TW201007785A - Conductive winding structure and magnetic device using same - Google Patents

Description

201007785 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本案係關於—種導電繞組及應用該導電繞組之磁 性元件，尤指一種薄型之導電繞組及應用該導電繞組之 磁性元件。 【先前技術】 φ 一般而言，電器設備中常設有許多磁性元件，如變 壓器、電感元件等，而為了因應電器設備之薄型化，磁 性元件及内部使用之導電繞組亦須朝薄型化的趨勢發 展，以降低電器設備之整體體積。 以變壓器為例，習知係將導線纏繞於繞線基座上以 作為變壓器的初級繞線和次級繞線，由於繞線基座必須 保留一定的空間供初級、次級繞線纏繞，是以難以降低 變壓器之體積。此外，由於一導線僅有兩個端點，是以 • 利用彎繞之方式所製成的導電繞組僅能延伸出兩個輸 出端，亦限制了此種導電繞組之應用範圍。 固然目前已有利用裁切之銅片製成導電繞組取代 變壓器繞線之技術，可縮小導電繞組之厚度，但其同樣 僅在兩端部設置輸出端，因而限制了該導電繞組之應用 範圍，請參閱第一圖，其係為美國專利證號US7,091，817 所揭示之變壓器之結構示意圖。如第一圖所示，習知變 壓器1包括繞線架10、初級繞線（未圖示）、複數個導電 6 201007785 片12以及磁心組13。繞線架1〇具有一框型表面ι〇ι， 其與兩壁狀結構102、1〇3垂直並連結，該壁狀結構 102、103係相互平行並形成—繞線槽1()4以繞設初級 繞線，且在該壁狀結構102、1〇3的兩側邊延伸折片1〇5 及106，以形成兩個側邊引導槽1〇7，用以容置對應之 該導電片12。磁心組13係由一第一磁心部件i3i與第 二磁心部件132所組成。此外，導電片12係由銅片製 籲成’以作為變織〗之次級繞線。導電片12為單圈結 構，且導電片12於一側具有一開口 121，使其大體上 呈“门”字型結構，藉此導電片12可利用開口⑵插入 引導槽107内’以置入並固定於繞線架1〇内， 與系統電路板連接。 雖然以單圈的導電/ 12作為次級繞線可有效地使 積減小，但欲增加次級繞線的圈數時，則 而日導私片12之數量，且需有對應之引導槽1〇7容 •設之，因而同樣會使變壓器1之體積增加。 田道：外’由於每個導電片12僅有兩個端點，是以利 端，亦JV2所製成的導電繞組僅能延伸出兩個輸出 亦限制了此種導電繞組之應用範圍 電繞組之輪出端，又必須利用焊接等加工；

設，使製程變得繁瑣冗長。由此可知，習知之技術^ ^小導電繞組厚度及提昇導電繞組電性等要L 組===發Γ種導電繞組及應用該導電繞 皁解决白知技術之諸多缺失，實為相關 7 201007785 技術領域者目前所迫切需要解決之問題。 【發明内容】 本案之主要目的在於提供一種導電繞組及應用該 導電繞組之磁性元件，該導電繞組結構可不斷線地多圈 捲繞，俾減小變壓器體積、簡化變壓器結構以及縮短組 裝時間，且該導電繞組結構具有至少三輸出端，俾使該 磁性元件之應用更為廣泛。 _ 為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一 種導電繞組結構，應用於磁性元件中，導電繞組結構包 括：複數個導電單元，其係分別具有中空孔洞；以及複 數個輸出端，其係分別設置於不同之導電單元上；其 中，複數個導電單元係彼此相對設置，俾使複數個中空 孔洞相互對應以形成貫穿通道，以及形成交錯設置之至 少三輸出端，用以插設於電路板上。 