TWI291183B - Transformer structure - Google Patents

Description

1291183 五、發明說明（1) 一 【發明所屬之技術領域】 本案係關於一種變壓器（t r a n S f 〇 r m e r )結構，尤指一 種可增加漏電感（leakage inductance)、提昇電氣安全 性、結構簡單、可節省組裝時間、組裝人力與製造成本之 變壓器結構。 【先前技術】 變壓器為各式電器設備中經常使用之電子組件。請參 閱第一圖，其係為一傳統變壓器之結構示意圖。如第一圖 所示，該變壓器1主要包含一鐵心組丨丨（magnet ic core assembly)、一繞線基座 i2(bobbin)、一初級繞線 13 (primary winding coil)與一次級繞線 14(secondary w 1 nd i ng co i 1 )等。其中，初級繞線1 3及次級繞線1 4係上 下疊繞於繞線基座1 2之繞線區中，且以一膠帶1 5 (t a p e )彼 此絕緣分離。鐵心組1 1通常為EE型鐵心（EE-core)或El型 鐵心（El-core)，其可將軸心Hi設置於繞線基座12之套管 1 2 1内，使鐵心組1 1與初級繞線1 3及次級繞線1 4產生電磁 偶合感應，藉以達到電壓轉換之目的。 變壓器漏電感（leakage inductance )之控制對電源轉 換器十分重要，因為它將影響到電源轉換器的電力轉換效 率。為提升電源轉換器之電力轉換效率，相關技術已致力 於增加變壓器繞線之耦合率，降低漏電感，進而減少電壓 轉換之能量損失。在第一圖所示之變壓器結構中，由於初 級繞線1 3與次級繞線1 4係上下疊繞於繞線基座1 2之繞線區

1291183 五、發明說明（2) 中，因此初級繞線1 3與次級繞線1 4形成較少之磁漏，繞線 _合率（c 〇 u p 1 i n g c 〇 e f f i c i e n t)增加，漏電感降低，經變 壓器轉換電壓之能量損耗較少，藉此可提升電源轉換器之 電力轉換效率。 然而，在液晶電視等新一代電子產品之電源供應系統 中，變壓器則以具漏電感型之變壓器為主流。輸入電源供 應系統之電流會先經過一變壓器初級繞線固有之漏電感L 和一電容元件C所構成的L C譜振電路。同時，近似於半個 正弦波的電流會通過功率场效電晶體開關。當電流為零 時，開關將導通，而經過半個正弦波後電流返回零時，開 關將關閉。採用這種具諧振電路的軟開關設計，可減小開 關的損耗與降低雜訊。 增加變壓器漏電感之方式有許多種，其主要是將主級 繞線與次級繞線分隔一特定距離，降低繞線耦合率，藉以 增加變壓器之漏電感。請參閱第二圖，其係為一傳統具漏 電感型變壓器之結構示意圖。如第二圖所示，該變壓器2 係包含一繞線基座2卜一主級繞線2 2、一次級繞線2 3與一 膠帶2 4，其中該繞線基座2 1具有一第一側板2 1 1、一第二 側板2 1 2與繞線部2 1 3。膠帶2 4係纏繞於繞線部2 1 3實質上 中央的位置且具有一寬度d，以將繞線部2 1 3分割成一第一 繞線區2 1 3 1與一第二繞線區2 1 3 2。主級繞線2 2與次級繞線 2 3係分別纏繞於第一繞線區2 1 3 1與第二繞線區2 1 3 2中，且 分別以一第一側膠帶2 5與一第二側膠帶2 6與第一侧板2 1 1 及第二側板2 1 2相間隔，藉由膠帶2 4之分隔可使主級繞線

