CN116206841A - 感应器及提供感应器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种感应器及提供感应器的方法，感应器例如为平坦的带状感应器。本公开的一个方面提供了一种感应器，包括螺旋形导体和芯部，芯部具有芯部磁阻，芯部包括第一芯部部分、第二芯部部分和间隙，间隙被布置在第一芯部部分与第二芯部部分之间并且被螺旋形导体包围，其中，间隙被构造成提供间隙磁阻，其中，间隙磁阻大于芯部磁阻；其中，螺旋形导体具有导体的第一区域和导体的第二区域，导体的第一区域包围芯部的一部分，其中，第一区域包括第一螺距，导体的第二区域包围间隙，其中，第二区域包括第二螺距，第二螺距大于第一螺距；其中，在使用时，导体的第二区域被构造成使导体的第二区域与围绕间隙产生的电磁场之间的相互作用的程度降低。

Description

感应器及提供感应器的方法
技术领域
本发明涉及感应器(例如平坦的带状感应器)以及形成感应器的方法。
背景技术
常规的感应器包括螺旋形导体以及芯部，芯部包括间隙，其中，螺旋形导体具有穿过导体的恒定的横截面面积和恒定的螺距。导体通常接纳具有高功率密度的电流，该电流在间隙中产生边缘场(例如电磁场)。边缘场可能与导体相互作用，从而在导体中产生涡电流，这导致在感应器中的功率损失。
EP20204342.8描述了旨在降低边缘场和导体之间的相互作用的程度的装置。
发明内容
本发明的多个方面在独立权利要求中列出，并且可选特征在从属权利要求中列出。本公开的多个方面可以彼此结合地提供，并且一个方面的特征可以被应用于其他多个方面。
本公开的一个方面提供了一种感应器，该感应器包括：螺旋形导体以及芯部，芯部具有芯部磁阻，芯部包括：第一芯部部分、第二芯部部分以及间隙，间隙被布置在第一芯部部分与第二芯部部分之间，并且被螺旋形导体包围，其中，间隙被构造成提供间隙磁阻，其中，间隙磁阻大于芯部磁阻；其中，螺旋形导体具有：导体的第一区域以及导体的第二区域，导体的第一区域包围芯部的一部分，其中，第一区域包括第一螺距；导体的第二区域包围间隙，其中，第二区域包括第二螺距，其中，第二螺距大于第一螺距；其中，在使用时，导体的第二区域被构造成使导体的第二区域与围绕间隙产生的电磁场之间的相互作用的程度降低。
电磁场在此可以被称为边缘场。电磁场可以是磁场。本方面可以提供螺旋形导体，其中，被布置在包括边缘场的体积中的导体的体积与包括单个螺距的常规螺旋形导体的体积相比相对地减小。有利地，边缘场与导体之间的相互作用(即电磁相互作用)的程度相对于边缘场与包括单个螺距的常规导体之间的相互作用的程度相对地减小。
间隙可以具有间隙长度，其中，间隙长度是穿过第一芯部部分与第二芯部部分之间的间隙的最短距离，并且第二螺距可以大于或等于间隙长度。与具有比间隙长度更小的第二螺距的导体相比，提供具有比间隙的长度更大的螺距的第二区域可以减小导体与边缘场之间的相交部的体积，这又可以减少边缘场与导体的相互作用。
导体可以具有矩形横截面，矩形横截面包括具有长度X的两个边以及具有长度Y的两个边，其中，长度X大于长度Y。导体的第二区域被布置成使得导体的具有长度X的边中的一个边形成内径向表面的一部分。有利地，将导体的第二区域布置成使得导体的最长边形成内径向表面可以增加第二区域的内半径，这可以增加第二区域与边缘场之间的距离，这可以减少导体与边缘场之间的相互作用。
中心纵向轴线与内径向表面之间的径向距离在导体的第二区域处比在导体的第一区域处更大。有利地，将导体的第二区域布置成使得内径向表面的径向距离大于第一区域的径向距离可以增加第二区域与边缘场之间的距离，这可以减少导体与边缘场之间的相互作用。
本公开的一个方面提供了一种形成感应器的方法，该方法包括：将导体的第一区域围绕芯部布置，其中，导体的第一区域以第一螺距围绕芯部布置；将导体的第二区域围绕芯部中的间隙布置，其中，导体的第二区域以第二螺距围绕芯部中的间隙布置，其中，第二螺距大于第一螺距。
间隙可以具有间隙长度，其中，间隙长度是穿过第一部分与第二部分之间的间隙的最短距离，并且第二螺距大于或等于间隙长度。与具有比间隙长度更小的第二螺距的导体相比，提供具有比间隙的长度更大的螺距的第二区域可以减小导体与边缘场之间的相交部的体积，这又可以减少边缘场与导体的相互作用。
本公开的一个方面提供了一种感应器，该感应器包括：螺旋形导体以及芯部，螺旋形导体包括：中心纵向轴线、内径向表面以及外径向表面，芯部具有芯部磁阻，芯部包括：第一芯部部分、第二芯部部分以及间隙，间隙被布置在第一部分与第二部分之间，并且被导体内径向表面包围，其中，间隙被构造成提供间隙磁阻，其中，间隙磁阻大于芯部磁阻；其中，螺旋形导体具有：导体的第一区域以及导体的第二区域，导体的第一区域包围芯部的一部分，其中，第一区域包括第一螺距，并且其中，导体的第一区域具有第一横截面面积，导体的第二区域包围间隙，其中，第二区域包括第二螺距，其中，第二螺距大于第一螺距，并且其中，导体的第二区域具有第二横截面面积，其中，第二区域横截面面积小于第一横截面面积；其中，在使用时，导体的第二区域被构造成使导体的第二区域与围绕间隙产生的电磁场之间的相互作用的程度降低。