為達前述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供 Φ 一種磁性元件，其係包括：導電繞組結構，其係包括： 複數個導電單元，其係分別具有中空孔洞；以及複數個 輸出端，其係分別設置於不同之導電單元上；其中，複 數個導電單元係彼此相對設置，俾使複數個中空孔洞相 互對應以形成貫穿通道，以及形成交錯設置之至少三輸 出端，用以插設於電路板上；以及磁心組，其係至少部 分地穿設於導電繞組結構之貫穿通道。 【實施方式】 8 201007785 體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段 的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣 上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的 說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本 案。 請參閱第二圖A，其係為本案第一較佳實施例之第 一導電單元之原形圖案結構示意圖。如圖所示，本案之 0 導電繞組結構22係由單片之金屬導電片所裁切製成， 其中金屬導電片可為銅箔，但不以此為限。於本實施例 中，導電繞組結構22主要由第一導電單元22A、第二 導電單元22B以及複數個輸出端224a、224b所組成（如 第二圖C所示），其中第一導電單元22A係包含第一本 體221及第二本體222,且第一本體221與第二本體222 係以一端部223連接，於一些實施例中，第一本體221 與第二本體222大體上可為具有缺口 225之環形，且分 φ 別具有中空孔洞226、227，以及各與一輸出端以一體 成形的方式連接，第一本體221與第二本體222大體上 具有相同之輪廓，且第一本體221與第二本體222分別 與第一輸出端224a及第二輸出端224b連接，其中，第 一輸出端224a係設置於中空孔洞226中心線Y之延伸 處上，而第二輸出端224b則設置於中空孔洞227侧邊 的延伸線上。另外，第一導電單元22A更具有一絕緣層 228，該絕緣層228大體上包覆第一本體221與第二本 體222,且使第一輸出端224a與第二輸出端224b暴露。 9 201007785 請同時參閱第二圖A及第二圖B，第一本體221與 第二本體222大體上可以線段A1A1’為折線，使第二本 體222沿B1方向摺疊後與第一本體221鄰近或接觸。 當第一本體221與第二本體222以線段Α1ΑΓ為折線摺 疊後，第一開口 226可對應於中空孔洞227，以形成一 貫穿通道229，且第一輸出端224a與第二輸出端224b 形成兩相對之輸出端（如第二圖B所示），藉此以構成圈 數為兩圈且不斷線之第一導電單元22A。當然，本案之 導電單元更可包括複數個延伸段部，依據相同的原理與 架構，可以實現具複數個圈數且不斷線之導電單元。此 外，本案之導電單元之輪廓並不限於環形，亦可為例如 矩形。 請同時參閱第二圖C與第二圖D，其係分別為本案 第一較佳實施例之導電繞組結構之結構示意圖及組裝 完成示意圖。如圖所示，第二導電單元22B之結構與組 φ 裝方式係與第一導電單元22A相同，故於此不再贅述。 惟將第一導電單元22A與第二導電單元22B進行如第 二圖C及第二圖D所示之組裝時，係將第一導電單元 22A之第二本體222對應於第二導電單元22B之第一本 體221而設置，並使第一導電單元22A之貫穿通道229 與第二導電單元22B之貫穿通道229相互對應，此時， 由於第一輸出端224a係設置於中空孔洞226中心線Y 之延伸處上，因而於第一導電單元22A與第二導電單元 22B對應設置時，第一導電單元22A之第一輸出端224a 201007785 係對應於第二導電單元22B之第一輸出端224a而重疊 設置，且第一導電單元22A之第二輸出端224b及第二 導電單元22B之第二輸出端224b則分別對應設置於第 一輸出端224a之兩側，如此一來，導電繞組結構22可 由第一導電單元22A與第二導電單元22B共同形成交 錯設置之至少三輸出端，即為輸出端224b、224a以及 224b。 