TWI641004B - 變壓器結構 - Google Patents

Abstract

一種變壓器結構，包含線架、線圈以及磁芯。線架具有容置槽、散熱孔以及相對的二開口。散熱孔和二開口皆與容置槽連通，且散熱孔介於二開口之間。線圈纏繞於線架並鄰近散熱孔。磁芯穿設開口而位於容置槽內，且介於磁芯與散熱孔之間的部分容置槽形成散熱間隙。

Description

變壓器結構

本發明係關於一種變壓器結構及其線架，特別是一種具有散熱功能的變壓器結構及其線架。

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予以驅動。變壓器是一種常被使用於調整電壓的電子元件，諸如電源電路、變頻電路等都需要使用變壓器以提升或降低電路上的電壓。一般變壓器包含相分離的一次側線圈、二次側線圈以及磁芯。線圈纏繞在線架上，並且磁芯插入線架內。利用一次側線圈電流產生磁場變化，從而激發二次側線圈產生變化的電動勢。

為了達到變壓器的小型化以順應電子產品的市場需求，線架的尺寸會盡可能的縮小以減少變壓器的整體體積，這導致位於線架內的部分磁芯以及靠近磁芯的部份線圈有溫度過高的問題。為了解決溫度過高的問題，一般會採用風扇等外加散熱系統幫助降低磁芯與線圈的溫度。然而，由於變壓器的小型化，使得風扇產生的氣流難以進入到線架內部，因而降低磁芯與線圈溫度的效果不彰。

鑒於以上的問題，本發明揭露一種變壓器結構及其線架，有助於解決因為變壓器的小型化而導致磁芯與線圈難以散熱的問題。

本發明所揭露的變壓器結構包含一線架、一線圈以及一磁芯。線架具有一容置槽、至少一散熱孔以及相對的二開口。散熱孔和二開口皆與容置槽連通，且散熱孔介於二開口之間。線圈纏繞於線架並鄰近散熱孔。磁芯穿設二開口而位於容置槽內，且介於磁芯與散熱孔之間的部分容置槽形成一散熱間隙。

本發明所揭露的變壓器線架具有一線圈繞線部。線圈繞線部具有一磁芯容置槽、至少一散熱孔以及二開口。二開口彼此相對，且散熱孔和二開口皆與磁芯容置槽連通。散熱孔介於二開口之間。

根據本發明所揭露的變壓器結構以及線架，線架具有散熱孔，並且當磁芯設置於線架時，磁芯與散熱孔之間具有散熱間隙。藉此，流入散熱間隙內的冷卻氣流能帶走磁芯中心產生的熱，並且線圈產生的熱則經由散熱孔被冷卻氣流帶走，而有助於在維持變壓器結構小型化的同時有效提升磁芯與線圈的散熱效率。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請同時參照圖1至圖3。圖1為根據本發明第一實施例之變壓器結構的立體示意圖。圖2為圖1之變壓器結構的分解示意圖。圖3為圖2之線架的立體示意圖。在本實施例中，變壓器結構1包含一線架10、一線圈組20以及一磁芯組30。

線架10包含相連的一底座110、一繞線部(線圈繞線部)120以及一凸緣130。底座110與凸緣130分別位於繞線部120的相對二端，且凸緣130環繞繞線部120。底座110具有一通風空間111以及二進風口112。二個進風口112分別位於底座110的相對二側且與通風空間111連通。底座110可安裝於電路板(未繪示)。繞線部120具有一容置槽(磁芯容置槽)121、二開口122以及多個散熱孔123。這二個開口122和這些散熱孔123皆與容置槽121連通，且散熱孔123介於二開口122之間。這二個開口122分別位於繞線部120的相對二端，且容置槽121經由其中一個開口122與底座110的通風空間111連通。部分散熱孔123位於繞線部120的一側(前側)，且另一部分散熱孔123位於繞線部120的相對另一側(後側)。底座110的進風口112數量與繞線部120的散熱孔123數量皆非用以限制本發明。

線圈組20包含纏繞於線架10之繞線部120的一第一線圈210以及一第二線圈220。第一線圈210與第二線圈220鄰近散熱孔123。在本實施例中，第一線圈210係作為變壓器結構1的一次側(即電壓輸入側，primary side)，且第二線圈220係作為變壓器結構1的二次側(即電壓輸出側，secondary side)。

