TWI581280B - Improved Structure of Resonant High Current Density Transformer - Google Patents

Description

諧振式高電流密度變壓器改進結構

本發明係有關於一種變壓器，特別是指一種次級側能夠流通大電流並提高磁屏蔽效應，且簡化生產與組裝流程的諧振式高電流密度變壓器改進結構。

在液晶電視等電子產品之電源供應系統中，其變壓器大多係以具漏電感型之變壓器為主(例如：諧振變壓器LLC transformer)，俾以減小開關的損耗並降低雜訊。

如中華民國專利公開第201619991號「諧振式高電流密度變壓器」發明案，其結構主要包含：二鐵芯，分別於二旁側設有同向延伸的第一、二側柱，且二鐵芯係相對以二第一側柱相互抵靠，並以二第二側柱相互抵靠；一第一線架，設有一貫穿的第一通孔，該第一通孔係套合二鐵芯同側的第一側柱，於第一通孔二端部外周側分別設有一側板，該第一線架於第一通孔外周側的二側板之間設有一隔片，於隔片的二旁側形成二線槽；一一次側繞組，係由導線纏繞於該第一線架的二線槽內所形成；一第二線架，設有一貫穿的第二通孔，該第二通孔係套合二鐵芯同側的第二側柱，該第二線架於第二通孔外周側中段設有一隔片，於隔片的二旁側形成二繞組區；二金屬片，係分別彎折包覆於第二線架的二繞組區外周側，以形成二次繞組；一線架座，係設置於第二線架外旁側，該線架座具有一基部，該 基部於接近第一線架的一旁側設有一隔板部，該隔板部係阻隔於第一、二線架之間；一絕緣且呈U形彎折的分隔罩，係設置於第一線架接近該線架座的一旁側，且該分隔罩的二端部係遮蓋於第一線架的上、下二側。

然而，上述專利案之結構，其於實際應用時有下列缺失：

1、上述專利案雖然以金屬片替代二次側繞組，但二次側繞組主要是大電流通過，當變壓下所需要的功率越大時，通過的電流大小相對提高，則鐵芯柱的截面積勢必要增大，以符合所需要的功率大小，因此，無法有效降低變壓器的體積。

2、上述專利案的金屬片分別彎折包覆於第二線架的二繞組區外周側，中間以隔片分隔，而兩個金屬片的寬度連同隔片的寬度總和，才等於第一線架上一次熱繞組的寬度，則隔片並不導磁，則導致兩金屬片之間形成氣隙，導致氣隙損的產生。

3、上述專利案的兩個金屬片與鐵芯的第二側柱成垂直的設置，則會與第二側柱間產生不必要的磁遮蔽，導致銅損的增加。

有鑑於習用有上述缺點，發明人乃針對前述缺點研究改進之道，終於有本發明產生。

本發明目的在於，提供一種次級側繞組以銅片所構成而能流通大電流之諧振式高電流密度變壓器改進結構。

本發明目的在於，提供一種次級側鐵芯以多軸設計，可依據輸出功率大小並聯軸數，達成軸數依據功率大小調整的諧振式高電流密度變壓器改進結構。

本發明目的在於，提供一種簡化生產與組裝流程的諧振式高電流密度變壓器改進結構。

為達成上述目的及功效，本發明所採行的技術手段包括：一次級側絕緣線架，一連接於前述次級側絕緣線架一側之初級側絕緣線架，以及一結合在前述次級側絕緣線架與初級側絕緣線架內之鐵芯組。

前述次級側絕緣線架具有一基板，一由基板一側的兩端分別延伸之柱體，一由基板另一側且於兩柱體間之相對位置處延伸的立板，一介於前述柱體與立板之間形成的收容空間，一收容於前述收容空間並設有一複數套管之絕緣套，以及一套設於前述絕緣套之套管的複數次級側繞組。

前述初級側絕緣線架內部具有一貫通之通道，表面設有一初級側線圈，以及一覆蓋於前述初級側線圈表面之絕緣罩。

前述鐵芯組具有一第一鐵芯與一第二鐵芯，第一鐵芯延一側伸有一第一初級側鐵芯柱，另一側延伸有一複數第一次級側鐵芯柱，以及所述第二鐵芯一側延伸有一第二初級側鐵芯柱與另一側延伸有一複數第二次級側鐵芯柱，第一初級側鐵芯柱與第二初級側鐵芯柱為兩相對稱設置，每一個第一次級側鐵芯柱與每一個第二次級側鐵芯柱也是為對稱設置，則所述第一鐵芯與第二鐵芯分別結合在前述次級側絕緣線架與初級側絕緣線架內，且所述第一初級側鐵芯柱與第二初級側鐵芯柱分別套入前述初級側絕緣線架之通道內，以及每一個第一次級側鐵芯柱與每一個第二次級側鐵芯柱分別套入前述次級側絕緣線架所對應的絕緣套內。

