TWM560684U - 變壓器 - Google Patents

Abstract

一種變壓器包括繞線架、第一磁芯、第二磁芯及多個線圈。繞線架包括具有磁芯中孔的中空繞線部、具有磁芯邊孔的側邊繞線部。第一磁芯包括第一磁芯中柱及第一磁芯側柱。第二磁芯包括第二磁芯中柱及第二磁芯側柱。第一與第二磁芯中柱分別插入磁芯中孔，第一與第二磁芯側柱分別插入磁芯邊孔，且第一磁芯側柱的頂面與第二磁芯側柱的頂面存在間隙。線圈纏繞中空繞線部，且線圈的其中一圈纏繞中空繞線部及側邊繞線部。

Description

變壓器

本新型創作是有關於一種變壓器，且特別是有關於一種可調整耦合狀態的變壓器。

變壓器（transformer）是一種用來升高或降低交流電壓的電子元件。簡單而言是在一個閉合磁芯（也稱鐵心）上纏繞有初級線圈（也稱原邊繞組）和次級線圈（也稱副邊繞組）。當初級線圈通過交流電流時，磁芯中產生磁通量，而此磁通量使得次級線圈產生感應電流。

一般習知的變壓器的架構主要是由一繞線架突設有數間隔，將一次側繞組線圈（primary coil）及二次側繞組線圈（secondary coil）分別相隔纏繞在繞線架上，以分別形成激磁線圈與感應線圈。。此外，繞線架更具有一中空部，供相吻合的磁芯（也稱鐵心）由該中空部兩側插置，並分別於該繞線架兩側設有引線端子，使該激磁線圈與感應線圈各藉由該引線端子與外部電路連接。然而由於實際變壓器的激磁線圈與感應線圈在磁通交連上無法完全耦合，致使實際變壓器無法避免地產生洩漏磁通，且往往因為繞線結構的些微變化，而影響變壓器的耦合狀態，因而導致大量生產時，變壓器的耦合狀態不易控制。一旦經測試不符合規定時，成品變壓器常需重繞甚至整組報廢，如此即導致製造成本的大幅增加。

本新型創作提供一種變壓器，其可輕易調整變壓器的耦合狀態，減少線圈匝數，降低生產成本。

本新型創作的一種變壓器，包括一繞線架、一第一磁芯、一第二磁芯及多個線圈。繞線架包括具有一磁芯中孔的一中空繞線部、具有一磁芯邊孔的一側邊繞線部。第一磁芯包括一第一磁芯中柱以及一第一磁芯側柱。第二磁芯包括一第二磁芯中柱以及一第二磁芯側柱，其中第一磁芯中柱與第二磁芯中柱分別插入磁芯中孔，第一磁芯側柱與第二磁芯側柱分別插入磁芯邊孔，且第一磁芯側柱的一頂面與第二磁芯側柱的一頂面之間存在一間隙。線圈纏繞中空繞線部，且線圈中的至少其中之一的至少其中一圈纏繞中空繞線部及側邊繞線部。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一磁芯更包括一第一導磁體以及多個第一磁芯邊柱，第一磁芯中柱、第一磁芯側柱以及第一磁芯邊柱連接第一導磁體，且第一磁芯邊柱分別設置於第一磁芯中柱與第一磁芯側柱的相對兩側。

在本新型創作的一實施例中，上述的各第一磁芯邊柱的一高度實質上大於第一磁芯側柱的一高度。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一磁芯側柱以及第一磁芯中柱的頂面的面積的和實質上大於第一磁芯邊柱的頂面的面積的和。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二磁芯更包括一第二導磁體以及多個第二磁芯邊柱，第二磁芯中柱、第二磁芯側柱以及第二磁芯邊柱連接第二導磁體，且第二磁芯邊柱分別設置於第二磁芯中柱與第二磁芯側柱的相對兩側，第一磁芯邊柱的其中之一的一頂面與第二磁芯邊柱的其中之一的一頂面接觸。

在本新型創作的一實施例中，上述的各第二磁芯邊柱的一高度實質上大於第二磁芯側柱的一高度。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二磁芯側柱以及第二磁芯中柱的頂面的面積的和實質上大於第二磁芯邊柱的頂面的面積的和。

