平面线圈及平面变压器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明是关于一种平面变压器的平面线圈及使用该线圈的平面变压器，特别是关于一种可以连续材料制作的多层、多圈数的平面线圈结构。本发明还公开使用该平面线圈的平面变压器。
【背景技术】
[0002]变压器是电子产品供电的重要组件。现有的变压器体积庞大，无法满足产品小型化的要求。平面变压器(Planar transformer,或称平板变压器)是在多层印刷电路板(Printed circuit board, PCB)布设铜箱等导电箱片作为绕组,堆栈而成的变压器,可以大大缩小变压器的厚度。平面变压器广泛应用于通信、计算机、工业控制、航空工程、医疗设备等产品中。不过，因平面变压器需要使用相当多层的电路板，体积仍大。且因效率不高，输出阻抗也大，容易产生噪音。如何达成平面变压器薄型化、高效率化，成为此行业亟待克服的技术难题。
[0003]台湾发明专利1357086号提供一种变压器，适于配置于一线路基板内。变压器包括一第一平面线圈及一第二平面线圈，其中第一平面线圈具有若干个第一绕圈，而第二平面线圈具有若干个第二绕圈。至少两个相邻的第一绕圈构成第一绕圈束。至少两个相邻的第二绕圈构成第二绕圈束。两者相互跨越，藉此减少平面线圈的层数。
[0004]中国发明专利CN 103081044A公开一种平面变压器，具有多层的单层、单圈绕线板，并以不同的绕线板组合，依据不同的需要，构成不同型态的平面变压器。
[0005]欧洲专利EP 2 602 801A1公开一种平面变压器，具有若干单层、单圈绕线金属板，作为次级绕线，以与初级绕线组合。
[0006]欧洲专利EP 2 637 183A2公开一种平面变压器，使用单层单圈绕线板作为线圈。绕线板并延伸出接垫(pad)形状，以作为层与层的间，以及与外界的连接电极。
[0007]美国专利公开案2013-278371A1公开一种平面变压器，使用若干单层的平面金属绕线，并将若干金属绕线以端子串联及定位，达成多层绕线的目的。
[0008]专利合作条约专利案WO 0070926A1也公开一种平面变压器，使用连续材料制作多层、单圈绕线板。各层的间以接垫形状的舌片串接。
[0009]美国专利8，237，535B2公开一种以多层线圈板或线圈层迭置组合而成的平面变压器。各线圈层包括单圈的线圈。
[0010]美国专利8，395，470B2公开一种以多层线圈板或线圈层迭置组合而成的平面变压器。各线圈层包括单圈的线圈，互相以配置在不同相对位置的接垫串联。
[0011]美国专利公开案2014/0145813公开一种平面高压变压器，利用多层的线圈板迭置组合形成。各线圈板均包括多圈的线圈。线圈的绕线起于线圈板外周，终于内周。
[0012]由平面变压器的技术现状可知，业界对于平面变压器的小型化，可谓不遗余力的开发，以摆脱现有以印刷电路板制作平面变压器的窠白。所提出的设计，多以单层绕线板，线圈板或线圈层作为组合的单元。但并无法提出一种可以根据使用上需要，通过增减线圈板或线圈层层数与绕线圈数，改变变压器电压转换比例的平面变压器结构。现有技术也没有提出一种可以连续材料制作平面线圈的技术。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在提供一种多层、多圈的平面线圈架构。
[0014]本发明另一目的在提供一种容易因应使用上的不同需求，改变平面线圈的层数与圈数的平面线圈。
[0015]本发明的目的更在提供一种可使用连续材料制作的平面线圈。
[0016]本发明的目的更在提供一种具有上述优点的平面变压器。
[0017]根据本发明的平面变压器的线圈，为一种平面线圈，并包括由连续材料形成的:第一涡形线圈层、第二涡形线圈层以及串联两者的N个涡形线圈层，该第一、第二与N个涡形线圈层迭置。其中，N为O或偶数。该涡形具有偶数圈或单数圈的绕线。任二涡形线圈层的连结部连接该二线圈层所在的平面。该第一或第二涡形线圈层还可包括一延伸的接垫。该平面线圈还可包括位于任二涡形线圈层间的绝缘垫片。
[0018]在本发明的实例中，该涡形包括以矩形、多边形或圆形所形成的涡形。另外，在本发明的较佳实例中，各层线圈层所含有的绕线圈数相同。
[0019]在本发明的较佳实例中，该绝缘垫片形成一切口，以供该连结部嵌入。
[0020]在本发明的较佳实例中，相邻两线圈层中，至少一线圈层提供在一底板上。该底板为电气绝缘的薄片材料。在其他较佳实例中，各线圈层的绕线包括包覆该绕线材料的包覆材料。该包覆材料为电气绝缘的材料。
