组合式变压器 【技术领域】
本发明涉及一种变压器，特别涉及一种可确保绕线间以及绕线与磁芯组间电气安全距离的组合式变压器。
背景技术
变压器为各式电器设备中经常使用的电子组件，用以调整不同的电压，使其达到电器能够适用的范围。请参阅图1，其为一传统变压器的结构示意图。如图1所示，该变压器1主要包含磁芯组(magnetic core assembly)11、绕线基座(bobbin)12、初级绕线(primary winding coil)13与次级绕线(secondarywinding coil)14。其中，初级绕线13及次级绕线14彼此重叠地(overlap)叠绕于绕线基座12的绕线部121中，且以例如绝缘胶带(isolation tape)15绝缘分离。磁芯组11通常由一第一磁芯部111与一第二磁芯部112所组成，磁芯组11的部分结构，例如第一磁芯部111与第二磁芯部112的第一轴心部111a、112a，设置于绕线基座12的通道122内，使磁芯组11与初级绕线13及次级绕线14产生电磁耦合感应，由此达到电压转换的目的。
一般而言，变压器磁漏感(leakage inductance)的控制对电源转换器十分重要，因为它将影响到电源转换器的电力转换效率。为提升电源转换器的电力转换效率，相关技术已致力于增加变压器绕线的耦合率，降低磁漏感，进而减少电压转换的能量损失。在图1所示的变压器结构中，由于初级绕线13与次级绕线14彼此重叠地叠绕于绕线基座12的绕线部121中，因此初级绕线13与次级绕线14形成较少的磁漏，绕线耦合率(coupling coefficient)较高，磁漏感较低，经变压器转换电压的能量损耗较少，由此可提升电源转换器的电力转换效率。
然而，在例如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等新一代电子产品的电源供应系统中，由于液晶显示器并不会直接发光而必须通过背光模块(Backlight module)来提供液晶显示面板所需的光源。通常背光模块必须使用放电灯管(Discharge lamp)作为背光源，例如冷阴极荧光灯(Cold CathodeFluorescent Lamp，CCFL)，而这些放电灯管则需通过电源供应系统的换流器(Inverter)电路来驱动，由于液晶显示面板的尺寸日趋增大，使用灯管的长度与数量也相对增加，其驱动电压也随之增加，因此换流器(Inverter)电路所使用的变压器则以高压且具磁漏感型的变压器为主流，这一类的变压器结构利用绕线基座的分隔部将初级绕线以及次级绕线分隔且使两者保持电气安全距离。在这一类的应用中，电源供应系统的电流会先经过一变压器初级绕线固有的磁漏感L和一电容组件C所构成的LC谐振电路，同时，近似于半个正弦波的电流会通过功率场效晶体管开关。当电流为零时，开关将导通，而经过半个正弦波后电流返回零时，开关将关闭。采用这种具有谐振电路的软开关设计，可减小开关组件的开关损耗、降低噪声以及提升效能。
如前所述，由于LCD面板的尺寸日趋增大，因而其使用的灯管长度及数量也相对增加，故所需的驱动电压也随之增加，因此，一般应用于LCD面板的变压器如图2所示，如图所示，现有变压器2包含磁芯组21、第一绕线部22、第二绕线部23、初级绕线24及次级绕线25，其中，第一绕线部22具有第一侧板26，而第二绕线部23则具有第二侧板27以及多个隔板23a，多个隔板23a与第二侧板27之间定义形成多个绕线槽23b，通过绕线槽23b的分压原理，依照使用电压的高低来设置隔板23a，以决定绕线槽23b的数量。在第一侧板26及第二侧板27底部分别具有基座26a及27a，在基座26a上设置有多个接脚28，而在基座27a上也设置有多个接脚29。
