TWI771711B

TWI771711B - 磁感應組件

Info

Publication number: TWI771711B
Application number: TW109123588A
Authority: TW
Inventors: 林治宏; 張坤全
Original assignee: 品翔電通股份有限公司
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2022-07-21
Also published as: TW202203267A

Abstract

一種磁感應組件，包括一磁心、一初級側繞組、一次級側繞組、及一基座；其中，該基座具有一主體，該主體具有一軸向貫穿的中空部，其表面上形成有n個向外凸出的槽座，n≧1，將該主體分隔為n+1個繞線區提供所述初級側繞組選擇性纏繞，該槽座內具有一槽室，一與所述中空部互通的穿孔，以及一容許次級側繞組進入到該槽室中的開口，藉此，以所述磁心貫穿中空部、穿孔及導電片的迴圈與該初級側繞組及次級側繞組感應導磁。

Description

磁感應組件

本發明為一種可作為變壓器之磁感應組件。

變壓器主要是由磁心與線圈組成，該線圈通常具有兩個或兩個以上的繞組，其中連接於電源端的繞組稱之為一次側繞組(或稱為初級側繞組)，其餘的繞組則稱為二次側繞組(或稱為次級側繞組)；一般的變壓器設計具有降壓、升壓、信號耦合、能量傳遞、變換阻抗、隔離等作用。

變壓器在工作中由一次側繞組產生、但無法耦合到二次側繞組的磁通將會形成「漏感」，漏感分布在變壓器的整個線圈中，與該線圈的繞組是串聯關係，因其產生的能量不能向二次側釋放，所以在電源關斷時會產生較大的電壓尖峰值而增加電源端的電壓應力與發熱，同時也使整體的變壓器效能變差；通常變壓器的漏感產生與該一次側繞組的圈(匝)數有關，理論上透過減少該繞組的圈數可以減小漏感的產生。

此外，習知降低變壓器「漏感」的方法還可以把該一次側的繞組放在內、外層，而將該二次側的繞組夾在中間的繞法，即俗稱的「三明治」繞線；但是，如果一次側繞組的繞線層數太多，漏感仍會增加，而且層間分布的電容變大，特別是在高頻環境中工作時，若變壓器的漏感變大，會造成電源開關瞬間的振盪，並增加變壓器和開關器件的損耗。

習知這種變壓器「三明治」繞線的線圈，不論是一次或二次側的繞組都是使用導線直接纏繞在一線圈架上，如前所述，由於該一次側繞組分佈在二次側繞組的內、外層，在繞線時必然要越過二次側繞組，如果在佈線上沒有作好安排，將很難導入自動化生產，必須仰賴人力而缺乏效率，而且該一次側繞組與二次側繞組之間也難以建立安全的電氣隔離。

包括台灣公告第I447758號專利所揭露之先前技術，為了縮小變壓器的體積而捨棄隔離一次側繞組與二次側繞組之間的葉片，都有可能因為漏感的產生而對變壓器和開關器件造成損耗，特別是在高頻的電源環境下。

為改善先前技術存在的缺陷，本發明提供一種更為新穎的「磁感應組件」，相較於先前技術，不僅利於自動化製造及快速組裝，即便使用於高頻的電源環境，也能夠降低漏感對變壓器產生的不良影響，進而減少對變壓器和開關器件的損耗發生，為本發明之主要目的。

為實現發明的目的，本發明所揭露之磁感應組件，主要包括有一磁心、一初級側繞組、一次級側繞組、及一基座；其中，該基座具有一主體，該主體具有一軸向貫穿的中空部，以及其外表面上形成有n個向外凸出的槽座，n≧1，而將該主體分隔為n+1個繞線區提供所述初級側繞組纏繞，該槽座包括有一槽室、一與所述中空部互通的穿孔、以及一容許次級側繞組進入到該槽室中的開口，藉此，以所述磁必貫穿基座的中空部、槽座的穿孔、以及導電片的迴圈而與該初級側繞組、次級側繞組磁感應及耦合。

另作為優選的是，在該槽座開口的相對端設有至少一線槽，在該導線越過次級側繞組時係經由槽座上的線槽配置而得到適當定位，不僅可避免受外物(力)的干擾，並與該次級側繞組之間形成電氣隔離，且更有利於投入自動化的繞線程序。

另作為優選的是，該次級側繞組為一扁平的導電片，該導電片具有至少一開放式的迴圈以及二導通端，該二導通端用與外部的線路連接，並在該導電片的迴圈外部包覆有一絕緣的隔離層，同時建立有一隔片在該二導通端之間避免其短路接觸。