磁芯組30包含二磁芯310。請一併參照圖4與圖5。圖4為圖1之變壓器結構沿剖切線4-4的剖切示意圖。圖5為圖1之變壓器結構的上視示意圖。各個磁芯310包含相連的一中心部311、一端部312以及二側部313。端部312位於中心部311的一端，二側部313分別位於端部312的相對二側，並且中心部311介於二側部313之間。二個磁芯310各自的中心部311分別穿設線架10的二開口122而位於容置槽121內，且介於磁芯310之中心部311與散熱孔123之間的部分容置槽121形成一散熱間隙124。其中一個磁芯310的端部312位於底座110的通風空間111內並且經由進風口112顯露於外，以令此端部312和進風口112之間沒有其他元件阻擋，進而外部氣流可從進風口112進入通風空間111而直接抵達至端部312的側面。

散熱間隙124與通風空間111有助於提升線圈組20與磁芯組30的散熱效率。如圖4所示，當外部裝置(例如風扇，未繪示)產生的一冷卻氣流A進入通風空間111時，磁芯310之端部312的側面作為迎風面，使得冷卻氣流A撞擊到端部312後能改變行進方向，進而從線架10下方的開口122流入散熱間隙124內。通過散熱間隙124的冷卻氣流A能以熱對流的方式帶走磁芯310之中心部311產生的熱。除此之外，第一線圈210與第二線圈220產生的熱可經由散熱孔123以熱對流的方式被冷卻氣流A帶走。

本實施例將磁芯310的端部312作為迎風面來改變冷卻氣流A的行進方向，但本發明並不以此為限。在其他實施例中，線架自身的一部分可延伸至通風空間內而作為一導流部使用，令進入通風空間的氣流撞擊到此導流部而改變行進方向。

如圖3至圖5所示，在本實施例中，線架10的底座110更具有二第一理線槽113與二第二理線槽114。二第一理線槽113介於二第二理線槽114之間，且這二個第一理線槽113之間的距離S1大於相鄰之其中一個第一理線槽113與其中一個第二理線槽114之間的距離S2。此外，線架10的凸緣130具有相對的二缺口131。其中一個缺口131與部分散熱孔123皆位於線架10的前側，且另一個缺口131與另一部分散熱孔123皆位於線架10的後側。藉此，相較於現有的變壓器結構，二個第一理線槽113之間具有較大的縫隙，而使一冷卻氣流B可通過此縫隙後再通過缺口131，此時位於冷卻氣流B行進路徑上之第一線圈210與第二線圈220所產生的熱可被冷卻氣流B帶走，進一步提升散熱效率。本實施例在線架10的相對兩側皆有散熱孔123與缺口131，但本發明並不以此為限。在其他實施例中，線架只有在一側會有散熱孔與缺口。

本實施例的線架10藉由調整繞線部120之其中一個徑向方向上的尺寸，而使磁芯310插設於線架10時可形成散熱間隙124。然而，由於容置槽121的徑向尺寸沒有匹配磁芯310之中心部311的徑向尺寸，故磁芯310可能會因為外力干擾而產生位移，進而導致散熱間隙124變小。為了防止上述情形發生，如圖4和圖5所示，本實施例的線架10更包含位於凸緣130的多個限位塊140，並且限位塊140朝向其中一個磁芯310突出。藉此，限位塊140能維持散熱間隙124的大小，即維持散熱孔123與中心部311之間的間距D。較佳地，散熱間隙124的大小(間距D)維持在2.0釐米(mm)至3.0釐米，能兼顧變壓器結構1的小型化與保有良好的散熱效率。限位塊140的數量並非用以限制本發明。另外，限位塊140位於凸緣130的配置也非用以限制本發明。在其他實施例中，限位塊是位於繞線部的容置槽內。

本實施例之線架10的繞線部120具有散熱孔123以幫助線圈組20與磁芯組30散熱，但開設散熱孔123可能影響繞線部120的結構強度。為了防止上述情形發生，如圖3和圖4所示，本實施例的每個散熱孔123皆為長度方向平行於繞線部120之軸向方向的長孔，以減緩散熱孔123對繞線部120結構強度的影響，因而具有高開孔率的線架10仍有足夠的結構強度以承受磁芯310的重量。

第一實施例的繞線部120在外型上為一側壁具有開孔的中空矩形柱，但本發明並不以此為限。請參照圖6與圖7。圖6為根據本發明第二實施例之變壓器結構的分解示意圖。圖7為圖6之線架的立體示意圖。由於第二實施例和第一實施例相似，故以下就相異處進行說明。

