平面線圈、制作方法及平面變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平面線圈及其制作方法，以及使用該平面線圈的平面變壓器，特別是關(guān)于一種可以連續(xù)材料制作的多層平面線圈模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器是電子產(chǎn)品供電的重要組件。現(xiàn)有的變壓器體積龐大，無法滿足產(chǎn)品小型化的要求。平面變壓器(Planar transformer,或稱平板變壓器)是在多層印刷電路板(Printed circuit board, PCB)布設(shè)銅箱等導(dǎo)電箱片作為繞組,堆棧而成的變壓器,可以大大縮小變壓器的厚度。平面變壓器廣泛應(yīng)用于通信、計算機(jī)、工業(yè)控制、航空工程、醫(yī)療設(shè)備等產(chǎn)品中。不過，因平面變壓器需要使用相當(dāng)多層的電路板，體積仍大。且因效率不高，輸出阻抗也大，容易產(chǎn)生噪音。如何達(dá)成平面變壓器薄型化、高效率化，成為此行業(yè)亟待克服的技術(shù)難題。
[0003]臺灣發(fā)明專利1357086號提供一種變壓器，適于配置于一線路基板內(nèi)。變壓器包括一第一平面線圈及一第二平面線圈，其中第一平面線圈具有若干若干個第一繞圈，而第二平面線圈具有若干若干個第二繞圈。至少兩個相鄰的第一繞圈構(gòu)成第一繞圈束。至少兩個相鄰的第二繞圈構(gòu)成第二繞圈束。兩者相互跨越，藉此減少平面線圈的層數(shù)。
[0004]中國發(fā)明專利CN 103081044A公開一種平面變壓器，具有多層的單層、單圈繞線板，并以不同的繞線板組合，依據(jù)不同的需要，構(gòu)成不同型態(tài)的平面變壓器。
[0005]歐洲專利EP 2602 801A1公開一種平面變壓器，具有若干單層、單圈繞線金屬板，作為次級繞線，以與初級繞線組合。
[0006]歐洲專利EP 2637 183A2公開一種平面變壓器，使用單層單圈繞線板作為線圈。繞線板并延伸出接墊(pad)形狀，以作為層與層之間，以及與外界的連接電極。
[0007]美國專利公開案2013-278371A1公開一種平面變壓器，使用若干若干單層的平面金屬繞線，并將若干若干金屬繞線以端子串聯(lián)及定位，達(dá)成多層繞線的目的。
[0008]專利合作條約專利案WO 0070926A1也公開一種平面變壓器，使用連續(xù)材料制作多層、單圈繞線板。各層之間以接墊形狀的舌片串聯(lián)連接。
[0009]美國專利8，237，535B2公開一種以多層線圈板或線圈層迭置組合而成的平面變壓器。各線圈層包括單圈的線圈。
[0010]美國專利8，395，470B2公開一種以多層線圈板或線圈層迭置組合而成的平面變壓器。各線圈層包括單圈的線圈，互相以配置在不同相對位置的接墊串聯(lián)。
[0011]美國專利公開案2014/0145813公開一種平面高壓變壓器，利用多層的線圈板迭置組合形成。各線圈板均包括多圈的線圈。線圈的繞線起于線圈板外周，終于內(nèi)周。
[0012]由平面變壓器的技術(shù)現(xiàn)狀可知，業(yè)界對于平面變壓器的小型化，可謂不遺余力的開發(fā)，以擺脫現(xiàn)有以印刷電路板制作平面變壓器的窠白。所提出的設(shè)計，多以單層繞線板，線圈板或線圈層作為組合的單元。但并無法提出一種可以根據(jù)使用上需要，透過增減線圈板或線圈層層數(shù)與繞線圈數(shù)，改變變壓器電壓轉(zhuǎn)換比例的平面變壓器結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有技術(shù)也沒有提出一種可以連續(xù)材料制作平面線圈的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在提供一種使用連續(xù)材料制作的多層平面線圈架構(gòu)。
