TW201303927A - 組合式繞線結構及磁性裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種組合式繞線結構，包含：多數個繞線，其分別具有一中空柱狀之捲繞部、一陽極部及一陰極部，該些陽極部及該些陰極部分別從該些捲繞部一體地延伸出；其中該些捲繞部分別定義有一環繞尺寸，且該些環繞尺寸皆不一致，該環繞尺寸較小的捲繞部位於該環繞尺寸較大的捲繞部中，被該環繞尺寸較大的捲繞部環繞。藉此，組合式繞線結構可具有較大的等效截面積，以及較少的製造成本。本發明另提出一種磁性裝置，其包括上述的組合式繞線結構。

Description

組合式繞線結構及磁性裝置

本發明有關一種繞線結構及具有該繞線結構的磁性裝置，特別關於一種組合式繞線結構及具有該組合式繞線結構的磁性裝置。

繞線(線圈)結構廣泛地用於各種磁性裝置中，例如電感器(扼流器)、變壓器或濾波器等。而為了能應用於大電流之磁性裝置中，繞線結構所用之導線的截面積需大於一預定值，以減少電流流動的阻抗(銅損)，並增加磁性裝置的效率。此外，當電流的阻抗減少時，繞線結構所產生的熱能也可減少。

為了得到較大的導線截面積，通常會使用一種扁平狀(flat)導線來製作繞線結構，例如美國專利號US 4,901,048所揭露者。然而，這種扁平狀導線難以使用一般的捲線機器來捲繞而形成繞線結構，而是需藉由些較複雜之製程(如沖壓，剪切)才有辦法為之。因此，扁平狀導線製造出的繞線結構會有較高的製造成本。此外，一旦製造完後，此種繞線結構的導線截面積即難以再增加或減少。

有鑑於此，提供一種可改善至少一種上述缺失的繞線結構，乃為此業界亟待解決的問題。

本發明之主要目的在於提供一種組合式繞線結構及包含該組合式繞線結構的磁性裝置，該組合式繞線結構可用於大電流之應用場合中，且其製造成本可較低。

為達上述目的，本發明所揭露的組合式繞線結構可包含：一第一繞線，其具有一中空柱狀之第一捲繞部、一第一陽極部及一第一陰極部，該第一陽極部及該第一陰極部分別從該第一捲繞部一體地延伸出；以及一第二繞線，其具有一中空柱狀之第二捲繞部、一第二陽極部及一第二陰極部，該第二陽極部及該第二陰極部分別從該第二捲繞部一體地延伸出；其中，該第一捲繞部位於該第二捲繞部中，被該第二捲繞部環繞。

為達上述目的，本發明所揭露的組合式繞線結構另可包含：多數個繞線，其分別具有一中空柱狀之捲繞部、一陽極部及一陰極部，該些陽極部及該些陰極部分別從該些捲繞部一體地延伸出；其中該些捲繞部分別定義有一環繞尺寸，且該些環繞尺寸皆不一致，該環繞尺寸較小的捲繞部位於該環繞尺寸較大的捲繞部中，且被該環繞尺寸較大的捲繞部環繞。

為達上述目的，本發明所揭露的磁性裝置可包含：一鐵芯結構，其具有一磁柱；上述的組合式繞線結構，其中該鐵芯結構的磁柱位於該第一捲繞部中，被該第一捲繞部環繞。

為讓上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。

請參閱第1圖至第3圖，分別為本發明的組合式繞線結構的第一較佳實施例的立體組合圖及平面組合圖。該組合式繞線結構1可包括二個繞線11、12。為方便說明，該二繞線11、12將分別稱為第一繞線11及第二繞線12。以下將依序說明第一繞線11及第二繞線12的技術內容。

請配合參閱第4圖至第5圖，第一繞線11可為一漆包線(被絕緣外皮所包覆的銅線)，且其截面可為圓形。第一繞線11主要是螺旋地捲繞在一柱體(圖未示)上而形成，而第一繞線11的兩末端部並不會捲繞在柱體上。因此，如將柱體分離後，第一繞線11將具有一中空柱狀之第一捲繞部111、一第一陽極部112及一第一陰極部113。