在本新型創作的一實施例中，上述的繞線架更包括一上板部以及一下板部。上板部包括一第一表面，下板部包括一第二表面，磁芯中孔以及磁芯邊孔連通第一表面以及第二表面。第一磁芯設置於第一表面，且第二磁芯設置於第二表面。磁芯中孔以及磁芯邊孔分別貫穿該本體的一中間區域以及一邊緣區域，以連通第一表面以及第二表面。

在本新型創作的一實施例中，上述的繞線架更包括一本體以及一側板，本體包括中空繞線部以及一側邊凹口，側板設置於本體的一側邊並與側邊凹口共同定義出磁芯邊孔。

在本新型創作的一實施例中，上述的繞線架更包括多個引線端子組，設置於繞線架，線圈分別連接引線端子組，各引線端子組包括多個電性端子，線圈分別與電性端子電性連接。

基於上述，在本新型創作的實施例的變壓器中，第一磁芯可包括第一磁芯中柱以及第一磁芯側柱，相應地，第二磁芯可包括第二磁芯中柱以及第二磁芯側柱。如此，第一磁芯以及第二磁芯穿過且容納於繞線架的中空繞線部與側邊繞線部內，以使第一磁芯與第二磁芯相互結合形成完整的磁通路。在繞線架的磁芯邊孔內，第一磁芯側柱的頂面與第二磁芯側柱的頂面之間存在間隙。並且，至少一線圈的至少其中一圈纏繞中空繞線部及側邊繞線部。如此配置，本新型創作的實施例的變壓器可透過調整第一磁芯側柱的頂面與第二磁芯側柱的頂面之間的間隙的大小來改變一次側線圈與二次側線圈之間的耦合係數。因此，本新型創作的實施例的變壓器的耦合係數可依需求微調。舉例而言，可依據需求來調整及設計第一磁芯側柱與第二磁芯側柱的高度以得到符合需求的耦合狀態。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本新型創作之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本新型創作。並且，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。

圖1是依照本新型創作的一實施例的一種變壓器的元件分解示意圖。圖2是依照本新型創作的一實施例的一種變壓器的立體示意圖。請參照圖1及圖2，在本實施例中，變壓器100包括一繞線架110、一第一磁芯120、一第二磁芯130及如圖3所示的多個線圈140。繞線架110包括一中空繞線部112、一側邊繞線部114、一第一表面1161以及相對於第一表面1161的一第二表面1181。在本實施例中，中空繞線部112可例如設置於繞線架110的一中間區域並具有磁芯中孔1121，而側邊繞線部114則可位於繞線架110的一側邊區域並具有磁芯邊孔1141。詳細而言，繞線架110更包括一上板部116以及一下板部118，其中，上板部116與下板部118分別設置於中空繞線部112的相對兩端。第一表面1161即可為上板部116的上表面，而第二表面1181則為下板部118的下表面。磁芯中孔1121不僅貫穿中空繞線部112，並貫穿上板部116與下板部118以連通第一表面1161以及第二表面1181。磁芯邊孔1141位於繞線架110的側邊區域並分別貫穿上板部116與下板部118以連通第一表面1161以及第二表面1181。

進一步而言，繞線架110更包括一本體1101以及一側板1102。本體1101包括前述的上板部116、中空繞線部112、下板部118以及側邊凹口117。詳細來說，上板部116與下板部118各包括一側邊凹口117，而側板1102則設置於本體1101的側邊，以與上板部116及下板部118的側邊凹口117共同定義出前述的磁芯邊孔1141。如此配置，磁芯中孔1121以及磁芯邊孔1141分別貫穿本體1101的中間區域以及邊緣區域，以連通第一表面1161以及第二表面1181。在其他實施例中，繞線架110也可為一體成型，也就是繞線架110可無須透過本體1101與側板1102的卡合來共同定義出如圖2所示的磁芯邊孔1141，而是直接形成具有磁芯中孔1121與磁芯邊孔1141的結構。本實施例僅用以舉例說明而並不以此為限。

在本實施例中，第一磁芯120設置於繞線架110的第一表面1161，並且，第一磁芯120可包括一第一導磁體122、一第一磁芯中柱124以及一第一磁芯側柱126。第一磁芯中柱124以及第一磁芯側柱126連接第一導磁體122。具體來說，第一磁芯中柱124設置於第一導磁體122的中間區域，其設置位置對應於中空繞線部112的磁芯中孔1121，並突出於第一導磁體122。第一磁芯側柱126則設置於第一導磁體122的側邊區域，其設置位置對應於側邊繞線部114的磁芯邊孔1141，並突出於第一導磁體122。