变压器2的初级绕线24的绕线方式为先将一端缠绕连接于基座26a的接脚28a上，再缠绕至第一绕线部22上，最后回线将另一端缠绕连接于接脚28b上，而次级绕线25的绕线方式则先将一端缠绕连接于基座27a的接脚29a上，再依序缠绕至第二绕线部23上的绕线槽23b上，最后由第二绕线部23回线至基座27a，再将另一端缠绕连接于接脚29b上，如此一来，则可通过第二绕线部23上的隔板23a使得初级绕线24与次级绕线25之间维持一定的电气安全距离，并增加磁漏感。
由于变压器2应用于驱动放电灯管的电源供应系统中，其驱动电压通常为高压，因此初级绕线24与次级绕线25会因电压差较大及电气安全距离不足而造成跳火(短路)的情况。此外，变压器2也常因磁芯组21部分外露且邻近于第一绕线部22的初级绕线24以及第二绕线部23的次级绕线25而使绕线与磁芯组21间的电气安全距离不足。另外，在变压器2中，由于初级绕线24及次级绕线25在回线时直接使得一部分的线圈分别暴露在第一绕线部22及第二绕线部23下方，虽该暴露部分线圈会再以绝缘体包覆，但仍是容易因安全距离不足的原因而产生跳火的现象，造成变压器2的毁损。更甚者，为根据各种驱动放电灯管的电源供应系统的线路配置，生产者必须开发各式绕线基座模具，除增加制造成本外，还产生库存与管理方面的问题。
因此，如何发展一种可改善现有技术缺陷，且能确保绕线间以及绕线与磁芯组间电气安全距离的变压器结构，实为目前迫切需要研发的课题。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种组合式变压器，以确保绕线与磁芯组间的电气安全距离。
本发明的另一目的在于提供一种组合式变压器，以确保绕线间的电气安全距离。
本发明的另一目的在于提供一种组合式变压器，以根据各种驱动放电灯管的电源供应系统的线路配置，组合成不同的变压器结构，以通过模块化设计降低制造成本以及便于组合应用。
本发明的又一目的在于提供一种组合式变压器结构，以解决传统变压器易产生高压回线跳火而导致变压器损毁的问题。
为达上述目的，本发明的一较广义实施形式为提供一种组合式变压器，包括：绕线架组，具有至少一个第一连接部以及第一贯穿通道，且绕设至少一个初级绕线及至少一个次级绕线；磁芯套，具有第二贯穿通道以及至少一个第二连接部，所述至少一个第二连接部与绕线架组的至少一个第一连接部相连接，以使磁芯套与绕线架组相组合；以及磁芯组，包括第一磁芯部及第二磁芯部，该第一磁芯部及该第二磁芯部分别具有一第一侧柱及一第二侧柱，分别设置于绕线架组的第一贯穿通道以及磁芯套的第二贯穿通道。
为达上述目的，本发明的另一较广义实施形式为提供一种组合式变压器，包括：第一绕线架组、第二绕线架组、磁芯套以及磁芯组。其中，第二绕线架组与第一绕线架组具有相同结构，且每一第一绕线架组及第二绕线架组具有至少一个第一连接部、至少一个第三连接部以及第一贯穿通道，且绕设至少一个初级绕线及至少一个次级绕线。磁芯套具有第二贯穿通道以及至少一个第二连接部。其中，第一绕线架组的至少一个第一连接部可选择性地与磁芯套的至少一个第二连接部以及第二绕线架组的至少一个第三连接部其中之一相连接，以使第一绕线架组与磁芯套相组合或使第一绕线架组与第二绕线架组相组合。磁芯组包括第一磁芯部及第二磁芯部，该第一磁芯部及该第二磁芯部分别具有一第一侧柱及一第二侧柱，分别设置于第一绕线架组的第一贯穿通道以及磁芯套的第二贯穿通道，或者是至少部分地设置于第一绕线架组的第一贯穿通道以及第二绕线架组的第一贯穿通道。
本发明的组合式变压器可确保绕线间以及绕线与磁芯组间电气安全距离。此外，本发明的组合式变压器也可根据各种驱动放电灯管的电源供应系统的线路配置以及电路板的配置空间，组合成不同的变压器结构，以通过模块化设计以降低制造成本以及便于组合应用。另外，本发明的组合式变压器还可解决传统变压器易产生高压回线跳火而导致变压器损毁的问题。
【附图说明】
图1：其为一传统变压器的结构示意图。
图2：其为另一现有变压器的结构示意图。
图3：其为本发明较佳实施例的组合式变压器的结构示意图。
