TWI381404B

TWI381404B - 組合式變壓器結構

Info

Publication number: TWI381404B
Application number: TW099107306A
Authority: TW
Inventors: Hsin Wei Tsai; Yi Lin Chen; Chun Ping Chen; Shih Yun Chen
Original assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2013-01-01
Also published as: TW201131594A; US20110221559A1; US8125306B2

Description

組合式變壓器結構

本案係關於一種變壓器結構，尤指一種可避免高壓回線跳火之組合式變壓器結構。

變壓器為各式電器設備中經常使用之電子組件，用以調整不同之電壓，使其達到電器能夠適用的範圍。請參閱第一圖，其係為一傳統變壓器之結構示意圖。如圖所示，習知變壓器1係包含磁芯組11、第一繞線部12、第二繞線部13、初級繞線14及次級繞線15，其中，第一繞線部12係具有第一側板16，而第二繞線部13則具有第二側板17以及複數個隔板13a，複數個隔板13a與第二側板17之間係定義形成複數個繞線槽13b，藉由繞線槽13b的分壓原理，依照使用電壓的高低來設置隔板13a，以決定繞線槽13b之數量。在第一側板16及第二側板17底部係分別具有一基座16a及17a，在基座16a上設置有複數個接腳18，而在基座17a上亦設置有複數個接腳19。

變壓器1之初級繞線14之繞線方式係先將一端纏繞連接於基座16a的接腳18a上，再纏繞至第一繞線部12上，最後回線將另一端纏繞連接於接腳18b上，而次級繞線15之繞線方式則係先將一端纏繞連接於基座17a的接腳19a上，再依序纏繞至第二繞線部13上的繞線槽13b上，最後由第二繞線部13回線至基座17a，再將另一端纏繞連接於接腳19b上，如此一來，則可藉由第二繞線部13上的隔板13a使得初級繞線14與次級繞線15之間維持一定之電氣安全距離，並增加磁漏感。

然而，在習知變壓器1中，由於初級繞線14及次級繞線15在回線時係直接使得一部分之線圈分別暴露在第一繞線部12及第二繞線部13下方，雖該暴露部分線圈會再以絕緣體包覆，但仍是容易因安全距離不足的原因而產生跳火(短路)的現象，造成變壓器1的毀損。

此外，為了增加變壓器之工作電壓，習知做法為並聯兩組相同之變壓器2及3，變壓器2及3係分別具有相同之第一繞線部22、32及第二繞線部23、33，由於變壓器2與變壓器3係為相同之結構，故以下係以變壓器2為例進行說明，變壓器2之第一繞線部22係分別具有基座221、套件222及第一貫穿通道223，且於基座221與套件222之間係形成繞線區224，可供初級繞線24纏繞，且套件222可為一方形中空結構並具有一容置空間222a，而第一貫穿通道223係貫穿基座221及繞線區224，用以與套件222之容置空間222a相連通。至於，套件222之容置空間222a主要係用來容置第二繞線部23以及纏繞於第二繞線部23之次級繞線25，進而藉由套件222使初級繞線24與次級繞線25相分隔，且使第一繞線部22之第一貫穿通道223與第二繞線部23之第二貫穿通道235相連通。

第二繞線部23主要由第一側板230、第二側板238、複數個隔板232、板件233以及基座231所組成。其中，第一側板230、第二側板238、隔板232以及基座231係實質上為例如方形結構，但不以此為限，且第一側板230及第二側板238係分別位於第二繞線部23之兩側邊，並為例如具有中空孔洞之板件結構。隔板232係與第一側板230及第二側板238平行設置，並與相鄰的第一側板230、第二側板238與板件233之間共同定義出複數個繞線槽234，主要用來纏繞次級繞線25。

基座231可為由第一側板230延伸形成之結構，其係與第一側板230相連接，並同樣具有一對應之中空孔洞，在基座331上設置有第一接腳236及第二接腳237，用以插植於一電路板(未圖示)上，且第一接腳236及第二接腳237係為L型接腳，其係分別具有第一連接部236a、237a及第二連接部236b、237b。當次級繞線25繞設於第二繞線部23之繞線槽234上時，首先係將次級繞線25的一端與基座231上之第一接腳236的第一連接部236a纏繞導接，再依序纏繞至第一側板230、複數個隔板232與板件233所形成的繞線槽234中，再纏繞至輔助部239，藉由輔助部239將次級繞線25回線而纏繞至第二接腳237的第一連接部237a上，以完成次級繞線25之纏繞。