本方面提供了一种感应器，其中被布置在布置有边缘场的体积中的螺旋形导体(螺旋形导体包括具有第一横截面面积的第一区域以及具有第二横截面面积的第二区域，其中，第二横截面面积小于第一横截面面积)的体积与包括单个横截面面积的常规螺旋形导体的体积相比相对地减小。有利地，边缘场与导体之间的相互作用(即电磁相互作用)的程度相对于边缘场与包括单个横截面面积的常规导体之间的相互作用的程度相对地减小。
中心纵向轴线与内径向表面之间的径向距离在导体的第二区域处可以比在导体的第一区域处更大。有利地，增加第二区域与边缘场之间的距离可以减少导体与边缘场之间的电磁相互作用。
本公开的一个方面提供了一种形成感应器的方法，该方法包括：将导体的第一区域围绕芯部布置，其中，导体的第一区域具有第一横截面面积；将导体的第二区域围绕芯部中的间隙布置，其中，导体的第二区域具有第二横截面面积，其中，第二横截面面积小于第一横截面面积。
该方法可以包括：提供具有第一区域和第二区域的导体；以及压缩感应器的第二区域。
间隙可以具有间隙长度，其中，间隙长度是穿过第一部分与第二部分之间的间隙的最短距离；并且第二螺距大于或等于间隙长度。
螺旋形导体可以包括：中心纵向轴线、内径向表面以及外径向表面。在示例中，被布置在第一芯部部分与第二芯部部分之间的间隙被螺旋形导体的内径向表面包围。
附图说明
现在将参照附图仅以示例的方式来描述本公开的实施例，在附图中：
图1A示出了用于感应器的导体的透视图；
图1B示出了在图1A中示出的导体的轴向平面视图；
图1C和图1D示出了在图1A中示出的导体的横向侧部平面视图；
图1E示出了在图1A中示出的导体的横向顶部平面视图；
图2A至图2C示出了用于感应器的对称芯部的横截面平面视图；
图3A示出了感应器的沿着平面A-A的第一横截面平面视图，平面A-A在图1C中相对于导体示出；
图3B示出了感应器的沿着平面B-B的第二横截面平面视图，平面B-B在图1E中相对于导体示出；
图4A示出了用于感应器的导体的一部分的横截面平面视图；图4B示出了图4A的导体的横截面平面视图；
图5示出了图4的导体的横截面平面视图，导体被布置在图2A至图2C中示出的对称芯部中；
图6示出了用于感应器的不对称芯部的横截面平面视图。
具体实施方式
感应器包括芯部，芯部包括第一芯部部分和第二芯部部分，第一芯部部分和第二芯部部分被布置成在第一芯部部分与第二芯部部分之间提供间隙。第一芯部部分和第二芯部部分被布置成包围螺旋形导体(例如，芯部部分被布置成围绕螺旋形导体的外径向表面)，并且螺旋形导体包围第一芯部部分和第二芯部部分中的至少一个的至少一部分(例如，以下更详细地描述的圆柱形突出部)。螺旋形导体还被布置成包围间隙。
当电流流过导体时，产生磁场，磁场围绕导体并且穿过芯部以及芯部中的间隙。换言之，当电流流过导体时，感应器中产生磁回路。回路的感应系数取决于电流路径的几何形状以及附近材料的磁导率。感应器是由导线或其他导体组成的元件，导线或其他导体被形成为增加穿过回路的磁通量，通常为线圈形状或螺旋形状，并且具有两个端子。将导线缠绕成线圈增加了磁通量线联接回路的次数，增加了磁场的强度(例如场线密度)，从而增加了感应系数。导体的圈数越多，磁回路中的感应系数越大。感应系数还取决于线圈的形状、圈部的间隔以及许多其他因素。芯部可以包括在线圈的内部的铁磁性材料(例如铁)，来自线圈的磁场将导致材料磁化，从而增加磁通量。铁磁性芯部的高的磁导率可以使线圈的感应系数比没有铁磁性芯部时的线圈的感应系数增加几千倍。
当电流流过导体时，产生磁场，除了其他方面以外，磁场在间隙中和径向地围绕间隙感应出电磁场(所谓的边缘场)。边缘场可以与螺旋形导体的区域相交，这导致边缘场与螺旋形导体之间的电磁相互作用。该电磁相互作用在螺旋形导体的这些区域中感应出涡电流。涡电流使来自感应器的能量(例如通过热量)耗散，这是不希望的，并且降低了感应器的效率。
在此描述的感应器通过提供如下的导体来使边缘场与感应器之间的电磁相互作用的程度降低，该导体具有被构造成使电磁相互作用的程度降低的几何形状，例如，在边缘场与导体之间具有较小相交部(因此具有较弱的相互作用程度)的导体。在此描述的感应器提供了具有以下各项中的至少一项的导体：在间隙处的大的螺距(例如，比间隙的纵向长度更大的螺距)；以及导体的围绕间隙的区域的减小的横截面面积(例如，相对于导体的不围绕间隙的区域的横截面)。
图1A示出了用于感应器的导体的透视图；图1B示出了在图1A中示出的导体的轴向平面视图；图1C和图1D示出了在图1A中示出的导体的横向侧部平面视图；图1E示出了在图1A中示出的导体的横向顶部平面视图。
感应器包括导体100和芯部。在图2A至图2C以及图6中示出了示例芯部。