其中，第一捲繞部111為第一繞線11原本捲繞在柱體上的部分，因此其外觀上也呈現為柱體，而中空表示第一捲繞部111非實心，第一捲繞部111內形成一空間來容置其他物體(圖未示)。此外，第一捲繞部111定義有一環繞尺寸，來表示其所環繞的空間的大小；如第一捲繞部111為圓柱體，則環繞尺寸可定義為圓柱體的直徑；如第一捲繞部111為矩形柱體，則環繞尺寸可定義為矩形柱體的邊長。

第一陽極部112及第一陰極部113分別為第一繞線11的兩末端部，並分別從第一捲繞部111一體地延伸出。第一陽極部112及第一陰極部113可分別用以與一電源的陽極及陰極電性連接；電源的電能可從第一陽極部112輸入第一繞線11中，然後經過第一捲繞部111，再從第一陰極部113輸出。需說明的是，第一陽極部112及第一陰極部113的絕緣外皮會部分地或全部地被移除，以露出銅線，方便電性連接。

第二繞線12與第一繞線11類似，具有一中空柱狀之第二捲繞部121、一第二陽極部122及一第二陰極部123，第二陽極部122及第二陰極部123分別從第二捲繞部121一體地延伸出。第二捲繞部121也定義有一環繞尺寸，第二捲繞部121的環繞尺寸大於第一捲繞部111的環繞尺寸，也就是指，第二捲繞部121所環繞的空間大於第一捲繞部111的。

第一繞線11與第二繞線12相組裝時，第一捲繞部111會位於第二捲繞部121中，且第一捲繞部111被第二捲繞部121環繞；換言之，第二捲繞部121套住了第一卷繞部111。而第一陽極部112與第二陽極部122相導通(形成短路)，第一陰極部113與第二陰極部123相導通；換言之，第一繞線11與第二繞線12為並聯。

如此，第一繞線11的截面積與第二繞線12的截面積之總和，即等於組合式繞線結構1的等效導線截面積。而此等效截面積可與習知之扁平狀導線的截面積相當，使得組合式繞線結構1可適用於大電流的應用中。

另，值得一提的是，上述陽極部112、122或陰極部113、123導通(短路)的達成方式有多種，例如：將第一陽極部112與第二陽極部122相焊接，第一陰極部113與第二陰極部123相焊接；將第一陽極部112與第二陽極部122並排而相接觸，第一陰極部113與第二陰極部123並排而相接觸；或是藉由一連接器(圖未示)將第一陽極部112與第二陽極部122相連，第一陰極部113與第二陰極部123也是。另外，第一陽極部112與第二陽極部122可分別連接到一電路板(圖未示)的兩接點，但該電路板的兩接點為短路，如此第一陽極部112與第二陽極部122也會導通。

請參閱第6圖及第7圖，分別為本發明的組合式繞線結構的第二較佳實施例的平面組合圖。該第二較佳實施例的組合式繞線結構2與第一較佳實施例的組合式繞線結構1相似，皆包括第一繞線11及第二繞線12，而不同之處在於：組合式繞線結構2更包括一第三繞線13。

詳言之，第三繞線13與第一繞線11及第二繞線12相似，具有一中空柱狀之第三捲繞部131、一第三陽極部132及一第三陰極部133，第三陽極部132及第三陰極部133分別從第三捲繞部131一體地延伸出。第三捲繞部131定義有一環繞尺寸，第三捲繞部131的環繞尺寸大於第二捲繞部121的環繞尺寸，因此第三捲繞部131所環繞的空間大於第二捲繞部121的。

當第三繞線13與第二繞線12組裝時，第二捲繞部121會位於第三捲繞部131中，被第三捲繞部131環繞；換言之，第三捲繞部131套住第二捲繞部121。而第一陽極部線112至第三陽極部132相導通，第一陰極部113至第三陰極部133也相導通，使得第一繞線11至第三繞線13為並聯。