图4A与图4B：其分别为图3所示组合式变压器的一示范性结构的正面与底面示意图。
图5：为示出了图4A与图4B所示的第一次级绕线基座或第二次级绕线基座的结构示意图。
图6A与图6B：其为本发明的组合式变压器的另一示范性结构示意图。
图7：为示出了本发明的模块化的组合式变压器的结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
变压器：1 磁芯组：11
绕线基座：12 初级绕线：13
次级绕线：14 绝缘胶带：15
第一磁芯部：111 第二磁芯部：112
第一轴心部：111a、112a 绕线部：121
通道：122 变压器：2
磁芯组：21 第一绕线部：22
第二绕线部：23 初级绕线：24
次级绕线：25 第一侧板：26
第二侧板：27 隔板：23a
绕线槽：23b 基座：26a、27a
接脚：28、28a、28b、29、29a、29b
组合式变压器：3 绕线架组(第一绕线架组)：30
初级绕线：31 次级绕线：32
磁芯套：33 初级绕线基座：34、54
第一次级绕线基座：35、55
第二次级绕线基座：36、56
第一连接部：37 第一贯穿通道：38、58
第三连接部：39、59 磁芯组：40
第一初级绕线：31a 第二初级绕线：31b
第一次级绕线：32a 第二次级绕线：32b
第二贯穿通道：331 第二连接部：332
第一穿孔：340、540 第一初级绕线部：341
第二初级绕线部：342 第一套件：343
第二套件：344 隔板：345
第一容置空间：346 第二容置空间：347
接脚：348 第一凹槽：349
第一次级绕线部：351 第二穿孔：352、552
第二次级绕线部：361 第三穿孔：362、562
第一接脚：353、363 第二接脚：354、364
第四连接部：353a、363a 第五连接部：353b、363b
收线部：354a、364a 连接部：354b、364b
插接部：354c、364c 第一磁芯部：401
第二磁芯部：402 第一侧柱：401a、402a
第二侧柱：401b、402b 第二绕线架组：50
【具体实施方式】
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的形式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
请参阅图3，其为本发明较佳实施例的组合式变压器的结构示意图，如图所示，本发明的组合式变压器3主要包括一绕线架组30、至少一个初级绕线31、至少一个次级绕线32、一磁芯套33以及一磁芯组40。其中，绕线架组30具有至少一个第一连接部37以及一第一贯穿通道38，且绕设所述至少一个初级绕线31及所述至少一个次级绕线32。磁芯套33具有一第二贯穿通道331以及至少一个第二连接部332，所述至少一个第二连接部332与绕线架组30的至少一个第一连接部37相连接，以使磁芯套33与绕线架组30相组合。磁芯组40至少部分地设置于绕线架组30的第一贯穿通道38以及磁芯套33的第二贯穿通道331。
请参阅图4A与图4B，其分别为图3所示组合式变压器的一示范性结构的正面与底面示意图。如图4A与4B所示，本发明的组合式变压器3包括绕线架组30、第一初级绕线31a、第二初级绕线31b、第一次级绕线32a、第二次级绕线32b、磁芯套33以及磁芯组40。其中，绕线架组30包括初级绕线基座34、第一次级绕线基座35以及第二次级绕线基座36。初级绕线基座34具有第一初级绕线部341、第二初级绕线部342、第一套件343、第二套件344以及第一穿孔340。第一次级绕线基座35具有第一次级绕线部351以及第二穿孔352。第二次级绕线基座36具有第二次级绕线部361以及第三穿孔362。