[发明专利]具有集成环芯的平面变压器

说明书

本发明涉及一种平面的，特别是本质安全的变压器(100)，包括：夹层型层结构，具有多个水平延伸层并垂直排列在彼此之上的层，包括第一和第二导电层(110，120)和设置在两个导电层之间的至少一个绝缘内层(130)，多个电路，其中第一电路(150)和至少第二电路(160)彼此电隔离；和具有孔(145)的至少一个环形磁芯(140)，所述磁芯至少作用在第一电路(150)和第二电路(160)上。根据本发明，芯(140)布置在至少一个绝缘内层(130)内，第一电路的导体(151)和第二电路的导体(164)各自具有带有至少一个绕组匝(153，163)的绕组(152，162)，第一电路的至少一个绕组匝和第二电路的至少一个绕组匝各自沿第一导电层(110)和沿第二导电层(120)延伸并且穿过至少一个绝缘内层(130)和穿过芯(140)的孔(145)。

本发明总体涉及具有电子部件的接口技术领域，该电子部件可用于测量、控制和/或闭环控制任务，特别是作为隔离放大器。例如，这种隔离放大器在初级电路和次级电路之间提供电流隔离，并且适合于本质安全操作。

本发明涉及一种变压器，特别是一种不易受干扰且适用于本质安全电路的平面变压器，下面将其称为平面本质安全的变压器。

本质安全的变压器用于符合若干标准的电路的电流隔离，并且这种变压器可用于传输功率和信号和/或数据。

各种法规和标准，例如DIN EN 60079-11，规定了电路隔离的最小距离，因此也规定了用于不同安全等级的设备和特定类型的防火保护的变压器的绕组或绕组匝数，因此如果符合这些最小距离，则认为电路本质上是安全的。如果在标准规定的条件下并且与未受干扰的操作和特定的故障条件有关，则电路在这方面本质上是安全的并且在本发明的范围内，既不会产生火花，也不会产生可能引起特定爆炸性环境点火的热效应。因此，在本质安全的变压器的情况下，其电路在标准规定的条件下也是本质安全的。

指定的最小距离又取决于电压峰值和绝缘介质，并且相对于绝缘介质，它们进一步细分为通过固体绝缘和通过空气和爬电距离的间隙的最小距离。例如，从图1的表格中可以看出，对于典型的隔离等级，例如375V下的保护等级ia、ib，最小距离规定为通过1mm固体绝缘的最小间隔距离，10mm空气中的最小爬电距离，以及约3.3mm保护涂层下的最小爬电距离，ia和ib定义了相应的保护等级，ia定义了最高的保护等级，ic定义了最低的保护等级。因此，本质安全的变压器在几何形状方面被设计和优化，从而保证了特定保护等级所需的间隔距离。这可以通过缠绕线圈以及印刷电路板上的印刷或蚀刻线圈来确保。印刷或蚀刻线圈的优点在于不需要额外的缠绕工艺并且可以确保良好的再现性。进一步的优点可包括具有相同芯体积的改进的热性能。此外，可以降低制造成本。

DE 10 2012 003 364 A1公开了一种具有电隔离电路的平面本质安全的变压器，其包括层结构和至少部分地围绕层结构的磁芯。

DE 10 2012 003 365 A1公开了另一种具有电隔离电路的平面本质安全的变压器，其包括包含第一磁性层和第二磁性层的层结构，第一和第二磁性层限定非闭合磁芯的磁芯部分。

本发明的目的是提出一种平面变压器的替代设计，特别是平面的、本质安全的变压器，其特别地具有闭合的磁芯。另一个目的是提出一种平面变压器，特别是平面的、本质安全的变压器，其与现有技术相比具有更小的安装尺寸。

作为解决方案，提出了一种平面变压器，特别是具有独立权利要求1的特征的本质安全的变压器。根据本发明的变压器的有利实施例在从属权利要求中给出。

因此，提出了一种平面变压器，特别是一种本质安全的变压器，其具有垂直尺寸和水平尺寸，并且包括夹层型层结构，该夹层型层结构包括多个水平延伸并垂直排列在彼此之上的层，变压器包括第一和第二导电层，特别是导电层和设置在两个导电层之间的至少一个绝缘内层，以及多个电路和具有孔的至少一个环形磁芯(也称为磁环芯或下面仅称为芯)，其中第一电路和至少第二电路彼此电隔离，该磁芯至少作用在第一电路和第二电路上。