TWI831451B - 複合式導電結構及磁性元件 - Google Patents

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Abstract

一種複合式導電結構包括複數個漆包線與銅箔。漆包線彼此緊鄰且往相同方向延伸。銅箔圍繞這些漆包線的外側至少一圈，且完全覆蓋這些漆包線的整個外側。

Description

複合式導電結構及磁性元件
本揭露是有關一種複合式導電結構及一種具有此複合式導電結構的磁性元件。
在切換式電源的變壓器中，於輸出大電流應用下，為了提高整體效率，其必須提高變壓器內銅填充率來降低銅損耗。常見設計例如使用銅片或是單芯粗線纏繞鐵芯。然而，因輸出端的電流同時具有交流電與直流電，因此在銅片或單芯粗線上會因為趨膚深度與鄰近效應造成交流損耗，且此現象隨著功率密度提升、頻率升高會更加嚴重。雖然使用多股線可以有效抑制趨膚深度與鄰近效應所造成的交流損耗，但多股線因其內銅填充率相較於銅片或單芯線較低，所以在大瓦特數應用下，直流損耗會隨著電流增加而增高。若增加線股數來增大銅截面積，這將導致體積增加。
此外，多股線為多根單芯線結合，其兩端吃錫後的形狀難以定型，存在錫裂、毛刺、錫鬚等狀況，需要後處理整型動作(如切斜角、模壓等)，以利後續自動化插件，使製造成本增加。
本揭露之一技術態樣為一種複合式導電結構。
根據本揭露之一些實施方式，一種複合式導電結構包括複數個漆包線與銅箔。漆包線彼此緊鄰且往相同方向延伸。銅箔圍繞這些漆包線的外側至少一圈，且完全覆蓋這些漆包線的整個外側。
在一些實施方式中，上述銅箔捲繞漆包線，且銅箔捲繞漆包線的切線方向與漆包線的長度方向的夾角為90度。
在一些實施方式中，當上述當銅箔捲繞漆包線時，銅箔的長度與漆包線的長度相同。
在一些實施方式中，上述這些漆包線的整個外側定義出圓周長，且銅箔的寬度大於等於此圓周長。
在一些實施方式中，上述銅箔纏繞漆包線。銅箔纏繞漆包線的切線方向與漆包線的長度方向的夾角為30度至60度。
在一些實施方式中，當上述銅箔纏繞漆包線時，銅箔的長度大於漆包線的長度。
在一些實施方式中，上述銅箔具有複數個交疊區，且這些交疊區間隔地位於漆包線的外側上。
在一些實施方式中，上述交疊區的每一者的寬度小於銅箔的寬度。
在一些實施方式中，上述銅箔的厚度在0.0005吋至0.005吋的範圍中。
在一些實施方式中，上述複合式導電結構更包括黏膠。黏膠位於銅箔與漆包線的外側之間。
在一些實施方式中，上述黏膠為導電膠。
在一些實施方式中，上述複合式導電結構更包括導電材。導電材包覆銅箔與漆包線的同側端。
在一些實施方式中，上述導電材為錫，且導電材具有圓形的輪廓。
本揭露之另一技術態樣為一種磁性元件。
根據本揭露之一些實施方式，一種磁性元件包括鐵芯與複合式導電結構。複合式導電結構繞設於部分之鐵芯。複合式導電結構包括複數個漆包線與銅箔。漆包線彼此緊鄰且往相同方向延伸。銅箔圍繞這些漆包線的外側至少一圈，且完全覆蓋這些漆包線的整個外側。
在一些實施方式中，上述複合式導電結構的一端從鐵芯延伸而出。複合式導電結構更包括導電材。導電材包覆複合式導電結構的該端。
在本揭露上述實施方式中，由於複合式導電結構包括彼此緊鄰且往相同方向延伸的複數個漆包線，因此可以有效抑制趨膚深度與鄰近效應所造成的交流損耗。此外，複合式導電結構的銅箔圍繞漆包線的外側至少一圈，且完全覆蓋這些漆包線的整個外側，因此可提升複合式導電結構的內銅填充率，以在大瓦特數應用下降低直流損耗。此外，由於銅箔具有將漆包線定型的功效，不僅可確保漆包線彼此緊靠節省體積，還可進一步省略或簡化傳統對漆包線同側端的後處理整型動作(如上錫後的切斜角、模壓等製程)，降低製造成本。
以下揭示之實施方式內容提供了用於實施所提供的標的之不同特徵的許多不同實施方式，或實例。下文描述了元件和佈置之特定實例以簡化本案。當然，該等實例僅為實例且並不意欲作為限制。此外，本案可在各個實例中重複元件符號及/或字母。此重複係用於簡便和清晰的目的，且其本身不指定所論述的各個實施方式及/或配置之間的關係。
諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「上部」等等空間相對術語可在本文中為了便於描述之目的而使用，以描述如附圖中所示之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋除了附圖中所示的定向之外的在使用或操作中的裝置的不同定向。裝置可經其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)並且本文所使用的空間相對描述詞可同樣相應地解釋。
第1圖繪示根據本揭露一實施方式之複合式導電結構100的側視圖。第2圖繪示第1圖之複合式導電結構100在銅箔120捲繞漆包線束110前的分解圖。同時參閱第1圖與第2圖，複合式導電結構100包括複數個漆包線110a與銅箔120。複數個漆包線110a彼此緊鄰且往相同方向D1延伸，而形成一束漆包線束110。漆包線110a的數量並不用以限制本揭露。在本實施方式中，銅箔120以方向D2捲繞漆包線束110，使銅箔120可圍繞漆包線束110的外側112至少一圈，且完全覆蓋這些漆包線110a的整個外側112。每一漆包線110a的外圍可設有絕緣漆而彼此絕緣，可應用於變壓器。在本文中，「捲繞」意指如紙捲、蛋捲、壽司捲的形成方式。
第3圖繪示第1圖之複合式導電結構100沿線段3-3的剖面圖。同時參閱第2圖與第3圖，當銅箔120捲繞成束的漆包線束110時，銅箔120捲繞漆包線束110的切線方向T1與漆包線束110的長度方向(即方向D1)的夾角為90度。應理解，第2圖的方向D1為第3圖垂直紙面的方向。換句話說，漆包線束110與前述切線方向T1垂直。經由以上配置，複合式導電結構100在大電流(含直流與交流)應用下，可有效降低耗損，達到提高效率與功率密度之需求。
具體而言，由於複合式導電結構100包括彼此緊鄰且往相同方向D1延伸的複數個漆包線110a，因此可以有效抑制趨膚深度與鄰近效應所造成的交流損耗。此外，複合式導電結構100的銅箔120圍繞漆包線束110的外側112至少一圈，且完全覆蓋這些漆包線110a的整個外側112，因此可提升複合式導電結構100的內銅填充率，以在大瓦特數應用下降低直流損耗。此外，由於銅箔120具有將漆包線束110定型的功效，不僅可確保漆包線110a彼此緊靠節省體積，還可進一步省略或簡化傳統對漆包線110a同側端的後處理整型動作(如上錫後的切斜角、模壓等製程)，降低製造成本。
在本實施方式中，銅箔120的長度與漆包線束110的長度相同，皆為長度L，以確保銅箔120能藉由捲繞方式完全覆蓋漆包線束110的整個外側112。此外，一束漆包線束110的外側112可排列出近似圓形的輪廓，因此漆包線束110的外側112可定義出圓周長C。更詳細地說，靠近銅箔120的漆包線束110的外側112可圍繞出一連續表面，而此連續表面即為上述的圓周長C。在本實施方式中，銅箔120的寬度W大於等於漆包線束110的圓周長C，以確保銅箔120可圍繞漆包線束110的外側112一圈以上，例如第3圖的銅箔120圍繞漆包線束110的外側112三圈，但並不用以限制本揭露。在一些實施方式中，銅箔120的寬度W可在15mm至25mm的範圍中，例如21mm。銅箔120的厚度H可在0.0005吋至0.005吋的範圍中，例如0.001吋。
第4圖繪示根據本揭露另一實施方式之複合式導電結構100a的剖面圖，其剖面位置與第3圖相同。複合式導電結構100a包括複數個漆包線110a與銅箔120a。銅箔120a圍繞漆包線束110的外側112。本實施方式與第3圖實施方式不同的地方在於，複合式導電結構100a更包括黏膠130。黏膠130位於銅箔120a與漆包線束110的外側112之間。在一些實施方式中，黏膠130可為導電膠，例如銀膠或銅膠。黏膠130可預先形成於銅箔120a朝向漆包線束110的表面，因此當銅箔120a圍繞漆包線束110時，銅箔120a可直接貼附於漆包線束110的外側112上，方便使用。由於複合式導電結構100a具有黏膠130，因此可提升銅箔120a與漆包線束110之間的緻密性(緊靠度)，進而減少複合式導電結構100a的體積。此外，由於銅箔120a與漆包線束110之間的黏膠130具有導電性，因此可進一步降低阻抗，利於電流傳輸。在本實施方式中，銅箔120a圍繞漆包線束110的外側112一圈，但並不用以限制本揭露。
