TWI438791B - Transformer core of the improved structure - Google Patents

Description

變壓器鐵芯之改良結構

本發明是有關於變壓器鐵芯之改良結構，特別是指一種兼具有較大側開口，以及與各繞阻之間產生較大磁通面積之鐵芯結構。

目前較廣泛被應用的變壓器鐵芯及其相關組件之結構乃如第1、2圖所示，主要包括：線架8、鐵芯9及線圈821等部份；其中該線架8於中央設有一中間孔81，該中間孔81外周緣環設有供線圈821纏繞之線槽82(該線圈821係包括一次繞阻、二次繞阻，以及依需要可另包括控制繞阻)，且於線架8接近中間孔81一端向二旁分設有延伸部83、831，二延伸部83、831分別銜接於二接線座84、841之中段，而於該二接線座84、841上分設有引出線圈821各抽頭之接線柱85、851，鐵芯9於中央設有一圓形橫斷面形狀之主芯部91，於該主芯部91周緣環設有一容置環槽93，於該容置環槽93周緣設有二相對向外連通之側開口94、941，使該容置環槽93外周緣其餘部份自然形成二對應之側部92，組合時，係以二鐵芯9之主芯部91由該線架8之中間孔81二端伸入內後相互接觸，並以容置環槽93容納該線架8，此時二延伸部83、831由鐵芯9之側開口94、941向外伸出，並使各接線座84、841、接線柱85、851保持於鐵芯9外部之位置，藉由該鐵芯9之側部92配合主芯部91可於線槽82 內之線圈821周緣形成一磁迴路。

上述結構其由於具有較寬大的側開口94、941，故其線架8可經由該側開口94、941對外銜接較寬之接線座84、841，以供進一步容納較多的接線柱85、851，因此，此種結構可滿足於較多組抽頭之變壓器規格之需求；然而，由於主芯部91具圓形橫斷面形狀的設計，使其具有較短的橫向周長，致使其該主芯部91與周側線圈821之對應面積有限，使其磁通面積較小之外，其由於橫向磁通長度增加，亦導致磁阻上升，造成漏磁增加，影響整體之電源轉換效率。

而為滿足各種大電流及小體積之產品需求，且隨著材料科技及加工技術的進步，利用金屬片作為變壓器(二次側)繞阻已逐漸普及，乃有如第3、4圖所示之變壓器結構，其主要包括：一線架5、二相對結合之鐵芯7及複數金屬片6；該二鐵芯7係分別於中央與周側設有一主芯部71及複數側部72，於該主芯部71與各側部72之間形成一容置空間73，且該容置空間73係經由複數設於側部72旁側鏤空之缺口74對外連通，線架5係設置於該鐵芯7之容置空間73內，於其中央設有一可套合於主芯部71之通孔51，該線架5外周側中段設有一可供纏繞一次繞阻52(線圈)之線槽，且該線槽之上、下二側分別經由一隔板53界定出一定位部531，且該二隔板53分別於一端角設有可由缺口74凸伸於鐵芯7外之接線座54，於各接線座54上分別至少設有一與該一次繞阻52二端部銜接之接線柱541，各金屬片6中央設有一可套合於二定位部531之鏤空部61，該鏤空部61並可經由一設於金屬片6一端角之間隔槽62向外連通，使各金屬片6於該間隔槽62部位可形成 二分離且可由缺口74凸伸於鐵芯7外之極腳63，組裝時，於各金屬片6之間設置絕緣之阻隔環片64，即可使各金屬片6形成二次繞阻；此種結構其由於各金屬片6係分別以與鐵芯7之主芯部71延伸方向相垂直之方式相疊合，於實際應用時，因金屬片6垂直主芯部71之磁路，導致漏磁穿透面積增加，雖然採用多層金屬片6堆疊可小幅降低渦流(Eddy)損失，但依然需嚴格控制金屬片厚度，無形增加組裝難度與成本。

上述此種結構，其鐵芯7雖具有四方形之主芯部71，可有效增加與周側一次繞阻52(線圈)之對應接觸面積，但由於無法克服金屬片6組裝於線架5上之技術限制，致使各金屬片6皆係以與鐵芯7之主芯部71相垂直之方向疊合，如此一來，在應用上有下列缺失：

1.由於各金屬片6與鐵芯7之主芯部71呈垂直方向延伸，因此具有較高的漏感，無法滿足低漏感的使用需求。

2.金屬片6凸伸於鐵芯7外之極腳63係與主芯部71相垂直延伸，故而其與電路板組合後，其鐵芯7之主芯部71係與電路板相平行延伸，無法滿足以鐵芯7之主芯部71與電路板垂直之規格需求。

3.其鐵芯7之側部72於旁側設有鏤空之缺口74，以供各接線座54與各極腳63對外連通，但此種設計最多僅能形成四個缺口74，對於具有多組抽頭之變壓器規格而言，有時較無法滿足其需求。

