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TWI719898B - 漏磁變壓器 - Google Patents

漏磁變壓器 Download PDF

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TWI719898B
TWI719898B TW109115774A TW109115774A TWI719898B TW I719898 B TWI719898 B TW I719898B TW 109115774 A TW109115774 A TW 109115774A TW 109115774 A TW109115774 A TW 109115774A TW I719898 B TWI719898 B TW I719898B
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作偉 陳
柴維奇 蘇拉普雷查庫
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泰達電子股份有限公司
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Abstract

本案提供一種漏磁變壓器，包含第一板、第二板、複數個繞線柱、初級繞組、次級繞組及複數個磁分流元件，其係將每一磁分流元件設置於兩個對應的繞線柱之間，且每兩個相鄰的磁分流元件之間具有間隙，抑或是將磁分流元件設置於第一板上並對齊於對應的繞線柱，且磁分流元件與第二板之間具有間隙。漏磁變壓器之漏電感係由間隙決定。

Description

漏磁變壓器
本案係關於一種漏磁變壓器，尤指一種由其磁分流元件提供漏電感 (leakage inductance) 的漏磁變壓器。
於電力電子產業中，諧振轉換器 (resonant converter) 受到廣泛運用，為達到高功率密度，係將電感與變壓器相組合。一般而言，變壓器之漏電感係藉由於初級繞組及次級繞組之間採取鬆散耦合 (loose coupling) 而產生。然而，為獲取高漏電感，初級繞組與次級繞組之間需要維持較大的距離，並進而導致功率密度降低。
因此，如何發展一種可改善上述習知技術之漏磁變壓器，實為目前迫切之需求。
本案之目的在於提供一種高漏磁變壓器，高漏磁變壓器的漏電感係由磁分流元件所定義之間隙決定，而非由繞線柱之間的間隙決定。藉此，本案之高漏磁變壓器可同時兼顧高功率密度及高漏電感。此外，漏磁變壓器的繞組可拆分為複數個部分，其中該複數個部分分別纏繞於複數個繞線柱，藉此可顯著降低繞組上的鄰近損耗 (proximity loss)。
為達上述目的，本案提供一種漏磁變壓器，包含第一板、第二板、複數個第一繞線柱、複數個第二繞線柱、初級繞組、次級繞組及複數個磁分流元件。複數個第一繞線柱設置於第一板上，複數個第二繞線柱設置於第二板上並分別對齊於複數個第一繞線柱。初級繞組纏繞於複數個第一繞線柱上，次級繞組纏繞於複數個第二繞線柱上。每一磁分流元件均設置於第一繞線柱與對應的第二繞線柱之間。每兩個相鄰的磁分流元件之間具有間隙，且漏磁變壓器之漏電感係由至少一間隙決定。
為達上述目的，本案另提供一種漏磁變壓器，包含一第一板、第二板、複數個繞線柱、初級繞組、次級繞組及複數個磁分流元件。複數個繞線柱設置於第一板上，初級繞組和次級繞組纏繞於複數個繞線柱上。複數個磁分流元件設置於第一板上並分別對齊於複數個繞線柱。磁分流元件與第二板之間具有間隙，且漏磁變壓器之漏電感係由複數個間隙決定。
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，其皆不脫離本案之範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。
第1圖係為本案第一實施例之漏磁變壓器的分解結構示意圖，第2圖係為本案第一實施例之漏磁變壓器的剖面示意圖。如第1圖及第2圖所示，漏磁變壓器1包含第一板11、第二板12、複數個第一繞線柱13、複數個第二繞線柱14、初級繞組15、次級繞組16以及複數個磁分流元件17。於一些實施例中，漏磁變壓器1還包含兩個邊柱19，該兩個邊柱19位於第一板11與第二板12之間。
第一繞線柱13設置於第一板11上，且複數個第一繞線柱13係以特定間隔排列。第二繞線柱14設置於第二板12上，且複數個第二繞線柱14係以特定間隔排列。複數個第二繞線柱14分別對齊於複數個第一繞線柱13。換言之，第一繞線柱13的數量與第二繞線柱14的數量相同，且複數個第一繞線柱13與複數個第二繞線柱14一一對應。於一些實施例中，第一繞線柱13的數量為偶數，而第二繞線柱14的數量亦為偶數。
初級繞組15纏繞於複數個第一繞線柱13上。於一些實施例中，初級繞組15拆分為複數個部分，且初級繞組15之複數個部分分別纏繞於複數個第一繞線柱13上，其中初級繞組15之複數個部分可為串聯或並聯連接。次級繞組16纏繞於複數個第二繞線柱14上。於一些實施例中，次級繞組16拆分為複數個部分，且次級繞組16之複數個部分分別纏繞於複數個第二繞線柱14上，其中次級繞組16之複數個部分可為串聯或並聯連接。此外，初級繞組15及次級繞組16可為例如但不限於線圈或印刷電路板 (PCB) 之佈線。
於該複數個磁分流元件17中，每一磁分流元件17均設置於對應的第一繞線柱13和第二繞線柱14之間。每兩個相鄰的磁分流元件17之間具有一間隙18，且漏磁變壓器1的漏電感係由所形成之至少一間隙18決定。換言之，漏磁變壓器1之漏電感係通過改變間隙18來進行調整。於一些實施例中，磁分流元件17直接連接於對應的第一繞線柱13和第二繞線柱14。於另一些實施例中，即使磁分流元件17與對應的第一繞線柱13或第二繞線柱14之間具有距離，該距離亦非大至足以影響漏磁變壓器1之漏電感。
