EP1399934B1

EP1399934B1 - E-i or e-e transformer

Info

Publication number: EP1399934B1
Application number: EP02751041A
Authority: EP
Inventors: Jiri Karbula
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: WO2003003391A1; DK1399934T3; ATE497629T1; JP2004531090A; EP1271576A1; DE50214897D1; EP1399934A1

Abstract

The transformer has a ferromagnetic E-core (E) with forms a double-closed magnetic circuit together with a rod-shaped ferromagnetic yoke (I). A first coil (1) is wound on the middle limb (EM) of the core, a second coil (2) on the middle limb, a third coil (3) on the first outer limb (ES1), and a fourth coil (4) on the first outer limb (ES1) Independent claims are also included for: (1) an E-E transformer; (2) using the transformer in a physical-electrical measuring sensor device.

Description

Die Erfindung betrifft E-I-Übertrager bzw. E-E-Übertrager.The invention relates to E-I transformer or E-E transformer.

Der Magnetkreis eines E-I-Übertragers weist üblicherweise einen ferromagnetischen E-Kern, der zwei Außenschenkel und einen Mittelschenkel hat, sowie ein ferromagnetisches Joch in der Form eines geraden Stabes auf, das derart angeordnet ist, dass es zusammen mit dem E-Kern einen zweifach geschlossenen Magnetkreis bildet. Der Magnetkreis eines E-E-Übertragers weist üblicherweise einen ersten ferromagnetischen E-Kern, der zwei Außenschenkel und einen Mittelschenkel hat, und einen mit dem ersten E-Kern identischen zweiten ferromagnetischen E-Kern auf, der ebenfalls zwei Außenschenkel und einen Mittelschenkel hat sowie derart angeordnet ist, dass er zusammen mit dem ersten E-Kern einen zweifach geschlossenen Magnetkreis bildet. Die jeweiligen beiden Außenschenkel bilden dann zwei Außenstege und die beiden Mittelschenkel einen Mittelsteg. Die genannten Magnetkreise werden üblicherweise dadurch zu Übertragern für elektrische Energie, dass, wie beispielsweise in der US-A 39 14 652 gezeigt, mindestens zwei Spulen mit dem Magnetkreis zusammenwirken, von denen entweder je eine auf einem Außenschenkel bzw. Außensteg oder je eine auf einem Außenschenkel bzw. Außensteg und dem Mittelschenkel bzw. Mittelsteg oder beide auf einem Außenschenkel bzw. Außensteg oder, wie beispielsweise in der US-A 4 929 005 gezeigt, beide auf dem Mittelschenkel bzw. Mittelsteg angeordnet sind.The magnetic circuit of an EI transformer usually has a ferromagnetic E-core having two outer legs and a center leg, and a ferromagnetic yoke in the form of a straight bar, which is arranged such that it is a two-fold closed together with the E-core Magnetic circuit forms. The magnetic circuit of an EE transformer usually has a first ferromagnetic E-core, which has two outer legs and a center leg, and a second ferromagnetic E-core identical to the first E-core, which also has two outer legs and a middle leg and arranged in such a way is that, together with the first E-core, it forms a double closed magnetic circuit. The two outer legs then form two outer webs and the two middle legs a central web. The magnetic circuits mentioned are usually characterized by transformers for electrical energy that, such as in the US-A 39 14 652 shown, at least two coils cooperate with the magnetic circuit, of which either one on an outer leg or outer web or one on an outer leg or outer web and the middle leg or central web or both on an outer leg or outer web or, as in the US-A 4,929,005 shown, both are arranged on the center leg or central web.

Genauer gesagt offenbart US-A 4929005 einen E-E-Übertrager zum Übetragen Signale, welcher E-E-Übertrager umfaßt:

einen ersten ferromagnetischen E-Kern, der einen ersten und einen zweiten Außenschenkel und einen ersten Mittelschenkel aufweist,
einen mit dem ersten E-Kern identischen zweiten ferromagnetischen E-Kern, der einen dritten und einen vierten Außenschenkel und einen zweiten Mittelschenkel aufweist sowie derart angeordnet ist, dass er zusammen mit dem ersten E-Kern einen zweifach geschlossenen Magnetkreis bildet, der einen ersten Außensteg, einen zweiten Außensteg und einen Mittelsteg aufweist,
eine um den Mittelsteg gewickelte erste Spule,
eine um den Mittelsteg gewickelte zweite Spule,
wobei die erste und die zweite Spule eine Primär- bzw. eine Sekundärspule einer ersten Wechselenergie-Übertragungsstrecke sind.

More specifically disclosed US-A 4929005 an EE transformer for transmitting signals, which EE transformer comprises:

a first ferromagnetic E-core having a first and a second outer leg and a first center leg,
a second ferromagnetic E-core, which is identical to the first E-core and has a third and a fourth outer leg and a second middle leg, and is arranged such that it forms, together with the first E-core, a double-closed magnetic circuit having a first outer web having a second outer land and a central land,
a first coil wound around the central web,
a second coil wound around the central web,
wherein the first and the second coil are a primary and a secondary coil of a first alternating energy transmission path.