藉此，組合式繞線結構2的等效導線截面積將大於組合式繞線結構1的，使得組合式繞線結構2可承受更大的電流。

值得一提的是，第一陽極部112可只與第三陽極部132相導通，而與第二陽極部122電性隔離(無短路或導通)；第一陰極部113也只與第三陰極部133相導通，而與第二陰極部123電性隔離。藉此，組合式繞線結構2可用於變壓器(圖未示)中，其第一繞線11與第三繞線13可作為變壓器的初級側(primary)繞線，而第二繞線12可為變壓器的二次側(secondary)繞線。

此外，如考量到變壓器的安全規範時，也就是初級側繞線與二次側繞線的絕緣性需足夠，第二繞線12可為一三層絕緣線(銅線被包覆三層絕緣外皮)。

以下將說明本發明的組合式繞線結構如何應用於磁性裝置中。請參閱第8圖，為本發明的組合式繞線結構應用於一磁性裝置的平面示意圖。該磁性裝置為一電感器，其除了包括一本發明的組合式繞線結構(以第一較佳實施例的組合式繞線結構1為例)，更包括一鐵芯結構3。

詳言之，該鐵芯結構3是由一導磁材料(例如金屬)所製成，且其具有至少一磁柱31。磁柱31可位於第一捲繞部111中，被第一捲繞部111環繞。如此，組合式繞線結構1可被通以電流，以產生磁力。組合式繞線結構1所產生的磁力線大都未位於鐵芯結構3中，因此磁性裝置可稱為一開放式電感器。

請參閱第9圖，為本發明的組合式繞線結構應用於另一磁性裝置的平面示意圖。該磁性裝置也為一電感器，其包括了一組合式繞線結構(以第一較佳實施例的組合式繞線結構1為例)以及一鐵芯結構4。

詳言之，鐵芯結構4具有三個磁柱41，中間的磁柱41位於第一捲繞部111中，且被第一捲繞部111環繞。如此，組合式繞線結構1通以電流所產生的磁力，大都位於鐵芯結構4中，因此該磁性裝置可稱為一封閉式電感器。

請參閱第10圖，為本發明的組合式繞線結構應用於又一種磁性裝置的平面示意圖。該磁性裝置為一濾波器，其包括了二組合式繞線結構(以第一較佳實施例的組合式繞線結構1為例)、一鐵芯結構5及一繞線架(bobbin)6。

詳言之，繞線架6具有二柱體61及一隔板62，該隔板62位於該二柱體61之間。該二柱體61分別位於二個組合式繞線結構1的第一捲繞部111中，被第一捲繞部111環繞；而隔板62將二組合式繞線結構隔離，以增加二組合式繞線結構之間的沿面距離(creepage distance)。鐵芯結構5的磁柱51則會貫穿繞線架6的柱體61及隔板62，因此磁柱51也可視為位於第一捲繞部111中，且被第一捲繞部111環繞。

綜合上述，本發明的組合式繞線結構至少可具有以下特點：

1. 組合式繞線結構可包括多個繞線，不限定於二個或三個。當繞線數目越多時，組合式繞線結構的等效導線截面積越大，使得組合式繞線結構可適用的電流也越大。
2. 該些繞線可藉由一般的繞線機器來形成，然後再將環繞尺寸較大繞線套住環繞尺寸較小的繞線，即可組裝出組合式繞線結構；換言之，組合式繞線結構可輕易地製造，故其製造成本可較低。
3. 組合式繞線結構的繞線數目可輕易地擴充，藉由在既有的繞線外，再套設一個環繞尺寸較大的繞線，即可實現之。
4. 組合式繞線結構可應用於多種磁性裝置中，例如電感器、濾波器或變壓器等。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1、2．．．組合式繞線結構