第一初级绕线31a及第二初级绕线31b分别绕设于初级绕线基座34的第一初级绕线部341及第二初级绕线部342，第一次级绕线32a及第二次级绕线32b分别绕设于第一次级绕线基座35的第一次级绕线部351及第二次级绕线基座36的第二次级绕线部361。第一次级绕线基座35至少部分容收于初级绕线基座34的第一套件343，第二次级绕线基座36至少部分容收于初级绕线基座34的第二套件344，且初级绕线基座34的第一穿孔340、第一次级绕线基座35的第二穿孔352及第二次级绕线基座36的第三穿孔362形成绕线架组30的第一贯穿通道38。磁芯套33与绕线架组30相组合且具有第二贯穿通道331。绕线架组30具有第一连接部37，磁芯套33具有第二连接部332，该绕线架组30的第一连接部37与磁芯套33的第二连接部332相连接或卡合，以使绕线架组30与磁芯套33可选择性地相互组合或分离。
如图3、图4A以及图4B所示，磁芯组40包括第一磁芯部401以及第二磁芯部402，第一磁芯部401及第二磁芯部402分别具有第一侧柱401a、402a及第二侧柱401b、402b。第一磁芯部401的第一侧柱401a通过第一次级绕线基座35的第二穿孔352设置于第一贯穿通道38，以及第二磁芯部402的第一侧柱402a通过第二次级绕线基座36的第三穿孔362设置于第一贯穿通道38；第一磁芯部401及第二磁芯部402的第二侧柱401b、402b设置于磁芯套33的第二贯穿通道331内，由此使磁芯组40与初级绕线31a、31b及次级绕线32a、32b产生电磁偶合感应，以达到电压转换的目的，另外还可利用磁芯套33增加初级绕线31a、31b与磁芯组40的电气安全距离，以及次级绕线32a、32b与磁芯组40的电气安全距离。
于本实施例中，初级绕线基座34的第一初级绕线部341、第二初级绕线部342、第一套件343以及第二套件344以一个或多个隔板345相分隔。第一套件343及第二套件344设置于初级绕线基座34的两相对侧。第一初级绕线部341及第二初级绕线部342设置于第一套件343与第二套件344之间。初级绕线基座34较佳为以绝缘材料一体成型而制成。此外，磁芯套33较佳为以绝缘材料一体成型而制成。
于本实施例中，第一套件343具有第一容置空间346，该第一容置空间346可容收第一次级绕线基座35的第一次级绕线部351。第二套件344具有第二容置空间347，该第二容置空间347可容收第二次级绕线基座36的第二次级绕线部361。第一穿孔340与第一容置空间346及第二容置空间347相连通。第一套件343的第一容置空间346主要用来容置第一次级绕线基座35的第一次级绕线部351以及缠绕于第一次级绕线部351上的第一次级绕线32a，进而通过第一套件343使第一初级绕线31a及第二初级绕线31b与第一次级绕线32a相分隔，以使第一初级绕线31a及第二初级绕线31b与第一次级绕线32a间具有足够的电气安全距离。相似地，第二套件344的第二容置空间347主要用来容置第二次级绕线基座36的第二次级绕线部361以及缠绕于第二次级绕线部361上的第二次级绕线32b，进而通过第二套件344使第二初级绕线31b及第一初级绕线31a与第二次级绕线32b相分隔，以使第二初级绕线31b及第一初级绕线31a与第二次级绕线32b间具有足够的电气安全距离。
于本实施例中，初级绕线基座34设置多个接脚348，分别用以连接第一初级绕线31a或第二初级绕线31b的一端部并插接于一电路板(未图示)。其中，接脚348以设置于分隔板345的延伸部为较佳。于此实施例中，第一次级绕线基座35及第二次级绕线基座36分别具有至少一个第一接脚353、363以及一第二接脚354、364。第一次级绕线基座35及第二次级绕线基座36的第一接脚353、363具有大体上相互垂直且分别突出于基座边缘的第四连接部353a、363a及第五连接部353b、363b，其中第一接脚353、363通过第四连接部353a、363a分别与第一次级绕线32a的一端部连接及第二次级绕线32b的一端部连接，第五连接部353b、363b则向下插设于电路板上。