[0014]本發(fā)明另一目的在提供一種容易因應(yīng)使用上的不同需求，改變平面線圈的層數(shù)與圈數(shù)的平面線圈。
[0015]本發(fā)明的目的也在提供一種使用連續(xù)材料制作多層平面線圈的方法。
[0016]本發(fā)明的目的更在提供一種具有上述優(yōu)點的平面變壓器。
[0017]本發(fā)明的平面線圈，包括由連續(xù)材料形成的:內(nèi)側(cè)線圈堆棧、外側(cè)線圈堆棧以及串聯(lián)兩者的連接部。該內(nèi)側(cè)線圈堆棧與該外側(cè)線圈堆棧各包括若干串聯(lián)連接的平面線圈層。各線圈層內(nèi)的繞線實質(zhì)上位于同一平面。該連接部在相同高度連接該內(nèi)側(cè)線圈堆棧與該外側(cè)線圈堆棧的繞線。該內(nèi)側(cè)或外側(cè)線圈堆棧還可包括一延伸的接墊。該平面線圈還可包括位于任二線圈層間的絕緣墊片。
[0018]該平面線圈還可包括串聯(lián)連接于該內(nèi)側(cè)線圈堆棧與該外側(cè)線圈堆棧間的一個或多個線圈堆棧。
[0019]在本發(fā)明的實例中，各線圈堆棧中的線圈層各包括以矩形、多邊形或圓形所形成的繞線。另外，在本發(fā)明的較佳實例中，兩線圈堆棧所包含的繞線圈數(shù)相同。
[0020]在本發(fā)明的較佳實例中，該絕緣墊片形成一切口，以供該線圈層內(nèi)的繞線嵌入。
[0021]在本發(fā)明的較佳實例中，各線圈堆棧的繞線包括包覆該繞線材料的電氣絕緣材料。
[0022]本發(fā)明的平面線圈制作方法包括:以一連續(xù)材料向第一方向形成一內(nèi)側(cè)線圈堆棧；該線圈堆棧包括若干串聯(lián)連接，并向該第一方向堆棧的平面線圈層；延伸該內(nèi)側(cè)線圈堆棧的繞線至該內(nèi)側(cè)線圈堆棧外側(cè)；在該外側(cè)向反于該第一方向的第二方向形成一外側(cè)堆棧；及該線圈堆棧包括若干串聯(lián)連接，并向該第二方向堆棧的平面線圈層。在本發(fā)明的某些實例中，該方法還包括在該內(nèi)側(cè)線圈堆棧的繞線自由端形成一接墊的步驟。該方法也可包括在該外側(cè)線圈堆棧的繞線自由端形成一接墊的步驟。
[0023]該方法還可包括形成串聯(lián)連接于該內(nèi)側(cè)線圈堆棧與該外側(cè)線圈堆棧間的一個或多個線圈堆棧的步驟。
[0024]該方法還可包括在任二線圈層間提供絕緣墊片的步驟。該絕緣墊片可形成一切口，以供該線圈層內(nèi)的繞線嵌入。
[0025]在本發(fā)明的實例中，各線圈堆棧中的線圈層各包括以矩形、多邊形或圓形所形成的繞線。該兩線圈堆棧所含有的繞線圈數(shù)可為相同。各線圈堆棧的繞線可包括包覆該繞線材料的電氣絕緣材料。
[0026]一種使用本發(fā)明平面線圈的平面變壓器可包括該平面線圈，至少一第二線圈，以及一鐵心。該平面線圈與該第二線圈迭置，該鐵心向垂直該二線圈所在平面的方向延伸，并穿過該二線圈的中部。該平面變壓器還可包括一金屬殼體，包覆該鐵心及該二線圈的線圈部分。在本發(fā)明的一些實例中，該第二線圈為本發(fā)明的平面線圈。
[0027]上述及其他本發(fā)明的目的及優(yōu)點，可由以下詳細(xì)說明并參見附圖，而更加清楚。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明平面線圈的較佳實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2A至圖2C為圖1的平面線圈的制作方法的較佳實施方式的流程示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明平面變壓器的較佳實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]標(biāo)號說明
[0032]10內(nèi)側(cè)線圈堆棧
[0033]11、21 接墊