另外，為使第一導電單元22A與第二導電單元22B _ 之組裝更為穩固，亦可選擇性地於第一導電單元22A與 第二導電單元22B之間塗佈一黏接元件（未圖示），例如 黏膠，以將第一導電單元22A與第二導電單元22B相 互連接，俾使導電繞組結構22的組裝更為穩固。 請參閱第三圖A與第三圖B，其係為使用第二圖D 所示之導電繞組結構之變壓器結構示意圖以及組合 圖。如圖所示，變壓器2主要包括一初級繞組結構、複 ❹ 數個導電繞組結構22以及一磁心組23所組成，於一些 實施例中，初級繞組結構係包含一繞線架21以及一初 級繞線（未圖示），繞線架21係具有一繞線槽211以及一 貫穿通道212，用以供初級繞線纏繞於其上，另外，繞 線架21上更具有複數個輸出端213，用以與初級繞線 連接，俾使該初級繞線可與電路板4(如第三圖B所示） 電連接。於另一些實施例中，初級繞組結構亦可為一埋 設有初級繞線之電路板或一線餅結構，其實施方式係可 依實際施作情形而任施變化，並不以此為限。 11 201007785 磁心組23包括第一磁心部件231與第二磁心部件 232，其中該第一磁心部件231與該第二磁心部件232 可為例如EE型磁心部件，並分別包含軸心部23 la及 232a 〇 於本實施例中，如第三圖A所示，當變壓器2進行 組裝時，係將一導電繞組結構22對應於繞線架21而設 置，使導電繞組結構之貫穿通道229對應於繞線架21 _ 上之貫穿通道212，當然，繞線架21之相對側亦可以

P 同樣方式設置另一導電繞組結構22，再使第一磁心部 件231與第二磁心部件232之軸心部231a、232a至少 部分地穿過導電繞組結構22之通孔229以及繞線架21 之貫穿通道212，藉此可利用電磁感應作用使初級繞組 結構與作為次級繞組之導電繞組結構22產生感應電 壓，俾達到電壓轉換之目的，並完成如第三圖B所示之 變壓器2之結構，如此一來，變壓器2則具有複數個圈 φ 數且不斷線之導電繞組結構，並且，導電繞組結構22 係具有交錯設置之至少三輸出端224b、224a以及 224b，且此三輸出端係可插接於電路板4上，其中該電 路板4係可為一輔助電路板，或一系統電路板，均不以 此為限。 此外，為使變壓器2的組裝穩固，更可以選擇性地 於第一磁心部件231與第二磁心部件232之内表面間形 成黏接元件（未圖示），例如黏膠，藉由黏接元件的使用， 可以使變壓器2的組裝更為穩固。 12 201007785 另外，於一些實施例中，更可直接以複數個導電繞 組結構22搭配磁心組23，藉由電磁感應作用使導電繞 組結構22產生感應電壓，以形成一電感元件，其結構 與組裝方式係與前述實施例相同，故於此不再贅述。 請參閱第四圖A，其係為構成本案第二較佳實施例 之導電繞組結構之原形圖案結構不意圖。如圖所不》本 案之導電繞組結構32係由單片之金屬導電片所裁切製 成，其中金屬導電片可為銅箔，但不以此為限。導電繞 組結構32主要包括複數個導電單元321、複數個連接 部322以及複數個輸出端。在本實施例中，將以具有4 個導電早兀3 21之導電繞組結構3 2為不犯例來說明本 案技術，其中，兩相鄰導電單元321之間係以一連接部 322連接，每一個導電單元321均包含主體3211、第一 端部3212、第二端部3213、第一表面3216以及第二表 面3217。於一些實施例中，主體3211大體上可為具有 φ 缺口 3215之環形，且不以此為限，且在主體3211中央 具有一中空孔洞3214。另外，導電單元321之第二表 面3217係位於金屬導電片之背面，且相對於第一表面 3216。以及，每一導電單元321之第一表面3216均朝 同一方向設置，而第二表面3217亦朝同一方向設置。 