依上述結構，其中該初級側絕緣線架兩側分別設有一環片，且所述初級側絕緣線架表面於前述環片間設有至少一個或一個以上之分隔 環片。

依上述結構，其中該絕緣罩兩側延伸有一卡條，卡條卡合於前述環片與分隔環片之間。

依上述結構，其中該等環片分別設有一絕緣塊，該等絕緣塊分別具有一接合面，接合面為分別包覆第一初級側鐵芯柱與第二初級側鐵芯柱側表面。

依上述結構，其中該次級側絕緣線架之基板設有複數之穿孔，則前述次級側繞組底部穿過該等穿孔。

依上述結構，其中該等柱體相對於前述立板之一側設有一貼合面，則貼合面為分別包覆第一次級側鐵芯柱與第二次級側鐵芯柱側表面。

依上述結構，其中該絕緣套頂部延伸有一固定片，固定片覆蓋於次級側繞組上。

依上述結構，其中該次級側繞組為銅片彎折成型。

依上述結構，其中該絕緣套之複數套管設置數量等於複數之第一次級側鐵芯柱與第二次級側鐵芯柱的數量。

依上述結構，其中該次級側絕緣線架與初級側絕緣線架之間以一連接機構連接，所述連接機構包括一跨設於前述鐵芯組之固定夾片，以及分別設置於前述次級側絕緣線架與初級側絕緣線架相對面之一連接部與一對接部。

為使本發明的上述目的、功效及特徵可獲得更具體的瞭解，依各附圖說明如下：

1‧‧‧次級側絕緣線架

23‧‧‧環片

11‧‧‧基板

25‧‧‧絕緣塊

111‧‧‧穿孔

251‧‧‧接合面

12‧‧‧柱體

24‧‧‧分隔環片

121‧‧‧貼合面

3‧‧‧鐵芯組

13‧‧‧立板

31‧‧‧第一鐵芯

14‧‧‧絕緣套

311‧‧‧第一初級側鐵芯柱

141‧‧‧套管

312‧‧‧第一次級側鐵芯柱

142‧‧‧固定片

32‧‧‧第二鐵芯

15‧‧‧次級側繞組

321‧‧‧第二初級側鐵芯柱

10‧‧‧收容空間

322‧‧‧第二次級側鐵芯柱

2‧‧‧初級側絕緣線架

4‧‧‧連接機構連接

20‧‧‧通道

41‧‧‧固定夾片

21‧‧‧初級側線圈

42‧‧‧連接部

22‧‧‧絕緣罩

43‧‧‧對接部

221‧‧‧卡條

第1圖是本發明較佳實施例之立體圖。

第2圖是本發明較佳實施例之立體分解圖。

第3圖是本發明較佳實施例之另一視角立體分解圖。

第4圖是本發明較佳實施例之部分組合圖。

第5圖是本發明較佳實施例之剖視圖。

請參閱第1圖到第5圖所示，可知本發明的結構主要包括：

一次級側絕緣線架1，為具有一基板11，基板11設有複數之穿孔111，在基板11一側兩端分別延伸有一柱體12，另一側於兩柱體12間之相對位置處延伸有一立板13，兩柱體12與立板13間形成一收容空間10，收容空間10收容一絕緣套14，絕緣套14設有一複數套管141，該等套管141頂部並延伸有一固定片142，每一個套管141上設有一次級側繞組15，次級側繞組15以固定片142覆蓋，以及，所述柱體12相對於前述立板13之一側設有一貼合面121；應注意的是，為了使大電流能夠流通，同時減少銅損，所述次級側繞組15為銅片彎折成型，使得銅片與磁場方向呈平行達到部分磁遮蔽。

一初級側絕緣線架2，為連接於前述次級側絕緣線架1設置立板13之一側，其內部具有一貫通之通道20，兩側分別設有一環片23，且初級側絕緣線架2在兩環片23間的表面述環片23間設有至少一個或一個以上之分隔環片24，則一初級側線圈21圍繞設於初級側絕緣線架2表面，並藉由前述環片23與複數分隔環片24區分為多槽結構，以及，一前述初級側線 圈21外部以一絕緣罩22覆蓋，而絕緣罩22兩側延伸有一卡條221，卡條221卡合於前述環片23與分隔環片24之間；又所述環片分別延伸設有一絕緣塊25，該等絕緣塊25分別具有一接合面251。

