TWI756108B

TWI756108B - 變壓裝置

Info

Publication number: TWI756108B
Application number: TW110113669A
Authority: TW
Inventors: 鄧經憲; 顏錞靖
Original assignee: 台達電子工業股份有限公司
Priority date: 2021-04-16
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2022-02-21
Also published as: TW202242921A

Abstract

本發明提供一種變壓裝置，包括一一鐵芯、一第一導體、一磁性元件、以及一第二導體。鐵芯包括一中心柱體和至少一側柱，且一容置空間形成於中心柱體和側柱之間。第一導體、磁性元件、以及第二導體設置於容置空間中，其中第一導體圍繞中心柱體，磁性元件圍繞第一導體，第二導體則圍繞磁性元件。磁性元件位於第一導體和第二導體之間，且磁性元件具有可撓性。

Description

變壓裝置

本發明係有關於一種變壓裝置。更具體地來說，本發明有關於一種具有可撓性磁性元件的變壓裝置。

電子設備往往包括許多電子零件，舉例而言，變壓器即是電子產品中不可或缺的電子零件之一。變壓器的主要作用是轉換電子電路中的驅動電壓，如可將市電電壓降低的電源變壓器，又如在筆記型電腦所使用的外接式電源供應器(AC Adapter)模組中，可將工作電壓昇/降壓的變壓器等等，故變壓器之規格種類相當繁雜，很少有固定的規格，大都因應客戶的需求而訂製變壓器。

電子設備中的電子零件亦可包括電感器。前述變壓器和電感器往往會因需求而需具備不同的漏感。目前的電子零件多半是依據漏感的需求將電子零件中的線圈固定於既定位置，此方式容易造成空間的浪費，且也無法對漏感做細部的調整。因此，如何解決前述問題始成一重要之課題。

為了解決上述習知之問題點，本發明提供一種變壓裝置，包括一一鐵芯、一第一導體、一磁性元件、以及一第二導體。鐵芯包括一中心柱體和至少一側柱，且一容置空間形成於中心柱體和側柱之間。第一導體、磁性元件、以及第二導體設置於容置空間中，其中第一導體圍繞中心柱體，磁性元件圍繞第一導體，第二導體則圍繞磁性元件。磁性元件位於第一導體和第二導體之間，且磁性元件具有可撓性。

本發明一些實施例中，前述變壓裝置更包括一繞線架，且繞線架包括一管狀部、一上延伸部、以及一下延伸部。上延伸部連接管狀部，且凸出於管狀部之一外表面。下延伸部同樣連接管狀部，且凸出於管狀部的外表面。第一導體、磁性元件、以及第二導體設置於上延伸部和下延伸部之間。

本發明一些實施例中，前述磁性元件接觸上延伸部和下延伸部。中心柱體可穿過管狀部，且上延伸部設置於中心柱體和側柱之間。

本發明一些實施例中，前述磁性元件包括一磁性層和一黏貼層，磁性層設置於第一導體和黏貼層之間，且磁性層貼附至黏貼層。黏貼層僅於面朝磁性層之表面具有黏性。

本發明一些實施例中，前述磁性元件更包括一另一黏貼層，磁性層設置於黏貼層和另一黏貼層之間，且磁性層貼附至另一黏貼層。於一些實施例中，另一黏貼層僅於面朝磁性層之表面具有黏性，又於一些實施例中，另一黏貼層於面朝磁性層之表面和面朝第一導體的表面皆具有黏性。

本發明一些實施例中，前述變壓裝置更包括一另一磁性元件，設置於磁性元件和第二導體之間，且磁性元件和另一磁性元件為一體化形成。

100:鐵芯

101:中心柱體

102:側柱

103:側柱

110:上鐵芯

111:頂板

112:凸起

113A:凸出部

113B:凸出部

120:下鐵芯

121:底板

122:凸起

123A:凸出部

123B:凸出部

200:繞線架

210:管狀部

220:上延伸部

230:下延伸部

300:第一導體

400:磁性元件

410:磁性層

420:黏貼層

421:黏貼層之表面

430:黏貼層

431:黏貼層之表面

432:黏貼層之另一表面

500:第二導體

600:磁性元件

R:容置空間

T:變壓裝置

根據以下的詳細說明並配合所附圖式可以更加理解本發明實施例。應注意的是，根據本產業的標準慣例，圖式中的各種部件並未必按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小各種部件的尺寸，以做清楚的說明。

