TWI736041B - 內建散熱通道的變壓器 - Google Patents

Abstract

本發明是一種內建散熱通道的變壓器，包含一散熱板、一繞線繞組、一銅片繞組及一鐵心組；其中，該繞線繞組主要是在一繞線架上設有多組線圈，該銅片繞組具有多數銅片，各銅片設於該繞線架上且與各組線圈相間排列，各銅片的至少一端形成有一熱接觸部，用以固定至該散熱板上且構成熱接觸；該鐵心組包含兩鐵心，其相對地設置在繞線架上且對應其上的線圈與銅片；利用上述設計使變壓器的至少一繞組由銅片構成，且與散熱板構成熱接觸以構成散熱通道，藉此提升變壓器的散熱效率。

Description

內建散熱通道的變壓器

本發明是一種變壓器，尤指一種內建強制散熱通道以提升散熱效率的變壓器。

變壓器在電源供應器中扮演著電壓轉換的角色，在電能轉換的過程中經常會因為損耗而產生熱，而損耗中的線損更因為難以有效的將熱導出來，造成整體效能降低；傳統的作法可能是加大變壓器的尺寸，藉由較粗的銅線或銅片以協助散熱。然而目前電源供應器的尺寸雖然不變，但功率密度卻不斷的提高，變壓器尺寸因規格等因素而受到限制，無法加大，所以必須藉由其他方式幫助散熱，使效能不致因為熱而降低。

傳統的變壓器大多是由多組線匝繞製而成，由於線匝本身已有絕緣，且絕緣材料的導熱性不佳，所以容易造成積熱的狀況，可能會影響效率；或者由繞線跟銅片搭配以分別構成變壓器的繞組，藉由銅片的高導電性增加耐電流，進而降低發熱的情況。

然而前述兩種類型的變壓器依然無法將發熱降低，目前都是利用點導熱膠的方式將熱傳導到電路板(PCB)上或其他地方散熱，因效果有限而無法有效提升散熱效率。

由上述可知，既有變壓器仍存在發熱而影響整體效率的問題，因此有待進一步檢討且謀求可行的解決方案。

因此本發明主要目的在提供一種內建散熱通道的變壓器，主要是使變壓器的至少一繞組由銅片構成，且結合於一散熱板上並構成熱接觸，藉此針對繞組提供散熱通道，以有效解決發熱影響效率的問題。

為達成上述目的採用的技術手段在使前述內建散熱通道的變壓器包括： 一散熱板； 一繞線繞組，主要是在一繞線架上設有多組線圈； 一銅片繞組，具有多數銅片，各銅片設於該繞線架上且與各組線圈相間排列，各銅片的至少一端形成有一熱接觸部，用以固定至該散熱板上且構成熱接觸； 一鐵心組，包含兩鐵心，其相對地設置在繞線架上且對應其上的線圈與銅片；

利用上述設計使變壓器的至少一繞組由銅片構成，各銅片分別以至少一端所設的熱接觸部結合至該散熱板上且與其構成熱接觸，如是狀況下，作為繞組的銅片本身原具有較佳的散熱能力，又透過直接和散熱板熱接觸而構成散熱通道，可進一步大幅提升變壓器的散熱效率，進而有效解決發熱影響變壓器整體效率的問題。

以下配合圖式及本發明的較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。

關於本發明的一較佳實施例，請參閱圖1、圖2所示，其包含一繞線繞組10、一銅片繞組20、一鐵心組30及一散熱板40；其中，

該繞線繞組10主要是在一繞線架11上設有多組線圈12，該銅片繞組20具有多數銅片21，各銅片21設於該繞線架11上且與各組線圈12相間排列，各銅片21的至少一端形成有一熱接觸部210，用以固定至該散熱板40上且構成熱接觸；該鐵心組30包含兩鐵心31、32，其相對地設置在該繞線架11上且對應其上的線圈12與銅片21。

該散熱板40是由導熱性金屬構成的平板，在本實施例中，其係由鋁片所構成。該散熱板40與銅片21構成熱接觸的一表面上形成有一絕緣層41，確保各銅片21與散熱板40表面熱接觸時不致導通短路。

請配合參閱圖2、圖3所示，該繞線架11包括多個平行相間排列的隔板13及用以連接各相鄰隔板13的中空套筒14，該隔板13概呈環狀，即中央形成有一穿槽130，在本實施例中，隔板13與穿槽130均呈矩形狀，該套筒14亦呈中空狀，其形狀與隔板13的穿槽130匹配。又兩相鄰隔板13與其間的套筒14共同形成繞線空間，供分別繞設前述線圈12。請參閱圖3所示，每一隔板13本身分別形成有一中空的夾層131，供前述各銅片21分別對應穿入其間。