[0021 ] 在本发明的某些实例中，各圈绕线围成一周。
[0022]一种使用本发明平面线圈的平面变压器可包括该平面线圈，至少一第二线圈，以及一铁心。该平面线圈与该第二线圈迭置，该铁心向垂直该二线圈所在平面的方向延伸，并穿过该二线圈的中部。该平面变压器还可包括一金属壳体，包覆该铁心及该二线圈的线圈部分。
[0023]在本发明的一些实例中，该第二线圈为本发明的平面线圈。在此种实例中，两组平面线圈的各层互相穿插迭置。
[0024]上述及其他本发明的目的及优点，可由以下详细说明并参见附图，而更加清楚。
【附图说明】
[0025]图1为本发明平面线圈的一实施方式的结构示意图。
[0026]图2A至图2F为图1的平面线圈的制作流程示意图。
[0027]图3为本发明平面变压器的一实施例的结构示意图。
[0028]标号说明
[0029]I 变压器
[0030]10第一涡形线圈层
[0031]11 接垫
[0032]14连接部
[0033]20第二涡形线圈层
[0034]21接垫
[0035]22外圈绕线
[0036]23内圈绕线
[0037]24连接部
[0038]30第二层线圈
[0039]32外圈绕线
[0040]33内圈绕线
[0041]34连接部
[0042]40第三层线圈
[0043]42外圈绕线
[0044]43内圈绕线
[0045]100平面线圈
[0046]200第二线圈
[0047]300铁心
[0048]410上壳体
[0049]420下壳体
【具体实施方式】
[0050]以下依据【附图说明】本发明平面变压器的平面线圈及平面变压器的多种实施例。但须说明，本发明对于实施例的说明，仅在说明本发明的基本架构与可能的应用，并非用来限制本发明的范围。
[0051]本发明提出一种平面变压器的平面线圈的新颖结构。根据本发明，供平面变压器使用的平面线圈，可以利用一连续材料制作。在本发明所提出的平面线圈架构下，该连续材料平面线圈所含的绕线层数与圈数，可以根据应用上的需求，任意决定。唯一的限制仅在于，该连续材料平面线圈所含的绕线层数为正偶数。因此，本发明提供了一种实质上可为不限圈数，不限层数的平面线圈结构。
[0052]根据本发明的平面变压器的平面线圈，为一种以连续材料制作的平面线圈。由于可以利用连续材料制作，故可使用简单的工作机器，在设定例如层数、圈数、层距与圈距等参数之后，连续大量制作。
[0053]图1即显示本发明平面变压器的平面线圈一实施例的结构示意图。图中显示根据本发明实施例制作完成的平面线圈100。该平面线圈100包括由连续材料形成的:位于图中上方第一层的第一涡形线圈层10、位于图中最下方即第四层的第二涡形线圈层20以及位于两者间并串联两者的第二层与第三层涡形线圈层30、40。图中也显示，该第一层线圈
10、第二层线圈30、第三层线圈40与第四层线圈20依序串联连接，迭置。该第一涡形线圈层10与第二涡形线圈层20的外侧端分别延伸形成接垫11、21。
[0054]图中所示的平面线圈100虽然含有4层线圈层，但本领域技术人员均可理解，只要介于第一涡形线圈层10与第二涡形线圈层20之间的线圈层层数为偶数，即可满足该平面线圈100由线圈外侧，例如该接垫11处，延伸进入线圈结构内，并由线圈外侧，例如该接垫21处延伸出该线圈结构的需求。因此，介于第一涡形线圈层10与第二涡形线圈层20之间的线圈层层数可为0、2、4等正偶数。当然，视该线圈绕线材料厚度与所需电压转换比例，以及应用时的功率而定，该平面线圈100的线圈层总层数不宜太多，以免影响变压器的功效。
[0055]同样的，根据本发明的设计，各线圈层的涡形绕线圈数并无限制。根据以下说明，每层的绕线都包括若干圈，而由外周延伸至内周或由内周延伸至外周。各圈实质上围成一周。相邻两层线圈层的绕线，若一层是由外周延伸至内周，则另一层的绕线即是由内周延伸至外周。反之亦然。在此设计下，各层的涡形绕线圈数并无限制。但视该线圈绕线材料设计上的宽度、所需平面线圈的电压转换比例，铁心的直径、以及应用时变压器的尺寸而定，各线圈层所含的绕线圈数也不宜太多。在本发明的较佳实例中，各层线圈层所含绕线圈数为相同。取其制作上的便利，并非任何技术上的限制。
[0056]该平面线圈100是以一连续材料制作，使各层线圈层内的绕线实质上位于同一平面。两线圈层之间以连接部14连接。任二涡形线圈层的连结部连接该二线圈层所在的平面。在本发明的某些应用实例中，该平面线