第四连接部353a、363a及第五连接部353b、363b可由导电材质，例如铜、铝等金属，经弯折而形成大致呈L型的结构，亦即第一接脚353、363的第四连接部353a、363a及第五连接部353b、363b为一体成型，但不以此为限。由于第一次级绕线32a及第二次级绕线32b的一端部连接于第一接脚353、363的第四连接部353a、363a，并通过第五连接部353b、363b与电路板电连接，不但可增加接脚的结构强度、降低变压器的整体高度，还可避免因出线端直接缠绕于接脚与电路板连接的部分而影响接脚的平整度。
图5为示出了图4A与图4B所示的第一次级绕线基座或第二次级绕线基座的结构示意图。如图4A、图4B与图5所示，于本实施例中，第一次级绕线基座35及第二次级绕线基座36的第二接脚354、364为一延长埋设于第一次级绕线基座35及第二次级绕线基座36内部的金属接脚，其由收线部354a、364a、连接部354b、364b及插接部354c、364c所组成，其中，连接部354b、364b用以连接收线部354a、364a及插接部354c、364c，并埋设于第一次级绕线基座35及第二次级绕线基座36内部。与连接部354b、364b一端相连接的收线部354a、364a由第一次级绕线基座35及第二次级绕线基座36的一侧板延伸突出，而与连接部354b、364b另一端相连接的插接部354c、364c则自第一次级绕线基座35及第二次级绕线基座36的底面向下延伸，用以插接于电路板上。于本实施例中，第二接脚354、364设置于第一次级绕线基座35及第二次级绕线基座36的方式可包括但不限于打入、植入或金属嵌入射出成型等方式实施。
于本实施例中，第一次级绕线32a便可依图5所示的缠绕方式绕设于第一次级绕线基座35。首先，将第一次级绕线32a的一端部与第一次级绕线基座35上的第一接脚353的第四连接部353a连接，再将第一次级绕线32a绕设于第一次级绕线部351，最后将第一次级绕线32a的另一端部连接于第二接脚354的收线部354a上，以完成第一次级绕线32a的缠绕，如此即可通过第二接脚354的收线部354a将第一次级绕线32a所产生的电流经连接部354b而传导至插接部354c上，而与电路板电性连接。如此一来，则可避免第一次级绕线32a于高压回线时因安全距离不足的原因而产生跳火的情形。相似地，第二次级绕线32b绕设于第二次级绕线基座36的方式与第一次级绕线32a绕设于第一次级绕线基座35的方式相同，于此不再赘述。于一些实施例中，初级绕线基座34的第一容置空间346与第二容置空间347的壁面上分别具有一第一凹槽349以及一第二凹槽(未图示)，该第一凹槽349与第二凹槽可分别容设第二接脚354、364的收线部354a、364a。
请再参阅图4A与图4B，于本实施例中，绕线架组30的第一连接部37较佳为设置于第一次级绕线基座35及/或第二次级绕线基座36的一侧面。于一些实施例中，绕线架组30还包括至少一个第三连接部39，所述第三连接部39较佳为设置于第一次级绕线基座35及/或第二次级绕线基座36的另一侧面，其中第一连接部37所设置的侧面与第三连接部39所设置的侧面彼此相对。于本实施例中，磁芯套33的第二连接部332设置于磁芯套33的一侧面且相对于第一次级绕线基座35的第一连接部37的位置。
于本实施例中，第一连接部37可为例如凹部或凹轨，第二连接部332可为例如凸块或凸轨，第三连接部39可为例如凸块或凸轨，且第三连接部39与第二连接部332具有相同架构。于一些实施例中，第一连接部37可为例如凸块或凸轨，第二连接部332可为例如凹部或凹轨，第三连接部39可为例如凹部或凹轨，且第三连接部39与第二连接部332具有相同架构。由此，绕线架组30的第一连接部37与磁芯套33的第二连接部332便可选择性地相互连接或卡合。此外，绕线架组30的第三连接部39可与另一个绕线架组的第一连接部选择性地相互连接或卡合(未图示)，以利于组合应用。
