圈組7000電流。
如圖5所示之實施例，第一線圈組5000為扁平片狀絕緣導 線圈，第二線圈組7000為三層絕緣導線。然而在不同實施例中，兩者可相同，例如均為扁平片狀絕緣導線圈，或均為三層絕緣導線。
雖然前述的描述及圖式已揭示本發明之較佳實施例，必須瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使用於本發明較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之精神及範圍。熟悉本發明所屬技術領域之一般技藝者將可體會，本發明可使用於許多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。因此，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。
100‧‧‧磁芯體
101‧‧‧容置空間
103‧‧‧柱體
103a‧‧‧凸柱
103b‧‧‧凸柱
110‧‧‧磁芯
120‧‧‧磁芯
300‧‧‧定位板
310‧‧‧第一端部
311‧‧‧第一A定位孔
312‧‧‧第一B定位孔
313‧‧‧第三A定位孔
314‧‧‧第三B定位孔
320‧‧‧第二端部
380‧‧‧固定孔
500‧‧‧第一線圈
510‧‧‧第一繞線部
520‧‧‧第一A接線部
521‧‧‧第一A上延伸部
522‧‧‧第一A下延伸部
530‧‧‧第一B接線部
531‧‧‧第一B上延伸部
532‧‧‧第一B下延伸部
600‧‧‧第三線圈
610‧‧‧第三繞線部
620‧‧‧第三A接線部
621‧‧‧第三A上延伸部
622‧‧‧第三A下延伸部
630‧‧‧第三B接線部
631‧‧‧第三B上延伸部
632‧‧‧第三B下延伸部
700‧‧‧第二線圈
702‧‧‧第五線圈
703‧‧‧第六線圈
710‧‧‧第二繞線部
720‧‧‧第二接線部
800‧‧‧第四線圈
810‧‧‧第四繞線部
820‧‧‧第四A接線部
821‧‧‧第四A上延伸部
822‧‧‧第四A下延伸部
830‧‧‧第四B接線部
831‧‧‧第四B上延伸部
832‧‧‧第四B下延伸部
900‧‧‧變壓器
d1‧‧‧第一內外徑差
d2‧‧‧第二內外徑差
D1‧‧‧距離
α‧‧‧夾角
β‧‧‧夾角
γ‧‧‧夾角
δ‧‧‧夾角
ε‧‧‧夾角
ζ‧‧‧夾角

Claims (26)

  1. 一種變壓器，包含：一磁芯體，具有一容置空間與一柱體，該容置空間環繞該柱體，該柱體沿著一Z軸延伸；一定位板，具有一第一端部、一第二端部以及一固定孔，其中該第一端部具有一第一A定位孔與一第一B定位孔，該柱體穿過該固定孔，該定位板沿著一X軸-Y軸平面延伸，該X軸、該Y軸與該Z軸三者係相互垂直；一第一線圈，該第一線圈具有一第一繞線部、一第一A接線部以及一第一B接線部，該第一繞線部位於該容置空間內實質上沿著該X軸-Y軸平面延伸，該柱體穿過該第一繞線部；及一第二線圈，該第二線圈具有一第二繞線部以及一第二接線部，該第二繞線部位於該容置空間內實質上沿著該X軸-Y軸平面延伸，該柱體穿過該第二繞線部，該第二接線部凸出於該磁芯體外朝該第二端部延伸；其中該第一A接線部具有一第一A上延伸部及一第一A下延伸部，其中該第一A上延伸部與第一A下延伸部具有一夾角，該第一A上延伸部鄰接該第一繞線部，且該第一A下延伸部穿過該第一A定位孔，其中該第一B接線部具有一第一B上延伸部及一第一B下延伸部，其中該第一B上延伸部與第一B下延伸部具有一夾角，該第一B上延伸部鄰接該第一繞線部，且該第一B下延伸部穿過該第一B定位孔。
  2. 如請求項1所述的變壓器，其中該第一A上延伸部實質上沿著該X軸-Y軸平面延伸，該第一A下延伸部實質上沿著該z軸方向延伸，該第一A上延伸部與第一A下延伸部具有之該夾角大致為90度。