當習知變壓器2與習知變壓器3並聯組裝時，係將磁芯組21的第一磁芯部211之第一軸心部211a及第二軸心部211b分別設置於變壓器2之第一貫穿通道223及變壓器3之第一貫穿通道323內，以及將第二磁芯部212之第一軸心部212a及第二軸心部212b分別設置於變壓器2之第二貫穿通道235及變壓器3之第二貫穿通道335內，即完成變壓器2及3之並聯製作及組合，然而，此並聯組合之實施方式係具有諸多缺失，舉例來說，當次級繞線25纏繞於第一接腳236及第二接腳237之第一連接部236a及237a上時，往往因L型接腳於插板時產生鬆動而使次級繞線25容易出現拉斷之情形，若將次級繞線25之線徑變粗，則又會改變其特性，因而需重新設計開發，不僅耗費大量工時，且會增加設計、製造成本，以及，習知變壓器2、3之第一繞線部22、32以及第二繞線部23、33係使用塑膠材質，於製造過程中進行預熱時，第一繞線部22、32的基座221、321以及第二繞線部23、33的基座231、331易因結構強度不足而出現變形之情形。

此外，習知變壓器2及3並聯時產生最大的問題即在於當變壓器2的次級繞線25繞設於第二繞線部23之繞線槽234時，其藉由繞設於輔助部239而進行回線，然而其回線時無法固定位置，因此當第二繞線部23設置於第一繞線部22之套件222中時，極易磨損回線部分的次級繞線25，以及，當次級繞線25的回線端與繞線槽234中的線包距離過近時，則易產生跳火之情形，若為維持與本身線包之距離，則又易與鄰近之變壓器3的次級繞線35距離過近，而導致與次級繞線35產生跳火之情形，而導致變壓器2及變壓器3產生損毀的情形。

因此，如何發展一種可改善習知技術缺失，且能改善次級繞線易因L型接腳鬆脫而產生拉斷之情形、增強第一繞線部及第二繞線部之結構強度，且能改善高壓回線跳火之組合式變壓器結構，實為目前迫切需要研發之課題。

本案之一目的在於提供一種變壓器結構，俾解決習知變壓器之次級繞線易於L型接腳鬆脫而導致次級繞線產生拉斷情形之缺失。

本案之另一目的在於提供一種變壓器結構，俾解決習知變壓器之第一繞線部及第二繞線部之結構強度不足之缺失。

本案之又一目的在於提供一種變壓器結構，俾解決習知變壓器易產生高壓回線跳火的情形，進而導致變壓器損毀之缺失。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種組合式變壓器結構，其係包括：第一繞線部，其係纏繞第一初級繞線，具有第一套件；第二繞線部，部分設置於第一繞線部之第一套件內，且包含：第一側板，具有第一基座，第一基座係設置第一接腳及第二接腳；第二側板，與第一側板相對應設置；複數個第一隔板，對應設置於第一側板及第二側板之間；以及第一板件，第一板件係設置兩相鄰第一隔板間，與兩相鄰第一隔板共同形成纏繞第一次級繞線之第一繞線槽，其中第一次級繞線之一端係纏繞於第一接腳，另一端係回線纏繞於第二接腳；第三繞線部，用以纏繞第二初級繞線，具有第二套件，且第三繞線部與第一繞線部係為實質上左右對稱之結構；第四繞線部，部分設置於第三繞線部之第二套件內，且第四繞線部與第二繞線部係為實質上左右對稱之結構，至少具有：第二基座，具有第三接腳及第四接腳；以及複數個第二繞線槽，其係纏繞第二次級繞線，其中第二次級繞線之一端係纏繞於第三接腳，另一端則回線纏繞於第四接腳，且第四接腳係設置於第二接腳之對應側；以及磁芯組，部份設置於第一繞線部、第二繞線部、第三繞線部以及第四繞線部中，俾與第一初級繞線、第一次級繞線、第二初級繞線以及第二次級繞線產生電磁偶合感應。