由上述可知，漏磁變壓器1之漏電感係由磁分流元件17所定義之間隙18決定，而非由繞線柱之間的間隙決定。換言之，間隙18可提供高漏電感，且無需於初級繞組15和次級繞組16之間維持較大的距離，從而可提升功率密度。藉此，漏磁變壓器1可同時兼顧高功率密度及高漏電感。此外，漏磁變壓器1之繞組拆分為分別纏繞複數個繞線柱的複數個部分，可顯著降低繞組的鄰近損耗。再者，由於初級繞組15和次級繞組16纏繞於不同的繞線柱上，故電容耦合程度較低，可降低共模雜訊 (common mode noise)。
於第1圖及第2圖所示之實施例中，漏磁變壓器1包含兩個第一繞線柱13、兩個第二繞線柱14、兩個磁分流元件17及一個間隙18，其中間隙18位於兩個相鄰的磁分流元件17之間。同時，本實施例之漏磁變壓器1的等效電路係如第3圖所示，其中Rtop為第一板11之磁阻，Rbot為第二板12之磁阻，Rsh為邊柱19之磁阻，Rm為繞線柱之磁阻，Rshunt為間隙18之磁阻與兩個磁分流元件17之磁阻的總和，MMFp為初級磁動勢 (magnetomotive force)，MMFsec為次級磁動勢。MMFp為初級繞組15的匝數與初級電流的乘積，而MMFsec為次級繞組16的匝數與次級電流的乘積。磁分流元件17之磁阻值遠小於間隙18之磁阻值。
第4圖係為本案第二實施例之漏磁變壓器的分解結構示意圖，第5圖係為本案第二實施例之漏磁變壓器的剖面示意圖。如第4圖及第5圖所示，漏磁變壓器2包含第一板21、第二板22、複數個繞線柱23、初級繞組24、次級繞組25及複數個磁分流元件26。於一些實施例中，漏磁變壓器2還包含兩個邊柱28，該兩個邊柱28位於第一板21與第二板22之間。
複數個繞線柱23設置於第一板21上，且繞線柱23係以特定間隔排列。於一些實施例中，繞線柱23之數量為偶數。此外，於一些實施例中，繞線柱23直接連接於第二板22，而於另一些實施例中，即使繞線柱23與第二板22之間具有距離，該距離亦非大至足以影響漏磁變壓器2之漏電感。
初級繞組24及次級繞組25纏繞於複數個繞線柱23上。具體而言，初級繞組24纏繞於繞線柱23和磁分流元件26上，而次級繞組25僅纏繞於繞線柱23上。於一些實施例中，初級繞組24拆分為複數個部分，且初級繞組24之複數個部分分別纏繞於複數個繞線柱23上和複數個磁分流元件26上，其中初級繞組24之複數個部分可為串聯或並聯連接。於一些實施例中，次級繞組25拆分為複數個部分，且次級繞組25之複數個部分分別纏繞於複數個繞線柱23上，其中次級繞組25之複數個部分可為串聯或並聯連接。此外，初級繞組24及次級繞組25可為例如但不限於線圈或印刷電路板之佈線。
複數個磁分流元件26分別對齊於複數個繞線柱23。換言之，磁分流元件26的數量與繞線柱23的數量相同，且複數個磁分流元件26與複數個繞線柱23一一對應。磁分流元件26與第二板22之間具有間隙27，漏磁變壓器2之漏電感係由間隙27所決定。換言之，漏磁變壓器2之漏電感係通過改變間隙27來進行調整。另外，繞線柱23與第二板22之間須存在間隙，該間隙係架構於設置激磁電感。
由上述可知，漏磁變壓器2之漏電感係由磁分流元件26所定義之間隙27決定，而非由繞線柱23之間的間隙決定，藉此可同時兼顧高功率密度及高漏電感。此外，漏磁變壓器2之漏電感拆分為分別纏繞複數個繞線柱23的複數個部分，可顯著降低繞組的鄰近損耗。
於第4圖和第5圖之實施例中，漏磁變壓器2包含兩個繞線柱23、兩個磁分流元件26及兩個間隙27，其中間隙27位於磁分流元件26與第二板22之間。同時，本實施例之漏磁變壓器2的等效電路係如第6圖所示，其中Rtop為第二板22之磁阻，Rbot為第一板21之磁阻，Rsh為邊柱28之磁阻，Rm為繞線柱23與第二板22間之間隙的磁阻和繞線柱23之磁阻的總和，Rshunt為間隙27之磁阻及兩個磁分流元件26之磁阻的總和，MMFp為初級磁動勢，MMFsec為次級磁動勢。MMFp為初級繞組24的匝數與初級電流的乘積，而MMFsec為次級繞組25的匝數與次級電流的乘積。
綜上所述，本案提供一種漏磁變壓器，漏磁變壓器之漏電感係由磁分流元件所定義之間隙決定，而非由初級繞組和次級繞組之間的距離決定，亦非由繞線柱與第二板之間的間隙決定。藉此，本案之高漏磁變壓器可同時兼顧高功率密度及高漏電感。此外，漏磁變壓器之繞組可拆分為分別纏繞複數個繞線柱的複數個部分，從而可顯著降低繞組上的鄰近損耗。
須注意，上述僅是為說明本案而提出之較佳實施例，本案不限於所述之實施例，本案之範圍由如附專利申請範圍決定。且本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附專利申請範圍所欲保護者。
1、2:漏磁變壓器
11、21:第一板
12、22:第二板
13:第一繞線柱
14:第二繞線柱
15、24:初級繞組
16、25:次級繞組
17、26:磁分流元件
18、27:間隙
19、28:邊柱
23:繞線柱
Rtop、Rbot、Rsh、Rm、Rshunt:磁阻
MMFp:初級磁動勢
MMFsec:次級磁動勢
第1圖係為本案第一實施例之漏磁變壓器的分解結構示意圖。
第2圖係為本案第一實施例之漏磁變壓器的剖面示意圖。
第3圖係為本案第一實施例之漏磁變壓器的等效電路示意圖。
第4圖係為本案第二實施例之漏磁變壓器的分解結構示意圖。
第5圖係為本案第二實施例之漏磁變壓器的剖面示意圖。
第6圖係為本案第二實施例之漏磁變壓器的等效電路示意圖。
1:漏磁變壓器
11:第一板
12:第二板
13:第一繞線柱
14:第二繞線柱
15:初級繞組
16:次級繞組
17:磁分流元件