連接部322係具有相對應之第一側端3221及第二 側端3222,其中第一側端3221係與相鄰之導電單元321 之第一端部3212相連接而形成第一連接處323，而第 二側端3222則與另一相鄰導電單元321的第二端部 13 201007785 3213相連接而形成第二連接處324。此外，連接部322 亦具有第一表面3223及第二表面3224，且連接部322 之第一表面3223係與導電單元321之第一表面3216為 同一平面，第二表面3224則與導電單元321之第二表 面3217為同一平面。 以及，在第一個導電單元321之第一端部3212以 及最後一個導電單元321之第二端部3213係分別向下

^ 延伸出輸出端3231、3232，另外，設置於中間的導電 W 單元321之至少一導電單元321係自中空孔洞3214之 中心線向下延伸，並自第一端部3212或第二端部3213 向下延伸出一輸出端3233。此外，導電繞組結構32更 包含一絕緣層326，該絕緣層326大體上包覆複數個導 電單元321與連接部322，並使輸出端3231、3232以 及3233暴露。 請同時參閱第四圖A及B，以本實施例為例，導電 • 繞組結構32大體上可以第一連接處323及第二連接處 324為折線，將連接部322的第一侧端3221朝A方向 摺疊，俾使連接部322的第二表面3224與導電單元321 之第二表面3217貼近，以及將連接部322的第二侧端 3222朝B方向摺疊，使連接部322的第一表面3223與 導電單元321之第一表面3216貼近，然於本實施例中， 由於設置於中間之兩導電單元321之中心孔洞3214的 中心線係分別延伸至第二端部3213以及第一端部3212 上，因此設置於此兩導電單元321之間的連接部322a 14 201007785 係實質上長於連接其他導電單元321之連接部322，故 於折疊連接部322a時，係以第一連接處323及折彎線 325為折線，其中折彎線325與第一連接處323之距離 d係實質上等同於其他連接部322之長度，先將連接部 322a的第一側端3221朝C方向摺疊，使連接部322a 的第二表面3224與導電單元321之第二表面3217貼 近，接著，將鄰近於折彎線325之第三側端3225朝D 方向摺疊，使連接部322a的第一表面3223與導電單元 β 321之第一表面3216貼近，並使每一導電單元321之 中空孔洞3214彼此對應設置，以形成一第一貫穿通道 3218(如第四圖Β所示）。 請再參閱第四圖B，其係為第四圖A所示結構所摺 疊構成之導電繞組結構之示意圖，如圖所示，當單片金 屬導電片折疊後形成多圈不斷線之導電繞組結構32 時，由於設置於中間之導電單元321係自其中空孔洞 φ 3214之中心線向下延伸出輸出端3233，因此折疊後之 導電繞組結構32係具有至少三輸出端3231、3232及 3233，且輸出端3231、3232係以輸出端3233為中心而 相對交錯設置。當然，本案之導電繞組結構更可包括複 數個相同的延伸段部，即設置更多的導電單元321與連 接部322，依據相同的原理與架構，可以實現具有更多 圈數且不斷線之導電繞組結構，以達到不需利用其他媒 介來連接各圈，且能減小變壓器體積之優點。此外，本 案之導電繞組結構之輪廓並不限於環形，亦可為矩形或 15 201007785 多邊形，但不以此為限。 請參閲第五圖A，其係為使用第四圖B所示之導電 繞組結構之變壓器結構示意圖。如圖所示，變壓器3主 要包括一初級繞組結構、至少一導電繞組結構32以及 一磁心組23所組成，於一些實施例中，初級繞組結構 係包含一繞線架31及初級繞線（未圖示），繞線架31係 具有一繞線槽311以及一第二貫穿通道312，用以供一 ©初級繞線纏繞於其上。於另一些實施例中，初級繞組結 構亦可為一埋設有初級繞線之電路板或一線餅結構，其 實施方式係可依實際施作情形而任施變化，並不以此為 限。