高效率变压器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高效率变压器，包括一线架、一设在线架上的铁芯组、一第一绕组及一第二绕组；该第一、第二绕组分别具有多个绕匝，且交错地设在线架上，该第二绕组的各绕匝分别由金属环片构成，且选择性地令容易产生集肤效应的绕匝是由两片以上的金属环片叠设构成；由此提高第二绕组的导电材料利用率，并改善第二绕组上的集肤效应、邻近效应及有效降低磁动势（MMF）。
【专利说明】高效率变压器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变压器，特别涉及一种通过改变绕匝结构以改善集肤效应、邻近效应并可降低磁动势的高效率变压器。
【背景技术】
[0002]一种已知的变压器是如图4、图5所示，主要是在一线架70上设有一铁芯组80，该铁芯组80由两E型铁芯81，82组成，其相对地夹持在线架70上；该线架70上并设有一个一次侧绕组71和一个二次侧绕组72，该一次侧绕组71具有多数绕匝，主要是由铜线在线架70上缠绕所构成，该二次侧绕组72的二次绕匝721?724分别由一环形铜片构成。
[0003]上述的已知变压器，主要是由铜片取代二次侧绕组的传统铜线绕匝，以提升其电流承载能力。尽管以铜片取代铜线，但在传统导线上讨论的“集肤效应”(skin effect)、邻近效应，在铜片构成的变压器绕组上依然存在:
[0004]所谓的“集肤效应”是指导线在高频时受到自身涡电流影响，致使电流流动范围只集中于导体边缘部分，造成导线交流电阻增加，而“邻近效应”则是当相邻的导体载有高频交流电流时，各相邻导线间除了自身电流所产生的磁场外，同时也受到其他导线所产生磁场的交互作用，而引发邻近导线产生涡电流，导致导线损失大幅增加。伴随着任何回路而来的集肤效应，即使改变线圈的线径也不会产生显著的改善效果。主要原因在于:导线通过电流时将产生磁场，该磁场将令带电粒子向导线表面推挤，因此在一条长直导线中，电流只会在表面至表面以下一定深度间的区域传导，同时传导的区域将随着电流频率的升高而减少。因而在呈螺旋状的线圈结构中，电流将由中心处被推挤到最外层表面，而对于上述变压器的二次侧铜片绕匝而言，铜片的厚度与集肤效应在某频率下深度的乘积方为电流能够通过的有效区域，因而不论如何增加线径(厚度)，在电流流经区域相同的限制下，对于提升电流密度将不会有多大的帮助。
[0005]再者，集肤效应、邻近效应除了本身的影响外，将连带造成二次侧绕组特定绕匝上的磁动势(MMF)升高。如一般所知，磁动势(MMF) =匝数(N)和电流(I)的乘积，当电流通过二次侧绕组时，将因集肤效应、邻近效应的影响，使电流集中在特定绕匝上，造成电流不均匀地流过二次侧绕组，而特定绕匝则因电流密度高且集中，造成其磁动势升高。请参考图6所示，为二次侧绕组72各二次绕匝721?724上的磁动势(MMF)状况，由于最前端和最后端的二次绕匝721、724的电流密度高，因而其磁动势(MMF)也相对愈高。
[0006]由上述可知，变压器上绕匝的集肤效应、邻近效应将导致损耗，而且将导致磁动势的提高。因此想要降低磁动势与绕匝损耗，必须从解决集肤效应、邻近效应着手。
【发明内容】
[0007]因此本发明主要目的在于:提供一种高效率变压器，其通过改变绕匝结构可有效改善集肤效应与邻近效应，进而降低磁动势，以减少损耗提高效率。
[0008]为达成上述目的采取的主要技术手段是提供一种高效率变压器包括:
[0009]一线架，具有多个第一绕匝槽和多个第二绕匝槽；
[0010]一第一绕组，具有多个第一绕匝，所述各个第一绕匝分别设在所述线架上的各个第一绕匝槽；
[0011]一第二绕组，具有多个第二绕匝，所述各个第二绕匝分别设在所述线架上的各个第二绕匝槽；所述第二绕匝中包含一前端第二绕匝和一后端第二绕匝，所述前端第二绕匝和/或所述后端第二绕匝是由两片以上的金属环片叠设并联所构成；
[0012]一铁芯组，包括一第一铁芯及一第二铁芯，所述第一、第二铁芯相对夹设在所述线架上，且对应于所述线架上的第一、第二绕组。