在本實施例中，第一磁芯120與第二磁芯130的結構可彼此互為鏡像結構。相應地，第二磁芯130設置於第二表面1181並包括一第二導磁體132、一第二磁芯中柱134以及一第二磁芯側柱136。第二磁芯中柱134以及第二磁芯側柱136連接第二導磁體132。具體來說，第二磁芯中柱134設置於第二導磁體132的中間區域，其設置位置對應於中空繞線部112的磁芯中孔1121，並突出於第二導磁體132。第二磁芯側柱136則設置於第二導磁體132的側邊區域，其設置位置對應於側邊繞線部114的磁芯邊孔1141，並突出於第二導磁體132。

圖3是圖2的變壓器沿著A-A’線的剖面示意圖。圖4是圖2的變壓器沿著B-B’線的剖面示意圖。圖5是依照本新型創作的一實施例的一種變壓器的部分構件上視示意圖。在此須說明的是，為了更清楚地繪示線圈140與繞線架110之間的纏繞關係，圖5的變壓器100省略繪示了第一磁芯120，並且，圖5的線圈140以虛線繪示。請先參照圖1、圖3及圖5，如上述的配置，第一磁芯120與第二磁芯130分別設置於繞線架110的第一表面1161與第二表面1181上。具體而言，第一磁芯120的第一磁芯中柱124與第二磁芯130的第二磁芯中柱134分別由上板部116與下板部118插入中空繞線部112的磁芯中孔1121內，而第一磁芯120的第一磁芯側柱126與第二磁芯130的第二磁芯側柱136則分別由上板部116與下板部118插入磁芯邊孔1141內。並且，在磁芯邊孔1141內，第一磁芯側柱126的頂面1261與第二磁芯側柱136的頂面1361之間存在一間隙G1（如圖3所示）。

請參照圖1及圖4，在本實施例中，第一磁芯120更可包括多個第一磁芯邊柱128（繪示為兩個），其分別設置於第一磁芯中柱124與第一磁芯側柱126所連成的軸線的相對兩側。相應地，第二磁芯130更可包括多個第二磁芯邊柱138，其分別設置於第二磁芯中柱134與第二磁芯側柱136所連成的軸線的相對兩側。當第一磁芯120與第二磁芯130分別設置於繞線架110的第一表面1161與第二表面1181上時，第一磁芯邊柱128的頂面1281與第二磁芯邊柱138的頂面1381可如圖4所示之彼此接觸。因此，第一磁芯邊柱128的高度可實質上大於第一磁芯側柱126的高度，且第二磁芯邊柱138的高度實質上大於第二磁芯側柱136的高度。如此配置，當第一磁芯120與第二磁芯130分別設置於繞線架110的第一表面1161與第二表面1181上時，第一磁芯邊柱128的頂面1281與第二磁芯邊柱138的頂面1381會彼此接觸，而第一磁芯側柱126的頂面1261與第二磁芯側柱136的頂面1361之間則存在間隙G1。如此配置，第一磁芯120以及第二磁芯130分別穿過並容納於繞線架110的中空繞線部112與側邊繞線部114內，並使第一磁芯120與第二磁芯130相互結合形成完整的磁通路。在本實施例中，當第一磁芯120與第二磁芯130分別設置於繞線架110的第一表面1161與第二表面1181上時，第一磁芯中柱124的頂面與第二磁芯中柱134的頂面可在磁芯中孔1121內彼此接觸，也可在彼此之間維持一間隙。

請參照圖3及圖5，線圈140如圖5所示之纏繞中空繞線部112，並且，該些線圈140中的至少其中之一中的至少其中一圈會同時纏繞中空繞線部112以及側邊繞線部114。具體而言，線圈140可包括一次側線圈142以及二次側線圈144，其中，一次側線圈142及/或二次側線圈144中的至少其中一圈會以中空繞線部112及側邊繞線部114共同作為纏繞中心來進行纏繞。在本實施例中，一次側線圈142可被定義為激磁線圈，而二次側線圈144則被定義為感應線圈。須說明的是，圖3及圖5的實施例是以二次側線圈144中的至少其中一圈來共同纏繞中空繞線部112及側邊繞線部114，然而，本實施例僅用以舉例說明而並不以此為限。在本實施例中，二次側線圈144可直接纏繞於一次側線圈142上，反之亦然，也就是說，一次側線圈142與二次側線圈144之間可無須隔離。然而，在其他實施例中，一次側線圈142與二次側線圈144之間亦可間隔有一絕緣層（例如：絕緣膠帶）。舉例來說，在一次側線圈142纏繞完成後，可例如先以絕緣膠帶纏繞於一次側線圈142外後再纏繞二次側線圈144。或者可以透過漆包線的形式，也就是以絕緣漆包覆一次側線圈142與二次側線圈144的外表面，以對一次側線圈142與二次側線圈144進行隔離。當然，上述實施例僅用以舉例說明，本新型創作並不限制一次側線圈142與二次側線圈144的纏繞形式。