1291183 五、發明說明（3) 2 2與次級繞線2 3之間維持一定之電氣安全距離，另外藉由 第一側膠帶2 5與第二側膠帶2 6可使繞線2 2、2 3與外部導電 物之間亦能保持符合電氣安全之電氣爬電距離。此外，主 級繞線2 2與次級繞線2 3間的膠帶2 4寬度d越寬，則代表繞 線耦合率降低，漏電感增加，此將有利於電源供應器統中 諧振電路之控制。 然而，上述結構雖可增加漏電感，但卻仍然存在許多 的問題。舉例而言，漏電感的大小係取決於主級繞線2 2與 次級繞線2 3間膠帶2 4之寬度d，由於膠帶2 4係軟性材質且 無法完全固定，因此結構較為鬆散且易因長期使用或搖動 而移位，造成漏電感值降低或不穩定，進而影響到電源供 應系統之諧振電路控制。此外，以膠帶2 5、第一側膠帶2 6 與第二側膠帶2 分隔物以維持電氣安全距離之方式，需 以大量人工進行膠帶纏繞之動作，由於膠帶具有黏性且寬 度又小，因此加工時既費時又繁瑣，造成產能無法提昇， 徒費人力與成本。更甚者，亦可能因膠帶的纏繞不佳而影 響到變壓器之品質。 另外，由於需纏繞膠帶2 5、第一側膠帶2 6與第二側膠 帶2 7於繞線基座2 1之繞線部2 1 3，使繞線部2 1 3中主級繞線 2 2與次級繞線2 3能纏繞的面積與容積減小，進而影響到散 熱的效能。再則，變壓器於繞線與纏膠帶步驟完成後會在 主級繞線2 2與次級繞線2 3外再覆上一層膠帶絕緣’如此亦 容易使繞線22、2 3產生的熱量不易散去。更甚者，膠帶25 之熔點較低，因此整個變壓器的操作溫度極限值便受到膠

1291183 五、發明說明（4) 帶2 5的熔點限制，造成變壓器應用受限。 因此，如何發展一種可改善習知變壓器結構之缺失， 且可有效控制與增加漏電感、提昇電氣安全性、結構簡 單、可簡化製程、節省人工與成本之變壓器結構，實為目 前迫切需要解決之問題。 【發明内容】 本案之主要目的為提供一種變壓器結構，藉由分隔主 級繞線與次級繞線以降低繞線耦合率及增加漏電感。本案 之變壓器結構簡單，可提昇電氣安全性、簡化製程程序、 節省人工與製造成本。 為達上述目的，本案提供一種變壓器結構，其至少包 括一主級繞線、一次級繞線、一繞線架模組與一鐵心組。 其中，該鐵心組係設置於該繞線架模組中，而該繞線架模 組包括一第一繞線部件與一第二繞線部件，該第一繞線部 件係用於纏繞該主級繞線，該第二繞線部件係用於纏繞該 次級繞線。每一該第一繞線部件與該第二繞線部件具有一 第一側板，且該第一繞線部件與該第二繞線部件彼此以其 第一側板相間隔或連接，俾使該主級繞線與該次級繞線相 分隔。 根據本案之構想，該第一繞線部件與該第二繞線部件 係為一體成型。

第10頁 1291183 五、發明說明（5) 根據本案之構想，其中該繞線架模組更包括一繞線架 套蓋，用以覆蓋該第一繞線部件與該第二繞線部件。 根據本案之構想，其中該繞線架套蓋具有至少兩腔 室，該兩腔室係分別與該第一繞線部件及該第二繞線部件 相對，以套覆該第一繞線部件及該第二繞線部件。 根據本案之構想，其中該兩腔室係以一分隔板分隔。 根據本案之構想，其中該分隔板係卡合且固定於該第 一繞線部件與該第二繞線部件之第一側板所形成之間隙。 根據本案之構想，其中該繞線架模組更包括一底板， 該底板向上延伸一凸肋，以卡合且固定於該第一繞線部件 與該第二繞線部件之第一側板所形成之間隙。 根據本案之構想，其中該繞線架套蓋更包括兩開口， 其係分別與該兩腔室相連通，用以散熱該主級繞線與次級 繞線所產生之熱量。 根據本案之構想，其中每一該第一繞線元件與該第二 繞線元件具有一第二側板。 根據本案之構想，其中每一該第一繞線元件與該第二 繞線元件之該第一側板與該第二側板形成一繞線區。 根據本案之構想，其中該第二側板下方向外延伸一接 腳區。 根據本案之構想，其中該接腳區具有複數個接腳。 根據本案之構想，其中該第一繞線部件與該第二繞線 部件相分離。 根據本案之構想，其中該第一繞線部件與該第二繞線