因此，上述具有四方形之主芯部71之鐵芯7結構於實際應用上，仍有改進之空間。

有鑑於習見之變壓器鐵芯有上述缺點，發明人乃針對該些缺點研究改進之道，終於有本發明之產生。

本發明之主要目的在於提供一種變壓器鐵芯之改良結構，其可使主芯部與各繞阻之間在相同繞床空間的前題下，有效增加磁通面積。

本發明之另一目的在於提供一種變壓器鐵芯之改良結構，其可提供較大的側開口，以供線架連結較寬之接線座，進而滿足於較多組抽頭之規格需求。

本發明為達成上述目的及功效，其所採行的技術手段包括：一鐵芯本體，於該鐵芯本體中央凸設有一四方形橫斷面形狀之主芯部，該主芯部於二相對側邊之外旁側設有二相對之側翼部，於該主芯部與側翼部之間形成一容置環槽，且於主芯部另二相對側邊之外旁側分別形成一鏤空的側開口，以令該容置環槽得以經由二側開口對外形成連通。

依上述結構，其中該主芯部具有正方形橫斷面形狀。

依上述結構，其中該側開口之寬度係小於容置環槽之相對側邊的寬度，以令該二側翼部分別於二端部形成凸出之端凸部，且各端凸部係擋止於各側開口二側之局部位置。

依上述結構，其中該主芯部之各端角與容置環槽之各端角分別設有一圓角。

依上述結構，其中該鐵芯本體於遠離主芯部之一側面邊緣的相對側分別設有相對之固定凹部，該固定凹部係能供一夾扣以一端部預設之鉤部伸入鉤合。

至於本發明之詳細構造、應用原理、作用與功效，則參照 下列依附圖所作之說明即可得到完全的瞭解：

1、7、9‧‧‧鐵芯

11、71、91‧‧‧主芯部

12‧‧‧側翼部

121‧‧‧端凸部

13、93‧‧‧容置環槽

14、15、94、941‧‧‧側開口

16‧‧‧固定凹部

17‧‧‧夾扣

2‧‧‧線架模組

21‧‧‧線架本體

211、51‧‧‧通孔

212、82‧‧‧線槽

213、214、54、84、841‧‧‧接線座

2131‧‧‧一次側導電柱

2141、2142‧‧‧凹缺口

2143‧‧‧備用導電柱

215‧‧‧結合部

22‧‧‧線架蓋

221‧‧‧鏤空孔

222‧‧‧被結合部

223、224‧‧‧夾槽

3、6‧‧‧金屬片

31‧‧‧中空部

32、33‧‧‧平折部

321、331‧‧‧接線端

5、8‧‧‧線架

52‧‧‧一次繞阻

53‧‧‧隔板

531‧‧‧定位部

541、85、851‧‧‧接線柱

61‧‧‧鏤空部

62‧‧‧間隔槽

63‧‧‧極腳

64‧‧‧阻隔環片

72、92‧‧‧側部

73‧‧‧容置空間

74‧‧‧缺口

81‧‧‧中間孔

821‧‧‧線圈

83、831‧‧‧延伸部

第1圖係一習見變壓器之結構分解圖。

第2圖係一習見變壓器之組合外觀圖。

第3圖係一習見利用金屬片作為二次側之變壓器結構分解圖。

第4圖係第3圖習見變壓器之組合外觀圖。

第5圖係本發明及相關可實施組件之構造分解圖。

第6圖係本發明及相關可實施組件之整體組合外觀圖。

請參第5、6圖所示，可知本發明主要包括：一鐵芯1，該鐵芯1於中央部位凸設有一主芯部11，該主芯部11係為一具四方形或正方形橫斷面形狀之結構體，該主芯部11外旁側設有二相對之側翼部12，且於該主芯部11與側翼部12之間形成一容置環槽13，且該容置環槽13具有二相對鏤空之側開口14、15，以令該容置環槽13得以經由二側開口14、15對外形成連通，該側開口14、15之寬度係小於容置環槽13之相對側邊的寬度，以令該二側翼部12分別於二端部形成凸出之端凸部121，且各端凸部121係擋止於各側開口14、15二側之局部位置，且於主芯部11之各端角與容置環槽13之各端角分別設有一圓角，以降低線圈繞線時，鐵芯較利的稜角刮傷皮膜；再者，該圓角可讓主芯部11與外旁部重疊之處得以避開，以方便鐵芯1開氣隙時能用連續機台生產，另於鐵芯1遠離主芯部11之一側邊緣的相對側分別 設有相對之固定凹部16。