导体100具有螺旋形部分(包括元件151A、121以及151B)并且具有一对电接触部102A、102B。例如，导体100的螺旋形部分可以被称为螺旋形导体。
导体100具有矩形横截面。矩形横截面垂直于导体的局部纵向轴线，例如，其中，局部纵向轴线被布置在导体的整个长度上，并且当导体是螺旋形(或具有螺旋形部分)时，则导体的局部纵向轴线具有环绕中心纵向轴线C的螺旋形形状(这将在下文更详细地描述)。矩形横截面沿着导体的长度具有相同的尺寸。矩形横截面的特征在于具有两对边，其中，每对边的边长分别具有长度X(例如宽度)和长度Y(例如高度)。长度X大于长度Y。
在示例中，长度X可以等于长度Y，即给出具有正方形横截面的导体。在示例中，导体的横截面可以是圆形的。圆形横截面垂直于导体的局部纵向轴线。
螺旋形导体具有中心纵向轴线C。螺旋形导体100具有内径向表面104。内径向表面104围绕纵向轴线C布置。螺旋形导体具有内半径RI，内半径被限定为在纵向轴线C上的给定点与内径向表面104之间的最短距离。螺旋形导体具有外径向表面106。外径向表面106围绕纵向轴线C布置。螺旋形导体具有外半径RO，外半径被限定为在纵向轴线C上的给定点与外径向表面106之间的最短距离。外半径RO与内半径RI之间的差值等于导体X的宽度；(RO-RI＝X)。
螺旋形导体具有中心纵向通道108。中心纵向通道108由螺旋形导体的内径向表面104界定。
螺旋形导体包括：第一区域101A和101B；以及第二区域121。导体的第一区域101A和101B包括第一螺距。导体的第二区域121包括第二螺距，其中，第二螺距大于第一螺距。
在此，术语螺距是指沿着纵向轴线C的距离，在该距离上，螺旋部围绕纵向轴线C完成一整圈。
导体的第一区域可以是不连续的，例如，第一区域夹着第二区域。换言之，第一区域包括两个断开的部分，即A部分101A和B部分101B。A部分101A具有平行于中心纵向轴线C的纵向长度LA。B部分101B具有平行于中心纵向轴线C的纵向长度LB。导体的第一区域具有纵向长度L1，该纵向长度L1等于A部分101A的纵向长度LA和B部分101B的纵向长度LB的总和；L1＝LA+LB。
导体的第二区域121具有平行于纵向轴线C的纵向长度L2。
在示例中，第一区域的第一螺距可以与第二区域中的第二螺距相同，并且第一螺距和第二螺距可以大于间隙长度。第二螺距与间隙长度之间的差值越大，导体与边缘场之间的相互作用程度越弱。
螺旋形导体具有平行于纵向轴线C的总纵向长度LT。螺旋形导体的总纵向长度LT等于第一区域的长度L1和第二区域的长度L2的总和；LT＝L1+L2。在图1A至图1E中示出的示例中，螺旋形导体的总纵向长度LT等于A部分101A的纵向长度LA、B部分101B的纵向长度LB以及第二区域121的纵向长度L2的总和；LT＝LA+LB+L2。换言之，螺旋形导体的总纵向长度LT等于第一区域101A和101B的纵向长度L1和第二区域121的纵向长度L2的总和；LT＝L1+L2。
导体100被构造成例如当导体被连接到电动势(electromotive force，EMF)源时使得电流能够流过该导体。导体100被构造成连接到EMF源。电连接部102A和102B能连接到EMF源。导体100被构造成当电流流过该导体时产生磁场，其中，磁场围绕导体布置，例如磁场的磁场线形成闭合环路，该闭合环路穿过中心通道108、围绕导体的外径向表面106行进，并且穿过中心通道108返回。换言之，磁场线是闭合环路，该闭合环路包围导体的一部分。
图2A至图2C示出了用于感应器的对称芯部的横截面平面视图。在一些示例中，芯部可以是例如在图6中示出的不对称芯部。
对称芯部200A包括：第一对称芯部部分210；以及第二对称芯部部分220。
第一对称芯部部分210包括：第一端部部分216；第一圆柱形突出部212；以及第一环形圆柱形突出部214。第一圆柱形突出部212被连接到第一端部部分216。第一环形圆柱形突出部214被连接到第一端部部分216。第一圆柱形突出部212和第一环形圆柱形突出部214同心地布置，即第一圆柱形突出部212和第一环形圆柱形突出部214被布置成使得第一圆柱形突出部212的纵向轴线和第一环形圆柱形突出部214的纵向轴线平行且重合。第一圆柱形突出部212和第一环形圆柱形突出部214同心地布置，从而在第一圆柱形突出部与第一环形圆柱形突出部之间提供第一环形中空部218。
第一端部部分216具有圆柱形形状，并且第一圆柱形突出部212和第一环形圆柱形突出部214被布置在第一端部部分216的轴向面上。第一端部部分216的直径等于第一环形圆柱形突出部214的外直径。
第一圆柱形突出部212具有直径DC1I。第一环形圆柱形突出部214具有内直径DC1O。第一圆柱形突出部212的直径DC1I小于第一环形圆柱形突出部214的内直径DC1O。
第一圆柱形突出部212具有长度LC1。换言之，第一圆柱形突出部212从第一端部部分216纵向地延伸长度LC1。第一环形圆柱形突出部214具有长度LC1。换言之，第一环形圆柱形突出部214从第一端部部分216纵向地延伸长度LC1。
