平面变压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平面变压器，该平面变压器具有初级绕组、次级绕组、耦合绕组和导体基板，该导体基板是一个或多个磁芯环的支架。
【背景技术】
[0002]US 8 022 802 B2涉及到一种用于在高压环境中测量电参数的传感器，并且包含了多种实施方式的隔离变压器，其中包括为多个相邻设置的绕组设有单一主电路板的实施方式，这些绕组通过磁芯环而磁耦合，以及包括具有一个主电路板、一个副线路板以及两个磁芯环的另一种实施方式，这两个磁芯环通过主线路板和副线路板的开口穿入。初级绕组和次级绕组处在主线路板的内部和上方，而用于耦合这两个磁芯环的耦合绕组则设置在副线路板上。在这两个线路板之间有一些中间空间，并且在副线路板上的耦合绕组同样地与磁芯环内的开口的相应边缘具有间隔。以这样的方式，在磁芯环内需要有相对大的环芯开
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[0003]在另一种变压器中(DE 10 2005 041 131 Al)为了形成线圈而卷绕铁磁芯，其中为了保持所要求的绝缘间隔，将线圈的绕组施加在不同的铁磁芯上。这些铁磁芯通过额外的、嵌入到线路板内的绕组相互磁耦合。由于必须对铁磁芯进行卷绕，只有以高成本才能制造这样构造的变压器。
[0004]从US 2011/0140824 Al中已知一种变压器，其中将在电位方面待隔离的绕组不对称地施加在不同的电路板上，这些电路板上下堆叠地通过两部分组成的铁磁芯来连接而构成变压器。
[0005]在US 2011/0095620 Al中描述了一种用于微型化用途的平面变压器，其线圈绕组设置在绝缘基板的相反侧。该装置基于电感而工作，无需铁磁芯。
[0006]从EP O 715 322 Al中已知一种以平面技术制成的变压器，其中将导体电路布置在电路板中的多个层中并这样构成了变压器绕组。铁磁芯利用环形的外柱和圆柱状的内柱围绕变压器绕组。
[0007]从DE 20 2009 002 383 Ul中已知一种平面变压器，该平面变压器包含一个多层电路板，该电路板保证了在上下各电路板层中的在初级绕组和次级绕组之间的高介电强度。可以利用反向的信号无电势地操作变压器。在共同的初级绕组或单独的初级绕组的磁通正向上待传送的信号，直接在相同耦合方向的第一次级绕组内生成正向控制信号。在第二个绕组或相同绕组的磁通反向上的信号直接在与第一次级绕组相反耦合方向的第二次级绕组中生成了同样正向的控制信号，或者在第一次级绕组中生成负向控制信号，并且在没有下一个待传输的信号的情况下，通过电路元件对变压器完成自动或数字化控制的去磁化，这是在前一个已传输的信号结束后直接通过一个或者两个作为短路装置来操控的绕组来进行的。
[0008]DE 10 2009 037 340 Al说明了一种变压器，其中多个被卷绕的环形芯经短路绕组而连接起来。例如通过钎焊来将短路绕组与电路板的相应接触点接合。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于，提供一种平面变压器，该平面变压器可以简单地制成并且在最小的空间内实现了两个或多个电位组之间的电位隔离。
[0010]该新型的平面变压器具有至少两个配有轭柱的铁磁芯以及一个唯一的、板状的导体基板，该导体基板用于构成初级绕组和至少一个次级绕组，这些绕组通过至少一个耦合绕组而相互耦合。该导体基板构成了为多个铁磁芯而设的板状的支架，该铁磁芯分割形成了能够组装起来的轭芯半部，并且就此具有两个能够穿通插入导体基板上的空隙的穿通轭柱，从而通过闭合轭芯半部而分别构成磁芯环。