在本實施例中，變壓器結構1”包含線架10”、線圈組20以及磁芯組30。線架10”的繞線部120”之外型為中空橢圓柱。中空橢圓柱之橫截面為橢圓形，且在此橢圓形截面的長軸方向上，線架10”的散熱孔123位於繞線部120”的相對二側。

綜上所述，本發明所揭露的變壓器結構及線架，線架的側壁具有散熱孔，並且當磁芯設置於線架時，磁芯與散熱孔之間具有散熱間隙。藉此，流入散熱間隙內的冷卻氣流能以熱對流的方式帶走磁芯中心產生的熱，並且線圈產生的熱則經由散熱孔以熱對流的方式被冷卻氣流帶走，而有助於在維持變壓器結構小型化的同時有效提升磁芯與線圈的散熱效率。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然而這些實施例並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1、1”‧‧‧變壓器結構

10、10”‧‧‧線架

110‧‧‧底座

111‧‧‧通風空間

112‧‧‧進風口

113‧‧‧第一理線槽

114‧‧‧第二理線槽

120、120”‧‧‧繞線部

121‧‧‧容置槽

122‧‧‧開口

123‧‧‧散熱孔

124‧‧‧散熱間隙

130‧‧‧凸緣

131‧‧‧缺口

140‧‧‧限位塊

20‧‧‧線圈組

210‧‧‧第一線圈

220‧‧‧第二線圈

30‧‧‧ 磁芯組

310‧‧‧磁芯

311‧‧‧中心部

312‧‧‧端部

313‧‧‧側部

A、B‧‧‧冷卻氣流

D‧‧‧間距

S1、S2‧‧‧距離

圖1為根據本發明第一實施例之變壓器結構的立體示意圖。 圖2為圖1之變壓器結構的分解示意圖。 圖3為圖2之線架的立體示意圖。 圖4為圖1之變壓器結構沿剖切線4-4的剖切示意圖。 圖5為圖1之變壓器結構的上視示意圖。 圖6為根據本發明第二實施例之變壓器結構的分解示意圖。 圖7為圖6之線架的立體示意圖。

Claims (9)

1. 一種變壓器結構，包含：一線架，具有一容置槽、至少一散熱孔以及相對的二開口，該至少一散熱孔和該二開口皆與該容置槽連通，且該至少一散熱孔介於該二開口之間；一線圈，纏繞於該線架並遮蓋部分之該至少一散熱孔；以及一磁芯，穿設該二開口而位於該容置槽內，且介於該磁芯與該至少一散熱孔之間的部分該容置槽形成一散熱間隙。
2. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該線架包含相連的一底座以及一繞線部，該線圈纏繞於該繞線部，該底座具有一通風空間，該繞線部具有該容置槽、該至少一散熱孔以及該二開口，該容置槽經由其中一該開口與該通風空間連通，該磁芯包含相連的一中心部以及一端部，該中心部穿設該二開口而位於該容置槽內，該散熱間隙介於該中心部與該至少一散熱孔之間，且該端部位於該通風空間內。
3. 如申請專利範圍第2項所述之變壓器結構，其中該底座更具有與該通風空間連通的一進風口，且該端部經由該進風口顯露於外。
4. 如申請專利範圍第2項所述之變壓器結構，其中該底座具有二第一理線槽與二第二理線槽，該二第一理線槽介於該二第二理線槽之間，且該二第一理線槽之間的距離大於相鄰之其中一該第一理線槽與其中一該第二理線槽之間的距離。
5. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該線架包含相連的一凸緣以及一繞線部，該線圈纏繞於該繞線部，該繞線部具有該容置槽、該至少一散熱孔以及該二開口，該凸緣具有一缺口，且該至少一散熱孔與該缺口位於該線架之同一側。
6. 如申請專利範圍第5項所述之變壓器結構，其中該線架更包含一限位塊，該限位塊位於該凸緣或該繞線部，且該限位塊朝向該磁芯突出以維持該散熱間隙的大小。
7. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該至少一散熱孔的數量為多個，且該些散熱孔位於該線架的相對二側。
8. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該至少一散熱孔為長度方向平行於該線架之軸向方向的長孔。
9. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該散熱間隙為2.0釐米(mm)至3.0釐米。