由第一对称芯部部分210限定的第一环形中空部具有：与第一圆柱形突出部212的长度LC1相等的长度；与第一圆柱形突出部212的直径DC1I相等的内直径；与第一环形圆柱形突出部214的内直径DC1O相等的外直径。
第二对称芯部部分220包括：第二端部部分226；第二圆柱形突出部222；以及第二环形圆柱形突出部224。第二圆柱形突出部222被连接到第二端部部分226。第二环形圆柱形突出部224被连接到第二端部部分226。第二圆柱形突出部222和第二环形圆柱形突出部224同心地布置，即第二圆柱形突出部222和第二环形圆柱形突出部224被布置成使得第二圆柱形突出部222的纵向轴线和第二环形圆柱形突出部224的纵向轴线平行且重合。第二圆柱形突出部222和第二环形圆柱形突出部224同心地布置，从而在第二圆柱形突出部与第二环形圆柱形突出部之间提供第二环形中空部。
第二端部部分226具有圆柱形形状，并且第二圆柱形突出部222和第二环形圆柱形突出部224被布置在第二端部部分226的轴向面上。第二端部部分226的直径等于第二环形圆柱形突出部224的外直径。
第二圆柱形突出部222具有直径DC2I。第二环形圆柱形突出部224具有内直径DC2O。第二圆柱形突出部222的直径DC2I小于第二环形圆柱形突出部224的内直径DC2O。
第二圆柱形突出部222具有长度LC2。换言之，第二圆柱形突出部222从第二端部部分226纵向地延伸长度LC2。第二环形圆柱形突出部224具有长度LC2。换言之，第二环形圆柱形突出部224从第二端部部分226纵向地延伸长度LC2。
由第二对称芯部部分220限定的第二环形中空部具有：与第二圆柱形突出部222的长度LC2相等的长度；与第二圆柱形突出部222的直径DC2I相等的内直径；与第二环形圆柱形突出部224的内直径DC2O相等的外直径。
在对称芯部200A中：第一圆柱形突出部212的直径DC1I等于第二圆柱形突出部222的直径DC2I；第一环形圆柱形突出部214的内直径DC1O等于第二环形圆柱形突出部224的内直径DC2O；第一环形圆柱形突出部214的外直径等于第二环形圆柱形突出部224的外直径；第一圆柱形突出部212的长度LC1等于第二圆柱形突出部222的长度LC2；第一圆柱形环形突出部214的长度等于第二圆柱形环形突出部224的长度；第一圆柱形突出部212的长度LC1等于螺旋形导体121A的A部分的纵向长度LA；第二圆柱形突出部222的长度LC2等于螺旋形导体121B的B部分的纵向长度LA。
第一圆柱形突出部212的直径DC1I小于或等于导体的内半径RI的两倍；DC1I＝2RI。第二圆柱形突出部222的直径DC2I小于或等于导体的内半径RI的两倍；DC2I＝2RI。第一环形圆柱形突出部214的内直径DC1O大于或等于导体的外半径RO的两倍；DC1O＝2RO。第二环形圆柱形突出部224的内直径DC2O大于或等于导体的外半径RO的两倍；DC1O＝2RO。
第一对称芯部部分210和第二对称芯部部分220被布置成在第一对称芯部部分与第二对称芯部部分之间提供间隙。第一对称芯部部分210和第二对称芯部部分220被布置成在第一圆柱形突出部212与第二圆柱形突出部222之间直接地提供内间隙240，并且在第一环形圆柱形突出部214与第二环形圆柱形突出部224之间直接地提供外间隙250。
内间隙240是指直接地位于第一圆柱形突出部212与第二圆柱形突出部222之间的空间的区域。内间隙240是直径为DC1I的圆柱形间隙，该圆柱形间隙被布置在第一圆柱形突出部212的轴向面与第二圆柱形突出部222的轴向面之间。更抽象地，在第一圆柱形突出部的轴向端部面上的任何点与在第二圆柱形突出部的轴向端部面上的任何点之间绘制的任何直线必须被绘制在内间隙240内。
外间隙250是指直接地位于第一环形圆柱形突出部212与第二环形圆柱形突出部222之间的空间的区域。外间隙250是内直径为DC1O并且外直径等于第一圆柱形突出部的外直径的环形圆柱形间隙，该环形圆柱形间隙被布置在第一环形圆柱形突出部214的轴向面与第二环形圆柱形突出部224的轴向面之间。
在示例中，第一对称芯部部分和第二对称芯部部分被布置成在第一圆柱形突出部与第二圆柱形突出部之间提供内间隙，但是使得在第一环形圆柱形突出部与第二环形圆柱形突出部之间不存在外间隙。在这种示例中，环形圆柱形突出部的长度大于圆柱形突出部的长度。例如，在图6中示出的不对称芯部不包括外间隙。
被布置在第一对称芯部部分210与第二对称芯部部分220之间的间隙被构造成增加芯部的磁阻(例如，第一对称芯部部分210、第二对称芯部部分220以及间隙的组合系统的组合磁阻)。内间隙240被构造成增加芯部的磁阻。外间隙250被构造成增加芯部的磁阻。
有利地，增加芯部200A的磁阻相对地增加了被储存在芯部200A中的能量(例如，被储存在第一对称芯部部分210、第二对称芯部部分220以及间隙的组合系统中的能量)的量。能量以磁场的形式被储存在芯部200A中。