Claims (11)

  1. 一種漏磁變壓器，包含：一第一板和一第二板；複數個第一繞線柱，設置於該第一板上；複數個第二繞線柱，設置於該第二板上並分別對齊於該複數個第一繞線柱；一初級繞組，纏繞於該複數個第一繞線柱上；一次級繞組，纏繞於該複數個第二繞線柱上；以及複數個磁分流元件，其中每一該磁分流元件均設置於該第一繞線柱與對應的該第二繞線柱之間，每兩個相鄰的該磁分流元件之間具有一間隙，且該漏磁變壓器之一漏電感係由該至少一間隙決定，其中該初級繞組拆分為複數個部分，該初級繞組之該複數個部分分別纏繞於該複數個第一繞線柱上，該次級繞組拆分為複數個部分，該次級繞組之該複數個部分分別纏繞於該複數個第二繞線柱上。
  2. 如請求項1所述之漏磁變壓器，其中該漏磁變壓器之該漏電感係通過改變該至少一間隙來進行調整。
  3. 如請求項1所述之漏磁變壓器，其中該複數個第一繞線柱之數量為偶數，該複數個第二繞線柱之數量為偶數。
  4. 如請求項1所述之漏磁變壓器，其中該磁分流元件直接連接於對應的該第一繞線柱及該第二繞線柱。
  5. 一種漏磁變壓器，包含：一第一板和一第二板； 複數個繞線柱，設置於該第一板上；一初級繞組和一次級繞組，纏繞於該複數個繞線柱上；以及複數個磁分流元件，設置於該第一板上並分別對齊於該複數個繞線柱，其中該磁分流元件與該第二板之間具有一間隙，且該漏磁變壓器之一漏電感係由複數個該間隙決定。
  6. 如請求項5所述之漏磁變壓器，其中該漏磁變壓器之該漏電感係通過改變該複數個間隙來進行調整。
  7. 如請求項5所述之漏磁變壓器，其中該複數個繞線柱之數量為偶數。
  8. 如請求項5所述之漏磁變壓器，其中該磁分流元件直接連接於該第二板。
  9. 如請求項5所述之漏磁變壓器，其中該初級繞組還纏繞於該複數個磁分流元件上。
  10. 如請求項5所述之漏磁變壓器，其中該初級繞組拆分為複數個部分，該初級繞組之該複數個部分分別纏繞該複數個繞線柱上，該次級繞組拆分為複數個部分，該次級繞組之該複數個部分分別纏繞該複數個繞線柱上。
  11. 如請求項10所述之漏磁變壓器，其中該初級繞組之該複數個部分還纏繞於該複數個磁分流元件上。
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