一鐵芯組3，為具有一第一鐵芯31與一第二鐵芯32，所述第一鐵芯31一側延伸有一第一初級側鐵芯柱311，另一側延伸有一複數第一次級側鐵芯柱312，以及所述第二鐵芯32一側延伸有一第二初級側鐵芯柱321，另一側延伸有一複數第二次級側鐵芯柱322，則所述第一鐵芯31與第二鐵芯32分別結合在前述次級側絕緣線架1與初級側絕緣線架2內，且所述第一初級側鐵芯柱311與第二初級側鐵芯柱321分別套入前述初級側絕緣線架2之通道20內，以及每一個第一次級側鐵芯柱312與每一個第二次級側鐵芯柱322分別套入前述次級側絕緣線架1所對應的絕緣套14內。

一連接機構連接4用以組合前述次級側絕緣線架1、初級側絕緣線架2與鐵心組3，連接機構4包括一跨設於前述鐵芯組3之固定夾片41，以及，分別設置於前述次級側絕緣線架1與初級側絕緣線架2相對面之一連接部42與一對接部43，所述連接部42與對接部43較佳實施態樣可以是鳩尾座與鳩尾槽的組合。

本發明組合時，前述次級側絕緣線架1將次級側繞組15分別套設於絕緣套14之複數套管141，所述次級側繞組15一側由絕緣套14之固定片142固定，使次級側繞組15不會由套管141上鬆脫，接著將組入次級側繞組15的絕緣套14套入次級側絕緣線架1的收容空間10內，因為次級側絕緣線架1的機板11上設有複數的穿孔111，所以，前述次級側繞組15的底部會穿過該等穿孔111，而具有定位與防止鬆脫的目的；而依據前述初級側絕緣線架 2之環片23與複數分隔環片24的多槽結構，將初級側線圈21依序繞設在初級側絕緣線架2的表面，接著，絕緣罩22以兩側邊的卡條221合於前述環片23與分隔環片24之間；續將次級側絕緣線架1與初級側絕緣線架2之連接部42與對接部43相互組合，使次級側絕緣線架1與初級側絕緣線架2結合在一體，應注意的是，當連接部42設置在次級側絕緣線架1時，則對接部43設置在初級側絕緣線架2，反之當連接部42設置在初級側絕緣線架2時，則對接部43設置在次級側絕緣線架1；接著，前述第一鐵芯31之第一初級側鐵芯柱311套入前述初級側絕緣線架2之通道20內，第一鐵芯31之每一個第一次級側鐵芯柱312套入前述次級側絕緣線架1之絕緣套14對應的套管141內，以及，第二鐵芯32之第二初級側鐵芯柱321套入前述初級側絕緣線架2之通道20內，則第一初級側鐵芯柱311與第二初級側鐵芯柱321會在通道20中相互接觸，形成磁路導通的狀態；然後，第二鐵芯32之複數第二次級側鐵芯柱322套入前述次級側絕緣線架1之絕緣套14對應的套管141內，則每一個第一次級側鐵芯柱312與每一個第二次級側鐵芯柱322會在套管141內相互接觸，形成磁路導通的狀態；當第一鐵心31與第二鐵心32分別套入前述次級側絕緣線架1與初級側絕緣線架2之後，應注意的是，前述次級側絕緣線架1之柱體12設置有貼合面121，則貼合面121為分別包覆第一次級側鐵芯柱312與第二次級側鐵芯柱322側表面，以及，前述初級側絕緣線架2之環片23兩側的絕緣塊25設有接合面251，則接合面251為分別包覆第一初級側鐵芯柱311與第二初級側鐵芯柱321側表面，使得第一初級側鐵芯柱311、第一次級側鐵芯柱312、第二初級側鐵芯柱321與第二次級側鐵芯柱322能夠完整被包覆，避免外力碰撞以及髒污的接觸，同時可以屏蔽外界雜訊的干擾。

特別說明的是，前述第一鐵芯31與第二鐵芯32進一步設置有複數之第一次級側鐵芯柱312與第二次級側鐵芯柱322，則前述絕緣套14設置有相同數量之套管141，以及，前述次級側繞組15進一步設置與前述套管141設置為相同數量，即本發明可依據實際生產的需求，即依據輸出功率大小，調整第一次級側鐵芯柱312與第二次級側鐵芯柱322並聯的軸數，且可調整每軸鐵芯截面積來調控各軸導通電流，達到軸數與各軸尺寸依據功率大小調整數量的目的，而在本發明專利說明書中，雖然第一次級側鐵芯柱312與第二次級側鐵芯柱322是設置為兩個，然其僅是為了利於說明並非限定設置時的數量。應注意的是，依據前述段落提到，前述次級側繞組15為銅片彎折成型，因此，每一個次級側繞組15分別為於第一次級側鐵芯柱312與第二次級側鐵芯柱322，次級側繞組15的銅片寬度可完全佔滿第一次級側鐵芯柱312與第二次級側鐵芯柱322，在寬度足夠的情況下，可適當減少厚度，進一步縮減渦流損，以及第一次級側鐵芯柱312與第二次級側鐵芯柱322空間可完全利用，達到極小化設計。