对称芯部200A被构造成接合导体，例如在图1A至图1E中示出的导体100。由第一对称芯部部分210限定的第一环形中空部218被构造成接纳导体的一部分，例如导体100的A部分151A。由第二对称芯部部分220限定的第二环形中空部228被构造成接纳导体的一部分，例如导体100的B部分151B。在第一对称芯部部分210与第二对称芯部部分220之间的间隙被构造成接纳导体的一部分，例如导体100的第二区域151B。换言之，导体的一部分(例如导体100的第二区域121)被构造成被布置在第一对称芯部部分210与第二对称芯部部分220之间。即，导体的一部分被布置在第一对称芯部部分210与第二对称芯部部分220之间，但不被布置在第一环形中空部、第二环形中空部、内间隙或外间隙中的任何一个中。
当导体被布置在对称芯部200A内并且存在流过导体的电流时，围绕导体产生磁场。对称芯部200B被布置成使得所产生的磁场的磁场线中的至少一些磁场线穿过对称芯部200A。
对于被布置在对称芯部内的螺旋形导体(例如，被布置在如在图3A和图3B中示出的对称芯部内的在图1A至图1E中示出的导体)，闭合环路的磁场线从导体的中心通道、围绕导体的外径向面行进，并且返回到导体的中心通道中。对称芯部200A被构造成阻截由流过导体的电流产生的磁场线，例如，在使用中，对称芯部200A被布置成使得由导体的电流产生的磁场的磁场线的一部分位于对称芯部内(即，在第一对称芯部部分210和第二对称芯部部分220中)，并且使得磁场线的一部分穿过内间隙240和外间隙250。
有利地，如上所述，增加芯部的磁阻相对地增加了被储存在芯部中的能量(例如，被储存在第一对称芯部部分210、第二对称芯部部分220以及间隙的组合系统中的能量)的量。能量以磁场的形式被储存在芯部中。
能量与在第一对称芯部部分210和第二对称芯部部分220中相比，以更大的密度被储存在间隙中。
在磁场穿过对称芯部和间隙的情况下，内电磁场(例如磁场)被布置在间隙内。例如，内感应电磁场被布置在第一圆柱形突出部212与第二圆柱形突出部222之间。
内电磁场(例如磁场)包括中心内电磁场242(例如磁场)和边缘内电磁场245(例如磁场)。中心内电磁场242被布置在内间隙240内。边缘内电磁场245围绕中心内感应电场242径向地布置(例如，边缘内电磁场245径向地包围中心内电磁场242)。
边缘内电磁场245的场线连接第一圆柱形突出部212的轴向面和第二圆柱形突出部222的轴向面。
边缘内电磁场245的场线具有弯曲的形状。边缘内电磁场245的给定场线从第一突出圆柱形部分212的轴向面开始径向向外移动，直到到达第一突出圆柱形部分212的轴向面与第二突出圆柱形部分222的轴向面之间的轴向中点。从轴向中点开始，场线径向向内移动，直到到达第二突出圆柱形部分222的轴向面。换言之，被布置在第一突出圆柱形部分的轴向面处的假想磁荷将通过场沿着弧形路径朝向第二突出圆柱形部分的轴向面移动，当弧形路径与两个轴向表面等距时，该弧形路径从第一突出圆柱形部分单调地增加到最大径向位移，然后从最大径向位移单调地减小到第二突出圆柱形部分。
在芯部中的间隙处形成的边缘场可以与常规导体(例如，如上所述的没有螺距变化的导体或导体)相交。在常规导体和边缘场之间形成相交部的常规导体的区域中，可能在常规导体的这些区域中产生涡电流，从而导致损耗(例如，流过常规导体的电流的损耗；例如，由于由涡电流产生的加热而导致的来自常规导体的能量损耗)。
图3A示出了感应器的沿着平面A-A的第一横截面平面视图，平面A-A在图1C中相对于导体示出；图3B示出了感应器的沿着平面B-B的第二横截面平面视图，平面B-B在图1E中相对于导体示出。
感应器300包括在图1A至图1E中示出的导体100以及在图2A至图2C中示出的对称芯部200A。
导体100的A部分101A被布置在由第一对称芯部部分210限定的第一环形中空部218中。导体100的B部分101B被布置在由第二对称芯部部分220限定的第二环形中空部228中。
导体被构造成连接到电动势(EMF)源。导体100被构造成当电流流过该导体时产生磁场，磁场围绕导体，例如磁场的磁场线形成闭合环路，该闭合环路穿过中心通道108、围绕导体的外径向表面106行进，并且穿过中心通道108返回。
所产生的磁场的磁场线中的至少一些磁场线穿过对称芯部200A。所产生的磁场的磁场线是闭合环路，该闭合环路从导体的中心通道108、围绕导体的外径向表面106行进，并且返回到导体的中心通道108中。所产生的磁场的磁场线与第一对称芯部部分210和第二对称芯部部分220相交，并且磁场线穿过内间隙240和外间隙250。
被布置在布置有内边缘场的体积中的螺旋形导体100(螺旋形导体包括具有第一螺距的第一区域以及具有第二螺距的第二区域，其中，第二螺距大于第一螺距)的体积与包括单个螺距的常规螺旋形导体的体积相比相对地减小。有利地，边缘场与导体100之间的相互作用(即电磁相互作用)的程度相对于边缘场与包括单个螺距的常规导体之间的相互作用的程度相对地减小。