為達上述目的，本案之又一較廣義實施態樣為提供一種組合式變壓器結構，其係包括：第一繞線部，其係纏繞第一初級繞線，具有第一套件；第二繞線部，部分設置於第一繞線部之第一套件內，且包含：第一側板，具有第一基座，第一基座係設置第一接腳及第二接腳；第二側板，與第一側板相對應設置；複數個第一隔板，對應設置於第一側板及該第二側板之間；複數個第一輔助肋，其係自第二側板及複數個第一隔板延伸出；以及第一板件，第一板件係設置兩相鄰隔板間，與兩相鄰隔板共同形成纏繞第一次級繞線之第一繞線槽，其中第一次級繞線之一端係纏繞於第一接腳，藉由第一輔助肋輔助回線後，另一端則纏繞於第二接腳；第三繞線部，其係纏繞第二初級繞線，具有第二套件，且第三繞線部與第一繞線部係為實質上左右對稱之結構；第四繞線部，部分設置於該第三繞線部之該第二套件內，且該第四繞線部與該第二繞線部係為實質上左右對稱之結構，至少具有：第二基座，具有第三接腳及第四接腳；複數個第二輔助肋，其係自第四側板及複數個第二隔板延伸出；以及複數個第二繞線槽，其係纏繞第二次級繞線，其中第二次級繞線之一端係纏繞於該第三接腳，藉由第二輔助肋輔助回線後，另一端則纏繞於第四接腳；以及磁芯組，部份設置於第一繞線部、第二繞線部、第三繞線部以及第四繞線部中，俾與第一初級繞線、第一次級繞線、第二初級繞線以及第二次級繞線產生電磁偶合感應。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第三圖，其係為本案較佳實施例之組合式變壓器結構之分解結構示意圖，如圖所示，本案之組合式變壓器4主要由磁芯組41、第一繞線部42、第二繞線部43、第三繞線部44、第四繞線部45、第一初級繞線46、第一次級繞線47、第二初級繞線48、及第二次級繞線49所組成。磁芯組41具有第一磁芯部411以及第二磁芯部412，可將第一磁芯部411之第一軸心部411a及第二磁芯部412之第一軸心部412a分別設置於第一繞線部42及第二繞線部43內，同時將第一磁芯部411之第二軸心部411b及第二磁芯部412之第二軸心部412b分別設置於第三繞線部44及第四繞線部45內，使磁芯組41與第一初級繞線46、第一次級繞線47以及第二初級繞線48、第二次級繞線49產生電磁偶合感應，藉以達到電壓轉換之目的。

於一實施例中，第一繞線部42係包含基座421、第一套件422以及第一貫穿通道423，基座421與第一套件422之間係形成一繞線區424，可供第一初級繞線46纏繞。於一些實施例中，第一繞線部42之第一套件422、繞線區424及基座421可為但不限於一體成型，且第一套件422可為一方形中空結構並具有一容置空間422a以及一第三隔板422b，而第一貫穿通道423係貫穿基座421及繞線區424，用以與第一套件422之容置空間422a相連通。至於，第一套件422之容置空間422a主要係用來容置部分之第二繞線部43以及纏繞於第二繞線部43之第一次級繞線47，進而藉由第一套件422使第一初級繞線46與第一次級繞線47相分隔，且使第一繞線部42之第一貫穿通道423與第二繞線部43之第二貫穿通道435相連通。

於另一實施例中，第一繞線部42之第一貫穿通道43與第二繞線部43之第二貫穿通道435之間具有一擋牆而不相連通，其可藉由第一套件422來達成。舉例而言，第一套件422係由五個側壁所形成之方形中空結構，且朝背向繞線區424之方向開口，使部分之第二繞線部43可經由該開口容置於第一套件422之容置空間422a中，其中，與繞線區424相連之側壁422a係作為磁芯及繞線之間的絕緣擋牆，可隔離第二磁芯部412與第一初級繞線46以及隔離第一磁芯部411與第一次級繞線47。另外，可藉由控制側壁422a之壁厚，亦即控制分隔第一初級側及第一次級側之擋牆的厚度，來達到控制變壓器磁漏感之目的。再者，由於第一初級側及第一次級側可藉由套件及擋牆相分隔，使得爬電距離增加，因此可縮短初級側及次級側之距離，進而降低變壓器之整體長度。