[0034]12、22 繞線
[0035]13、13 繞線
[0036]20外側(cè)線圈堆棧
[0037]23、23 繞線
[0038]30連接部
[0039]100 平面線圈
[0040]200 第二線圈
[0041]300 鐵心
[0042]410 上殼體
[0043]420 下殼體
【具體實施方式】
[0044]下面將結(jié)合附圖以及【具體實施方式】，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
[0045]以下根據(jù)【附圖說明】本發(fā)明平面線圈及其制法，以及使用該平面線圈的平面變壓器的多種實施例。但須說明，本發(fā)明對于實施例的說明，僅用于說明本發(fā)明的基本架構(gòu)與可能的應(yīng)用，并非用來限制本發(fā)明的范圍。
[0046]本發(fā)明提出一種平面線圈的新穎結(jié)構(gòu)。本發(fā)明供平面變壓器使用的平面線圈，可以利用一連續(xù)材料制作。在本發(fā)明所提出的平面線圈架構(gòu)下，該連續(xù)材料平面線圈所含的繞線層數(shù)，乃至于各層的圈數(shù)，可以根據(jù)應(yīng)用上的需求，任意決定。本發(fā)明提供了一種實質(zhì)上可為不限圈數(shù)，不限層數(shù)的平面線圈結(jié)構(gòu)。
[0047]本發(fā)明的平面變壓器的線圈，為一種以連續(xù)材料制作的平面線圈。由于可以利用連續(xù)材料制作，故可使用簡單的工作機(jī)器，在設(shè)定例如層數(shù)、圈數(shù)、層距與圈距等參數(shù)之后，連續(xù)大量制作。
[0048]圖1即顯示本發(fā)明平面線圈的一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中顯示根據(jù)本發(fā)明實施例制作完成的平面線圈100。該平面線圈100包括由連續(xù)材料形成的:內(nèi)側(cè)線圈堆棧10、夕卜側(cè)線圈堆棧20以及串聯(lián)兩者的連接部30。該內(nèi)側(cè)線圈堆棧10與該外側(cè)線圈堆棧20各包括若干串聯(lián)連接的平面線圈層。各線圈層內(nèi)的繞線實質(zhì)上位于同一平面。該連接部30在相同高度連接該內(nèi)側(cè)線圈堆棧10與該外側(cè)線圈堆棧20的繞線12、22。該內(nèi)側(cè)線圈堆棧10與該外側(cè)線圈堆棧20各包括一延伸的接墊11、21。圖中顯示兩接墊11、21位于相同平面。這是因為該內(nèi)側(cè)線圈堆棧10與該外側(cè)線圈堆棧20具有相同數(shù)量的線圈層。兩接墊11、21均可延伸至一平面，以利于表面黏著加工。
[0049]圖中所示的平面線圈100雖然含有內(nèi)外兩側(cè)線圈堆棧，但本行業(yè)人士均可理解，在該內(nèi)側(cè)線圈堆棧10與該外側(cè)線圈堆棧20之間，還可包括若干的線圈堆棧。也就是說，本發(fā)明的平面線圈100并不限于雙層結(jié)構(gòu)。不過，介于該內(nèi)側(cè)線圈堆棧10與該外側(cè)線圈堆棧20之間的線圈堆棧，數(shù)量優(yōu)選為偶數(shù)。如此可使該接墊11、21由相同平面延伸出該平面線圈100的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，使該接墊11、21由上下不同平面延伸出該平面線圈100的結(jié)構(gòu)，也無不可。但視該線圈繞線材料設(shè)計上的寬度、所需平面線圈的電壓轉(zhuǎn)換比例，鐵心的直徑、以及應(yīng)用時變壓器的尺寸而定，所含的線圈堆棧數(shù)量不宜太多。
[0050]該平面線圈100的內(nèi)側(cè)線圈堆棧10與外側(cè)線圈堆棧20所包含的線圈層層數(shù)，并無任何限制。視該線圈繞線材料厚度與所需電壓轉(zhuǎn)換比例，以及應(yīng)用時的功率而定，該平面線圈100的線圈