11．．．第一繞線

111．．．第一捲繞部

112．．．第一陽極部

113．．．第一陰極部

12．．．第二繞線

121．．．第二捲繞部

122．．．第二陽極部

123．．．第二陰極部

13．．．第三繞線

131．．．第三捲繞部

132．．．第三陽極部

133．．．第三陰極部

3、4、5．．．鐵芯結構

31、41、51．．．磁柱

6．．．繞線架

61．．．柱體

62．．．隔板

第1圖為本發明的組合式繞線結構的第一較佳實施例的一立體組合圖。

第2圖為本發明的組合式繞線結構的第一較佳實施例的一平面組合圖(前視圖)。

第3圖為本發明的組合式繞線結構的第一較佳實施例的另一平面組合圖(上視圖)。

第4圖為本發明的組合式繞線結構的第一較佳實施例的又一平面組合圖(剖視圖)。

第5圖為本發明的組合式繞線結構的第一較佳實施例的一平面爆炸圖(前視圖)。

第6圖為本發明的組合式繞線結構的第二較佳實施例的一平面組合圖(前視圖)。

第7圖為本發明的組合式繞線結構的第二較佳實施例的另一平面組合圖(上視圖)。

第8圖為本發明的組合式繞線結構應用於一磁性裝置的一平面示意圖。

第9圖為本發明的組合式繞線結構應用於另一磁性裝置的一平面示意圖。

第10圖為本發明的組合式繞線結構應用於又一磁性裝置的一平面示意圖。

1．．．組合式繞線結構

11．．．第一繞線

111．．．第一捲繞部

112．．．第一陽極部

113．．．第一陰極部

12．．．第二繞線

121．．．第二捲繞部

122．．．第二陽極部

123．．．第二陰極部

Claims (12)

1. 一種組合式繞線結構，用於一磁性裝置中，該組合式繞線結構包含：
   　　一第一繞線，其具有一中空柱狀之第一捲繞部、一第一陽極部及一第一陰極部，該第一陽極部及該第一陰極部分別從該第一捲繞部一體地延伸出；以及
   　　一第二繞線，其具有一中空柱狀之第二捲繞部、一第二陽極部及一第二陰極部，該第二陽極部及該第二陰極部分別從該第二捲繞部一體地延伸出；
   　　其中，該第一捲繞部位於該第二捲繞部中，被該第二捲繞部環繞。
2. 如請求項1所述的組合式繞線結構，其中，該第一陽極部與該第二陽極部相導通，而該第一陰極部與該第二陰極部相導通。
3. 如請求項2所述的組合式繞線結構，其中，該第一陽極部與該第二陽極部相焊接，而該第一陰極部與該第二陰極部相焊接。
4.  如請求項2所述的組合式繞線結構，其中，該第一陽極部與該第二陽極部並排而相接觸，而該第一陰極部與該第二陰極部並排而相接觸。
5. 如請求項1所述的組合式繞線結構，更包括一第三繞線，該第三繞線具有一中空柱狀之第三捲繞部、一第三陽極部及一第三陰極部，該第三陽極部及該第三陰極部分別從該第三捲繞部一體地延伸出；
   　　其中，該第二捲繞部位於該第三捲繞部中，被該第三捲繞部環繞。
6. 如請求項5所述的組合式繞線結構，其中，該第一陽極部、該第二陽極部及該第三陽極部相導通，而該第一陰極部、該第二陰極部及該第三陰極部相導通。
7.  如請求項5所述的組合式繞線結構，其中，該第一陽極部與該第三陽極部相導通，而該第一陰極部與該第三陰極部相導通。
8. 如請求項7所述的組合式繞線結構，其中，該第二繞線為一三層絕緣線。
9. 一種組合式繞線結構，用於一磁性裝置中，該組合式繞線結構包含：
   　　多數個繞線，其分別具有一中空柱狀之捲繞部、一陽極部及一陰極部，該些陽極部及該些陰極部分別從該些捲繞部一體地延伸出；
   　　其中，該些捲繞部分別定義有一環繞尺寸，且該些環繞尺寸皆不一致，該環繞尺寸較小的捲繞部位於該環繞尺寸較大的捲繞部中，且被該環繞尺寸較大的捲繞部環繞。
10. 如請求項9所述的組合式繞線結構，其中，該些陽極部相導通，而該些陰極部相導通。
11. 一種磁性裝置，包含：
    　　一鐵芯結構，其具有一磁柱；
    　　如請求項1至8任一項所述的一組合式繞線結構，其中，該鐵芯結構的磁柱位於該第一捲繞部中，且被該第一捲繞部環繞。
12. 如請求項11所述的磁性裝置，其中，該磁性裝置為一電感器、一濾波器或一變壓器。