至於本發明之詳細構造及其它細部特徵，請配合後敘之實施方式、配合圖式作說明。

1:線圈模組

10:初級側繞組

100:導線

101,102:二端部

11:次級側繞組

110:導電片

111:迴圈

112,113:導通端

114:隔離層

115:隔片

12:基座

120:主體

121:中空部

122:繞線區

123:載台

124:導電針

125:隔板

2:磁心

20:中柱

3:槽座

30:槽室

31:穿孔

32:開口

33:線槽

圖1是本發明的分解圖。

圖2是本發明之線圈模組的立體外觀圖。

圖3是本發明之線圈模組的另一視角立體外觀圖。

圖4是本發明之線圈模組的俯視圖。

圖5是圖4標示A方向的剖面圖。

圖6是圖4標示B方向的剖面圖。

圖7是本發明之線圈模組的仰視圖。

圖8~圖10是本發明之線圈模組的其它實施例仰視圖。

本發明所指之磁感應組件，例如電感器或變壓器，但不以此為限；後段的敘述內容為體現本發明特徵與優勢的一些典型實施例，應理解的是本發明能夠在不同的型態上產生不脫離專利範圍的各種變化，且其中的說明及參考圖示在本質上係作為描述本發明之較佳實施方案，而非用以限制本發明。

首請參考圖1，本發明主要包括一線圈模組1及一磁心2，所述磁心2係穿套於該線圈模組1中，在該線圈模組1通電後與磁心2產生電磁感應及耦合。

以變壓器為例，請同時參考圖2~圖7，所述線圈模組1包括一初級側繞組10、一次級側繞組11、以及一基座12，所述初級側繞組10及次級側繞組11係被固定在該基座12上，藉該些繞組的匝比及與磁心2耦合產生電壓值變化的使用需求。

所述基座12還包括有一主體120，係提供所述初級側繞組10固定於此，該主體120具有一軸向貫穿的中空部121，其外表面上形成有n個槽座3，n≧1，進而將該主體120分隔為n+1個繞線區122；在本發明揭露的各圖式中，該槽座3係凸出該主體120的外表面並與之一體成型，但不以此為限。另外，該主體120軸向的兩端各連接有一載台123，請參考圖1，該載台123可用以承載磁心2的放置，且在該載台123中佈署有至少一導電針124用與外部的線路連通；較佳者，該載台123上還建立有一與該槽座3同向的隔板125作為電氣隔離。

所述槽座3內具有一槽室30，以及一與基座12中空部121互通的穿孔31，該中空部121及穿孔31係提供磁心2的中柱20穿置於其中；該槽座3還具有一開口32可容許次級側繞組11自該開口32進入到槽室30中，在該開口32相對端的槽座3上設有至少一線槽33，在本發明揭露的各圖式中，該線槽33的數量為二，分別佈署在該槽座3二側向的端部。

在本發明揭露的各圖式中，所述初級側繞組10係由一導線100圈繞而成，該導線100可以是常用的裸銅線表面塗佈絕緣漆，或習知的三層絕緣線，但不以此為限；所述導線100係以纏繞方式固定在基座12的主體120上，更具體而言，請參考圖7~圖10，該導線100可選擇性纏繞在由槽座3所區隔的不同繞線區122上，或將該次級側繞組11夾置於其中，形成一種「三明治」的繞線型式。特別是，該導線100在越過該次級側繞組11時係經由槽座3上的線槽33配置而得到適當定位，不僅可避免受外物(力)的干擾，並與該次級側繞組11之間形成電氣隔離，且更有利於投入自動化的繞線程序；最終，該導線100的二端部101,102被分別固接在該載台123中的導電針124上導通，當該導電針124接上外部的電源後使電流通過該初級側繞組10產生磁場並與該磁心2耦合。

所述次級側繞組11為一扁平的導電片110，該導電片110具有至少一開放式的迴圈111以及二導通端112,113，該二導通端112,113用與外部的電路連接，例如負載端的電路；為了增加電氣隔離，在該導電片110的迴圈111外部包覆有一絕緣的隔離層114，並建立有一隔片115在該二導通端112,113之間避免其短路接觸；這個隔離層114的形成可以是將絕緣材料直接射出成型在該迴圈111上，但不以此為限。

將該包覆有隔離層114的導電片110自該槽座3的開口32插入到槽室30中，二導通端112,113則外露用與外部的電路連接。在二導電端112,113與外部電路連通後，該次級側繞組11與磁心2耦合轉換的電壓值便可供應給該外部電路使用。

透過本發明上述的設計，請同時參考圖7~圖10，該次級側繞組11還可以視外部連接電路開發者的需求增加或擴充圈(匝)數，或透過二導通端112,113以串聯或並聯方式與其外部的線路相連而得到電路配置的靈活性；特別是，以該槽座3提供所述次級側繞組11的組裝，不僅增加了與初級側繞組10之間的安全距離，更儘可能減少所佔據的空間，且即便使用在高頻的電源環境，也能把變壓器漏感產生的損失與危害降到最低程度。

以上說明，僅係列舉本發明較佳實施方式之一、並非用以限制本發明之實質內容，熟悉該項技藝者利用本發明所進行之任何等效置換與簡單修飾，例如定義該線圈之初級側繞組或次級側繞組的位置、數量、形式，或使用的材料等替代方案，皆仍應被後敘之申請專利範圍所含蓋。