1291183 五、發明說明（7) 一第二側板3112、3122 ’其中第一側板3Π1、3121與第二 侧板3 11 2、31 2 2間形成一繞線區3 1 1 3、3 1 2 3可供主級繞線 32與次級繞線33纏繞。另外，各繞線部件31 1、31 2之第二 側板3 11 2、31 2 2下方係向外延伸以形成一接腳部，該接腳 部上設置有複數個接腳’可供主級繞線3 2與次級繞線3 3繞 線後之接頭焊接於上。 於此實施例中，第一繞線部件311與第二繞線部件3丨2 為一體成型，且第一繞線部件311之第一側板3111與第二 繞線部件31 2之第一側板3 1 2 1彼此分隔一特定距離廿，其中 該特定距離d實質上以5mm為佳。藉由分隔距離d，當主級 繞線3 2與次級繞線3 3纏繞於第一繞線部件3 11之繞線區 3113與第二繞線部件312之繞線區3123時，可以維持主級 繞線3 2與次級繞線3 3間的電氣安全距離，並增加變’壓哭之 漏電感值。 請再參閱第三圖（a)，繞線架套蓋313係包含兩腔室 3131、3132，其係由一隔板3 133分隔且分別與第一繞線部 件311與第二繞線部件312相對。繞線架套蓋313之兩腔室 3131、3132可將第一繞線部件311及第二繞線部件312套 覆’且隔板3 133將卡合且定位於第一繞線部件311之第一 侧板3111與第二繞線部件312之第一側板3121間的間隙， 使主級繞線32與次級繞線33隔離，更增加了主級繞線”與 次級繞線33間的電氣安全距離。此外，繞 更具有-第-開口3134及一第二開口3135，該；f3二上 3134與該第二開口 3135分別與第一腔室3131及第二腔室

第13頁 1291183 圖式簡單說明 第一圖：其係為一傳統變壓器之結構示意圖。 第二圖：其係為一傳統具漏電感型變壓器之結構示意圖。 第三圖（a )··其係為本案具漏電感型變壓器之第一較佳實 施例結構示意圖。 第三圖（b):其係為本案具漏電感型變壓器之另一較佳實 施例結構示意圖。 第四圖：其係為本案具漏電感型變壓器之另一較佳實施例 結構不意圖。

1 1 :鐵心組 1 3 :初級繞線 1 5 :膠帶 2 1 :繞線基座 2 3 :次級繞線 2 1 1 :第一側板 2 1 3 :繞線部 2132 ：第二繞線區 2 6 :第二側膠帶 3 1 :繞線架模組 3 3 :次級繞線 3 1 1 :第一繞線部件 3 1 3 :繞線架套蓋 3 4 1 :轴心

圖示符號說明 1 :變壓器 1 2 ·繞線基座 1 4 :次級繞線 2 :變壓器 2 2 :主級繞線 2 4 :膠帶 2 1 2 :第二側板 2 1 3 1 :第一繞線區 2 5 :第一側膠帶 3 :變壓器 3 2 :主級繞線 3 4 :鐵心組 3 1 2 :第二繞線部件 3 1 4 :底板