應瞭解到，已敘述過的元件連接關係、材料與功效將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明其他形式的複合式導電結構。
第5圖繪示根據本揭露又一實施方式之複合式導電結構100b的側視圖。第6圖繪示第5圖之複合式導電結構100b在銅箔120b纏繞漆包線束110時的側視圖。同時參閱第5圖與第6圖，複合式導電結構100b包括複數個漆包線110a與銅箔120b。漆包線110a彼此緊鄰且往相同方向D1延伸，而形成一束漆包線束110。在本實施方式中，銅箔120b以方向D3纏繞漆包線束110，使銅箔120b可圍繞漆包線束110的外側112至少一圈，且完全覆蓋這些漆包線束110的整個外側112。在本文中，「纏繞」意指如繃帶繞腿部的設置方式。
在本實施方式中，當銅箔120b纏繞漆包線束110時，銅箔120b纏繞漆包線束110的切線方向T2與漆包線束110的長度方向(即方向D1)的夾角為30度至60度，例如45度。此外，銅箔120b具有複數個交疊區A，且這些交疊區A間隔地位於漆包線束110的外側112上。交疊區A的每一者的寬度O小於銅箔120b的寬度W1，不僅可避免漆包線束110的外側112的任一部分露出，也可讓銅箔120b可從漆包線束110的一端往方向D1逐漸纏繞至漆包線束110的另一端。也就是說，銅箔120b採傾斜且部分重疊的方式纏繞於漆包線束110的外側112。複合式導電結構100b在大電流(含直流與交流)應用下，可有效降低耗損，達到提高效率與功率密度之需求。
第7圖繪示第5圖之銅箔120b拉直時的側視圖。同時參閱第6圖與第7圖，在本實施方式中，由於銅箔120b是以纏繞方式設置於漆包線束110的外側112且具有交疊區A，因此當銅箔120b尚未纏繞漆包線束110前(即銅箔120b整個拉直時)，銅箔120b的長度L1會大於漆包線束110的長度L。
第8圖繪示根據本揭露一實施方式之磁性元件200的側視圖。如圖所示，磁性元件200包括鐵芯210與前述之複合式導電結構100。複合式導電結構100繞設於部分之鐵芯210，且複合式導電結構100的兩端E1、E2可從鐵芯210延伸而出。磁性元件200可為交流與直流變壓器，但並不以此為限，也可為交流變壓器或直流變壓器。在其他實施方式中，第8圖的複合式導電結構100可由前述之複合式導電結構100a(見第4圖)、100b(見第5圖)替換，合先敘明。
第9圖繪示第8圖之導電材140從方向D4看的示意圖。在第9圖中，僅以複合式導電結構100的一端E1為示例，應理解，第8圖之複合式導電結構100的另一端E2也可具有如第9圖繪示的結構。同時參閱第8圖與第9圖，複合式導電結構100更包括導電材140。導電材140包覆複合式導電結構100的兩端E1、E2。也就是說，導電材140包覆銅箔120與漆包線束110的同側端，也可以說，導電材140分別包覆銅箔120與漆包線束110的兩端。在一些實施方式中，導電材140為錫，且導電材140具有圓形的輪廓。
由於傳統作為導電接腳的多股線的同側端在吃錫與切脚後，容易存在錫裂、毛刺、錫鬚等現象，為了後續自動化插件還需要針對多股線的同側端進行導電接腳的整型動作，如模壓、切斜角等動作，以利插件。然而，在本實施方式中，複合式導電結構100的銅箔120已對漆包線束110做初步整型，使得複合式導電結構100在形成導電材140附著前的輪廓已為類真圓形狀。如此一來，將能讓插件機台有效辨識中心點，能提高自動化插件比率。此外，圍繞漆包線束110的銅箔120可避免導電材140在形成後發生錫裂、毛刺、錫鬚等狀況，因此可省略或簡化傳統對漆包線110a(見第2圖與第6圖)同側端的後處理整型動作(如上錫後的切斜角、模壓等製程)，降低製造成本。