請再參閱第三圖，如圖所示，於本實施例中，第二繞線部43主要由第一側板430、第二側板438、複數個第一隔板432、第一板件433以及第一基座431所組成。其中，第一側板430、第二側板438、第一隔板432、第一板件433以及第一基座431係實質上為例如方形結構，但不以此為限，且第一側板430及第二側板438係分別位於第二繞線部43之兩側邊，並為例如具有中空孔洞之板件結構。其中，第二繞線部42之第一側板430、第二側板438、複數個第一隔板432、第一板件433以及第一基座431可為但不限於一體成型。

於一些實施例中，每一第一隔板432係與第一側板430及第二側板438平行設置。此外，第一板件433設置於第一側板430與第一隔板432之間、第二側板438與第一隔板432之間，以及兩相鄰中空第一隔板432之間，並與相鄰的第一側板430、第二側板438以及第一隔板432相連接，以形成一中空之第二貫穿通道435，該第二貫穿通道435主要用來容置部份之第二磁芯部412。另外，在第一側板430、第二側板438、第一隔板432與第一板件433之間更形成複數個第一繞線槽434，主要用來纏繞第一次級繞線47。

另外，於一些實施例中，第一基座431可為由第一側板430延伸形成之結構，其係與第一側板430相連接，並同樣具有與第二貫穿通道435相連通之中空孔洞431c，且在第一基座431上更具有相對應設置之第三板件431a及第四板件431b，且第三板件431a及第四板件431b係與第一側板430相連接，且其係實質上垂直於第一側板430，用以增強第一基座431兩側的結構強度，俾使第二繞線部43於製造過程中預熱時不會因結構強度不足而產生變形之情形，同樣地，第一繞線部42之基座421兩側亦可具有相對應設置之第三板件421a及第四板件(未圖示)，用以增強第一繞線部42之基座421的結構強度，以避免變形。

請再次參閱第三圖，如圖所示，第二繞線部43的第一基座431上設置有第一接腳436及第二接腳437，用以插植於一電路板(未圖示)上，於一些實施例中，第一接腳436及第二接腳437係可為但不限為L型接腳，其係分別插設於第一基座431上之對應孔洞中，且可分為大體上相互垂直且分別突出於第一基座431邊緣之第一連接部436a、437a及第二連接部436b、437b，其中第一接腳436及第二接腳437係透過第二連接部436b、437b向下插植於電路板上。第一連接部436a、437a及第二連接部436b、437b可由導電材質，例如銅、鋁等金屬，經彎折而形成大致呈L型之結構，亦即第一接腳436及第二接腳437之第一連接部436a、437a及第二連接部436b、437b係為一體成型，但不以此為限，且此種L型接腳436、437可輕易地組裝於第一基座431上，且在第一接腳436及第二接腳437之兩側係分別具有第一輔助腳436c及第二輔助腳437c，第一輔助腳436c及第二輔助腳437c係可為但不限為金屬導電材質所形成，主要用以輔助第一次級繞線47與第一接腳436及第二接腳437之繞接。

藉此，第一次級繞線47係可依第三圖所示之纏繞方式進行纏繞：首先，將第一次級繞線47的一端與第一基座431上與第一接腳436之第一連接部436a纏繞導接，接著再將第一次級繞線47纏繞於第一輔助腳436c上，再依序纏繞至第一側板430、複數個第一隔板432與第一板件433所形成的第一繞線槽434中，並經由複數個第一隔板432的缺口439可將第一次級繞線47轉繞至另一個第一繞線槽434。當第一次級繞線47纏繞完成後，可使第一次級繞線47由最終的第一繞線槽434經由第二側板438之第一輔助肋438a輔助回線，並依序繞經複數個第一隔板432上的第一輔助肋432a，再依序繞設於第二輔助腳437c及第二接腳437之第一連接部437a，以完成第一次級繞線47之纏繞導接。