磁心組33包括第一磁心部件331與第二磁心部件 332，其結構係與前述實施例相仿，故不再贅述。 於本實施例中，如第五圖A所示，當變壓器3進行 組裝時，係使導電繞組結構32之第一貫穿通道3218對 應於繞線架31之第二貫穿通道312,使第一貫穿通道 ❹ 3218與第二貫穿通道312相互對應並彼此連通而設 置，當然，於繞線架21之另一相對側亦可以同樣方式 設置導電繞組結構22，接著，再使第一磁心部件331 與第二磁心部件332之軸心部331a、332a至少部分地 穿過導電繞組結構32之第一貫穿通道3218以及繞線架 31之第二貫穿通道312,藉此以使初級繞組結構與作為 次級繞組之導電繞組結構32產生感應電壓，俾達到電 壓轉換之目的，並完成如第五圖B所示之變壓器3之結 構，如此一來，變壓器3則具有複數個圈數且不斷線之 16 201007785 導電繞組結構，並且，於本實施例中，每個導電繞組結 構32係具有至少三輸出端，即為輸出端3231、3232以 及3233,且此三輸出端係可插接於一電路板（未圖示） 上，其中該電路板係可為一辅助電路板，或一系統電路 板，均不以此為限。 當然，為使變壓器3的組裝穩固，更可以選擇性地 於第一磁心部件331與第二磁心部件332之内表面之間 形成黏接元件（未圖示），例如黏膠，藉由黏接元件的使 ’用，可以使變壓器3的組裝更為穩固。 另外，於一些實施例中，更可直接以複數個導電繞 組結構32搭配磁心組33，藉由電磁感應作用使導電繞 組結構32產生感應電壓，以形成一電感元件，其結構 與組裝方式係與前述實施例相同，故於此不再贅述。 綜上所述，本案提供一種導電繞組結構以及使用該 導電繞組結構之磁性元件，該導電繞組結構可以不斷線 瘳地多圈捲繞，無需利用其他媒介物連接各圈，且俾減少 損耗以及減小磁性元件之體積。此外，本案之磁性元件 具有多圈不斷線之導電繞组結構不僅具有可簡化組裝 結構、使變壓盗之組裝更為容易且節省組裝時間等優 點，更具有交錯設置之至少三輸出端，使得磁性元件之 應用更為廣泛。 本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修 飾’然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。 17 201007785 【圖式簡單說明】 第一圖：其係為美國專利證號1^7,091，817所揭示之習 知變壓器之結構示意圖。 第二圖A:其係為構成本案第一較佳實施例之第一導電 單元之原形圖案結構示意圖。 第二圖B:其係為第二圖A所示結構所摺疊構成之第一 導電單元之示意圖。 & 第二圖C:其係為構成本案第一較佳實施例之導電繞組 結構之結構示意圖。 第二圖D:其係為第二圖C所示結構之組裝結構示意圖。 第三圖A:其係為使用第二圖D所示之導電繞組結構之 變壓器結構示意圖。 第三圖B:其係為第三圖A所示結構之組合結構示意圖。 第四圖A:其係為構成本案第二較佳實施例之導電繞組 結構之原形圖案結構示意圖。 ^ 第四圖B:其係為第四圖A所示結構所摺疊構成之導電 繞組結構之不意圖。 第五圖A :其係為使用第四圖B所示之導電繞組結構之 變壓器結構示意圖。 第五圖B:其係為第五圖A所示結構之組合結構示意圖。 18 201007785 【主要元件符號說明】 1、2、3 :變壓器 10、21、31 :繞線架 12 :導電片 13、23、33 :磁心組 101 :框型表面 102、103 :壁狀結構 104、211、311 :繞線槽 參 105、106 :折片 107 ··引導槽 131、 231、331 :第一磁心部件 132、 232、332 :第二磁心部件 121 :開口 212 :貫穿通道 213、3231、3232、3233 :輸出端 φ 22、32 :導電繞組結構 22A :第一導電單元 22B :第二導電單元 221 :第一本體 222 :第二本體 223 :端部 224a :第一輸出端 224b :第二輸出端 225 :缺口 19 201007785 226、227、3214 :中空孔洞 228、326 :絕緣層 229 :貫穿通道 231a、232a、331a、332a :軸心部 321 :導電單元 322 :連接部 3211 :主體 _ 321?.:第一端部