於本發明之圖示所揭示的實施例中，該鐵芯1係可配合一線架模組2組成一利用金屬片3作為繞阻之變壓器結構；其中，該線架模組2係由一線架本體21及一線架蓋22所組成，該線架本體21係為一中央具有一貫穿通孔211之管狀體，於通孔211外周側形成一線槽212，且線架本體21於通孔211一端周側設有二相對之接線座213、214，於其接線座213上設有複數一次側導電柱2131，於該接線座214上設有複數備用導電柱2143及二凹缺口2141、2142，該線架本體21於通孔211另一端邊緣分別設有至少二相對之結合部215(可為一鉤部)。

線架蓋22係為一片狀體，於其中央設有一對應且相同於通孔211之鏤空孔221，於該鏤空孔221內周緣具有至少二對應於該結合部215(鉤部)之被結合部222(可為一倒鉤部)，另於該線架蓋22對應於各接線座13、14二旁側邊緣分別設有複數間隔設置之夾槽223、224。

金屬片3係為一長形片狀體，其可經由彎折而於中央形成一可套合該線槽212之中空部31，且於金屬片3二端部另朝垂直該中空部31方向分別彎折成平行延伸之平折部32、33，於該平折部32、33之末端分別再彎折成平行於該中空部31之接線端321、331。

組裝時，係先將該金屬片3以中空部31套合於線架本體21之線槽212周側，並使接線端321、331分別通過二凹缺口2 141、2142朝向與備用導電柱2143、一次側導電柱2131相同方向延伸，再以線架蓋22蓋合於線架本體21遠離接線座213、214之一端側，利用該結合部215(鉤部)連結於該被結合部222(倒鉤部)，可使該線架蓋22與線架本體21形成穩固之結合，並限制金屬片3向外脫落，以便於在該金屬片3外周側再利用導線(漆包線)纏繞成一次繞阻，且於需要時可另纏繞至少一控制繞阻，且使該一次繞阻之二端部與控制繞阻之二端部分別先嵌入各不同夾槽223、224內形成暫時之定位，再利用二鐵芯1分別以主芯部11由該線架本體21之通孔211二端伸入並相接觸，且該線架本體21之接線座213、214亦可分別經由該側開口14、15向外延伸，再配合二夾扣17分別扣合於二鐵芯1之固定凹部16，使二鐵芯1保持相互貼靠之結合狀態，除此之外，該夾扣17亦提供鐵芯1接地功能，除了方便接地之施作，亦可有效降低EMI干擾訊號之流竄，最後，將該一次繞阻之二端部連結焊合於一次側導電柱2131上，該控制繞阻之二端部係連結焊合於各備用導電柱2143上，藉以完成整體變壓器之組裝。

本發明上述之鐵芯1結構，其藉由四方形或正方形橫斷面形狀之主芯部11結構，相對於傳統圓形橫斷面形狀的主芯部91而言，可形成較長的外周長，因此，在相同繞床空間的前題下，可有效增加其間的磁通面積；同時，本發明之鐵芯結構中，將四方形或正方形橫斷面形狀之主芯部11設置於二對側設有較大側開口14、15之鐵芯1上，亦係為首見。

由上所述可知，本發明變壓器鐵芯之改良結構確實具有同 時增進各繞阻與主芯部間的接觸面積，且提昇側開口寬度，以銜接較大接線座之功效，確已具有產業上之利用性、新穎性及進步性。

惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧鐵芯

11‧‧‧主芯部

12‧‧‧側翼部

121‧‧‧端凸部

13‧‧‧容置環槽

14、15‧‧‧側開口

16‧‧‧固定凹部

17‧‧‧夾扣

2‧‧‧線架模組

21‧‧‧線架本體

211‧‧‧通孔

212‧‧‧線槽

213、214‧‧‧接線座

2131‧‧‧一次側導電柱

2141、2142‧‧‧凹缺口

2143‧‧‧備用導電柱

215‧‧‧結合部

22‧‧‧線架蓋

221‧‧‧鏤空孔

222‧‧‧被結合部

223、224‧‧‧夾槽

3‧‧‧金屬片

31‧‧‧中空部

32、33‧‧‧平折部

Claims (2)

1. 一種變壓器鐵芯之改良結構，其至少包括：一鐵芯本體，於該鐵芯本體中央凸設有一正方形橫斷面形狀之主芯部，該主芯部於二相對側邊之外旁側設有二相對之側翼部，於該主芯部與側翼部之間形成一容置環槽，且於主芯部另二相對側邊之外旁側分別形成一鏤空的側開口，該側開口之寬度係小於容置環槽之相對側邊的寬度，以令該二側翼部分別於二端部形成凸出之端凸部，且各端凸部係擋止於各側開口二側之局部位置，以令該容置環槽得以經由二側開口對外形成連通，且該主芯部之各端角與容置環槽之各端角分別設有一圓角。
2. 如申請專利範圍第1項所述之變壓器鐵芯之改良結構，其中該鐵芯本體於遠離主芯部之一側面邊緣的相對側分別設有相對之固定凹部，該固定凹部係能供一夾扣以一端部預設之鉤部伸入鉤合。