請參閱第四圖，其係為第三圖所示之第二繞線部之局部結構示意圖，於本實施例中，第一輔助肋438a、432a係為具有一凸部之結構，但不以此為限，且在該凸部之上緣處係具有缺口438b、432b，當第一次級繞線47進行回線時，係可將回線端沿缺口438b、432b而設置，如此以使第一次級繞線47之回線端可固定設置，同時，當第二繞線部43與第一繞線部42相互組接時，係將第二繞線部43對應於第一繞線部42之第一套件422而設置，此時，第一輔助肋438a、432a之凸部下緣438c、432c則對應抵頂於第一套件422之第三隔板422b，如此一來，當第二繞線部43容設於第一繞線部42之第一套件422之容置空間422a內時(如第三圖所示)，第一次級繞線47的回線端則可妥善容設於複數個第一輔助肋438a、432b之缺口438b、432b處，而不會與第一套件422之第三隔板422b產生摩擦的現象，以及，由於第一次級繞線47的回線端係可固定設置，因此不會與第一繞線槽434中的線包因安全距離不足的原因而產生跳火的情形。

請再參閱第三圖，第三繞線部44與第一繞線部42之結構係為實質上左右對稱之結構，其基座441、第二套件442、第二套件422內之容置空間422a、第四隔板442b以及第三貫穿通道443等結構均與第一繞線部42相仿，於此不再贅述，惟第四隔板442b係設置於第三隔板422b之對應側，以及，在基座441上係具有第一卡合部441a，用以與第一繞線部42之基座421上的第二卡合部421b對應卡接，且第一卡合部441a係可為但不限為凹部結構，第二卡合部421b係可為但不限為與該凹部結構對應之凸部結構。

同樣地，第四繞線部45亦為與第二繞線部43實質上左右對稱之結構，故於此不再贅述其細部結構特徵，惟於第四繞線部45中，其複數個第二輔助肋458a、452a係設置於第三繞線部43之複數個第一輔助肋438a、432b之相對側，如此一來，當第二次級繞線49於繞設於第四繞線部45時，係先將一端繞設於第三接腳456上，再依序繞設置複數個第二繞線槽454內，回線時則透過複數個第二輔助肋458a、452a之輔助而自與第一次級繞線47回線之相對側進行回線，最後再將另一端繞設於第四接腳457上，藉由此設置於兩相對側之第一輔助肋438a、432a以及第二輔助肋458a、452a，使第二次級繞線49回線之距離係與第一次級繞線47設置於兩相對側，因而可有效拉遠第一次級繞線47及第二次級繞線49之回線距離，可防止第一次級繞線47與第二次級繞線49於回線時產生高壓跳火之情形。

當變壓器4進行組裝時，係將第二繞線部43之第二側板438以及纏繞於第一繞線槽434之第一次級繞線47與第四繞線部45之第二側板458以及纏繞於第四繞線部45之第二次級繞線49分別對應***第一繞線部42之第一套件422之容置空間422a及第三繞線部44之第二套件442之容置空間442a內，即可藉由第一套件422及第二套件442內之第三側板422a及第四側板442a使第一初級繞線46、第二初級繞線48分別與第一次級繞線47及第二次級繞線49相分隔。接著，再將第一繞線部42之基座421上之第二卡合部421b對應第三繞線部44之基座441上的第一卡合部441a，使之相互卡合。於一些實施例中，第二繞線部43及第四繞線部45上更可具有複數個凸點430a、450a，但不以此為限，用以與第一繞線部42及第三繞線部44之凹部對應組接，以增加組合式變壓器之平整度。最後，將磁芯組41之第一磁芯部411的第一軸心部411a以及第二磁芯部412之第一軸心部412a分別***第一繞線部42之第一貫穿通道423以及第二繞線部43之第二貫穿通道435中，同時將第一磁芯部411的第二軸心部411b以及第二磁芯部412之第二軸心部412b分別***第三繞線部44之第一貫穿通道443以及第四繞線部45之第二貫穿通道455中，以完成第五圖所示之組合式變壓器4的組裝結構示意圖。