导体100的第二区域121的一部分被布置在内边缘场245和外边缘场255中。第二导体的螺距大于内间隙的纵向长度LG。由于导体100的第二区域121的螺距大于内间隙240的纵向长度LG，因此第二区域121在第一对称芯部部分210与第二对称芯部部分220之间的间隙中仅完成部分圈。因此，在第一对称芯部部分210与第二对称芯部部分220之间的间隙中存在如下的区域：在该区域中未布置导体。例如，在图3B中示出的横截面示出了间隙的如下的区域：在该区域中不存在导体100的第二区域121。有利地，导体100的第二区域121之间的相互作用与具有比间隙的长度LG更小或与间隙的长度相等的螺距的第二区域之间的相互作用相比减小。
有利的是提供具有比间隙的长度LG更大的螺距的第二区域，并且更有利的是使第二区域的螺距相对于间隙的长度LG尽可能大。第二区域的螺距相对于间隙的长度越大，那么边缘场与导体的相交部和相互作用就越小，例如螺距越大，感应器的比例就越大，感应器具有例如在图3B中示出的横截面。
在示例中，在第二芯部部分处的导体可以被布置成使得较长的长度X在第二区域处形成螺旋形导体的内径向表面，从而增加螺旋形导体在第二区域处的内半径。有利地，内边缘场与导体的第二区域之间的距离可以增加(例如，相对于具有如下的第二区域的导体，其中，较短的长度Y在该第二区域处形成螺旋形导体的内径向表面，从而提供第二区域的如下的内径向表面：该内径向表面的内半径小于导体的内半径(其中，较长的长度X形成内径向表面))，从而减小边缘场与导体之间的相互作用的程度。
感应器(例如在图3A和图3B中示出的感应器)可以通过包括以下步骤的方法形成：将导体的第一区域围绕芯部(例如，围绕第一芯部部分的圆柱形突出部和/或第二芯部部分的圆柱形突出部)布置，其中，导体的第一区域以第一螺距围绕芯部布置；将导体的第二区域围绕芯部中的间隙布置，其中，导体的第二区域以第二螺距围绕芯部中的间隙布置，其中，第二螺距大于第一螺距。
在示例中，间隙具有间隙长度(例如，穿过芯部的第一部分与第二部分之间的间隙的最短距离)，并且第二螺距大于或等于间隙长度。
图4A示出了用于感应器的导体的一部分的横截面平面视图，例如，导体被构造成用于布置在图2A至图2C中示出的对称芯部中；图4B示出了图4A的导体的横截面平面视图。图5示出了图4的导体的横截面平面视图，导体被布置在图2A至图2C中示出的对称芯部中。
导体400的部分包括：导体400的第一区域的A部分151A；导体400的第一区域的B部分151B；以及导体400的第二区域171。
A部分151A被连接到第二区域171。第二区域171被连接到第一区域的B部分151B。A部分151A和B部分151B都具有第一横截面面积。第二区域171具有第二横截面面积，其中，第二横截面面积小于第一横截面面积。
导体400被布置成螺旋部，从而提供包括第一区域151A和151B以及第二区域171的螺旋形导体。在图5中示出的示例中，螺旋形导体400具有单个螺距，例如，第一区域和第二区域具有相同的螺距。
导体400的第一区域151A和151B具有矩形横截面，该矩形横截面具有第一横截面面积A1。矩形横截面在第一区域的所有部分中具有相同的尺寸。矩形横截面的特征在于具有两对边，其中，每对边的边长分别具有长度X1(例如宽度)和长度Y1(例如高度)。长度X1大于长度Y1。第一横截面面积A1等于长度X1和长度Y1的乘积；A1＝X1Y1。
在示例中，长度X1可以等于长度Y1，即给出具有正方形横截面的导体。在示例中，导体的横截面可以是圆形的。
导体400的第二区域171具有矩形横截面，该矩形横截面具有第二横截面面积A2。矩形横截面在第二区域的所有部分中具有相同的尺寸。矩形横截面的特征在于具有两对边，其中，每对边的边长别具有长度X2(例如宽度)和长度Y2(例如高度)。长度X2大于长度Y2。第二横截面面积A2等于长度X2和长度Y2的乘积；A2＝X2Y2。
在示例中，长度X2可以等于长度Y2，即给出具有正方形横截面的导体。在示例中，导体的横截面可以是圆形的。
第二横截面面积A2小于第一横截面面积A1，例如X2Y2<X1Y1。
螺旋形导体具有中心纵向轴线C。第一区域151A和151B具有第一内径向表面154。第一内径向表面154围绕纵向轴线C布置。第一区域具有第一内半径R1，第一内半径被限定为在纵向轴线C上的给定点与第一内径向表面154之间的最短距离。第一区域具有第一外径向表面156。第一外径向表面156围绕纵向轴线C布置。第一区域具有第一外半径R1O，第一外半径被限定为在纵向轴线C上的给定点与外径向表面106之间的最短距离，其中，R1O＝R1+X1。