Derartige Übertrager dienen der Primär-Sekundärkreis-Trennung von z.B. Wechselspannungssignalen oder Gleichspannungswandlern etc. Bisher wurde für jeden einzelnen dieser Anwendungsfälle ein eigener Übertrager vorgesehen.Such transformers serve the primary-secondary circuit separation of e.g. AC signals or DC-DC converters etc. So far, a separate transformer has been provided for each of these applications.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, E-I-Übertrager bzw. E-E-Übertrager so auszugestalten, dass voneinander unabhängige Signale gleichzeitig übertragen werden können, wobei sich die Signale gegenseitig möglichst nicht stören sollen.An object of the invention is to design E-I transformer or E-E transformer so that signals independent of each other can be transmitted simultaneously, with the signals should not interfere with each other as possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht eine erste Variante der Erfindung in einem E-I-Übertrager gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 - mit einem ferromagnetischen E-Kern, der einen ersten und einen zweiten Außenschenkel und einen Mittelschenkel aufweist,

mit einem ferromagnetischen Joch in der Form eines geraden Stabes, das derart angeordnet ist, dass es zusammen mit dem E-Kern einen zweifach geschlossenen Magnetkreis bildet,
mit einer um den Mittelschenkel gewickelten ersten Spule,
mit einer um den Mittelschenkel gewickelten zweiten Spule,
mit einer um den ersten Außenschenkel gewickelten dritten Spule und
mit einer um den ersten Außenschenkel gewickelten vierten Spule.

To achieve this object, a first variant of the invention in an EI transformer according to the present claim 1 - with a ferromagnetic E-core having a first and a second outer leg and a middle leg,

with a ferromagnetic yoke in the form of a straight rod arranged to form, together with the E-core, a double closed magnetic circuit,
with a first coil wound around the middle leg,
with a second coil wound around the middle leg,
with a wound around the first outer leg third coil and
with a fourth coil wound around the first outer leg.

Zur Lösung der genannten Aufgabe besteht eine zweite Variante der Erfindung in einem E-E-Übertrager gemäß dem vorliegenden Anspruch 2

mit einem ersten ferromagnetischen E-Kern, der einen ersten und einen zweiten Außenschenkel und einen ersten Mittelschenkel aufweist,
mit einem mit dem ersten E-Kern identischen zweiten ferromagnetischen E-Kern, der einen dritten und einen vierten Außenschenkel und einen zweiten Mittelschenkel aufweist sowie derart angeordnet ist,
- -- dass er zusammen mit dem ersten E-Kern einen zweifach geschlossenen Magnetkreis bildet,
- -- der einen ersten Außensteg, einen zweiten Außensteg und einen Mittelsteg aufweist,
mit einer um den Mittelsteg gewickelten ersten Spule,
mit einer um den Mittelsteg gewickelten zweiten Spule,
mit einer um den ersten Außensteg gewickelten dritten Spule und- mit einer um den ersten Außensteg gewickelten vierten Spule.

To solve the above problem, a second variant of the invention in an EE transformer according to the present claim 2

with a first ferromagnetic E-core having a first and a second outer leg and a first center leg,
having a second ferromagnetic E-core, which is identical to the first E-core and has a third and a fourth outer leg and a second middle leg, and is arranged in such a way,
- that it forms a double-closed magnetic circuit together with the first E-core,
- having a first outer web, a second outer web and a middle web,
with a first coil wound around the central web,
with a second coil wound around the central web,
with a third coil wound around the first outer land and with a fourth winding wound around the first outer land.

Bei der beiden Varianten der Erfindung sind die erste und die zweite Spule eine Primär- bzw. eine Sekundärspule einer ersten Wechselenergie-Übertragungsstrecke sowie die dritte und die vierte Spule eine Primär- bzw. eine Sekundärspule einer zweiten Wechselenergie-Übertragungsstrecke.In both variants of the invention, the first and the second coil, a primary or a secondary coil of a first alternating energy transmission path and the third and the fourth coil, a primary or a secondary coil of a second alternating energy transmission path.

Nach einer ersten Ausgestaltung jeder der beiden Varianten der Erfindung ist die erste Spule neben der zweiten Spule angeordnet.According to a first embodiment of each of the two variants of the invention, the first coil is arranged next to the second coil.

Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung, die auch bei der ersten Ausgestaltung angewendet werden kann, ist die dritte Spule neben der vierten Spule angeordnet.According to a second embodiment of the invention, which can also be applied in the first embodiment, the third coil is arranged adjacent to the fourth coil.

In weiterer Ausgestaltung der dritten Ausgestaltung der Erfindung ist die Frequenz der ersten Wechselenergie wesentlich kleiner als die Frequenz der zweiten Wechselenergie, wobei bevorzugt die erste und die zweite Spule eine Primär-bzw. eine Sekundärspule eines Gleichspannungswandlers sind sowie die dritte und die vierte Spule der galvanisch getrennten Weiterleitung von Digitalsignalen dienen.In a further embodiment of the third embodiment of the invention, the frequency of the first alternating energy is substantially smaller than the frequency of the second alternating energy, wherein preferably the first and the second coil, a primary or. a secondary coil of a DC-DC converter and serve the third and the fourth coil of galvanically separated transmission of digital signals.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Übertrager nach einer der genannten Ausgestaltungen in einem physikalisch-elektrischen Mess-Aufnehmer mit einer On-Board-Auswerte-Elektronik verwendet.In a further embodiment of the invention, a transformer is used according to one of the aforementioned embodiments in a physical-electrical measuring transducer with an on-board evaluation electronics.

