平面变压器的制造方法_2

文档序号:8516136阅读:来源:国知局
,这些层面在导体基板的表面上或者在接近表面处以及在导体基板内部延伸,这里示出了其中的四个层面11、12、13、14。导体基板6几乎填满了环芯开口 43或53。
[0031]如图1中所示,初级绕组I在每个层面都采取了螺旋形的走向。这四个螺旋形相互连接从而形成了初级绕组I。以类似的方式,次级绕组在四个层面21、22、23、24中也存在螺旋形状并且围绕空隙64。
[0032]耦合绕组3凭借其部分区段34围绕穿通柱45且凭借其部分区段35围绕穿通柱55,并且以短路绕组而言构成自闭合,S卩,形成导电环路。耦合绕组可以设置在两个层面31、32中并且每侧都由具有一定厚度的绝缘层来包围,该厚度构成部分绝缘间隔距离L/2。就此,“L”意味着总绝缘间隔距离,这个距离由导体基板6的板厚度减去层面31、32之间的距离而计算得出。层面12、13和22、33由绝缘层而相互分隔,该绝缘层被称作为“功能绝缘,,(Funkt1nsisolierung)。
[0033]在以总绝缘间隔距离L而电隔离的情况下,初级绕组I和次级绕组2通过利用磁芯环4、5以及耦合绕组3而相互耦合。
[0034]磁芯环4和5凭借其芯半部41、42或51、52围绕各自的环芯开口 43或53。这些芯半部可以相同或者不同,并能够由不同的几何形状而组成。其横截面可以是矩形的、倒圆的、圆的或者椭圆的。在芯半部之间能够设置空气隙,不过也可能的是,在芯半部通过相互粘合或者夹紧而组装起来的情况下,将空气隙尽可能封闭。具体来说,芯半部可以采用U形、I形和E形。
[0035]如图1所示,初级绕组I的层面占据了环芯开口 43的大概一半的横截面积,而耦合绕组3的层面31、32则占据了环芯开口 43的另一半的横截面积。就此,与轭柱和初级绕组I都分别保持了 L/2的部分绝缘间隔距离。
[0036]就次级侧而言也处于同样的情况下。这里次级绕组2的层面也占据了环芯开口的一半横截面积,并且耦合绕组3与开口边缘或次级绕组的层面具有L/2的部分绝缘间隔距离。以这样的方式,在初级绕组I和次级绕组2之间存在有2*L/2 = L的总绝缘间隔距离的电位隔离,这个总绝缘间隔距离如EN 60079-11要求的一样来选择,即,至少得到最小的或更大的总绝缘间隔距离。
[0037]耦合绕组3与所有其它电位绝缘地构造。由此可以将绝缘间隔距离L分为两个部分绝缘间隔距离。可以差别于L/2+L/2的分配方式而以其它的方式进行总绝缘间隔距离L的分配。为了满足于EN60079-11的要求,较小的部分绝缘间隔距离必须大于L/3。如从绘图中可见的,初级绕组I或次级绕组2不需要与对应的磁芯环4或5保持很大的绝缘间隔。所提到的功能绝缘通常就足够了,从而绕组的单个匝并不通过相邻的连接柱跨接。因此可以为磁芯环分配与绕组相同的电位。
[0038]选择相邻的磁芯环4和5之间的足够大的绝缘间隔距离,从而在变压器的工作中使磁芯环保持其各自的不同电位。如果初级绕组和次级绕组并不与对应的磁芯环保持大绝缘间隔,这意味着,环芯开口 43或53的很大部分横截面积可以用于绕组I或2的匝,并且这个空间的节省意味着,与不允许绕组接近环芯开口边缘的情况相比,在相同的面积中有更多的匝数以及由此达到更高的电感。因此该新的平面变压器适合于微型化。
[0039]图3、4示出了根据图1、2的平面变压器的变型,其中板状的导体基板6的内层仅仅为了耦合绕组3而使用,这里该耦合绕组也分别以半个绝缘间隔距离L/2与所有其它电位隔离。初级绕组I和次级绕组2处于导体基板6的顶面和底面,或者接近于表面地与耦合绕组3的部分区段34或35重叠。与根据图1、2的实施方式相比,环芯开口 43、53可以比根据图1、2的实施方式中实施得更小,不过这要以减少初级绕组和次级绕组的匝数为代价。
