平面變壓器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種平面變壓器，該平面變壓器具有初級繞組、次級繞組、耦合繞組和導體基板，該導體基板是一個或多個磁芯環的支架。
【背景技術】
[0002]US 8 022 802 B2涉及到一種用于在高壓環境中測量電參數的傳感器，并且包含了多種實施方式的隔離變壓器，其中包括為多個相鄰設置的繞組設有單一主電路板的實施方式，這些繞組通過磁芯環而磁耦合，以及包括具有一個主電路板、一個副線路板以及兩個磁芯環的另一種實施方式，這兩個磁芯環通過主線路板和副線路板的開口穿入。初級繞組和次級繞組處在主線路板的內部和上方，而用于耦合這兩個磁芯環的耦合繞組則設置在副線路板上。在這兩個線路板之間有一些中間空間，并且在副線路板上的耦合繞組同樣地與磁芯環內的開口的相應邊緣具有間隔。以這樣的方式，在磁芯環內需要有相對大的環芯開
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[0003]在另一種變壓器中(DE 10 2005 041 131 Al)為了形成線圈而卷繞鐵磁芯，其中為了保持所要求的絕緣間隔，將線圈的繞組施加在不同的鐵磁芯上。這些鐵磁芯通過額外的、嵌入到線路板內的繞組相互磁耦合。由于必須對鐵磁芯進行卷繞，只有以高成本才能制造這樣構造的變壓器。
[0004]從US 2011/0140824 Al中已知一種變壓器，其中將在電位方面待隔離的繞組不對稱地施加在不同的電路板上，這些電路板上下堆疊地通過兩部分組成的鐵磁芯來連接而構成變壓器。
[0005]在US 2011/0095620 Al中描述了一種用于微型化用途的平面變壓器，其線圈繞組設置在絕緣基板的相反側。該裝置基于電感而工作，無需鐵磁芯。
[0006]從EP O 715 322 Al中已知一種以平面技術制成的變壓器，其中將導體電路布置在電路板中的多個層中并這樣構成了變壓器繞組。鐵磁芯利用環形的外柱和圓柱狀的內柱圍繞變壓器繞組。
[0007]從DE 20 2009 002 383 Ul中已知一種平面變壓器，該平面變壓器包含一個多層電路板，該電路板保證了在上下各電路板層中的在初級繞組和次級繞組之間的高介電強度。可以利用反向的信號無電勢地操作變壓器。在共同的初級繞組或單獨的初級繞組的磁通正向上待傳送的信號，直接在相同耦合方向的第一次級繞組內生成正向控制信號。在第二個繞組或相同繞組的磁通反向上的信號直接在與第一次級繞組相反耦合方向的第二次級繞組中生成了同樣正向的控制信號，或者在第一次級繞組中生成負向控制信號，并且在沒有下一個待傳輸的信號的情況下，通過電路元件對變壓器完成自動或數字化控制的去磁化，這是在前一個已傳輸的信號結束后直接通過一個或者兩個作為短路裝置來操控的繞組來進行的。
[0008]DE 10 2009 037 340 Al說明了一種變壓器，其中多個被卷繞的環形芯經短路繞組而連接起來。例如通過釬焊來將短路繞組與電路板的相應接觸點接合。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于，提供一種平面變壓器，該平面變壓器可以簡單地制成并且在最小的空間內實現了兩個或多個電位組之間的電位隔離。
[0010]該新型的平面變壓器具有至少兩個配有軛柱的鐵磁芯以及一個唯一的、板狀的導體基板，該導體基板用于構成初級繞組和至少一個次級繞組，這些繞組通過至少一個耦合繞組而相互耦合。該導體基板構成了為多個鐵磁芯而設的板狀的支架，該鐵磁芯分割形成了能夠組裝起來的軛芯半部，并且就此具有兩個能夠穿通插入導體基板上的空隙的穿通軛柱，從而通過閉合軛芯半部而分別構成磁芯環。