Nach einer anderen weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Übertrager in einem physikalisch-elektrischen Mess-Aufnehmer mit einer On-Board-Auswerte-Elektronik verwendet, wobei mit der dritten Spule ein externer Zwei-Draht-Feldbus verbunden ist und die vierte Spule mit einer Digitalschaltung der On-Board-Auswerte-Elektronik zusammenwirkt.According to another further embodiment of the invention, a transformer is used in a physical-electrical measuring transducer with an on-board evaluation electronics, wherein the third coil, an external two-wire field bus is connected and the fourth coil with a digital circuit the on-board evaluation electronics interacts.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für zwei unterschiedliche Funktionen ein und derselbe Übertrager verwendet werden kann, was material- und platzsparend ist. Das Letztere ist von besonderer Bedeutung, wenn am Einsatzort der Übertrager nur wenig Raum für elektronische Komponenten vorhanden ist; dies ist bei industriellen Messgeräten häufig der Fall, da deren Gehäuseform meist standardisiert ist.An advantage of the invention is that one and the same transformer can be used for two different functions, which saves material and space. The latter is of particular importance if there is little room for electronic components at the site of the transmitter; This is often the case with industrial measuring instruments, since their housing form is usually standardized.

Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen Ausführungsbeispiele von Übertragern dargestellt sind, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch und perspektivisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines E-I-Übertragers mit zwei neben einander angeordneten Spulen auf dem Mittelschenkel und zwei neben einander angeordneten Spulen auf einem Außenschenkel,
Fig. 2 zeigt schematisch und perspektivisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines E-I-Übertragers mit zwei übereinander angeordneten Spulen auf dem Mittelschenkel und zwei übereinander angeordneten Spulen auf einem Außenschenkel,
Fig. 3 zeigt schematisch und perspektivisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines E-E-Übertragers mit zwei neben einander angeordneten Spulen auf dem Mittelsteg und zwei neben einander angeordneten Spulen auf einem Außensteg, und
Fig. 4 zeigt schematisch und perspektivisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines E-E-Übertragers mit zwei übereinander angeordneten Spulen auf dem Mittelsteg und zwei übereinander angeordneten Spulen auf einem Außensteg, und
Fig. 5 zeigt schematisch in Form eines Blockschaltbilds eine bevorzugte Anwendung eines Übertragers nach den Fig. 1 bis 4.

The invention and further advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which embodiments of transformers are shown.

Fig. 1 shows schematically and in perspective a first embodiment of an EI transformer with two juxtaposed coils on the center leg and two coils arranged next to each other on an outer leg,
Fig. 2 shows schematically and in perspective a second embodiment of an EI transformer with two superimposed coils on the Middle leg and two superimposed coils on an outer leg,
Fig. 3 shows schematically and in perspective a first embodiment of an EE transformer with two juxtaposed coils on the central web and two juxtaposed coils on an outer web, and
Fig. 4 shows schematically and in perspective a second embodiment of an EE transformer with two superimposed coils on the central web and two superimposed coils on an outer web, and
Fig. 5 shows schematically in the form of a block diagram a preferred application of a transformer according to the Fig. 1 to 4 ,

In Fig. 1 ist schematisch und perspektivisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines E-I-Übertragers dargestellt. Ein E-I-Übertrager 10 weist einen ferromagnetischen E-Kern E und ein ferromagnetisches Joch I in der Form eines geraden Stabes auf. Der E-Kern E hat einen ersten Außenschenkel ES1 und einen zweiten Außenschenkel ES2 sowie einen Mittelschenkel EM. E-Kern E und Joch I sind derart angeordnet, dass sich zwei geschlossene Magnetkreise ergeben.In Fig. 1 is shown schematically and in perspective a first embodiment of an EI transformer. An EI transformer 10 has a ferromagnetic E-core E and a ferromagnetic yoke I in the form of a straight rod. The E-core E has a first outer leg ES1 and a second outer leg ES2 and a middle leg EM. E-core E and yoke I are arranged such that two closed magnetic circuits result.

Der erste Magnetkreis umfasst den Außenschenkel E1, den diesen mit dem Mittelschenkel EM verbindenden Teil des Joches I, den Mittelschenkel EM und den diesen mit dem Außenschenkel ES1 verbindenden Teil des E-Kernes E. Der zweite Magnetkreis umfasst den Außenschenkel ES2, den diesen mit dem Mittelschenkel EM verbindenden Teil des Joches I, den Mittelschenkel EM und den diesen mit dem Außenschenkel ES2 verbindenden Teil des E-Kernes E.The first magnetic circuit comprises the outer leg E1, this part of the yoke I connecting the center leg EM, the center leg EM and the part of the E core E connecting the latter to the outer leg ES1. The second magnetic circuit comprises the outer leg ES2, which is connected to the outer leg E1 Middle leg EM connecting part of the yoke I, the middle limb EM and this with the outer leg ES2 part of the E-core E.