在電路中，為表示元件間耦合的鬆緊程度，一般會將兩個電感組件之間實際的互感（絕對值）與其最大極限值之比值定義為耦合係數，因此，本實施例的變壓器100可透過調整第一磁芯側柱126的頂面1261與第二磁芯側柱136的頂面1361之間的間隙G1的大小來改變一次側線圈142與二次側線圈144之間的耦合係數，如此，本實施例的變壓器100的耦合係數可依需求微調。舉例而言，可藉由調整及設計第一磁芯側柱126與第二磁芯側柱136的高度以得到符合需求的耦合狀態。

在本實施例中，第一磁芯中柱124的頂面1241的面積實質上約可等於所有第一磁芯邊柱128的頂面1281的面積的和。因此，第一磁芯中柱124以及第一磁芯側柱126的頂面1241、1261的面積的和實質上會大於所有第一磁芯邊柱128的頂面1281的面積的和。相應地，第二磁芯中柱134的頂面1341的面積實質上約可等於所有第二磁芯邊柱138的頂面1381的面積的和。因此，第二磁芯中柱134以及第二磁芯側柱136的頂面1341、1361的面積的和實質上會大於所有第二磁芯邊柱138的頂面1381的面積的和。

請參照圖1及圖3，在本實施例中，繞線架110更可包括多個引線端子組119，其設置於繞線架110的下板部118上，而上述的多個線圈140則分別連接引線端子組119。在本實施例中，引線端子組119可包括多個電性端子，分別往第二表面1181的方向延伸並與線圈140電性連接。舉例而言，引線端子組119可包括第一引線端子組1191與第二引線端子組1192，而一次側線圈142與二次側線圈144可分別連接第一引線端子組1191與第二引線端子組1192。第一引線端子組1191與第二引線端子組1192可各包括多個電性端子，其分別往第二表面1181的方向延伸並分別與一次側線圈142與二次側線圈144電性連接。

綜上所述，在本新型創作實施例的變壓器中，第一磁芯可包括第一磁芯中柱以及第一磁芯側柱，相應地，第二磁芯可包括第二磁芯中柱以及第二磁芯側柱。第一磁芯以及第二磁芯分別設置於繞線架的第一表面與第二表面上並穿過且容納於繞線架的中空繞線部與側邊繞線部內，以使第一磁芯與第二磁芯相互結合形成完整的磁通路。此時，在繞線架的磁芯邊孔內，第一磁芯側柱的頂面與第二磁芯側柱的頂面之間存在間隙。並且，至少一線圈的至少其中一圈纏繞中空繞線部及側邊繞線部。

如此配置，本新型創作實施例的變壓器可透過調整第一磁芯側柱的頂面與第二磁芯側柱的頂面之間的間隙的大小來改變一次側線圈與二次側線圈之間的耦合係數。因此，本新型創作實施例的變壓器的耦合係數可依需求微調。舉例而言，可依據需求來調整及設計第一磁芯側柱與第二磁芯側柱的高度以得到符合需求的耦合狀態，而無須透過增加線圈匝數來達到符合需求的耦合狀態，也就是說，本新型創作實施例的變壓器可有效減少所須的線圈匝數並可輕易地調整變壓器的耦合狀態，進而能降低變壓器的生產成本。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧變壓器
110‧‧‧繞線架
1101‧‧‧本體
1102‧‧‧側板
112‧‧‧中空繞線部
1121‧‧‧磁芯中孔
114‧‧‧側邊繞線部
1141‧‧‧磁芯邊孔
116‧‧‧上板部
1161‧‧‧第一表面
118‧‧‧下板部
1181‧‧‧第二表面
117‧‧‧側邊凹口
120‧‧‧第一磁芯
122‧‧‧第一導磁體
124‧‧‧第一磁芯中柱
126‧‧‧第一磁芯側柱
128‧‧‧第一磁芯邊柱
130‧‧‧第二磁芯
132‧‧‧第二導磁體
134‧‧‧第二磁芯中柱
136‧‧‧第二磁芯側柱
138‧‧‧第二磁芯邊柱
1241、1341、1261、1361、1281、1381‧‧‧頂面
140‧‧‧線圈
142‧‧‧一次側線圈
144‧‧‧二次側線圈
119‧‧‧引線端子組
1191‧‧‧第一引線端子組
1192‧‧‧第二引線端子組
G1‧‧‧間隙