[0040]图5和6示出了具有两个次级绕组的变压器的变型。由此,有两个次级磁芯环5a,5b和两个次级绕组2a、2b以及一个具有两个“耳部”或分支36、37的耦合绕组3。磁芯环的柱在空隙61、62、63a、63b、64a、64b处穿过导体基板6。除此外的细节都与根据图1和2的变压器的细节相符。不过也可以采用如图3和4所描述的细节。在根据图5、6的变压器的构造的情况下,次级绕组2a、2b的末端彼此独立。相应的输出电压取决于初级绕组和各自次级绕组的变换比,即,末端是并联的。如果一个末端没有使用,还是可以在另一个末端接收到电流。
[0041]图7示出了具有两个次级绕组2a、2b的变压器的另一种变型。为了该变型而使用到三个磁芯环4、5a、5b和一个耦合绕组3,该耦合绕组使全部三个磁芯环4、5a、5b都相互连接。磁芯环的柱在空隙61、62、63a、63b、64a、64b处穿过导体基板6。这两个次级绕组的末端就功能而言并不是彼此独立的,因为它们在等效电路图中是串联的。这意味着,在理想的情况下只在这两个末端处能够同时分别流过一股电流。
[0042]图8和9示出了变压器的一种结构设计,其中每个磁芯环4、5具有一个由两个绕组围绕的柱44或54。柱44由初级绕组I和耦合绕组3的部分区段34围绕,同时柱54由次级绕组2和耦合绕组3的部分区段35围绕。与柱44平行的柱45以及与柱54平行的柱55因此是自由的并且例如能够带有辅助绕组,该辅助绕组能够用于控制用途。如在图9中可见,初级绕组I和次级绕组2处于导体基板6的顶面和底面上,或者接近于表面地且部分地与耦合绕组3的部分区段34、35重叠,该耦合绕组可以设置在两个层面31、32中。
[0043]图10示出了根据图8、9的实施方式的一种变型。这两个磁芯环4和5的柱44、45或54、55分别由螺旋形的绕组段15、16、17、18或25、26、27、28占据。绕组段15在导体基板6的顶面上形成了左旋的螺旋形绕组匝并且在通孔穿过导体基板,从而在导体基板6的底面上再次形成左旋的螺旋形绕组匝,该绕组匝在图中大部分被绕组段15所遮盖,并因此在图中只能见到该轨迹。绕组段16在底面上与绕组段17导电连接,也就是与绕组段17的外线匝导电连接。右旋的螺旋形绕组匝从那里穿过,该绕组匝也部分地被绕组段18所遮盖。借助于通孔而将导线引入到导体基板6的顶面上,右旋的螺旋形绕组匝在那里一直延伸到在导体基板6的外边缘上的接线柱。次级绕组2的形状与初级绕组I的形状呈镜像。与图9中所示相符地,耦合绕组3在导体基板6的内部的一个层面中延伸。
[0044]图11和12示出了变压器的一种实施方式,其中耦合绕组3处于导体基板6的顶面和底面上并由此具有和磁芯环4、5相同的电位。磁芯环之间的绝缘间隔并不必要。初级绕组I以及次级绕组2分别以与磁芯环4、5和耦合绕组3具有半个绝缘间隔距离的方式延伸到导体基板的内层中。芯半部41、42或51、52例如设计为U形。这里,和其它的实施方式中一样,磁芯环也能够以不同于示出的方式组装,其中分别可以由一个以上的部分来构成芯半部。因此可以例如由四个柱杆来组成磁芯环。
[0045]图13、14示出了具有E形芯半部41、42的变压器的一种实施方式,在组合这两个芯半部的情况下构成了相当于柱44的中心腹板,该柱能够穿过导体基板6中的空隙61。另一个磁芯环6也具有这样的用于构成柱54的中心腹板。柱44由初级绕组I并且柱54由次级绕组2螺旋状地在两个层面11、14中环绕,类似于图9所示。耦合绕组3凭借其部分区段34、35构成了围绕着磁芯环这两个中央腹板的闭合环路。这可以在导体基板6内部的两个层面31、32中实现。
[0046]由于芯半部41、42或51、52的E形状,在导体基板6中分别需要三个空隙61、62a、62b或64、63a、63b。这些空隙中的每两个在权利要求中视为一对空隙对。根据图13、14的实施方式与根据图8、9的实施方式在功能上相应。不过也可以采取根据图10的结构,其中第三柱46或56还可以用于辅助绕组。也可以在出于替换目的在具有自由柱46、56的情况下,为了轭柱44、
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