[0011]为了在最小的空间内达到在初级绕组和次级绕组之间的电位隔离，必须接受这点，即，磁芯环与板状导体基板之间只保持了很小的间隔距离，该导体基板在第一环芯开口区域内容纳了初级绕组的部分并且在第二环芯开口区域内容纳了接近导体基板表面的次级绕组的部分。尽管理所当然地，作为功能绝缘的绝缘层将所涉及的绕组与这至少两个磁芯环的铁磁材料隔开，却因此将相应的磁芯环就电位而言地分配给了其相邻的初级绕组或次级绕组，这些磁芯环相互间隔地设置，并且经耦合绕组彼此电磁耦合，不过却处于(初级绕组或次级绕组的)不同的电位。因此，耦合绕组必须与环芯开口的相邻内侧以及初级绕组和次级绕组的相邻绕组匝保持足够的绝缘间隔距离，从而能够通过总绝缘间隔距离将电位相互隔离。这个总绝缘间隔距离可以分为耦合绕组和环芯开口之间的、耦合绕组和初级绕组的相邻绕组匝之间或者耦合绕组和次级绕组的相邻绕组匝之间的多个相应的间隔距离，其中却必须分别保持相应的最小间隔距离。
[0012]在第一种构造方式中，初级绕组围绕着磁芯环的一个柱，而耦合绕组的第一部分区段环绕着另一个柱，该耦合绕组用其第二部分区段也环绕着相邻环芯的柱，而该环芯的另一个柱则由次级绕组围绕。多个配有次级绕组的次级磁芯环能够与单个初级磁芯环耦入口 O
[0013]在第二种构造方式中，分别使这两个磁芯环的第一柱由在导体基板的不同层面中的两个绕组来环绕，其中耦合绕组将这两个磁芯环连接起来并且将初级绕组分配给其中一个磁芯环，同时将次级绕组分配给另一个磁芯环。只要这两个磁芯环的第二柱分别在导体基板的不同层面上没有被所提及的绕组围绕，就可以出于控制目的而在那里设置辅助绕组。不过也可能的是，在本没有绕组的柱上续一段初级绕组或次级绕组。
[0014]通过将磁芯环构造为分成两部分的轭芯并且将包括了耦合绕组的多个绕组构造为板状导体基板的整体组成部分，简化了平面变压器的制造，因为只需要将轭芯的柱穿过在板状导体基板中的空隙，并且分别使其完成为磁芯环。与此同时，这种构造同时在相邻磁芯环之间电位隔离的情况下还实现了环芯开口的很好的空间利用。
【附图说明】
[0015]本发明的实施例将结合附图来说明。其中:
[0016]图1以俯视示意图示出了以平面结构的变压器的第一种结构形态，
[0017]图2示出了图1中所示的变压器根据线A-B而构成的截面图，
[0018]图3以俯视图示出了变压器的第二种结构形态而且
[0019]图4示出了根据线C-D构成的截面，
[0020]图5示出了具有两个次级绕组的变压器的俯视图，而且
[0021]图6示出了根据线E-F构成的截面，
[0022]图7示出了具有两个次级绕组的另一种变压器的俯视图，
[0023]图8以俯视示意图示出了另一种变压器，以及
[0024]图9示出了根据线G-H构成的截面，
[0025]图10以俯视示意图示出了根据图8、9的另一种变压器的一种变型，
[0026]图11以俯视示意图示出了具有接近表面的耦合绕组的另一种变压器，以及
[0027]图12示出了根据线1-J构成的截面，
[0028]图13以俯视示意图示出了具有E状芯半部的另一种变压器，以及
[0029]图14示出了根据线K-L构成的截面。
【具体实施方式】
[0030]图1和2示出了根据本发明的平面结构的变压器的第一种实施方式。变压器的主要组成部分为初级绕组1、次级绕组2、耦合绕组3、两部分组成的第一磁芯环4、两部分组成的第二磁芯环5以及唯一的板状导体基板6。磁芯环4、5分别包括了两个轭芯半部41、51和42、52，这些轭芯半部可以闭合成为具有第一环芯开口 43的环4或具有第二环芯开口 53的环5。磁芯环4、5分别具有穿通柱44、45或54、55以及在穿通柱之间的连接柱。柱44或54可以属于其中一个或者另一个芯半部41、42或51、52，或者如图9中所示地分开。板状的导体基板6具有两对空隙61、62和63、64，这些空隙构成了为磁芯环4、5的穿通柱44、45或54、55而设的开口。空隙对61、62和63、64经绝缘距离而相互分隔并容纳了磁芯环4、5的穿通柱44、45或54、55。初级绕组I在导体基板6的多个层面围绕空隙61