Der E-I-Übertrager 10 weist eine um den Mittelschenkel EM gewickelte erste Spule 1, eine um den Mittelschenkel EM gewickelte zweite Spule 2, eine um den Außenschenkel ES1 gewickelte dritte Spule 3 und eine um den Außenschenkel ES1 gewickelte vierte Spule 4 auf. Die Spule 1 hat Anschlüsse 11, 12, die Spule 2 Anschlüsse 21, 22, die Spule 3 Anschlüsse 31, 32 und die Spule 4 Anschlüsse 41, 42.The EI transformer 10 has a first coil 1 wound around the center leg EM, a second coil 2 wound around the center leg EM, a third coil 3 wound around the outer leg ES1, and a fourth coil 4 wound around the outer leg ES1. The coil 1 has terminals 11, 12, the coil 2 terminals 21, 22, the coil 3 terminals 31, 32 and the coil 4 terminals 41, 42nd

In Fig. 1 sind die Spulen 1, 2 auf dem Mittelschenkel EM neben einander, bevorzugt eng benachbart zueinander, angeordnet.In Fig. 1 the coils 1, 2 are arranged next to one another on the middle limb EM, preferably closely adjacent to one another.

In Fig. 2 ist schematisch und perspektivisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines E-I-Obertragers dargestellt. Ein E-I-Übertrager 10' weist einen ferromagnetischen E-Kern E' und ein ferromagnetisches Joch I' in der Form eines geraden Stabes auf. Der E-Kern E' hat einen ersten Außenschenkel ES1' und einen zweiten Außenschenkel ES2' sowie einen Mittelschenkel EM'. E-Kern E' und Joch I' sind derart angeordnet, dass sich zwei geschlossene Magnetkreise ergeben. Der erste Magnetkreis umfasst den Außenschenkel ES1', den diesen mit dem Mittelschenkel EM' verbindenden Teil des Joches I', den Mittelschenkel EM' und den diesen mit dem Außenschenkel ES1' verbindenden Teil des E-Kernes E'. Der zweite Magnetkreis umfasst den Außenschenkel ES2', den diesen mit dem Mittelschenkel EM' verbindenden Teil des Joches I', den Mittelschenkel EM' und den diesen mit dem Außenschenkel ES2' verbindenden Teil des E-Kernes E'.In Fig. 2 is shown schematically and in perspective a second embodiment of an EI Obertragers. An EI transformer 10 'has a ferromagnetic E-core E' and a ferromagnetic yoke I 'in the form of a straight rod. The E-core E 'has a first outer leg ES1' and a second outer leg ES2 'and a middle leg EM'. E-core E 'and yoke I' are arranged such that two closed magnetic circuits result. The first magnetic circuit comprises the outer leg ES1 ', the part of the yoke I' connected to the center leg EM ', the center leg EM' and the part of the E core E 'connecting the latter to the outer leg ES1'. The second magnetic circuit comprises the outer leg ES2 ', the part of the yoke I' connected to the center leg EM ', the center leg EM' and the part of the E core E 'connecting the latter to the outer leg ES2'.

Der E-I-Übertrager 10' weist eine um den Mittelschenkel EM' gewickelte erste Spule, eine um den Mittelschenkel EM' und auf die erste Spule gewickelte zweite Spule 2', eine um den Außenschenkel ES1' gewickelte dritte Spule und eine um den ersten Außenschenkel ES1' und auf die dritte Spule gewickelte vierte Spule 4' auf. Da die erste und die dritte Spule jeweils verdeckt sind, sind sie in Fig. 2 nicht zu sehen. Die erste Spule hat Anschlüsse 11', 12', die Spule 2' Anschlüsse 21', 22', die dritte Spule Anschlüsse 31', 32' und die Spule 4' Anschlüsse 41', 42'.The EI transformer 10 'has a first coil wound around the center leg EM', a second coil 2 'wound around the center leg EM' and on the first coil, a third coil wound around the outer leg ES1 'and one around the first outer leg ES1 'And on the third coil wound fourth coil 4' on. Since the first and the third coils are each covered, they are in Fig. 2 not to be seen. The first coil has terminals 11 ', 12', the coil 2 'terminals 21', 22 ', the third coil terminals 31', 32 'and the coil 4' terminals 41 ', 42'.

In Fig. 3 ist schematisch und perspektivisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines E-E-Übertragers dargestellt. Ein E-E-Übertrager 20 weist einen ersten ferromagnetischen E-Kern E1 und einen zweiten ferromagnetischen E-Kern E2 auf. Der E-Kern E1 hat einen ersten Außenschenkel ES11 und einen zweiten Außenschenkel ES21 sowie einen Mittelschenkel EM1. Der E-Kern E2 hat einen ersten Außenschenkel ES12 und einen zweiten Außenschenkel ES22 sowie einen Mittelschenkel EM2.In Fig. 3 is shown schematically and in perspective a first embodiment of an EE transformer. An EE transformer 20 has a first ferromagnetic E-core E1 and a second ferromagnetic E-core E2. The E-core E1 has a first outer leg ES11 and a second outer leg ES21 and a middle leg EM1. The E-core E2 has a first outer leg ES12 and a second outer leg ES22 as well as a middle leg EM2.