當然本案之變壓器結構並不侷限於較佳實施例所述之方型結構，亦可依電子產品之內部體積空間及實際需求來改變變壓器之實施態樣。

綜上所述，本案之變壓器結構係藉由分別設置於第二繞線部及第四繞線部之兩相對側之輔助肋以分別輔助第一次級繞線及第二次級繞線於對應兩側進行回線，藉由設置於兩對應側之輔助肋以拉開第一次級繞線及第二次級繞線之間的距離，俾維持電氣安全距離，同時藉由輔助肋將第一次級繞線及第二次級繞線之回線位置固定，以避免其產生高壓跳火之情形，同時更可使第一次級繞線及第二次級繞線分別設置於第一繞線部及第三繞線部之套件內時，不會因摩擦而導致線路磨損之情形，因而可提升組合式變壓器之成品良率。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1、2、3‧‧‧變壓器

11、21、41‧‧‧磁芯組

12、22、32、42‧‧‧第一繞線部

13、23、33、43‧‧‧第二繞線部

13a、232‧‧‧隔板

13b、234‧‧‧繞線槽

14、24、34‧‧‧初級繞線

15、25、35‧‧‧次級繞線

16、230、430‧‧‧第一側板

16a、17a、221、231、321、331、421、441‧‧‧基座

17、238、438、458‧‧‧第二側板

18、18a、18b、19、19a、19b‧‧‧接腳

222‧‧‧套件

222a、422a、442a‧‧‧容置空間

223、423、443‧‧‧第一貫穿通道

224、424‧‧‧繞線區

233‧‧‧板件

235、435、455‧‧‧第二貫穿通道

236、436‧‧‧第一接腳

236a、237a、436a、437a‧‧‧第一連接部

236b、237b、436b、437b‧‧‧第二連接部

237、437‧‧‧第二接腳

239‧‧‧輔助部

211、411‧‧‧第一磁芯部

211a、212a、411a、412a‧‧‧第一軸心部

211b、212b、411b、412b‧‧‧第二軸心部

212、412‧‧‧第二磁芯部

4‧‧‧組合式變壓器

421a、431a‧‧‧第三板件

422‧‧‧第一套件

422b‧‧‧第三側板

430a、450a‧‧‧凸點

431‧‧‧第一基座

431b‧‧‧第四板件

431c‧‧‧中空孔洞

432‧‧‧第一隔板

433‧‧‧第一板件

434‧‧‧第一繞線槽

436c‧‧‧第一輔助腳

437c‧‧‧第二輔助腳

438a、432a‧‧‧第一輔助肋

458a、452a‧‧‧第二輔助肋

439‧‧‧缺口

44‧‧‧第三繞線部

441a‧‧‧第一卡合部

442‧‧‧第二套件

442b‧‧‧第四側板

421b‧‧‧第二卡合部

45‧‧‧第四繞線部

450‧‧‧第二基座

454‧‧‧第二繞線槽

456‧‧‧第三接腳

457‧‧‧第四接腳

46‧‧‧第一初級繞線

47‧‧‧第一次級繞線

48‧‧‧第二初級繞線

49‧‧‧第二次級繞線

第一圖：其係為習知變壓器之結構示意圖。

第二圖：其係為另一習知變壓器之結構示意圖。

第三圖：其係為本案較佳實施例之組合式變壓器結構之分解結構示意圖。

第四圖：其係為第三圖所示之第二繞線部之局部結構示意圖。

第五圖：其係為將第三圖之組裝結構示意圖。

4‧‧‧組合式變壓器

41‧‧‧磁芯組

42‧‧‧第一繞線部

43‧‧‧第二繞線部

430‧‧‧第一側板

421、441‧‧‧基座

438‧‧‧第二側板

422a、442a‧‧‧容置空間

423、443‧‧‧第一貫穿通道

424‧‧‧繞線區

435、455‧‧‧第二貫穿通道

436‧‧‧第一接腳

436a、437a‧‧‧第一連接部

436b、437b‧‧‧第二連接部

437‧‧‧第二接腳

411‧‧‧第一磁芯部

411a、412a‧‧‧第一軸心部

411b、412b‧‧‧第二軸心部

412‧‧‧第二磁芯部

431a‧‧‧第三板件