[0011]為了在最小的空間內達到在初級繞組和次級繞組之間的電位隔離，必須接受這點，即，磁芯環與板狀導體基板之間只保持了很小的間隔距離，該導體基板在第一環芯開口區域內容納了初級繞組的部分并且在第二環芯開口區域內容納了接近導體基板表面的次級繞組的部分。盡管理所當然地，作為功能絕緣的絕緣層將所涉及的繞組與這至少兩個磁芯環的鐵磁材料隔開，卻因此將相應的磁芯環就電位而言地分配給了其相鄰的初級繞組或次級繞組，這些磁芯環相互間隔地設置，并且經耦合繞組彼此電磁耦合，不過卻處于(初級繞組或次級繞組的)不同的電位。因此，耦合繞組必須與環芯開口的相鄰內側以及初級繞組和次級繞組的相鄰繞組匝保持足夠的絕緣間隔距離，從而能夠通過總絕緣間隔距離將電位相互隔離。這個總絕緣間隔距離可以分為耦合繞組和環芯開口之間的、耦合繞組和初級繞組的相鄰繞組匝之間或者耦合繞組和次級繞組的相鄰繞組匝之間的多個相應的間隔距離，其中卻必須分別保持相應的最小間隔距離。
[0012]在第一種構造方式中，初級繞組圍繞著磁芯環的一個柱，而耦合繞組的第一部分區段環繞著另一個柱，該耦合繞組用其第二部分區段也環繞著相鄰環芯的柱，而該環芯的另一個柱則由次級繞組圍繞。多個配有次級繞組的次級磁芯環能夠與單個初級磁芯環耦入口 O
[0013]在第二種構造方式中，分別使這兩個磁芯環的第一柱由在導體基板的不同層面中的兩個繞組來環繞，其中耦合繞組將這兩個磁芯環連接起來并且將初級繞組分配給其中一個磁芯環，同時將次級繞組分配給另一個磁芯環。只要這兩個磁芯環的第二柱分別在導體基板的不同層面上沒有被所提及的繞組圍繞，就可以出于控制目的而在那里設置輔助繞組。不過也可能的是，在本沒有繞組的柱上續一段初級繞組或次級繞組。
[0014]通過將磁芯環構造為分成兩部分的軛芯并且將包括了耦合繞組的多個繞組構造為板狀導體基板的整體組成部分，簡化了平面變壓器的制造，因為只需要將軛芯的柱穿過在板狀導體基板中的空隙，并且分別使其完成為磁芯環。與此同時，這種構造同時在相鄰磁芯環之間電位隔離的情況下還實現了環芯開口的很好的空間利用。
【附圖說明】
[0015]本發明的實施例將結合附圖來說明。其中:
[0016]圖1以俯視示意圖示出了以平面結構的變壓器的第一種結構形態，
[0017]圖2示出了圖1中所示的變壓器根據線A-B而構成的截面圖，
[0018]圖3以俯視圖示出了變壓器的第二種結構形態而且
[0019]圖4示出了根據線C-D構成的截面，
[0020]圖5示出了具有兩個次級繞組的變壓器的俯視圖，而且
[0021]圖6示出了根據線E-F構成的截面，
[0022]圖7示出了具有兩個次級繞組的另一種變壓器的俯視圖，
[0023]圖8以俯視示意圖示出了另一種變壓器，以及
[0024]圖9示出了根據線G-H構成的截面，
[0025]圖10以俯視示意圖示出了根據圖8、9的另一種變壓器的一種變型，
[0026]圖11以俯視示意圖示出了具有接近表面的耦合繞組的另一種變壓器，以及
[0027]圖12示出了根據線1-J構成的截面，
[0028]圖13以俯視示意圖示出了具有E狀芯半部的另一種變壓器，以及
[0029]圖14示出了根據線K-L構成的截面。
【具體實施方式】
[0030]圖1和2示出了根據本發明的平面結構的變壓器的第一種實施方式。變壓器的主要組成部分為初級繞組1、次級繞組2、耦合繞組3、兩部分組成的第一磁芯環4、兩部分組成的第二磁芯環5以及唯一的板狀導體基板6。磁芯環4、5分別包括了兩個軛芯半部41、51和42、52，這些軛芯半部可以閉合成為具有第一環芯開口 43的環4或具有第二環芯開口 53的環5。磁芯環4、5分別具有穿通柱44、45或54、55以及在穿通柱之間的連接柱。柱44或54可以屬于其中一個或者另一個芯半部41、42或51、52，或者如圖9中所示地分開。板狀的導體基板6具有兩對空隙61、62和63、64，這些空隙構成了為磁芯環4、5的穿通柱44、45或54、55而設的開口。空隙對61、62和63、64經絕緣距離而相互分隔并容納了磁芯環4、5的穿通柱44、45或54、55。初級繞組I在導體基板6的多個層面圍繞空隙61