Die beiden E-Kerne E1, E2 sind derart angeordnet, dass sich zwei geschlossene Magnetkreise ergeben. Der erste Magnetkreis umfasst den Außenschenkel ES11, den Außenschenkel ES12, den diesen mit dem Mittelschenkel EM2 verbindenden Teil des E-Kernes E2, den Mittelschenkel EM2, den Mittelschenkel EM1 und den diesen mit dem Außenschenkel ES11 verbindenden Teil des E-Kernes E1. Der zweite Magnetkreis umfasst den Außenschenkel ES21, den Außenschenkel ES22, den diesen mit dem Mittelschenkel EM2 verbindenden Teil des E-Kernes E2, den Mittelschenkel EM2, den Mittelschenkel EM1 und den diesen mit dem Außenschenkel ES21 verbindenden Teil des E-Kernes E1.The two E cores E1, E2 are arranged in such a way that two closed magnetic circuits result. The first magnetic circuit comprises the outer leg ES11, the outer leg ES12, the part of the E core E2 connecting the latter with the center leg EM2, the center leg EM2, the middle leg EM1 and the this with the outer leg ES11 connecting part of the E-core E1. The second magnetic circuit comprises the outer leg ES21, the outer leg ES22, the part of the E core E2 connecting the latter with the center leg EM2, the center leg EM2, the middle leg EM1 and the part of the E core E1 connecting the latter to the outer leg ES21.

In zusammengesetztem Zustand bilden die Außenschenkel ES11, ES12 einen ersten Außensteg ST1, die Außenschenkel ES21, ES22 einen zweiten Außensteg ST2 und die Mittelschenkel EM1, EM2 einen Mittelsteg STM.In the assembled state, the outer legs ES11, ES12 form a first outer bar ST1, the outer legs ES21, ES22 a second outer bar ST2 and the middle legs EM1, EM2 a middle bar STM.

Der E-E-Übertrager 20 weist eine um den Mittelsteg STM gewickelte erste Spule 6, eine um den Mittelschenkel STM gewickelte zweite Spule 7, eine um den Außensteg ST1 gewickelte dritte Spule 8 und eine um den Außensteg ST1 gewickelte vierte Spule 9 auf. Die Spule 6 hat Anschlüsse 61, 62, die Spule 7 Anschlüsse 71, 72, die Spule 8 Anschlüsse 81, 82 und die Spule 9 Anschlüsse 91, 92. In Fig. 3 sind die Spulen 8, 9 auf dem Außensteg ST1 neben einander, bevorzugt eng benachbart, angeordnet. Die Spulen 6, 7 sind dagegen auf dem Mittelschenkel STM mit einem wählbaren gegenseitigen Abstand neben einander, angeordnet; sie können jedoch auch wie die Spulen 8, 9 eng benachbart zueinander angeordnet werden.The EE transformer 20 has a first coil 6 wound around the center rib STM, a second coil 7 wound around the center leg STM, a third coil 8 wound around the outside rib ST1, and a fourth coil 9 wound around the outside rib ST1. The coil 6 has terminals 61, 62, the coil 7 terminals 71, 72, the coil 8 terminals 81, 82 and the coil 9 terminals 91, 92. In Fig. 3 the coils 8, 9 on the outer web ST1 next to each other, preferably closely adjacent, arranged. The coils 6, 7, however, on the center leg STM with a selectable mutual distance next to each other, arranged; however, they may also be arranged closely adjacent to one another like the coils 8, 9.

In Fig. 4 ist schematisch und perspektivisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines E-E-Übertragers dargestellt. Ein E-E-Übertrager 20' weist einen ersten ferromagnetischen E-Kern E1' und einen zweiten ferromagnetischen E-Kern E2' auf. Der E-Kern E1' hat einen ersten Außenschenkel ES11' und einen zweiten Außenschenkel ES21' sowie einen Mittelschenkel EM1'. Der E-Kern E2' hat einen ersten Außenschenkel ES12' und einen zweiten Außenschenkel ES22' sowie einen Mittelschenkel EM2'. Die beiden E-Kerne E1', E2' sind derart angeordnet, dass sich zwei geschlossene Magnetkreise ergeben. Der erste Magnetkreis umfasst den Außenschenkel ES11', den Außenschenkel ES12', den diesen mit dem Mittelschenkel EM2' verbindenden Teil des E-Kernes E2', den Mittelschenkel EM2', den Mittelschenkel EM1' und den diesen mit dem Außenschenkel ES11' verbindenden Teil des E-Kernes E1'. Der zweite Magnetkreis umfasst den Außenschenkel ES21', den Außenschenkel ES22', den diesen mit dem Mittelschenkel EM2' verbindenden Teil des E-Kernes E2', den Mittelschenkel EM2', den Mittelschenkel EM1' und den diesen mit dem Außenschenkel ES21' verbindenden Teil des E-Kernes E1'. In zusammengesetztem Zustand bilden die Außenschenkel ES11', ES12' einen ersten Außensteg ST1', die Außenschenkel ES21', ES22' einen zweiten Außensteg ST2' und die Mittelschenkel EM1', EM2' einen Mittelsteg STM'. Der E-E-Übertrager 20' weist eine um den Mittelsteg STM' gewickelte erste Spule, eine auf diese gewickelte zweite Spule 7', eine um den Außensteg ST1' gewickelte dritte Spule und eine auf diese gewickelte vierte Spule 9' auf. Die erste Spule hat Anschlüsse 61', 62', die Spule 7' Anschlüsse 71', 72', die dritte Spule Anschlüsse 81', 82' und die Spule 9' Anschlüsse 91', 92'.In Fig. 4 is shown schematically and in perspective a second embodiment of an EE transformer. An EE transformer 20 'has a first ferromagnetic E core E1' and a second ferromagnetic E core E2 '. The E-core E1 'has a first outer leg ES11' and a second outer leg ES21 'and a center leg EM1'. The E-core E2 'has a first outer leg ES12' and a second outer leg ES22 'and a center leg EM2'. The two E cores E1 ', E2' are arranged such that two closed magnetic circuits result. The first magnetic circuit comprises the outer leg ES11 ', the outer leg ES12', the part of the E core E2 'connecting the center leg EM2', the center leg EM2 ', the middle leg EM1' and the part of the arm connecting the latter to the outer leg ES11 ' E-core E1 '. The second magnetic circuit comprises the outer leg ES21 ', the outer leg ES22', the part of the E core E2 'connecting the arm center EM2', the center leg EM2 ', the middle leg EM1' and the outer leg ES21 'thereof. connecting part of the E-core E1 '. In the assembled state, the outer legs ES11 ', ES12' form a first outer bar ST1 ', the outer legs ES21', ES22 'form a second outer bar ST2' and the middle legs EM1 ', EM2' form a central bar STM '. The EE transformer 20 'has a first coil wound around the central web STM', a second coil 7 'wound thereon, a third coil wound around the outer web ST1' and a fourth coil 9 'wound on the latter. The first coil has terminals 61 ', 62', the coil 7 'terminals 71', 72 ', the third coil terminals 81', 82 'and the coil 9' terminals 91 ', 92'.

