TWI809507B - 模組化變壓器之二次側大電流結構 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種模組化變壓器之二次側大電流結構，特別是指藉由多層的導電金屬之串聯或並聯，而能將電壓或電流不斷延伸放大，同時調整為二次側模組化的方式，能維持較小體積。其主要係由環形鐵芯、第一模組、第二模組、第三模組、第四模組及一次側電源線所組成，將該環形鐵芯放置入第一模組內，並依序將第二模組、第三模組、第四模組層層套入堆疊而形成有四層導電金屬，並產生感應電壓，運用將各層導電金屬之串聯或並聯，達到設計電壓及電流的效果，本發明以模組式之導電金屬層層加疊，能以較小的變壓器體積，具有較高效率，同時降低變壓器重量以及建構成本，以達到較大效益，尤其施工快速簡便，可有效降低成本，確實較傳統變壓器進步者。

Description

模組化變壓器之二次側大電流結構

本發明係有關於一種模組化變壓器之二次側大電流結構，其主要係運用多層的導電金屬配合環型鐵芯所製成之變壓器，並利用四層以上的導電金屬進行串聯或並聯，使變壓器的電壓或電流可依業者需求不斷加大，且變壓器係以模組化延伸放大其電壓或電流，故可達到低成本、高效率、變壓器體積縮小及重量輕之優點。

按，傳統直流的變壓器構造，主要係利用SCR或IGBT矽控整流器來控制，其主要係用於大電流之直流電源(例如：輸出1V~500V，1A~50000A)，或高頻交換式(開關式DC)直流整流器。而其用途主要應用在表面處理(即電鍍)或陽極處理，例如：手機外殼、PCB線路板電鍍、IC導電架電鍍、連續電鍍、五金螺絲電鍍、電解、充電器、電着塗裝、直流電聯車或電動車充電機…等。

而該SCR或IGBT控制矽整流器之變壓器，主要係利用矽鋼片材料做為變壓器鐵芯，配合導電金屬材料以一次側用銅線繞線方式二次側用銅線繞線方式組成，且為了因應大電流低電壓之需要，該SCR控制矽整流之變壓器，鐵損及銅損高，且效率又低，既耗能又耗電。該傳統變壓器體積非常龐大，又因大電流低電壓整流時會產生高溫，所以一般都必須有冷卻裝置，如果藉由強制風扇進行冷卻，則會產生極大噪音；若使用油冷式或水冷卻方式，則將會產生污染，且其整流效率較低。

發明人係專門從事於DC直流電源供應器之開發設計工作，有鑒於大電流低電壓之變壓器，不僅體積龐大且效率低，顯然無法滿足所需，因此發明人萌發改革之決心，並配合本身之專業及多年來的工作經驗，終於在歷經數次的試驗、修正與改進後，首創出本發明模組化不斷加大的大電流低電壓之變壓器，其體積小、效率高，且具極佳之散熱系統，相當符合工業上對於大電流之需求，實為變壓器的新技術突破。

本發明係有關於一種模組化變壓器之二次側大電流結構，特別是指藉由多層的導電金屬之串聯或並聯，而能將電壓或電流不斷延伸放大，其模組化的方式，能維持較小體積且效率高。

其主要係由環形鐵芯、第一模組、第二模組、第三模組、第四模組及一次側電源線所組成，將該環形鐵芯放置入第一模組內，並依序將第二模組、第三模組及第四模組層層堆疊，而形成有四層導電金屬，藉以產生感應電壓，且該模組能繼續延伸堆疊成多層導電金屬，藉以產生高電壓大電流。

其中，該每一層導電金屬係為銅材模組，位於最外層之第四模組向內設有包覆環形鐵芯的一次側電源線，而能經由環形鐵芯及一次側電源線與多層銅材模組產生感應電壓，藉由本發明之模組化將四層導電金屬進行串聯或並聯，或能繼續延伸多層銅材模組，可達到高電壓大電流的效果，即係將第一模組之一端電性連接第二模組之一端，而該第二模組之另一端則電性連接第三模組，並將該第三模組之另一端電性連接第四模組，藉由內層之一端串接到外層的任一端，而產生串聯效果，進而使電壓經由每一層的連接逐漸加高，藉以增加電壓，使本發明形成高電壓大電流的變壓器。