[0013]优选地，所述前端第二绕匝和所述后端第二绕匝分别由两片以上的金属环片叠设并联所构成，所述前端第二绕匝和所述后端第二绕匝间的其他第二绕匝具有一第一厚度，所述前端第二绕匝和后端第二绕匝具有一第二厚度，其中第二厚度不大于二倍的第一厚度。
[0014]优选地，所述第二厚度与所述第一厚度的比例为1.2?0.8:1。
[0015]优选地，所述第二厚度与所述第一厚度的比例为1:1。
[0016]优选地，所述前端第二绕匝和所述后端第二绕匝分别由两片金属环片叠设构成。
[0017]优选地，所述前端第二绕匝和所述后端第二绕匝的每一金属环片厚度为1/2的所述第二厚度。
[0018]优选地，所述前端、后端第二绕匝的各金属环片间进一步设有一绝缘层。
[0019]优选地，所述线架上的各个第一绕匝槽和第二绕匝槽是相间地排列。
[0020]优选地，所述第一绕组为一次侧绕组，所述第二绕组为二次侧绕组。
[0021]优选地，所述第二绕组为一次侧绕组，所述第一绕组为二次侧绕组。
[0022]本发明的有益效果在于:前述变压器是使第二绕组中的特定绕匝由两片以上的金属环片所构成，所称特定绕匝是指第二绕组中容易产生电流集中的绕匝，如前述的前端第二绕匝和/或后端第二绕匝，令其由两片以上金属环片构成的第二绕匝，可大幅地提高导电材料利用率，并改善了集肤效应、邻近效应；由于绕匝的电流密度降低，也可有效地降低磁动势。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明一较佳实施例的立体图。
[0024]图2是本发明一较佳实施例的分解图。
[0025]图3是本发明一较佳实施例的剖视图。
[0026]图4是现有变压器的分解图。
[0027]图5是现有变压器的剖视图。
[0028]图6是现有变压器二次侧绕组各二次绕匝上的磁动势示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下配合附图及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
[0030]关于本发明的一较佳实施例，请参考图1、图2所示，其包括一线架30、一第一绕组10、一第二绕组20和一铁芯组40 ;其中:
[0031]在本实施例中，该铁芯组40主要是由两相对的E型铁芯41、42所组成，其相对夹持在线架30上且对应其上的第一绕组10和第二绕组20。
[0032]该线架30上具有多个第一绕匝槽31和多个第二绕匝槽32，各个第一绕匝槽31和第二绕匝槽32是相间地排列，在本实施例中，该线架30具有一中空的筒状本体，该本体的外筒壁上形成有多数隔板301，相邻隔板301间分别形成的第一、第二绕匝槽31、32，在本实施例中，第二绕匝槽32为一扁平槽，且贯穿本体筒壁，以方便安装环片状绕匝；
[0033]该第一绕组10具有多个第一绕匝11，其分别设在前述线架30的各个第一绕匝槽31内，在本实施例中，第一绕匝11为传统的线圈式绕匝；对于所属【技术领域】的普遍技术人员可以理解的是:该第一绕匝11也可以由金属环片构成。
[0034]该第二绕组20也具有多个第二绕匝21?24，各个第二绕匝21?24是分别由一个以上的金属环片所构成，且各第二绕匝21?24是分别设在前述线架30上的各个第二绕匝槽32内；所述第二绕匝21?24中包含一前端第二绕匝21及一后端第二绕匝24，该前端第二绕匝21和/或后端第二绕匝24分别由两片以上的金属环片叠设且并联所构成；在本实施例中，该前端第二绕匝21和后端第二绕匝24分别由两片以上的金属环片叠设且并联所构成；
[0035]请参考图3所示，在本实施例中，位于前端第二绕匝21和后端第二绕匝24间的第二绕匝22、23分别具有一第一厚度D1，该前端、后端第二绕匝21、24则具有一第二厚度D2，其中第二厚度D2不大于二倍的第一厚度D1，其中第二厚度D2与第一厚度Dl的比例可为1.2?0.8:1 ;在本实施例中，第二厚度D2与第一厚度Dl的比例可为1:1。该前端、后端第二绕匝21、24分别由两片金属环片211，212、241，242叠设构成，每一金属环片的厚度为1/2D2，而第二厚度D2等于第一厚度D1。同理，当前端、后端第二绕匝21、24分别由三片金属环片叠设构成时，每一金属环片的厚度为1/3D2。而前端、后端第二绕阻21、24的各金属环片211，212、241，242间可进一步设有一绝缘层。