In Fig. 4 sind die Spulen auf dem Außensteg ST1' etwa in dessen Mitte, die Spulen auf dem Mittelsteg STM' dagegen auf dem Mittelschenkel EM1' angeordnet; es ist jedoch auch jede beliebige andere Lage auf dem Außen- bzw. dem Mittelsteg möglich.In Fig. 4 the coils on the outer web ST1 'approximately in the middle, the coils on the central web STM' on the other hand on the center leg EM1 'arranged; However, it is also possible any other position on the outer or the center bar.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4 können der E-Kern E, E', das Joch I, I' sowie die beiden E-Kerne E1, E2, E1', E2' z.B. ein Paket aus ferromagnetischen Einzelblechen oder entsprechende Ferritkomponenten sein. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 4 sind ferner wegen deren Übersichtlichkeit die jeweiligen Spulen als Luftspulen, d.h. als Spulen ohne Spulenkörper dargestellt. Es ist selbstverständlich auch möglich, einzelne oder alle Spulen auf entsprechende Spulenkörper zu wickeln und diese dann auf den Schenkeln bzw. Stegen zu plazieren. Es ist auch möglich, dass auf dem einen Schenkel bzw. Steg zwei einzelne Spulen wie in Fig. 1 oder 3 angeordnet werden, während auf dem zugehörigen Schenkel bzw. Steg zwei aufeinander gewickelte Spulen wie in Fig. 2 oder 4 angeordnet werden.In the embodiments of the Fig. 1 to 4 For example, the E-core E, E ', the yoke I, I' and the two E-cores E1, E2, E1 ', E2' can be a package of ferromagnetic individual sheets or corresponding ferrite components. In the embodiments of the Fig. 1 to 4 are also shown because of their clarity, the respective coils as air coils, ie as coils without bobbin. It is of course also possible to wind individual or all coils on corresponding bobbin and then to place them on the legs or webs. It is also possible that on the one leg or web two individual coils as in Fig. 1 or 3 are arranged, while on the associated leg or web two wound coils as in Fig. 2 or 4 to be ordered.

In Fig. 5 ist schematisch in Form eines Blockschaltbilds eine bevorzugte Anwendung eines Übertragers nach den Fig. 1 bis 4 dargestellt, und zwar sind die jeweilige erste Spule und die jeweilige zweite Spule eine Primärspule bzw. eine Sekundärspule einer ersten Wechselenergie-Übertragungsstrecke W1 sowie die jeweilige dritte Spule und die jeweilige vierte Spule eine Primär- bzw. eine Sekundärspule einer zweiten Wechselenergie-Übertragungsstrecke W2. Dabei ist bevorzugt die Frequenz der ersten Wechselenergie wesentlich kleiner als die Frequenz der zweiten Wechselenergie. Unter dieser Voraussetzung sind die jeweilige erste Spule und die jeweilige zweite Spule Primär- bzw. Sekundärspule eines Gleichspannungswandlers DCW und die dritte und die vierte Spule dienen der galvanisch getrennten Weiterleitung von Digitalsignalen, wie dies in der EP-A 977 406 , die der US-Patent-Anmeldung 09/354,689 vom 16. Juli 1999 entspricht, beschrieben ist.In Fig. 5 is a schematic block diagram of a preferred application of a transformer according to the Fig. 1 to 4 that is, the respective first coil and the respective second coil are a primary coil and a secondary coil of a first alternating energy transmission path W1 and the respective third coil and the respective fourth coil a primary or a secondary coil of a second alternating energy transmission path W2. In this case, the frequency of the first alternating energy is preferably much smaller than the frequency of the second alternating energy. Under this condition, the respective first coil and the respective second coil are primary and secondary coils of a DC-DC converter DCW and serve the third and the fourth coil the galvanically separated forwarding of digital signals, as in the EP-A 977 406 , the the U.S. Patent Application 09 / 354,689 of 16 July 1999.