第17頁 1291183 圖式簡單說明 板 3 1 1 1 :第一繞線部件 3 1 1 2 :第一繞線部件 3 1 2 1 :第二繞線部件 3 1 2 2 :第二繞線部件 3 1 1 3 :第一繞線部件 3 1 2 3 :第二繞線部件 3131:腔室 3 1 3 3 :隔板 3 1 3 5 :第二開口 4 :變壓器 4 2 :鐵心組 4 1 2 :第二繞線部件 4 1 4 :覆蓋材料 之第一側板 之第 之第一侧板 之第二側板 . 之繞線區 之繞線區 3132：腔室 3 1 3 4 :第一開口 3 1 4 1 :凸肋 4 1 :繞線模組 4 1 1 :第一繞線部件 4 1 3 :覆蓋材料 4 2 1 :轴心 4111 4111 4112 4121 4122 第一侧板 第一繞線部件之第一側板 第一繞線部件之第二側板 第二繞線部件之第一側板 第二繞線部件之第二側板

第18頁

Claims (1)

1. 一主級繞線； 一次級繞線； 現琛罘模組，其 • 巧匕冰Ί卞、一笙一从 線部：：-繞線架套蓋與一底板，該第一繞線部件：：： 纏繞該繞線’該第二繞線部件係用於纏繞級：於 與第二繞線部件； 伟用以覆盍該弟-繞線部件 其中，每一該第一繞線部件盘结 一第一側板，且該第一蜱線部杜Λ 一該弟一 ％線部件具有 立笛一相•丨把4 % 4件與該第二繞線部件彼If 八苐一側板相間隔或連接，俾該 牛彼此以 相分隔，該繞線架套蓋且有二、，、％線與該次級繞線 第-繞線部件與該第二繞線部=對該：腔室係分別與該 繞線部件及該第二繞線部件I::;"分別套覆該第一 卡合且固定於該第一繞線部件向士：伸-凸肋，以 侧板所形成之間隙；以及 ^弟一％線部件之該第一 ’且穿過該繞 其中該第一 其令該兩腔 一鐵心組’其係設置於該 線架套蓋之側壁並插A兮& A 線表無組中 2如由社宙該繞線架模組中。 站=申初專利範圍第〗項所述之 繞：：件與該第二繞線部件係為一體成;構， 室π請專利範園第】項所述之變塵上V 至係Μ —分隔板分隔。 时〜構， ’其尹該分隔 繞線部件之第 4板ί Γ專利範®第3項所述之變屡器社禮 板係卡合且固定於該第—繞線部件與該。第構二 第19頁 1291183 一案號 六、申請專利範圍 一側板所形成之間隙。 5·如申請專利範圍第1項所述之變壓器結構，其中該繞線 条套蓋更包括兩開口，其係分別與該兩腔室相連通，用以 散熱該主級繞線與次級繞線所產生之熱量。 6二如申請專利範圍第2項所述之變壓器結構，其中每一該 第一繞$元件與該第二繞線元件具有一第二側板。 ^ =申請專利範圍第6項所述之變壓器結構，其中每一該 ί二ΐ線元件與該第二繞線元件之該第一側板與該第二側 板形成一繞線區。 8 申請專利範圍第6項所述之變壓 侧板下方向外延伸—接腳區。 構 9區ίI請專利範圍第8項所述之變壓器結構’ ^ 有複數個接腳。 =·始如申請專利範圍第1項所述之變壓哭姓椹 繞線部件盥辞势_ ^ 文！ -、、、〇構 n 仔〃該第二繞線部件相分離。 申明專利範圍第〗〇項所 甘由兮# 級繞線與該次級了線°卩件分別以—覆蓋材料包覆該初 ^笛如中請專利範圍第11項所述之變壓哭 1弟-繞線元件與該第二21壓一構’其中每-1 3.如申請專利範·牛八有一第二側板。 該第-繞線元件與該第項二述之變壓器結構，其中每一 侧板形成一繞線區。％線元件之該第—侧板與該第二 “·如申請專利範園第】項 結構，其中該鐵心 第20頁 1291183 案號92137174_年月日 修正 六、申請專利範圍 組係為EE型鐵心、EI型鐵心、ER型鐵心或UU型鐵心 IBI 第21頁