  3. 如請求項1所述的變壓器，更包含一第三線圈，該第三線圈具有一第三繞線部、一第三A接線部以及一第三B接線部，該第三繞線部位於該容置空間內實質上沿著該X軸-Y軸平面延伸，該柱體穿過該第三繞線部，其中該第三A接線部具有一第三A上延伸部及一第三A下延伸部，其中該第三A上延伸部與第三A下延伸部具有一夾角，該第三A上延 伸部鄰接該第三繞線部，且該第三A下延伸部穿過該第一A定位孔；其中該第三B接線部具有一第三B上延伸部及一第三B下延伸部，其中該第三B上延伸部與第三B下延伸部具有一夾角，該第三B上延伸部鄰接該第三繞線部，且該第三下延伸部穿過該第一B定位孔。
  4. 如請求項3所述的變壓器，其中該第一A、第一B、第三A、第三B上延伸部實質上均沿著該X軸延伸，該第一A與該第三A上延伸部在Z軸方向投影至少部分重疊，該第一B與該第三B上延伸部在Z軸方向投影至少部分重疊。
  5. 如請求項3所述的變壓器，其中該第一A、第一B、第三A、第三B下延伸部實質上均沿著該Z軸延伸，該第一A與該第三A下延伸部在X軸方向投影至少部分重疊，該第一B與該第三B下延伸部在X軸方向投影至少部分重疊。
  6. 如請求項3所述的變壓器，其中該第一A與該第三A下延伸部在穿過該第一A定位孔後，在該定位板下方銲接在一起；該第一B與該第三B下延伸部在穿過該第一B定位孔後，在該定位板下方銲接在一起；使該第一繞線部與該第三繞線部構成並聯連接。
  7. 如請求項3所述的變壓器，其中該第一A與該第三A下延伸部在穿過該第一A定位孔時，藉由一黏性材料將該第一A與該第三A下延伸部中段固定在該定位板上；該第一B與該第三B下延伸部在穿過該第一B定位孔時，藉由一黏性材料將該第一B與該第三B下延伸部中段固定在該定位板上。
  8. 如請求項3所述的變壓器，其中該第一A接線部沿X軸-Z軸平面延伸且在X軸-Z軸平面上的投影為一第一L形，該第三A接線部沿X軸-Z軸平面延伸且在X軸-Z軸平面上的投影為一第二L形，該第三A上延伸部長度大於該第一A上延伸部長度，其中該第三A下延伸部長度大於該第一A下延伸部長度，且在該容置空間中，該第三繞線部位置高於該第一繞線部位置，使該第三A接線部延伸在該第一A接線部的上方和外側，使該第一L形和該第二L形具有實質相同的彎折角度。
  9. 如請求項1所述的變壓器，更包含一第四線圈，該第四線圈具有一第四 繞線部、一第四A接線部、以及一第四B接線部，該第四繞線部位於該容置空間內實質上沿著該X軸-Y軸平面延伸，該柱體穿過該第四繞線部，該第一端部更具有一第三A定位孔與一第三B定位孔；其中該第四A接線部具有一第四A上延伸部及一第四A下延伸部，其中該第四A上延伸部與第四A下延伸部具有一夾角，該第四A上延伸部鄰接該第三繞線部，且該第四A下延伸部穿過該第三A定位孔；其中該第四B接線部具有一第四B上延伸部及一第四B下延伸部，其中該第四B上延伸部與第四B下延伸部具有一夾角，該第四B上延伸部鄰接該第四繞線部，且該第四下延伸部穿過該第三B定位孔。
  10. 如請求項9所述的變壓器，其中該第一A、第一B、第四A、第四B上延伸部實質上均沿著該X軸延伸，該第一A與該第四A上延伸部在Z軸方向投影至少部分重疊，該第一B與該第四B上延伸部在Z軸方向投影至少部分重疊。
  11. 如請求項9所述的變壓器，其中該第一A、第一B、第四A、第四B下延伸部實質上均沿著該Z軸延伸，該第一A與該第四A下延伸部在X軸方向投影至少部分重疊，該第一B與該第四B下延伸部在X軸方向投影至少部分重疊。
  12. 如請求項9所述的變壓器，其中該第一A與該第四A下延伸部在分別穿過該第一A定位孔與該第三A定位孔後，該第一A與該第四A下延伸部在該定位板下方銲接在一起；該第一B與該第四B下延伸部在分別穿過該第一B定位孔與該第三B定位孔後，該第一B與該第四B下延伸部在該定位板下方銲接在一起，使該第一繞線部與該第四繞線部構成並聯連接。
  13. 如請求項9所述的變壓器，其中該第一A與該第四A下延伸部在分別穿過該第一A定位孔與該第三A定位孔時，藉由一黏性材料將該第一A下延伸部中段與該第四A下延伸部中段固定在該定位板上；該第一B與該第四B下延伸部在分別穿過該第一B定位孔與該第三B定位孔時，藉由一黏性材料將該第一B下延伸部中段與該第四B下延 伸部中段固定在該定位板上。