Ein Primärkreis 51 des Gleichspannungswandlers DCW liegt einerseits an einer zu wandelnden ersten Gleichspannung U1 und an einem Schaltungsnullpunkt SN sowie andererseits an der Spule 1 von Fig. 1; die entsprechende erste Spule von Fig. 2 bis 4 zu wählen, ist selbstverständlich auch möglich. Da diese Wahlmöglichkeit auch für die anderen Spulen gilt, ist dies im Folgenden nur noch durch die Angabe des entsprechenden Bezugszeichens hinter einem Gedankenstrich angedeutet. Ein Sekundärkreis 52 des Gleichspannungswandlers DCW liegt einerseits an der Spule 2 - 2', 7, 7' und gibt andererseits eine gewandelte zweite Gleichspannung U2 ab, die größer, gleich oder kleiner als die Gleichspannung U1 sein kann. Da der spezielle Aufbau von Gleichspannungswandlem schon lange zum Stand der Technik gehört und recht vielfältig sein kann, ist der Gleichspannungswandler DCW nur als aus den Teilschaltungen 51, 52 und den Spulen 1, 2 etc. bestehend dargestellt.A primary circuit 51 of the DC-DC converter DCW is on the one hand at a first DC voltage to be converted U1 and at a circuit zero point SN and on the other hand to the coil 1 of Fig. 1 ; the corresponding first coil of Fig. 2 to 4 Of course, it is also possible to vote. Since this choice also applies to the other coils, this is indicated below only by the indication of the corresponding reference numeral behind a dash. A secondary circuit 52 of the DC-DC converter DCW is on the one hand to the coil 2 - 2 ', 7, 7' and on the other hand gives a converted second DC voltage U2, which may be greater than, equal to or less than the DC voltage U1. Since the special construction of DC-DC converters has long been part of the state of the art and can be quite diverse, the DC-DC converter DCW is shown only as consisting of the partial circuits 51, 52 and the coils 1, 2, etc.

Üblicherweise schwingen Gleichspannungswandler bei Frequenzen von 20 kHz bis 100 kHz. Die dritte Spule 3 - 3', 8 liegt primärseitig und die vierte Spule 4 - 4', 9, 9' liegt sekundärseitig in einer Teilschaltung TS zur galvanischen Digitalsignal-Trennung entsprechend der genannten EP-A 977 406 . Ein Digitalsignal D1 ist dem Anschluss 31 - 31', 81, 81' der Spule 3 - 3', 8 zugeführt. Am Anschluss 32 - 32', 82, 82' der Spule 3 - 3', 8, liegt ein Ausgang eines Verzögerungsglieds 53, das hier aus der Serienschaltung von vier Invertern besteht. Der Anschluss 41 - 41', 91, 91' der Spule 4 - 4', 9, 9' ist mit einem Eingang eines Inverters 54 verbunden, während der Der Anschluss 42 - 42', 92, 92' der Spule 4 - 4', 9, 9' der Ausgang der Sekundärseite der Teilschaltung TS ist, an dem ein mit dem Digitalsignal D1 praktisch identisches, jedoch galvanisch getrenntes Digitalsignal D2 auftritt. Ein Ausgang des Inverters 54 ist mit einem Anschluss eines Kondensators K verbunden, von dem ein anderer Anschluss über einen Widerstand R am Schaltungsnullpunkt SN liegt. Der Verbindungspunkt von Kondensator K und Widerstand R liegt an einem Eingang eines Inverters 55, von dem ein Ausgang mit dem Anschluss 42 - 42', 92, 92' der Spule 4 - 4', 9, 9' verbunden ist. Die beiden Inverter 54, 55 bilden zusammen mit Kondensator K und Widerstand R einen monostabilen Multivibrator. Auf weitere Einzelheiten der genannten EP-A 977 406 wird verwiesen.Typically, DC-DC converters oscillate at frequencies of 20 kHz to 100 kHz. The third coil 3 - 3 ', 8 is the primary side and the fourth coil 4 - 4', 9, 9 'is on the secondary side in a sub-circuit TS for galvanic digital signal separation according to said EP-A 977 406 , A digital signal D1 is fed to the terminal 31 - 31 ', 81, 81' of the coil 3 - 3 ', 8. At the terminal 32 - 32 ', 82, 82' of the coil 3 - 3 ', 8, there is an output of a delay element 53, which here consists of the series connection of four inverters. The connection 41 - 41 ', 91, 91' of the coil 4 - 4 ', 9, 9' is connected to an input of an inverter 54, while the connection 42 - 42 ', 92, 92' of the coil 4 - 4 ' , 9, 9 'is the output of the secondary side of the subcircuit TS, at which a digital signal D2 which is virtually identical to the digital signal D1 but is galvanically isolated occurs. An output of the inverter 54 is connected to one terminal of a capacitor K, of which another terminal is connected through a resistor R at the circuit node SN. The junction of capacitor K and resistor R is connected to an input of an inverter 55, an output of which is connected to the terminal 42 - 42 ', 92, 92' of the coil 4 - 4 ', 9, 9'. The two inverters 54, 55 together with capacitor K and resistor R form a monostable multivibrator. For more details of the mentioned EP-A 977 406 will be referred.