第1圖係表示本發明一實施例之變壓裝置的示意圖。

第2圖係表示第1圖中沿A-A方向的剖視圖。

第3圖係表示本發明一實施例中之磁性元件的局部示意圖。

第4圖係表示本發明另一實施例中之磁性元件的局部示意圖。

第5圖係表示本發明另一實施例之變壓裝置的示意圖。

第6圖係表示本發明另一實施例之變壓裝置的示意圖。

以下說明本發明之變壓裝置。然而，可輕易了解本發明提供許多合適的發明概念而可實施於廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實施例僅僅用於說明以特定方法使用本發明，並非用以侷限本發明的範圍。

除非另外定義，在此使用的全部用語(包括技術及科學用語)具有與此篇揭露所屬之一般技藝者所通常理解的相同涵義。能理解的是這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有一與相關技術及本發明的背景或上下文一致的意思，而不應該以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在此特別定義。

本說明書以下的揭露內容是敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以求簡化發明的說明。當然，這些特定的範例並非用以限定本發明。例如，若是本說明書以下的揭露內容敘述了將一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與上述第二特徵可能未直接接觸的實施例。再者，為了方便描述圖式中一特徵與另一特徵的關係，可使用空間相關用語，例如「下面」、「下方」、「之下」、「上方」、「之上」、以及類似的用語等。除了圖式所繪示的方位之外，空間相關用語涵蓋裝置在使用或操作中的不同方位。所述裝置也可被另外定位(旋轉90度或在其他方位上)，且同樣可對應地解讀於此所使用的空間相關描述。

第1圖係表示本發明一實施例之變壓裝置T的示意圖，且第2圖係表示第1圖中沿A-A方向的剖視圖。在本實施例中，變壓裝置T可同時具有變壓器和電感器(例如諧振電感)的功能，亦即變壓裝置T可調整輸出電流的電壓，且可降低突波(ripple)、去除雜訊、降低電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)、及/或轉換功率。

請參閱第1圖和第2圖，前述變壓裝置T主要包括一鐵芯100、一繞線架200、一第一導體300、一磁性元件400、以及一第二導體500。其中，前述鐵芯100是由一上鐵芯110和一下鐵芯120組合而成。

上鐵芯110具有E字形結構。詳細而言，上鐵芯110可具有一頂板111、一凸起112、以及兩個凸出部113A、113B。凸起112和凸出部113A、113B皆是與頂板111連接，並凸出於頂板111的下表面。凸起112大致位於頂板111的中央，兩個凸出部113A、113B則分別位於頂板111的兩端，且凸起112和凸出部113A、113B彼此分離。

下鐵芯120同樣具有E字形結構。詳細而言，下鐵芯120可具有一底板121、一凸起122、以及兩個凸出部123A、123B。凸起122和凸出部123A、123B皆是與底板121連接，並凸出於底板121的上表面。凸起122大致位於底板121的中央，兩個凸出部123A、123B則分別位於底板121的兩端，且凸起122和凸出部123A、123B彼此分離。

當上鐵芯110和下鐵芯120組合形成鐵芯100時，凸起112和凸起122可彼此對齊以形成鐵芯100的中心柱體101，凸出部113A和凸出部123A可彼此對齊以形成鐵芯100的側柱102，且凸出部113B和凸出部123B可彼此對齊以形成鐵芯100的側柱103。由於凸起112和凸出部113A、113B彼此分離、且凸起122和凸出部123A、123B彼此分離，因此中心柱體101將會與側柱102、103分離，並可在中心柱體101和側柱102、103之間形成容置空間R。

如第1圖和第2圖所示，繞線架200包括一管狀部210、一上延伸部220、以及一下延伸部230，其中上延伸部220和下延伸部230與管狀部210連接，且凸出於管狀部210的外表面。繞線架200設置於鐵芯100的容置空間R中，且鐵芯100的中心柱體101可穿過繞線架200的管狀部210。

第一導體300、磁性元件400和第二導體500設置於鐵芯100的容置空間R中，且位於繞線架200的上延伸部220和下延伸部230之間。在組裝時，可先將第一導體300纏繞於管狀部210的外表面上，接著再將磁性元件400纏繞於第一導體300上，最後，將第二導體500纏繞於磁性元件400上。因此，第一導體300將位於中心柱體101和磁性元件400之間，且磁性元件400將位於第一導體300和第二導體500之間。

