TWM531038U - 變壓器結構 - Google Patents

Description

變壓器結構

本創作涉及一種變壓器結構，尤其涉及一種應用於電力、電子產品的變壓器結構。

習知電子產品中，供電通常需要再經過變壓器的轉換，以符合各個電子元件適切的驅動電能。現有的變壓器包括一繞線架、一纏繞於繞線架上的第一線圈及第二線圈，以及一套設在繞線架上的鐵芯組。習知變壓器可以應用於電源供應器(power supply)，但是針對於高瓦特數的電源供應器，變壓器會有電能消耗及溫升的問題。

綜上所述，本創作人有感上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合學理的應用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的創作。

本創作所要解決的技術問題，在於提供一種變壓器結構，直流電阻可大幅下降，以減少功率消耗，並改善溫升。

為了解決上述的技術問題，本創作提供一種變壓器結構，包括：繞線架，該繞線架具有一繞線部，該繞線部的一側設有接腳座，該接腳座上設有多個第一接腳；第一線圈，該第一線圈纏繞於該繞線架的繞線部上，且該第一線圈電連接於該些第一接腳； 兩個第二線圈，該兩個第二線圈為具有導電性的金屬片，該兩個第二線圈各具有一環形本體及兩個第二接腳，該兩個第二接腳連接於該環形本體，該兩個第二線圈設置於該繞線架的繞線部的側邊；以及鐵芯組，該鐵芯組設置在該繞線架上，且該鐵芯組穿設於該第一線圈及該兩個第二線圈的內部。

本創作至少具有下列的優點：本創作的變壓器結構可以藉由降低變壓器二次側線圈的直流電阻(DCR)阻抗來減少變壓器功耗，達到效率的提升與溫升上的改善。另外，本創作變壓器也可應用於空間受限的中瓦特數之電源供應器，本創作變壓器可廣泛應用於電力電子領域。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

1‧‧‧繞線架

11‧‧‧繞線部

12‧‧‧第一穿孔

13‧‧‧接腳座

14‧‧‧第一接腳

A‧‧‧軸心方向

2‧‧‧第一線圈

3‧‧‧第二線圈

31‧‧‧環形本體

311‧‧‧第二穿孔

32‧‧‧第二接腳

33‧‧‧第一絕緣層

H‧‧‧厚度尺寸

W‧‧‧寬度尺寸

4‧‧‧鐵芯組

41‧‧‧鐵芯

411‧‧‧內鐵芯部

412‧‧‧外鐵芯部

5‧‧‧第二絕緣層

6‧‧‧絕緣膠布

7‧‧‧定位機構

71‧‧‧第一定位部

72‧‧‧第二定位部

8‧‧‧子電路板

圖1為本創作變壓器結構第一實施例的立體分解圖。

圖2為本創作變壓器結構第一實施例另一角度的立體分解圖。

圖3為本創作變壓器結構第一實施例的立體組合圖。

圖4為本創作變壓器結構第一實施例另一角度的立體組合圖。

圖5為本創作變壓器結構第一實施例又一角度的立體組合圖。

圖6為本創作變壓器結構第二實施例的立體分解圖。

圖7為本創作變壓器結構第二實施例另一角度的立體分解圖。

圖8為本創作變壓器結構第二實施例的立體組合圖。

圖9為本創作變壓器結構第二實施例另一角度的立體組合圖。

[第一實施例]

請參閱圖1及圖2，本創作提供一種變壓器結構，包括一繞線 架1、一第一線圈2、兩個第二線圈3及一鐵芯組4，其中繞線架1以塑膠等絕緣材質製成，繞線架1具有一繞線部11，繞線部11為一中空管體，繞線部11內設有一貫穿的第一穿孔12。繞線部11的一側設有接腳座13，接腳座13上設有多個第一接腳14，該些第一接腳14以具有導電性的金屬材料製成，該些第一接腳14可呈直線狀或彎折狀，接腳14的形狀並不限制，在本實施例中，該些第一接腳14呈直線狀，且該些第一接腳14平行於繞線架1的軸心方向A。所述繞線架1的構造並不限制，可依規格需求而適當的變化。

第一線圈2纏繞於繞線架1的繞線部11上，且第一線圈2電連接於該些第一接腳14，第一線圈2可以選擇電連接於部分的第一接腳14。

第二線圈3為具有導電性的金屬片，其較佳但不限制是銅片(也可為銅合金片)。該兩個第二線圈3各具有一環形本體31及兩個第二接腳32，第二線圈3的環形本體31可呈螺旋狀繞設，環形本體31可繞設一圈、兩圈或多圈，環形本體31較佳是繞設兩圈以上，但不限制環形本體31的圈數，環形本體31的外緣也可設有第一絕緣層33，該第一絕緣層33可利用絕緣材料包覆或電鍍於環形本體31的外緣。環形本體31內設有一貫穿的第二穿孔311。該環形本體31可呈扁平型式，亦即該環形本體31的斷面呈矩形，且該環形本體31的斷面的寬度尺寸W大於厚度尺寸H。兩個第二接腳32連接於環形本體31，亦即兩個第二接腳32連接於呈螺旋狀繞設的環形本體31的兩端，該些第二接腳32凸出於環形本體31的外緣。