綜合以上所述，本發明的諧振式高電流密度變壓器改進結構，實為一具新穎性及進步性的發明，爰依法提出申請發明專利；惟上述說明的內容，僅為本發明的較佳實施例說明，舉凡依本發明的技術手段與範疇所延伸的變化、修飾、改變或等效置換者，亦皆應落入本發明的專利申請範圍內。

1‧‧‧次級側絕緣線架

10‧‧‧收容空間

11‧‧‧基板

111‧‧‧穿孔

12‧‧‧柱體

121‧‧‧貼合面

13‧‧‧立板

14‧‧‧絕緣套

141‧‧‧套管

142‧‧‧固定片

15‧‧‧次級側繞組

2‧‧‧初級側絕緣線架

20‧‧‧通道

21‧‧‧初級側線圈

22‧‧‧絕緣罩

221‧‧‧卡條

23‧‧‧環片

25‧‧‧絕緣塊

24‧‧‧分隔環片

3‧‧‧鐵芯組

31‧‧‧第一鐵芯

311‧‧‧第一初級側鐵芯柱

312‧‧‧第一次級側鐵芯柱

32‧‧‧第二鐵芯

321‧‧‧第二初級側鐵芯柱

322‧‧‧第二次級側鐵芯柱

4‧‧‧連接機構連接

41‧‧‧固定夾片

42‧‧‧連接部

43‧‧‧對接部

Claims (11)

1. 一種諧振式高電流密度變壓器改進結構，包括：一次級側絕緣線架，為具有一基板，其一側兩端分別延伸有一柱體，另一側於兩柱體間之相對位置處延伸有一立板，兩柱體與立板間形成一收容空間，收容空間收容一絕緣套，絕緣套設有一複數套管，每一個套管上分別設有一次級側繞組；一初級側絕緣線架，為連接於前述次級側絕緣線架設置立板之一側，其內部具有一貫通之通道，表面設有一初級側線圈，並以一絕緣罩覆蓋於所述初級側線圈表面；以及一鐵芯組，為具有一第一鐵芯與一第二鐵芯，所述第一鐵芯延伸有一第一初級側鐵芯柱與一複數第一次級側鐵芯柱，以及所述第二鐵芯延伸有一第二初級側鐵芯柱與一複數第二次級側鐵芯柱，則所述第一鐵芯與第二鐵芯分別結合在前述次級側絕緣線架與初級側絕緣線架內，且所述第一初級側鐵芯柱與第二初級側鐵芯柱分別套入前述初級側絕緣線架之通道內，以及所述的每一個第一次級側鐵芯柱與每一個第二次級側鐵芯柱分別各自套入對應位置的前述次級側絕緣線架之絕緣套內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其中該初級側絕緣線架兩側分別設有一環片，且所述初級側絕緣線架表面於前述環片間設有至少一個或一個以上之分隔環片。
3. 如申請專利範圍第2項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其中該絕緣罩兩側延伸有一卡條，卡條卡合於前述環片與分隔環片之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其 中該等環片分別設有一絕緣塊，該等絕緣塊分別具有一接合面，接合面為分別包覆第一初級側鐵芯柱與第二初級側鐵芯柱側表面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其中該次級側絕緣線架之基板設有複數之穿孔，則前述次級側繞組底部穿過該等穿孔。
6. 如申請專利範圍第1項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其中該等柱體相對於前述立板之一側設有一貼合面，則貼合面為分別包覆第一次級側鐵芯柱與第二次級側鐵芯柱側表面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其中該絕緣套頂部延伸有一固定片，固定片覆蓋於次級側繞組上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其中該次級側繞組為銅片彎折成型。
9. 如申請專利範圍第1項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其中該絕緣套之複數套管設置數量等於複數之第一次級側鐵芯柱與第二次級側鐵芯柱的數量。
10. 如申請專利範圍第1項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其中該次級側絕緣線架與初級側絕緣線架之間以一連接機構連接。
11. 如申請專利範圍第1項所述之諧振式高電流密度變壓器改進結構，其中該連接機構包括一跨設於前述鐵芯組之固定夾片，以及分別設置於前述次級側絕緣線架與初級側絕緣線架相對面之一連接部與一對接部。