應注意的是，磁性元件400的寬度會大致相同於上延伸部220和下延伸部230之間的間距。因此，當磁性元件400設置於鐵芯100的容置空間R中時，磁性元件400會與第一導體300和第二導體500接觸，藉此可有效地固定第一導體300、磁性元件400和第二導體500，且可避免第一導體300和第二導體500彼此接觸而產生短路。

第一導體300和第二導體500例如可為導線或其他合適的導電材料。應注意的是，於本實施例中，第一導體300和第二導體500皆為導線，且兩者具有不同的線徑。通過前述方式使第一導體300和第二導體500圍繞中心柱體101後，第一導體300和第二導體500將沿著Y軸方向排列，因此會垂直於中心柱體101的延伸方向(Z軸方向)。

磁性元件400具有一片狀結構，以下說明磁性元件400的細部結構。請參閱第3圖，於本實施例中，磁性元件400包括一磁性層410和一黏貼層420，且磁性層410可貼附至黏貼層420。舉例而言，磁性層410可包括金屬粉或金屬片，且黏貼層420可為膠布，金屬粉或金屬片可被粉碎並藉由壓延方式貼附至膠布上，從而形成磁性元件400。金屬粉和金屬片例如可包括錳鋅材料(Mn-Zn)、鎳鋅材料(Ni-Zn)、奈米晶材料(Nanocrystalline)等。

通過磁性元件400的前述結構，磁性元件400可具有可撓性，因此在纏繞於第一導體300上時，可緊貼於第一導體300。再者，通過磁性元件400的前述結構，磁性元件400更可具有較小的厚度，因此可達到變壓裝置T的小型化。舉例而言，在本實施例中，磁性元件400的厚度可介於0.1毫米~0.3毫米(例如0.2毫米)。

當磁性元件400設置於第一導體300和第二導體500之間時，磁性層410會位於第一導體300和黏貼層420之間，且第一導體300和第二導體500會分別接觸磁性層410和黏貼層420。黏貼層420僅在面朝磁性層410的表面421上具有黏性，因此可便於第二導體500的組裝。

請參閱第4圖，於本發明另一實施例中，磁性元件400更包括另一黏貼層430。磁性層410設置於黏貼層420和黏貼層430之間，且貼附至黏貼層420和黏貼層430。當磁性元件400設置於第一導體300和第二導體500之間時，黏貼層430位於第一導體300和磁性層410之間並接觸第一導體300。於本實施例中，黏貼層430僅在面朝磁性層410的表面431上具有黏性，以利纏繞於第一導體300上。

於一些實施例中，黏貼層430在面朝第一導體300的表面432上亦可具有黏性，從而可使磁性元件400的位置更為牢固地固定。

請參閱第5圖，於本發明另一實施例中，變壓裝置T更包括另一磁性元件600，設置於磁性元件400和第二導體500之間。磁性元件600的結構與磁性元件400相同，故於此不再贅述。需特別說明的是，磁性元件400和磁性元件600可為一體化構成。換言之，磁性元件400和磁性元件600皆呈長條帶狀且一體成形，而纏繞於第一導體300上的部分可構成磁性元件400，且接著纏繞於磁性元件400上的部分可構成磁性元件600。於一些實施例中，長條帶狀之磁性元件可纏繞更多圈數，以於第一導體300和第二導體500之間形成更多層的磁性元件。

請參閱第6圖，於本發明另一實施例中，變壓裝置T中的繞線架200可被省略，第一導體300可直接纏繞於鐵芯100的中心柱體101上。於本實施例中，磁性元件400的寬度將大致相同於頂板111和底板121之間的間距，並與頂板111和底板121接觸。

藉此，使用者可通過改變第一導體300和第二導體500之間的磁性元件的數量，來調整變壓裝置T的漏感(Leakage inductance)。

綜上所述，本發明提供一種變壓裝置，包括一鐵芯、一第一導體、一磁性元件、以及一第二導體。鐵芯包括一中心柱體和至少一側柱，且一容置空間形成於中心柱體和側柱之間。第一導體、磁性元件、以及第二導體設置於容置空間中，其中第一導體圍繞中心柱體，磁性元件圍繞第一導體，第二導體則圍繞磁性元件。磁性元件位於第一導體和第二導體之間，且磁性元件具有可撓性。

雖然本發明的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本發明之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本發明揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本發明使用。因此，本發明之保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本發明之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。

雖然本發明以前述數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。此外，每個申請專利範圍建構成一獨立的實施例，且各種申請專利範圍及實施例之組合皆介於本發明之範圍內。