兩個第二線圈3設置於繞線架1的繞線部11的側邊，亦即兩個第二線圈3可以分別設置於繞線架1的繞線部11相對的兩側，在本實施例中該繞線部11為一呈圓形的中空管體，且第二線圈3的環形本體31形成對應的圓形，使得兩個第二線圈3可以對應地 靠置於繞線架1的繞線部11相對的兩側，第二線圈3設置於繞線架1的繞線部11的外側，而非纏繞於繞線架1的繞線部11上。第二線圈3的該些第二接腳32則凸出於繞線架1的側邊，該些第二接腳32可垂直於繞線架1的軸心方向A，亦即該些第二接腳32與該些第一接腳14相互垂直，該些第二接腳32與該些第一接腳14凸出於繞線架1不同的兩側。本實施例為一、二次側對稱的組裝方式，此種組裝方式兩組二次側漏感差異較小。

另，該些第二接腳32也可予以適當的彎折，例如可將該些第二接腳32彎折垂直於環形本體31(圖略)，使該些第二接腳32與該些第一接腳14延伸的方向相同，亦即該些第二接腳32也可以平行於繞線架1的軸心方向A，該些第二接腳32與該些第一接腳14相互平行，使該些第二接腳32與該些第一接腳14凸出於繞線架1的一側，以便插接於電路板上。該些第二接腳32也可以進一步地插接電連接於一子電路板8。

繞線架1的繞線部11的側邊與兩個第二線圈3之間可進一步設有定位機構7，用以將兩個第二線圈3定位於繞線架1的繞線部11的側邊，以避免兩個第二線圈3與繞線架1之間鬆動。該定位機構7可包含第一定位部71，第一定位部71設於繞線架1的繞線部11的側邊，第一定位部71可為一內側呈弧面的板體或柱體，第一定位部71可抵觸於第二線圈3的外緣一側。

該定位機構7也可進一步包含第二定位部72，該第二定位部72設於繞線架1的繞線部11的側邊，第二定位部72可為一內側呈弧面的板體或柱體，第二定位部72可抵觸於第二線圈3的外緣另一側。第一定位部71及第二定位部72位於第二線圈3的外緣兩側，使得第二線圈3得以穩固地定位於繞線架1的繞線部11的側邊。

進一步地，繞線架1的繞線部11的外緣靠近兩個第二線圈3的位置可貼設有絕緣膠布6，亦即繞線架1的繞線部11的外緣近 兩側處分別以貼設方式環設有絕緣膠布6，兩個絕緣膠布6位於第一線圈2與兩個第二線圈3之間，用以增加絕緣效果，且絕緣膠布6的厚度變化也可用以調整第一線圈2與第二線圈3的距離。

鐵芯組4設置在繞線架1上，且鐵芯組4穿設於第一線圈2及兩個第二線圈3的內部。鐵芯組4的構造並不限制，可依規格需求而適當的變化。在本實施中，鐵芯組4包含兩個鐵芯41，兩個鐵芯41相對設置，兩個鐵芯41分別套設在繞線架1的繞線部11的兩側。兩個鐵芯41各具有一內鐵芯部411及一外鐵芯部412，內鐵芯部411及外鐵芯部412相連接而形成導磁迴路。兩個鐵芯41的內鐵芯部411穿設於第一線圈2及兩個第二線圈3的內部，亦即鐵芯41的內鐵芯部411可穿設第一線圈2的第一穿孔12及及第二線圈3的第二穿孔311。兩個鐵芯41的外鐵芯部412套設於第一線圈2及兩個第二線圈3的外部，藉此組成一完整的變壓器結構(如圖3至圖5所示)。

[第二實施例]

請參閱圖6至圖9，本實施例與第一實施例大致相同，其差異僅在於，兩個第二線圈3設置於該繞線架1的繞線部11的同一側，亦即兩個第二線圈3相鄰設置，且兩個第二線圈3之間設有一第二絕緣層5。本實施例為一、二次側非對稱組裝法，此種組裝方式兩組二次側漏感差異較明顯，且兩組二次側繞線間需加設有一第二絕緣層5。

進一步地，繞線架1的繞線部11的外緣靠近兩個第二線圈3的位置貼設有絕緣膠布6，亦即繞線架1的繞線部11的外緣近一側處以貼設方式環設有絕緣膠布6，絕緣膠布6位於第一線圈2與兩個第二線圈3之間，用以增加絕緣效果，且絕緣膠布6的厚度變化也可用以調整第一線圈2與第二線圈3的距離。

本創作的變壓器結構，第一線圈(一次側線圈)可藉由第一接腳14直接插接電連接於電路板，以取代飛線(fly line)方式， 藉此提升工廠製程效率。而第二線圈(二次側線圈)可以使用具有導電性的金屬片(如銅片)繞製，也可進一步設有定位機構固定第二線圈，相較於一般銅線或多股線繞製方式，直流電阻(Direction Current Resistance,DCR)可大幅下降，以減少功率消耗，並改善溫升。