前述概述了幾個實施方式的特徵，使得本領域技術人員可以更好地理解本揭露的態樣。本領域技術人員應當理解，他們可以容易地將本揭露用作設計或修改其他過程和結構的基礎，以實現與本文介紹的實施方式相同的目的和/或實現相同的優點。本領域技術人員還應該認識到，這樣的等效構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，它們可以在這裡進行各種改變，替換和變更。
100,100a,100b:複合式導電結構
110:漆包線束
110a:漆包線
112:外側
120,120a,120b:銅箔
130:黏膠
140:導電材
200:磁性元件
210:鐵芯
A:交疊區
C:圓周長
D1,D2,D3,D4:方向
E1,E2:端
H:厚度
L,L1:長度
O:寬度
T1,T2:切線方向
W,W1:寬度
當與隨附圖示一起閱讀時，可由後文實施方式最佳地理解本揭露內容的態樣。注意到根據此行業中之標準實務，各種特徵並未按比例繪製。實際上，為論述的清楚性，可任意增加或減少各種特徵的尺寸。 第1圖繪示根據本揭露一實施方式之複合式導電結構的側視圖。 第2圖繪示第1圖之複合式導電結構在銅箔捲繞漆包線前的分解圖。 第3圖繪示第1圖之複合式導電結構沿線段3-3的剖面圖。 第4圖繪示根據本揭露另一實施方式之複合式導電結構的剖面圖。 第5圖繪示根據本揭露又一實施方式之複合式導電結構的側視圖。 第6圖繪示第5圖之複合式導電結構在銅箔纏繞漆包線時的側視圖。 第7圖繪示第5圖之銅箔拉直時的側視圖。 第8圖繪示根據本揭露一實施方式之磁性元件的側視圖。 第9圖繪示第8圖之導電材從方向D4看的示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:複合式導電結構
110:漆包線束
110a:漆包線
112:外側
120:銅箔
C:圓周長
H:厚度
T1:切線方向

Claims (14)

  1. 一種複合式導電結構，包括：複數個漆包線，彼此緊鄰且往相同方向延伸；一銅箔，圍繞該些漆包線的一外側至少一圈，且完全覆蓋該些漆包線的整個該外側；以及一導電材，包覆該銅箔與該些漆包線的同側端，其中該導電材覆蓋該銅箔的端面與該些漆包線的端面。
  2. 如請求項1所述之複合式導電結構，其中該銅箔捲繞該些漆包線，且該銅箔捲繞該些漆包線的切線方向與該些漆包線的長度方向的夾角為90度。
  3. 如請求項2所述之複合式導電結構，其中當該銅箔捲繞該些漆包線時，該銅箔的長度與該些漆包線的長度相同。
  4. 如請求項3所述之複合式導電結構，其中該些漆包線的該外側定義出一圓周長，且該銅箔的寬度大於等於該圓周長。
  5. 如請求項1所述之複合式導電結構，其中該銅箔纏繞該些漆包線，該銅箔纏繞該些漆包線的切線方向與該些漆包線的長度方向的夾角為30度至60度。
  6. 如請求項5所述之複合式導電結構，其中當該銅箔纏繞該些漆包線時，該銅箔的長度大於該些漆包線的長度。
  7. 如請求項6所述之複合式導電結構，其中該銅箔具有複數個交疊區，且該些交疊區間隔地位於該些漆包線的該外側上。
  8. 如請求項7所述之複合式導電結構，其中該些交疊區的每一者的寬度小於該銅箔的寬度。
  9. 如請求項1所述之複合式導電結構，其中該銅箔的厚度在0.0005吋至0.005吋的範圍中。
  10. 如請求項1所述之複合式導電結構，更包括：一黏膠，位於該銅箔與該些漆包線的該外側之間。
  11. 如請求項10所述之複合式導電結構，其中該黏膠為導電膠。
  12. 如請求項1所述之複合式導電結構，其中該導電材為錫，且該導電材具有圓形的輪廓。
  13. 一種磁性元件，包括： 一鐵芯；以及一複合式導電結構，繞設於部分之該鐵芯，該複合式導電結構包括：複數個漆包線，彼此緊鄰且往相同方向延伸；一銅箔，圍繞該些漆包線的一外側至少一圈，且完全覆蓋該些漆包線的整個該外側；以及一導電材，包覆該銅箔與該些漆包線的複數個同側端，其中該導電材覆蓋該銅箔的端面與該些漆包線的端面。
  14. 如請求項13所述之磁性元件，其中該複合式導電結構的該銅箔與該些漆包線的該些同側端從該鐵芯延伸而出。
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