第二区域171具有第二内径向表面164。第一内径向表面164围绕纵向轴线C布置。第二区域具有第二内半径R2，第二内半径被限定为在纵向轴线C上的给定点与第二内径向表面164之间的最短距离。第二区域具有第二外径向表面166。第二外径向表面166围绕纵向轴线C布置。第二区域具有第二外半径R2O，第二外半径被限定为在纵向轴线C上的给定点与第二外径向表面166之间的最短距离，其中，R2O＝R2+X2。
螺旋形导体具有中心纵向通道158。中心纵向通道158由螺旋形导体的第一区域的第一内径向表面154以及螺旋形导体的第二区域的第二内径向表面164界定。
导体的第一区域是不连续的，例如，第一区域夹着第二区域。换言之，第一区域包括两个断开的部分，即A部分151A和B部分151B。A部分151A具有平行于中心纵向轴线C的纵向长度LA。B部分151B具有平行于中心纵向轴线C的纵向长度LB。导体的第一区域具有纵向长度L1，该纵向长度L1等于A部分151A的纵向长度LA和B部分101B的纵向长度LB的总和；L1＝LA+LB。
导体的第二区域171具有平行于纵向轴线C的纵向长度L2。
螺旋形导体400具有平行于纵向轴线C的总纵向长度LT。螺旋形导体的总纵向长度LT等于第一区域的长度L1和第二区域的长度L2的总和；LT＝L1+L2。在图4A至图4B中示出的示例中，螺旋形导体的总纵向长度LT等于A部分151A的纵向长度LA、B部分101B的纵向长度LB以及第二区域121的纵向长度L2的总和；LT＝LA+LB+L2。换言之，螺旋形导体的总纵向长度LT等于第一区域151A和151B的纵向长度L1和第二区域171的纵向长度L2的总和；LT＝L1+L2。
导体400被构造成例如当导体被连接到电动势(electromotive force，EMF)源时使得电流能够流过该导体。导体400被构造成连接到EMF源，例如，导体400包括与在图1A至图1E中示出的电连接部102A和102B类似的电连接部，其中，电连接部能连接到EMF源。导体400被构造成当电流流过该导体时产生磁场，其中，磁场围绕导体布置，例如磁场的磁场线形成闭合环路，该闭合环路穿过中心通道158、围绕导体的外径向表面106行进，并且穿过中心通道158返回。换言之，磁场线是闭合环路，该闭合环路包围导体的一部分。
对称芯部200A被构造成接合导体，例如在图4中示出的导体400。由第一对称芯部部分210限定的第一环形中空部218被构造成接纳导体的一部分，例如导体400的A部分151A。由第二对称芯部部分220限定的第二环形中空部228被构造成接纳导体的一部分，例如导体400的B部分151B。在第一对称芯部部分210与第二对称芯部部分220之间的间隙被构造成接纳导体的一部分，例如导体100的第二区域151B。换言之，导体的一部分(例如导体400的第二区域171)被构造成被布置在第一对称芯部部分210与第二对称芯部部分220之间。即，导体的一部分被布置在第一对称芯部部分210与第二对称芯部部分220之间，但不被布置在第一环形中空部、第二环形中空部、内间隙或外间隙中的任何一个中。
图5示出了图4的导体的横截面平面视图，导体被布置在图2A至图2C中示出的对称芯部中。
导体400的A部分151A被布置在由第一对称芯部部分210限定的第一环形中空部218中。导体400的B部分151B被布置在由第二对称芯部部分220限定的第二环形中空部228中。
导体被构造成连接到电动势(EMF)源。导体400被构造成当电流流过该导体时产生磁场，磁场围绕导体，例如磁场的磁场线形成闭合环路，该闭合环路穿过中心通道158、围绕导体400的第一外径向表面156和第二外径向表面166行进，并且穿过中心通道158返回。
所产生的磁场的磁场线中的至少一些磁场线穿过对称芯部200A。所产生的磁场的磁场线是闭合环路，该闭合环路从导体的中心通道158、围绕导体的第一外径向面156和第二外径向面166行进，并且返回到导体400的中心通道158中。所产生的磁场的磁场线与第一对称芯部部分210和第二对称芯部部分220相交，并且磁场线穿过内间隙240和外间隙250。
被布置在布置有内边缘场的体积中的螺旋形导体400(螺旋形导体包括具有第一横截面面积的第一区域以及具有第二横截面面积的第二区域，其中，第二横截面面积小于第一横截面面积)的体积与包括单个横截面面积的常规螺旋形导体的体积相比相对地减小。有利地，边缘场与导体400之间的相互作用(即电磁相互作用)的程度相对于边缘场与包括单个横截面面积的常规导体之间的相互作用的程度相对地减小。
在图5中示出的示例中，导体400的第二区域171未被布置在内边缘场245和外边缘场255中。有利地，导体400的第二区域171之间的相互作用与具有比导体400的第二区域171(例如第一区域)的横截面积更大的横截面积的第二区域之间的相互作用相比减小。
在示例中，被布置在边缘场中的第二区域171的体积相对于整个地包括单个横截面面积的常规导体的体积相对地减小。