于一些实施例中，为配合驱动放电灯管的电源供应系统的线路配置以及节省电路板的配置空间，还可将两组具有相同架构的绕线架组共同组合使用，以形成一组合式变压器，以驱动多个放电灯管。如图6A及图6B所示，本发明组合式变压器3可包括第一绕线架组30、第二绕线架组50以及磁芯组40，其中第二绕线架组50与第一绕线架组30的结构与功能相同，且相对应的附图标记代表相似架构与功能，于此不再赘述。于本实施例中，第一绕线架组30可由初级绕线基座34、第一次级绕线基座35及第二次级绕线基座36组成，且初级绕线基座34的第一穿孔340、第一次级绕线基座35的第二穿孔352及第二次级绕线基座36的第三穿孔362形成绕线架组30的第一贯穿通道38。第二绕线架组50可由初级绕线基座54、第一次级绕线基座55及第二次级绕线基座56组成，且初级绕线基座54的第一穿孔540、第一次级绕线基座55的第二穿孔552及第二次级绕线基座56的第三穿孔562形成第二绕线架组50的第一贯穿通道58。第一绕线架组30及第二绕线架组50可共同并排地组合设置，并通过第一绕线架组30的第一连接部37而与第二绕线架组50的第三连接部59相互对应连接或卡合，以使第一绕线架组30及第二绕线架组50可组合使用，并将磁芯组40的第一磁芯部401的第一侧柱401a及第二侧柱401b分别通过第一绕线架组30的第一次级绕线基座35的第二穿孔352而设置于第一绕线架组30的第一贯穿通道38及通过第二绕线架组50的第一次级绕线基座55的第二穿孔552而设置于第二绕线架组50的第一贯穿通道58内，以及将第二磁芯部402的第一侧柱402a及第二侧柱402b分别通过第一绕线架组30的第二次级绕线基座36的第三穿孔362而设置于第一绕线架组30的第一贯穿通道38及通过第二绕线架组50的第二次级绕线基座56的第二穿孔562而设置于第二绕线架组50的第一贯穿通道58内，以完成包含两个绕线架组的组合式变压器。
图7为示出了本发明的模块化的组合式变压器的结构示意图。本发明模块化的组合式变压器3包括第一绕线架组30、第二绕线架组50、磁芯套33以及磁芯组40，其中第一绕线架组30与第二绕线架组50具有相同结构。于本实施例中，第一绕线架组30、第二绕线架组50、磁芯套33及磁芯组40的架构相似于图4A、图4B、图6A与图6B所示架构，于此不再赘述。于本实施例中，磁芯套33的至少一个第二连接部332以及第二绕线架组50的至少一个第三连接部59其中之一可选择性地与第一绕线架组30的至少一个第一连接部37相连接，以使磁芯套33与第一绕线架组30相组合或使第二绕线架组50与第一绕线架组30相组合。此外，磁芯组40至少部分地设置于第一绕线架组30的第一贯穿通道38及磁芯套33的第二贯穿通道331，或磁芯组40至少部分地设置于第一绕线架组30的第一贯穿通道38及第二绕线架组50的第一贯穿信道58，由此组合成本发明的组合式变压器3。于本实施例中，磁芯套33的至少一个第二连接部332及第二绕线架组50的至少一个第三连接部59具有相同架构。通过本发明模块化的组合式变压器3，生产者便可根据驱动放电灯管的电源供应系统的线路配置或电路板的空间配置而选择性地将两组具有相同架构的绕线架组共同组合使用或将一绕线架组与一磁芯套组合使用，以形成组合式变压器，以驱动多个放电灯管。
综上所述，本发明的组合式变压器可确保绕线间以及绕线与磁芯组间的电气安全距离。此外，本发明的组合式变压器也可根据各种驱动放电灯管的电源供应系统的线路配置以及电路板的配置空间，组合成不同的变压器结构，以通过模块化设计以降低制造成本以及便于组合应用。另外，本发明的组合式变压器还可解决传统变压器易产生高压回线跳火而导致变压器损毁的问题。
本发明可由本领域技术人员进行各种等同性的变化和修饰，然而皆不脱离如所附权利要求书所限定的范围。