圖1是依照本新型創作的一實施例的一種變壓器的元件分解示意圖。 圖2是依照本新型創作的一實施例的一種變壓器的立體示意圖。 圖3是圖2的變壓器沿著A-A’線的剖面示意圖。 圖4是圖2的變壓器沿著B-B’線的剖面示意圖。 圖5是依照本新型創作的一實施例的一種變壓器的部分構件上視示意圖。

Claims (10)

1. 一種變壓器，包括： 一繞線架，包括具有一磁芯中孔的一中空繞線部以及具有一磁芯邊孔的一側邊繞線部； 一第一磁芯，包括一第一磁芯中柱以及一第一磁芯側柱； 一第二磁芯，包括一第二磁芯中柱以及一第二磁芯側柱，其中該第一磁芯中柱與該第二磁芯中柱分別插入該磁芯中孔，該第一磁芯側柱與該第二磁芯側柱分別插入該磁芯邊孔，且該第一磁芯側柱的一頂面與該第二磁芯側柱的一頂面之間存在一間隙；以及 多個線圈，纏繞該中空繞線部，且該些線圈中的至少其中之一的至少其中一圈纏繞該中空繞線部及該側邊繞線部。
2. 如申請專利範圍第1項所述的變壓器，其中該第一磁芯更包括一第一導磁體以及多個第一磁芯邊柱，該第一磁芯中柱、該第一磁芯側柱以及該些第一磁芯邊柱連接該第一導磁體，且該些第一磁芯邊柱分別設置於該第一磁芯中柱與該第一磁芯側柱的相對兩側。
3. 如申請專利範圍第2項所述的變壓器，其中各該第一磁芯邊柱的一高度實質上大於該第一磁芯側柱的一高度。
4. 如申請專利範圍第2項所述的變壓器，其中該第一磁芯側柱以及該第一磁芯中柱的頂面的面積的和實質上大於該些第一磁芯邊柱的頂面的面積的和。
5. 如申請專利範圍第2項所述的變壓器，其中該第二磁芯更包括一第二導磁體以及多個第二磁芯邊柱，該第二磁芯中柱、該第二磁芯側柱以及該些第二磁芯邊柱連接該第二導磁體，且該些第二磁芯邊柱分別設置於該第二磁芯中柱與該第二磁芯側柱的相對兩側，該些第一磁芯邊柱的其中之一的一頂面與該些第二磁芯邊柱的其中之一的一頂面接觸。
6. 如申請專利範圍第5項所述的變壓器，其中各該第二磁芯邊柱的一高度實質上大於該第二磁芯側柱的一高度。
7. 如申請專利範圍第5項所述的變壓器，其中該第二磁芯側柱以及該第二磁芯中柱的頂面的面積的和實質上大於該些第二磁芯邊柱的頂面的面積的和。
8. 如申請專利範圍第1項所述的變壓器，其中該繞線架更包括一上板部以及一下板部，該上板部包括一第一表面，該下板部包括一第二表面，該磁芯中孔以及該磁芯邊孔連通該第一表面以及該第二表面，該第一磁芯設置於該第一表面，且該第二磁芯設置於該第二表面，該磁芯中孔以及該磁芯邊孔分別貫穿該本體的一中間區域以及一邊緣區域，以連通該第一表面以及該第二表面。
9. 如申請專利範圍第1項所述的變壓器，其中該繞線架更包括一本體以及一側板，該本體包括該中空繞線部以及一側邊凹口，該側板設置於該本體的一側邊並與該側邊凹口共同定義出該磁芯邊孔。
10. 如申請專利範圍第1項所述的變壓器，其中該繞線架更包括多個引線端子組，分別設置於該繞線架，該些線圈分別連接該些引線端子組，各該引線端子組包括多個電性端子，該些線圈分別與該些電性端子電性連接。