本發明以模組式之導電金屬層層加疊，能縮小變壓器體積，更提高效率同時降低變壓器重量以及建構成本，以達到較大效益，尤其施工快速簡便，可有效降低成本，確實較傳統變壓器進步者。

本發明係有關於一種模組化變壓器之二次側大電流結構，特別是指藉由多層的銅材模組之串聯或並聯，而能不斷延伸模組數量，以達到業者之電壓或電流的需求，其模組化的方式，能維持較小體積、高效率並降低建構成本。

首先，請參閱第1圖所示，其主要係由環形鐵芯１０、第一模組１１、第二模組１２、第三模組１３、第四模組１４及一次側電源線２所組成，將該環形鐵芯１０放置入第一模組１１內，並依序將第二模組１２、第三模組１３及第四模組１４層層堆疊，而形成有四層導電金屬，即銅材模組，藉以產生感應電壓，且該模組能由外側不斷延伸套裝，可堆疊成多層導電金屬，藉以產生高電壓或大電流，並與該一次側電源線２之Ｒ端及Ｓ端電源連接。

其中，關於模組化之四層導電金屬的運用，請仍然參閱第1圖及第2圖所示，該第一層導電金屬為第一模組１１、第二層導電金屬為第二模組１２、第三層導電金屬為第三模組１３，第四層導電金屬為第四模組１４，該每一層導電金屬係為銅材模組，而該環型鐵芯１０係由鐵粉芯、納米晶、非矽晶或矽鋼片…等材料製成，位於最外層之第四模組１４向內設有包覆該環形鐵芯１０的一次側電源線２，其為一次側電源銅線之繞線，而能經由該二次側銅材模組及一次側電源線２產生二次側電壓及電流的變化，該每一模組之堆疊係以外層模組外環直徑大於內層模組外環直徑，而該每一模組之堆疊係以外層模組內環直徑小於內層模組內環直徑，以達到層層堆疊的結構。

其次，請繼續參閱第2圖及第3圖所示，本發明利用四層導電金屬間的串聯，可達到高電壓低電流的效果，即係於第一模組１１之內環１１１連接輸出端U，而該第一模組１１之電路輸出端Ｖ１電性連接第二模組１２之電路輸出端U２，該第二模組１２之電路輸出端Ｖ２則電性連接第三模組１３之電路輸出端U３，該第三模組１３之電路輸出端Ｖ３係則電性連接第四模組１４之電路輸出端U４，而該第四模組１４之外環１４０係連接輸出端Ｖ，藉由將四層導電金屬之電路輸出端Ｖ１、U２、Ｖ２、U３、Ｖ３、U４的頭尾利用銅片相連成串聯效果，進而使電壓經由每模組之連接逐漸加高，使本發明形成高電壓低電流的變壓器１（請回顧第1圖所示），且該模組式之導電金屬可層層加疊，使串聯能不斷延伸；其實施方式，請再參閱第4圖所示，係在該變壓器１之外層的第四模組１４可再套設更大的模組環１５，該模組環１５之直徑係大於內層的第四模組１４，其模組環１５之內環１５１直徑小於第四模組１４之內環１４１，並能不斷延伸其數量，以達到業者要求之電壓或電流的需求，且該變壓器１僅增加模組環１５的體積，故本發明能以較小體積達到較高效率之目的。

除此之外，本模組亦可採用並聯的方式，請配合第5圖所示，同樣將該第一模組１１、第二模組１２、第三模組１３及第四模組１４堆疊套合，並將輸出端U及輸出端V採並聯相接，即係令輸出端U、電路輸出端U２、電路輸出端U３及電路輸出端U４並聯，而輸出端V、電路輸出端V１、電路輸出端V２及電路輸出端V３並聯，則能運用本發明之模組產生高電流低電壓的效果。