請配合參閱圖2、圖4所示，銅片繞組20的每一銅片21是由特定形狀的薄銅片彎折而成，必須說明的是，銅片繞組20的銅片21除以銅材構成外，亦可由其他具導電性的金屬片材構成。每一銅片21分別包括兩環部211，如圖5所示，該環部211的形狀係與繞線架11的隔板13匹配，且可對應穿插於該隔板13的夾層131內，該環部211上端形成一缺口，配合圖6所示，該環部211沿缺口形成的兩端分別向上延伸而形成一鞍部212，透過該鞍部212與另一環部211兩端分別對應連接，兩鞍部212上並形成有一穿孔213，供電連接之用。

該環部211底端朝水平方向延伸形成該熱接觸部210，藉以使該銅片21的兩環部211利用其底端的熱接觸部210結合至該散熱板40上且與其構成熱接觸。前述銅片21是在至少一環部211的底端形成該熱接觸部210，本實施例中，該銅片21在其兩環部211的底端均形成該熱接觸部210；該銅片21的熱接觸部210和散熱板40的結合方式可採取螺合、焊接或其他可行的結合手段，在本實施例中，該銅片21的熱接觸部210係以焊接方式固定至散熱板40上。

如圖7所示，揭示有該銅片繞組20各個銅片21分別設於該繞線架11的各個隔板13夾層131內，且透過底端的熱接觸部210結合於該散熱板40上且構成熱接觸的組合態樣。其中，繞線架11位於各相鄰隔板13與其間套筒14之間形成繞線空間上並分別繞設有線圈12。

仍請參閱圖1所示，該鐵心組30的兩鐵心31、32可為EE形、EI形，在本實施例中，兩鐵心31、32為相對的EE形，由繞線架11的兩端相對穿入，且對應於該繞線架11上的線圈12與銅片繞組20。

如前揭所述，該銅片繞組20的各個銅片21係利用其鞍部212供電連接之用，為確保該鞍部212的連接穩定性，請配合圖2所示，該銅片繞組20進一步包括兩固定墊22，該固定墊22係呈E形狀而具有平行等距排列的數個橫臂220，其數量與銅片繞組20的銅片21數量匹配，每一橫臂220上形成有一固定孔221，該橫臂220的形狀係匹配於該銅片21的鞍部212形狀。藉此，如圖1、圖8所示，該固定墊22得以其各個橫臂220分別對應插入各個銅片21的鞍部212內，各橫臂220上的固定孔221分別對應鞍部212上的穿孔213，當銅片繞組20的各個銅片21透過螺合方式進行電連接時，其鞍部212上的穿孔213配合固定墊23各橫臂220上的固定孔221提供螺合之用，而可確保接合穩固。

請參閱圖9，其揭示有本發明又一較佳實施例的立體圖，為進一步提升變壓器的散熱效率，本發明針對鐵心組30設置散熱措施，主要係在該散熱板10上緊鄰該鐵心組30的位置設有兩散熱片50，且該散熱片50包括一一垂直部及一由該垂直部底部朝水平方向延伸的水平部，其中，如圖10所示，該垂直部緊貼於鐵心組30的鐵心31、32外壁以構成熱接觸，其水平部則結合於該散熱板40上並構成熱接觸，其結合方式可採用焊接或導熱膠固定。

由上述說明可瞭解本發明各個實施例的具體構造，其主要是令變壓器的至少一繞組由銅片構成，各銅片分別以至少一端所設的熱接觸部結合至該散熱板40上且與其構成熱接觸。該銅片繞組20可為一次側繞組，也可以是二次側繞組，相對應的，該繞線繞組10可以是二次側繞組，也可以是一次側繞組。

由於銅片繞組20本身原本即具有較佳的散熱能力，又透過銅片21的熱接觸部210直接和散熱板40熱接觸而構成散熱通道，可進一步大幅提升變壓器的散熱效率；另一方面，若在該散熱板40上針對鐵心組30設置散熱片50，則可將鐵心組30產生的熱能透過散熱片50傳導至散熱板40以進行有效的散熱。

至於散熱板10也可以進一步與其他形式散熱裝置結合，例如大散熱面積的鰭片式散熱器配合風扇或水冷設備進行強制散熱，而可大幅增進散熱效率，而有效解決發熱影響變壓器整體效率的問題。