具體而言，本創作繞線部分，二次側繞阻(DCR)可大幅下降，對於高瓦特數的電源供應器開發在效率與變壓器的溫升方面得以改善，以符合80 PLUS高效率機種的規範。例如與磁性元件安規110度的規範，以400瓦電源供應器為例，其變壓器二次側線圈使用350股絞線繞製，繞阻DCR規格書定義2mΩ max，實際量測為1.5mΩ，而二次側線圈使用銅片的變壓器，其繞阻DCR規格書定義0.9mΩ max，故銅片變壓器在二次側DCR方面改善40%以上，在效率上與變壓器溫升上會有明顯的改善。因此，本創作變壓器的提出，可使高瓦特數電源供應器符合80 plus以安規110度的規範，並改善工廠製程。

本創作二次側繞線以使用銅片為例的變壓器，加入330W 80 PLUS Gold power supply做驗證，發現導入該變壓器結構，在效率部分提升效率約為0.09%~0.31%不等；在溫升部分，則可改善7~8℃不等。經由本創作變壓器結構的應用，可以達到減少變壓器的電能消耗與改善溫升，並可以符合相關效率的規範。

惟以上所述僅為本創作的優選實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。

1‧‧‧繞線架

11‧‧‧繞線部

12‧‧‧第一穿孔

13‧‧‧接腳座

14‧‧‧第一接腳

A‧‧‧軸心方向

2‧‧‧第一線圈

3‧‧‧第二線圈

31‧‧‧環形本體

311‧‧‧第二穿孔

32‧‧‧第二接腳

33‧‧‧第一絕緣層

H‧‧‧厚度尺寸

W‧‧‧寬度尺寸

4‧‧‧鐵芯組

41‧‧‧鐵芯

411‧‧‧內鐵芯部

412‧‧‧外鐵芯部

6‧‧‧絕緣膠布

7‧‧‧定位機構

71‧‧‧第一定位部

72‧‧‧第二定位部

8‧‧‧子電路板

Claims (10)

1. 一種變壓器結構，包括：繞線架，該繞線架具有一繞線部，該繞線部的一側設有接腳座，該接腳座上設有多個第一接腳；第一線圈，該第一線圈纏繞於該繞線架的繞線部上，且該第一線圈電連接於該些第一接腳；兩個第二線圈，該兩個第二線圈為具有導電性的金屬片，該兩個第二線圈各具有一環形本體及兩個第二接腳，該兩個第二接腳連接於該環形本體，該兩個第二線圈設置於該繞線架的繞線部的側邊；以及鐵芯組，該鐵芯組設置在該繞線架上，且該鐵芯組穿設於該第一線圈及該兩個第二線圈的內部。
2. 如請求項1所述的變壓器結構，其中該繞線架的繞線部的側邊與該兩個第二線圈之間設有定位機構，用以將該兩個第二線圈定位於該繞線架的繞線部的側邊。
3. 如請求項2所述的變壓器結構，其中該定位機構包含第一定位部及第二定位部，該第一定位部及該第二定位部設於該繞線架的繞線部的側邊，該第一定位部抵觸於該第二線圈的外緣一側，該第二定位部抵觸於該第二線圈的外緣另一側。
4. 如請求項1所述的變壓器結構，其中該第二線圈的環形本體呈螺旋狀繞設，該兩個第二接腳連接於該環形本體的兩端，該環形本體的外緣設有第一絕緣層，該環形本體呈扁平型式，該環形本體的斷面呈矩形，該環形本體的斷面的寬度尺寸大於厚度尺寸。
5. 如請求項1所述的變壓器結構，其中該兩個第二線圈分別設置於該繞線架的繞線部相對的兩側，該兩個第二線圈設置於該繞線架的繞線部的外側。
6. 如請求項1所述的變壓器結構，其中該兩個第二線圈設置於該繞線架的繞線部的同一側，該兩個第二線圈設置於該繞線架的 繞線部的外側，且該兩個第二線圈之間設有第二絕緣層。
7. 如請求項1所述的變壓器結構，其中該兩個第二線圈為銅片或銅合金片。
8. 如請求項1所述的變壓器結構，其中該些第一接腳平行於該繞線架的軸心方向，該些第二接腳垂直於該繞線架的軸心方向，該些第二接腳與該些第一接腳相互垂直。
9. 如請求項1所述的變壓器結構，其中該繞線架的繞線部的外緣靠近該兩個第二線圈的位置環設有絕緣膠布，該絕緣膠布位於該第一線圈與該兩個第二線圈之間。
10. 如請求項1所述的變壓器結構，其中該鐵芯組包含兩個鐵芯，該兩個鐵芯相對設置，該兩個鐵芯分別套設在該繞線架的繞線部的兩側，該兩個鐵芯各具有一內鐵芯部及一外鐵芯部，該內鐵芯部及該外鐵芯部相連接而形成導磁迴路，該兩個鐵芯的內鐵芯部穿設於該第一線圈及該兩個第二線圈的內部，該兩個鐵芯的外鐵芯部套設於該第一線圈及該兩個第二線圈的外部。