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(dǎo)體基板，該導(dǎo)體基板是一個(gè)或多個(gè)磁芯環(huán)的支架。
【背景技術(shù)】
[0002]US 8 022 802 B2涉及到一種用于在高壓環(huán)境中測量電參數(shù)的傳感器，并且包含了多種實(shí)施方式的隔離變壓器，其中包括為多個(gè)相鄰設(shè)置的繞組設(shè)有單一主電路板的實(shí)施方式，這些繞組通過磁芯環(huán)而磁耦合，以及包括具有一個(gè)主電路板、一個(gè)副線路板以及兩個(gè)磁芯環(huán)的另一種實(shí)施方式，這兩個(gè)磁芯環(huán)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(nèi)部和上方，而用于耦合這兩個(gè)磁芯環(huán)的耦合繞組則設(shè)置在副線路板上。在這兩個(gè)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(huán)內(nèi)的開口的相應(yīng)邊緣具有間隔。以這樣的方式，在磁芯環(huán)內(nèi)需要有相對大的環(huán)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(nèi)的繞組相互磁耦合。由于必須對鐵磁芯進(jìn)行卷繞，只有以高成本才能制造這樣構(gòu)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(gòu)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(shè)置在絕緣基板的相反側(cè)。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(shù)制成的變壓器，其中將導(dǎo)體電路布置在電路板中的多個(gè)層中并這樣構(gòu)成了變壓器繞組。鐵磁芯利用環(huán)形的外柱和圓柱狀的內(nèi)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(gè)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(qiáng)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(dú)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(nèi)生成正向控制信號。在第二個(gè)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(fù)向控制信號，并且在沒有下一個(gè)待傳輸?shù)男盘柕那闆r下，通過電路元件對變壓器完成自動(dòng)或數(shù)字化控制的去磁化，這是在前一個(gè)已傳輸?shù)男盘柦Y(jié)束后直接通過一個(gè)或者兩個(gè)作為短路裝置來操控的繞組來進(jìn)行的。
[0008]DE 10 2009 037 340 Al說明了一種變壓器，其中多個(gè)被卷繞的環(huán)形芯經(jīng)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(yīng)接觸點(diǎn)接合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)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(nèi)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)或多個(gè)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(gè)配有軛柱的鐵磁芯以及一個(gè)唯一的、板狀的導(dǎo)體基板，該導(dǎo)體基板用于構(gòu)成初級繞組和至少一個(gè)次級繞組，這些繞組通過至少一個(gè)耦合繞組而相互耦合。該導(dǎo)體基板構(gòu)成了為多個(gè)鐵磁芯而設(shè)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(gè)能夠穿通插入導(dǎo)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(gòu)成磁芯環(huán)。
[0011]為了在最小的空間內(nèi)達(dá)到在初級繞組和次級繞組之間的電位隔離，必須接受這點(diǎn)，即，磁芯環(huán)與板狀導(dǎo)體基板之間只保持了很小的間隔距離，該導(dǎo)體基板在第一環(huán)芯開口區(qū)域內(nèi)容納了初級繞組的部分并且在第二環(huán)芯開口區(qū)域內(nèi)容納了接近導(dǎo)體基板表面的次級繞組的部分。盡管理所當(dāng)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(gè)磁芯環(huán)的鐵磁材料隔開，卻因此將相應(yīng)的磁芯環(huán)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(huán)相互間隔地設(shè)置，并且經(jīng)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(huán)芯開口的相鄰內(nèi)側(cè)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(gè)總絕緣間隔距離可以分為耦合繞組和環(huán)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(gè)相應(yīng)的間隔距離，其中卻必須分別保持相應(yīng)的最小間隔距離。
[0012]在第一種構(gòu)造方式中，初級繞組圍繞著磁芯環(huán)的一個(gè)柱，而耦合繞組的第一部分區(qū)段環(huán)繞著另一個(gè)柱，該耦合繞組用其第二部分區(qū)段也環(huán)繞著相鄰環(huán)芯的柱，而該環(huán)芯的另一個(gè)柱則由次級繞組圍繞。多個(gè)配有次級繞組的次級磁芯環(huán)能夠與單個(gè)初級磁芯環(huán)耦入口 O
[0013]在第二種構(gòu)造方式中，分別使這兩個(gè)磁芯環(huán)的第一柱由在導(dǎo)體基板的不同層面中的兩個(gè)繞組來環(huán)繞，其中耦合繞組將這兩個(gè)磁芯環(huán)連接起來并且將初級繞組分配給其中一個(gè)磁芯環(huán)，同時(shí)將次級繞組分配給另一個(gè)磁芯環(huán)。只要這兩個(gè)磁芯環(huán)的第二柱分別在導(dǎo)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(shè)置輔助繞組。不過也可能的是，在本沒有繞組的柱上續(xù)一段初級繞組或次級繞組。
[0014]通過將磁芯環(huán)構(gòu)造為分成兩部分的軛芯并且將包括了耦合繞組的多個(gè)繞組構(gòu)造為板狀導(dǎo)體基板的整體組成部分，簡化了平面變壓器的制造，因?yàn)橹恍枰獙④椥镜闹┻^在板狀導(dǎo)體基板中的空隙，并且分別使其完成為磁芯環(huán)。與此同時(shí)，這種構(gòu)造同時(shí)在相鄰磁芯環(huán)之間電位隔離的情況下還實(shí)現(xiàn)了環(huán)芯開口的很好的空間利用。
【附圖說明】
[0015]本發(fā)明的實(shí)施例將結(jié)合附圖來說明。其中:
[0016]圖1以俯視示意圖示出了以平面結(jié)構(gòu)的變壓器的第一種結(jié)構(gòu)形態(tài)，
[0017]圖2示出了圖1中所示的變壓器根據(jù)線A-B而構(gòu)成的截面圖，
[0018]圖3以俯視圖示出了變壓器的第二種結(jié)構(gòu)形態(tài)而且
[0019]圖4示出了根據(jù)線C-D構(gòu)成的截面，
[0020]圖5示出了具有兩個(gè)次級繞組的變壓器的俯視圖，而且
[0021]圖6示出了根據(jù)線E-F構(gòu)成的截面，
[0022]圖7示出了具有兩個(gè)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(jù)線G-H構(gòu)成的截面，
[0025]圖10以俯視示意圖示出了根據(jù)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(jù)線1-J構(gòu)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(jù)線K-L構(gòu)成的截面。
【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1和2示出了根據(jù)本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)的變壓器的第一種實(shí)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(huán)4、兩部分組成的第二磁芯環(huán)5以及唯一的板狀導(dǎo)體基板6。磁芯環(huán)4、5分別包括了兩個(gè)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(huán)芯開口 43的環(huán)4或具有第二環(huán)芯開口 53的環(huán)5。磁芯環(huán)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(gè)或者另一個(gè)芯半部41、42或51、52，或者如圖9中所示地分開。板狀的導(dǎo)體基板6具有兩對空隙61、62和63、64，這些空隙構(gòu)成了為磁芯環(huán)4、5的穿通柱44、45或54、55而設(shè)的開口。空隙對61、62和63、64經(jīng)絕緣距離而相互分隔并容納了磁芯環(huán)4、5的穿通柱44、45或54、55。初級繞組I在導(dǎo)體基板6的多個(gè)層面圍繞空隙61