Da Digitalsignale bekanntlich Rechteck-Signale sind, deren Pulsfrequenz wesentlich größer als die Frequenz von Gleichspannungswandiem ist, lässt sich die erwähnte Frequenzbedingung leicht einhalten. Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft bei heute üblichen physikalisch-elektrischen Mess-Aufnehmern anwenden, wie z.B. bei solchen für Druck, Füllstand, Temperatur, Durchfluss - also das pro Zeiteinheit durch eine gegebene Querschnittsfläche fließende Volumen oder die pro Zeiteinheit durch eine gegebene Querschnittsfläche fließende Masse eines Fluids -, oder pH-Wert etc. Derartige Mess-Aufnehmer haben meist eine On-Board-Auswerte-Elektronik; diese bereitet ein von einem physikalisch-elektrischen Wandler stammendes Signal derart auf, dass es einem Standard, z.B. dem seit langem üblichen Stromstandard von 4 mA bis 20 mA oder einem Frequenzstandard, entspricht. On-Board bedeutet, dass die Auswerte-Elektronik räumlich nahe beim physikalisch-elektrischen Wandler, also in dessen Gehäuse, angeordnet ist. Bei derartigen Mess-Aufnehmern ist es besonders vorteilhaft, wenn mit der dritten Spule ein externer Zwei-Draht-Feldbus, z.B HART, FIELDBUS, PROFIBUS etc., verbunden ist und die vierte Spule mit einer Digitalschaltung der On-Board-Auswerte-Elektronik zusammenwirkt oder umgekehrt.Since digital signals are known to be rectangular signals whose pulse frequency is much larger than the frequency of DC voltage wall, the mentioned frequency condition can be easily met. The invention can be used particularly advantageously in today's conventional physical-electrical measuring transducers, such. at such for pressure, level, temperature, flow - so the per unit time by a given cross-sectional area flowing volume or per unit time by a given cross-sectional area flowing mass of a fluid -, or pH etc. Such transducers usually have an on- board evaluation electronics; this prepares a signal originating from a physical-electrical converter in such a way that it conforms to a standard, e.g. the long-standing current standard of 4 mA to 20 mA or a frequency standard corresponds. On-board means that the evaluation electronics are spatially close to the physical-electrical converter, ie in the housing, is arranged. In the case of such measuring transducers, it is particularly advantageous if an external two-wire field bus, eg HART, FIELDBUS, PROFIBUS, etc., is connected to the third coil and the fourth coil interacts with a digital circuit of the on-board evaluation electronics or the other way around.

Claims

E-I transformer (10, 10') to simultaneously transmit independent signals, said E-I transformer comprising:
- a ferromagnetic E core (E, E') with a first and a second outer limb (ES1, ES2) and a central limb (EM)

- a ferromagnetic yoke (I) in the form of a straight rod which is arranged in such a way that, together with the E core, it forms a double closed magnetic circuit

- a first coil (1) wound around the central limb (EM)

- a second coil (2, 2') wound around the central limb (EM)

- a third coil (3) wound around the first outer limb (ES1)

- a fourth coil (4, 4') wound around the first outer limb (ES1)

- whereby the first and the second coil (1, 2, 2') constitute a primary and secondary coil, respectively, of a first alternating energy transmission path (W1), and the third and fourth coil (3, 4, 4') constitute a primary and secondary coil, respectively, of a second alternating energy transmission path (W2).
E-E transformer (20, 20') to simultaneously transmit independent signals, said E-E transformer comprising:
- a first ferromagnetic E core (E1, E1') with a first and a second outer limb (ES11, ES21, ES11', ES21') and a central limb (EM1, EM1')

- a second ferromagnetic E core (E2, E2'), which is identical to the first E core, with a third and fourth outer limb (ES12, ES22, ES12', ES22') and a second central limb (EM2, EM2'), and which is arranged in such a way that, together with the first E core, it forms a double closed magnetic circuit which has a first outer bar (ST1, ST1'), a second outer bar (ST2, ST2') and a central bar (EM2, EM2')

- a first coil (6) wound around the central bar

- a second coil (7, 7') wound around the central bar

- a third coil (8) wound around the first outer bar

- a fourth coil (9, 9') wound around the first outer bar

- whereby the first and the second coil (7, 7') constitute a primary and secondary coil, respectively, of a first alternating energy transmission path (W1), and the third and fourth coil (8, 9, 9') constitute a primary and secondary coil, respectively, of a second alternating energy transmission path (W2).
Transformer as per Claim 1 or 2, characterized in that the first coil (1, 6) is arranged beside the second coil (2, 7).
Transformer as per one of the Claims 1 to 3, characterized in that the third coil (3, 8) is arranged beside the fourth coil (4, 9).
Transformer as per one of the Claims 1 to 4, where the frequency of the first alternating energy is significantly lower than the frequency of the second alternating energy.
Transformer as per the previous Claim 5, where the first and second coil (1, 2, 2') constitute a primary and secondary coil, respectively, of a direct current converter (DCW), and where the third and fourth coil (3, 4, 4') are used for the galvanically isolated forwarding of digital signals (D1, D2).
Use of a transformer as per one of the previous claims in a physical-electrical sensor with on-board evaluation electronics.
Use of a transformer as per Claim 6 in a physical-electrical sensor with on-board evaluation electronics where an external two-wire fieldbus is connected to the third coil (3, 3'; 8, 8') and the fourth coil (4, 4'; 9, 9') interacts with a digital circuit of the on-board evaluation electronics.