B 3213 :第二端部 3215 :缺口 3216、 3223 :第一表面 3217、 3224 :第二表面 3218 :第一貫穿通道 3221 :第一側端 3222 :第二侧端 • 323 :第一連接處 324 :第二連接處 325 :折彎線 312 :第二貫穿通道 Y :中心線 Α1ΑΓ :線段 A、B、B1 :折疊方向 d :距離 20

Claims (1)

1. 201007785 十、申請專利範圍： 結構，應用於—磁性谢，該導電 = 二"孔洞;以及 上； 山愐丹你刀別δ又置於不同之該導電單元 複數2空對設置，俾使該 交π，， 成—貫穿通道，以及形成 2 〉、二該輸出端’用以插設於—電路板上。 二if:範圍第1項所述之導電繞組結構，其中 °亥輸出螭係與該導電單元一體成形》 =請：利範圍第1項所述之導電繞組結構，其中 導電嘵包含—磁心組’其係至少部分地穿設於該 守电現、、且結構之該貫穿通道。 該磁性元^:二1 元:所速之導電繞組結構，其’ 請二利範圍第1項所述之導電繞組結構，其甲 該磁性7〇件係為一變壓器。 =壓申ί更專匕範圍第5項所述之導電繞組結構，其中 繞線架:級繞線，且該初級、繞線係纏繞於〆 該導二繞'專Γΐ&圍第1項所述之導電繞組結構，其中 第7項所述之導電=，” 該金屬導電片為㈣構成。 201007785 9. 如申請專利範圍第1項所述之導電繞組結構，其中 該導電繞組結構更包含一絕緣層，其係覆蓋於該導電單 元上。 10. 如申請專利範圍第1項所述之導電繞組結構，其中 至少一該輸出端係設置於該中空孔洞中心之延伸線上。 11. 如申請專利範圍第1項所述之導電繞組結構，其中 該電路板係為一系統電路板。 12. 如申請專利範圍第1項所述之導電繞組結構，其中 參 該電路板係為一輔助電路板。 13. —種磁性元件，其係包括： 一導電繞組結構，其係包括： 複數個導電單元，其係分別具有一中空孔洞；以 及 複數個輸出端，其係分別設置於不同之該導電單 元上； 其中，該複數個導電單元係彼此相對設置，俾使 參該複數個中空孔洞相互對應以形成一貫穿通道，以及形 成交錯設置之至少三該輸出端，用以插設於一電路板 上；以及 一磁心組，其係至少部分地穿設於該導電繞組結構 之該貫穿通道。 14. 如申請專利範圍第13項所述之磁性元件，其中該 輸出端係與該導電單元一體成形。 15. 如申請專利範圍第13項所述之磁性元件，其中該 磁性元件係為一電感元件。 22 201007785 16. 如申請專利範圍第13項所述之磁性元件，其中該 磁性元件係為一變壓器。 17. 如申请專利範圍第16項所述之磁性元件，其中該 變塵器更包括一初級繞線，且該初級繞線係纏繞於一繞 線架上》 18 +如申請專利範圍第13項所述之磁性元件，其中該 導屯繞組結構係由單片之金屬導電片裁切製成。 19.如申請專利範圍第18項所述之磁性元件，其中該 •金屬導電片為銅箱構成。 如申請專利範圍第13項所述之磁性元件，其中該 、電繞組結構更包含一絕緣層，其係覆蓋於該導電單元 項所述之磁性元件，其中至 空孔洞中心之延伸線上。 項所述之磁性元件，其中該 項所述之磁性元件，其中該 21. 如申請專利範圍第13 )一該輸出端係設置於該中

   22. 如申請專利範圍第13 電路板係為—系統電路板。 23. 如申請專利範圍第13 電路板係為一辅助電路板。 23