綜上所述，本發明為模組化形式的變壓器，並能以串聯或並聯的電路連接方式，而為多組模組化以調整電壓或電流的變壓器，以提供產業上的需求，本發明整體體積小、效能高，且具極佳之散熱系統，加以建購成本低，不僅有創新性及新穎性，實具極佳之經濟效益，當符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。

〔本發明〕 １:變壓器 １０:環形鐵芯 １０１:變壓器 １１:第一模組 １２:第二模組 １３:第三模組 １４:第四模組 １４０:外環 １４１:內環 １５:模組環 １５０:外環 １５１:內環 ２:一次側電源線 Ｒ:電源端 Ｓ:電源端 Ｕ:輸出端 Ｕ２:電路輸出端 Ｕ３:電路輸出端 Ｕ４:電路輸出端 Ｖ:輸出端 Ｖ１:電路輸出端 Ｖ２:電路輸出端 Ｖ３:電路輸出端 Ｖ４:電路輸出端

第1圖係本發明之立體圖。 第2圖係本發明之立體分解圖。 第3圖係本發明串聯電路之示意圖。 第4圖係本發明套模組環之示意圖。 第5圖係本發明並聯電路之示意圖。

1:變壓器

10:環形鐵芯

11:第一模組

12:第二模組

13:第三模組

14:第四模組

2:一次側電源線

R:電源端

S:電源端

U:輸出端

V:輸出端

Claims (5)

1. 一種模組化變壓器之二次測大電流結構，其主要係由環形鐵芯、第一模組、第二模組、第三模組、第四模組及感應線圈所組成，將該環形鐵芯放置入該第一模組內，並依序將該第二模組、該第三模組及該第四模組層層堆疊，而形成有四層導電金屬，藉以產生感應電壓，且該模組能向外側延伸套裝，藉由不斷延伸堆疊成多層導電金屬，藉以產生高電壓或高電流，該每一層導電金屬係為銅材，位於最外層之該第四模組向內設有包覆該環形鐵芯的感應線圈，其為一次測電源銅線之繞線，而能經由該二次測模組及一次測感應線圈產生電壓及電流的變化，該每一模組之堆疊係以外層模組外環直徑大於內層模組外環直徑，而該每一模組之堆疊係以外層模組內環直徑小於內層模組內環直徑，以達到層層堆疊的結構。
2. 如請求項1所述模組化變壓器之二次測大電流結構，其中，串聯時，係將該第一模組之一側連接電源端、另一側電路端電性連接該第二模組之一側電路端，該第二模組之另一側電路端則電性連接該第三模組之一側電路端，而該第三模組之另一側電路端則電性該第四模組的電源端，藉由每一導電金屬的內層之一端串接到外層的任一端，使四層導電金屬之電路端的頭尾相接以產生串聯效果，進而使電壓經由每一層的連接逐漸增大，即組成二次測模組化之高電壓低電流變壓器。
3. 如請求項1所述模組化變壓器之二次測大電流結構，其中，並聯時，係將該第一模組之電源端與該第二模組、該第三模組及該第四模組的電路端相接；而該第一模組、該第二模組、該第三模組之電路端與該第四模組的電路端以產生並聯效果，進而使電流經由每一層的連接逐漸增大，即組成二次測模組化之高電流低電壓變壓器。
4. 如請求項1所述模組化變壓器之二次測大電流結構，其中，該環型鐵芯係由鐵粉芯、納米晶、非矽晶或矽鋼片以上其一或其組合所製成。
5. 如請求項1所述模組化變壓器之二次測大電流結構，其中，該第四模組再套設更大的模組環，該模組環之外環直徑係大於內層的該第四模組的外環；而該模組環之內環直徑小於該第四模組的內環，並能無限延伸增加其數量，而能將該變壓器的電壓或電流無限放大。