  14. 如請求項9所述的變壓器，其中該第一A接線部沿X軸-Z軸平面延伸且在X軸-Z軸平面上的投影為一第一L形，該第四A接線部沿X軸-Z軸平面延伸且在X軸-Z軸平面上的投影為一第三L形，該第四A上延伸部長度大於該第一A上延伸部長度，其中該第四A下延伸部長度大於該第一A下延伸部長度，且在該容置空間中，該第四繞線部位置高於該第一繞線部位置，使該第四A接線部延伸在該第一A接線部的上方和外側，使該第一L形和該第二L形具有實質相同的彎折角度。
  15. 如請求項1所述的變壓器，該第二繞線部在Z軸方向包含一第一層片狀結構與一第二層片狀結構，該第二線圈的繞線方式係：(1)一絕緣線先在該X-Y軸平面上繞出該第一層片狀結構，使該第一層片狀結構內緣切齊該第一繞線部內緣，而該第一層片狀結構外緣接近該第一繞線部外緣；(2)然後該絕緣線尾端在該Z軸方向上改變位置，開始繞出該第二層片狀結構，使該第二層片狀結構內緣切齊該第一繞線部內緣，而該第二層片狀結構外緣接近該第一繞線部外緣。
  16. 一種變壓器，包含：一磁芯體，具有一容置空間與一柱體，該容置空間環繞該柱體，該柱體均沿著一Z軸延伸；一定位板，具有一第一端部、一第二端部，及一固定孔，其中該第一端部具有兩個第一定位孔，該柱體穿過該固定孔，該定位板沿著一X軸-Y軸平面延伸，該X軸、該Y軸與該Z軸三者係相互垂直；一第一線圈組，包含至少一線圈，每一線圈具有一第一繞線部以及一第一接線部，該第一繞線部位於該容置空間內實質上沿著該X軸-Y軸平面延伸，該柱體穿過該第一繞線部，該第一接線部具有一第一部及一第二部，其中該第一部與第二部具有一夾角，且該第二部穿過該第一定位孔；及一第二線圈組，包含至少一線圈，每一線圈具有一第二繞線部以及一第二接線部，該第二繞線部位於該容置空間內實質上沿著該X軸-Y軸平面延伸，該柱體穿過該第二繞線部，該二次接線部凸出於該磁芯體 外朝該第二端部延伸。
  17. 如請求項16所述的變壓器，其中該第一線圈組距有一第一內外徑差d1，該第二線圈組有一第二內外徑差d2，其中d1-d2之絕對值小於1.5mm。
  18. 如請求項16所述的變壓器，其中該第一線圈組係由M個扁平片狀絕緣導線圈所組成，該第二線圈組係由N個三層絕緣導線圈所組成，M及N為整數。
  19. 如請求項18所述的變壓器，其中該M個扁平片狀絕緣導線圈與該N個三層絕緣導線圈以交錯方式排列。
  20. 如請求項18所述的變壓器，其中M個扁平片狀絕緣導線圈之第一接線部互相重疊，M大於1。
  21. 如請求項18所述的變壓器，其中該M個扁平片狀絕緣導線圈電性並聯，M大於1。
  22. 如請求項16所述的變壓器，其中該第二端部具有複數個第二定位孔，該第二繞線部之末端穿過該複數個第二定位孔，該第二定位孔與該磁芯之間具有一安全絕緣距離。
  23. 如請求項16所述的變壓器，該磁芯包含一第一磁芯及一第二磁芯，該第一磁芯與該第二磁芯係分別為剖面E字形之磁芯。
  24. 如請求項16所述的變壓器，該第一線圈組為扁平片狀絕緣導線圈，該第二線圈組為三層絕緣導線。
  25. 如請求項16所述的變壓器，其中該夾角大致為90度。
  26. 如請求項16所述的變壓器，該第二繞線部在Z軸方向包含一第一層片狀結構與一第二層片狀結構，該第二線圈的繞線方式係：(1)一絕緣線先在該X-Y軸平面上繞出該第一層片狀結構，使該第一層片狀結構內緣切齊該第一繞線部內緣，而該第一層片狀結構外緣接近該第一繞線部外緣；(2)然後該絕緣線尾端在該Z軸方向上改變位置，開始繞出該第二層片狀結構，使該第二層片狀結構內緣切齊該第一繞線部內緣，而該第二層片狀結構外緣接近該第一繞線部外緣。
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