請參閱圖11揭示有本發明的變壓器以其銅片繞組20對外電連接的使用狀態，主要係以兩個接電片60分別螺合在該銅片繞組20上各銅片21的鞍部212上，兩接電片60的一端形成有多個通孔，各個通孔分別對應於同一列鞍部212上的穿孔，利用螺絲穿過對應的通孔、穿孔，可穩固地使接電片60鎖合在銅片繞組20的各個銅片21上。

以上該僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10 繞線繞組                                     11 繞線架 12 線圈                                             13 隔板 130 穿槽                                           131 夾層 14 套筒 20 銅片繞組                                     21 銅片 210 熱接觸部                                   211 環部 212 鞍部                                           213 穿孔 22 固定墊                                         220 橫臂 221 固定孔 30 鐵心組                                         31、32 鐵心 40 散熱板                                         41 絕緣層 50 散熱片 60 接電片

圖1為本發明一較佳實施例的立體圖。 圖2為本發明一較佳實施例的分解圖。 圖3為本發明一較佳實施例的繞線架前視圖。 圖4為本發明一較佳實施例的銅片立體圖。 圖5為本發明一較佳實施例的銅片側視圖。 圖6為本發明一較佳實施例的銅片前視圖。 圖7為本發明一較佳實施例的繞線繞組與銅片繞組、散熱板之組合平面圖。 圖8為本發明一較佳實施例的繞線繞組與銅片繞組、散熱板之組合俯視圖。 圖9為本發明又一較佳實施例的立體圖。 圖10為本發明又一較佳實施例的側視圖。 圖11為本發明又一較佳實施例的使用狀態示意圖。

10 繞線繞組                                     11 繞線架 12 線圈 20 銅片繞組                                     21 銅片 210 熱接觸部                                   212 鞍部 213 穿孔                                           22 固定墊 30 鐵心組                                         31、32 鐵心 40 散熱板                                         41 絕緣層

Claims (9)

1. 一種內建散熱通道的變壓器，包括：一散熱板；一繞線繞組，主要是在一繞線架上設有多組線圈；一銅片繞組，具有多數銅片，各銅片設於該繞線架上且與各組線圈相間排列，各銅片的至少一端形成有一熱接觸部，用以固定至該散熱板上且構成熱接觸；一鐵心組，包含兩鐵心，其相對地設置在繞線架上且對應其上的線圈與銅片；其中，該銅片繞組的每一銅片分別包括兩環部，該環部上端形成一缺口，該環部沿缺口形成的兩端分別向上延伸而形成一鞍部，透過該鞍部與另一環部兩端分別對應連接。
2. 如請求項1所述內建散熱通道的變壓器，該銅片是在至少一環部的底端形成該熱接觸部。
3. 如請求項1述內建散熱通道的變壓器，該銅片在其兩環部的底端分別形成該熱接觸部。
4. 如請求項1述內建散熱通道的變壓器，該繞線架包括多個平行相間排列的隔板及用以連接各相鄰隔板的中空套筒，該隔板呈環狀，其中央形成有一穿槽，該隔板與穿槽均呈矩形狀，該套筒呈中空狀，其形狀與該隔板的穿槽匹配。
5. 如請求項4述內建散熱通道的變壓器，該繞線架在兩相鄰隔板與其間的套筒共同形成一繞線空間，供分別繞設該線圈。
6. 如請求項4述內建散熱通道的變壓器，該繞線架的每一隔板分別形成有一中空的夾層，供形狀匹配的各銅片分別對應穿入其間。
7. 如請求項1述內建散熱通道的變壓器，該銅片繞組進一步包括兩固定墊，該固定墊具有數個平行且等距排列的橫臂，該橫臂的數量與該銅片繞組的銅片數量匹配，以分別對應插入各個銅片的鞍部內，各橫臂上分別形成一固定孔；該銅片的鞍部上形成有一穿孔，該穿孔對應該橫臂上的固定孔。
8. 如請求項1至7中任一項所述內建散熱通道的變壓器，該散熱板上設有一個以上的散熱片，該散熱片包括一垂直部及一由該垂直部底部朝水平方向延伸的水平部，該垂直部緊貼於鐵心組的鐵心外壁以構成熱接觸，該水平部結合於該散熱板上並構成熱接觸。
9. 如請求項1至7中任一項所述內建散熱通道的變壓器，該散熱板與該銅片構成熱接觸的一表面上形成有一絕緣層。

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