[0036]前述第一绕组10可为一次侧绕组或二次侧绕组，第二绕组20可相对为二次侧绕组或一次侧绕组。在本实施例中是令第一绕组10为一次侧绕组，第二绕组20为次侧绕组，由于一次侧绕组的绕匝数大于二次侧绕组，故降压用变压器，其二次侧绕组为低电压高电流，故容易在前端第二绕匝21和后端第二绕匝24上产生较高的电流密度，进而提高了磁动势。
[0037]而本发明令第二绕组20的前端第二绕匝21和后端第二绕匝24分别由两片以上的金属环片叠设且并联构成，主要是为提高第二绕组20的导电材料利用率，以改善集肤效应，减少损耗，并降低邻近效应的影响。由于集肤效应的改善，解决了前端第二绕匝21、后端第二绕匝24上电流密度高且集中的问题，因而可进一步降低磁效应，从而提高变压器的运作效率。
[0038]由上述可知，本发明主要是在一变压器的第二绕组上选择性使其前端第二绕匝和后端第二绕匝以两片以上的金属环片叠设并联构成，在此状况下可以有效提高第二绕组的导电材料利用率，不仅改善了集肤效应与邻近效应，同时也解决了电流密度高且集中的问题，故得以进一步降低磁动势，而相对提高变压器的运作效率。
[0039]以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种高效率变压器，其特征在于，包括: 一线架，具有多个第一绕匝槽和多个第二绕匝槽； 一第一绕组，具有多个第一绕匝，所述各个第一绕匝分别设在所述线架上的各个第一绕匝槽； 一第二绕组，具有多个第二绕匝，所述各个第二绕匝分别设在所述线架上的各个第二绕匝槽；所述第二绕匝中包含一前端第二绕匝和一后端第二绕匝，所述前端第二绕匝和/或所述后端第二绕匝是由两片以上的金属环片叠设并联所构成； 一铁芯组，包括一第一铁芯及一第二铁芯，所述第一、第二铁芯相对夹设在所述线架上，且对应于所述线架上的第一、第二绕组。
2.根据权利要求1所述的高效率变压器，其特征在于，所述前端第二绕匝和所述后端第二绕匝分别由两片以上的金属环片叠设并联所构成，所述前端第二绕匝和所述后端第二绕匝间的其他第二绕匝具有一第一厚度，所述前端第二绕匝和后端第二绕匝具有一第二厚度，其中第二厚度不大于二倍的第一厚度。
3.根据权利要求2所述的高效率变压器，其特征在于，所述第二厚度与所述第一厚度的比例为1.2?0.8:1。
4.根据权利要求3所述的高效率变压器，其特征在于，所述第二厚度与所述第一厚度的比例为1:1。
5.根据权利要求4所述的高效率变压器，其特征在于，所述前端第二绕匝和所述后端第二绕匝分别由两片金属环片叠设构成。
6.根据权利要求5所述的高效率变压器，其特征在于，所述前端第二绕匝和所述后端第二绕匝的每一金属环片厚度为1/2的所述第二厚度。
7.根据权利要求1所述的高效率变压器，其特征在于，所述前端、后端第二绕匝的各金属环片间进一步设有一绝缘层。
8.根据权利要求1所述的高效率变压器，其特征在于，所述线架上的各个第一绕匝槽和第二绕匝槽是相间地排列。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的高效率变压器，其特征在于，所述第一绕组为一次侧绕组，所述第二绕组为二次侧绕组。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的高效率变压器，其特征在于，所述第二绕组为一次侧绕组，所述第一绕组为二次侧绕组。
【文档编号】H01F27/28GK104282422SQ201310283720
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】邓博诚, 叶书玮 申请人:康舒科技股份有限公司