在示例中，具有第一横截面面积的第一区域具有第一螺距，并且具有第二横截面面积的第二区域(其中，第二横截面面积A2小于第一横截面面积)具有第二螺距，其中，第二螺距大于第一螺距。在这种示例中，被布置在布置有内边缘场的体积中的螺旋形导体(螺旋形导体包括具有第一横截面面积和第一螺距的第一区域以及具有第二横截面面积和第二螺距的第二区域)的体积与包括单个螺距的常规螺旋形导体和/或包括单个横截面面积的常规导体的体积相比相对地减小。有利地，边缘场与导体之间的相互作用(即电磁相互作用)的程度相对于边缘场与包括单个螺距和/或单个横截面面积的常规导体之间的相互作用的程度相对地减小。
感应器(例如在图5中示出的感应器)可以通过包括以下步骤的方法形成：将导体的第一区域围绕芯部布置，其中，导体的第一区域具有第一横截面面积；将导体的第二区域围绕芯部中的间隙布置，其中，导体的第二区域具有第二横截面面积，其中，第二横截面面积小于第一横截面面积。
在示例中，该方法可以包括：提供具有第一区域和第二区域的导体；以及压缩感应器的第二区域。
在示例中，间隙具有间隙长度(例如，穿过芯部的第一部分与第二部分之间的间隙的最短距离)，并且第二螺距大于或等于间隙长度。
图6示出了用于感应器的不对称芯部的横截面平面视图。
不对称芯部200B包括：第一不对称芯部部分210’；以及第二不对称芯部部分220’。
第一不对称芯部部分210’包括：第一端部部分216’；第一圆柱形突出部212’；以及第一环形圆柱形突出部214’。第一圆柱形突出部212’被连接到第一端部部分216’。第一环形圆柱形突出部214’被连接到第一端部部分216’。第一圆柱形突出部212’和第一环形圆柱形突出部214’同心地布置，即第一圆柱形突出部212’和第一环形圆柱形突出部214’被布置成使得第一圆柱形突出部212’的纵向轴线和第一环形圆柱形突出部214’的纵向轴线平行且重合。第一圆柱形突出部212’和第一环形圆柱形突出部214’同心地布置，从而在第一圆柱形突出部与第一环形圆柱形突出部之间提供第一环形中空部218’。
第一端部部分216’具有圆柱形形状，并且第一圆柱形突出部212’和第一环形圆柱形突出部214’被布置在第一端部部分216’的轴向面上。第一端部部分216’的直径等于第一环形圆柱形突出部214’的外直径。
第一圆柱形突出部212’具有直径DC1I’。第一环形圆柱形突出部214’具有内直径DC1O’。第一圆柱形突出部212’的直径DC1I’小于第一环形圆柱形突出部214’的内直径DC1O’。
第一圆柱形突出部212’具有长度LC1’。换言之，第一圆柱形突出部212从第一端部部分216纵向地延伸长度LC1’。第一环形圆柱形突出部214’具有长度LC1’。换言之，第一环形圆柱形突出部214’从第一端部部分216’纵向地延伸长度LC1’。
由第一对称芯部部分210’限定的第一环形中空部具有：与第一圆柱形突出部212’的长度LC1’相等的长度；与第一圆柱形突出部212’的直径DC1I’相等的内直径；与第一环形圆柱形突出部214’的内直径DC1O’相等的外直径。
第二不对称芯部部分220’包括：第二端部部分226’；以及第二环形圆柱形突出部224’。第二环形圆柱形突出部224’被连接到第二端部部分226’。第二环形圆柱形突出部224’在第二环形圆柱形突出部之间提供了第二圆柱形中空部228’。
第二端部部分226’具有圆柱形形状，并且第二环形圆柱形突出部224’被布置在第二端部部分226’的轴向面上。第二端部部分226’的直径等于第二环形圆柱形突出部224’的外直径。
第二环形圆柱形突出部224’具有内直径DC2O’。
第二环形圆柱形突出部224具有长度LG。换言之，第二环形圆柱形突出部224’从第二端部部分226’纵向地延伸长度LG。
由第二不对称芯部部分220’限定的第二圆柱形中空部228’具有：与第二环形突出部224’的长度LG相等的长度；与第二环形突出部224’的直径DC2O相等的内直径。
在不对称芯部200B中：第一环形圆柱形突出部214’的内直径DC1O等于第二环形圆柱形突出部224’的内直径DC2O；第一环形圆柱形突出部214’的外直径等于第二环形圆柱形突出部224’的外直径。
不对称芯部200B被构造成接纳包括第一区域和第二区域的螺旋形导体，其中，第一区域是连续的(即第一区域不包括被第二区域分隔开的A部分和B部分，而是与第二区域相邻的(单个的)第一区域)，其中，螺旋形导体具有以下特征中的至少一个特征：第一区域具有第一螺距，第二区域具有第二螺距，其中，第二螺距大于第一螺距；以及具有第一横截面面积的第二区域和具有第二横截面面积的第二区域，其中，第二横截面面积小于第一横截面面积。这种螺旋形导体在此被称为连续的螺旋形导体。连续的螺旋形导体的第一区域具有纵向长度L1’，连续的螺旋形导体的第二区域具有纵向长度L2’。
第一环形中空部218’被构造成接纳连续的螺旋形导体的第一区域。第一圆柱形中空部228’被构造成接纳连续的螺旋形导体的第二区域。
第一环形中空部218’的纵向长度等于第一圆柱形突出部212’的纵向长度LC1。第二圆柱形中空部228’的纵向长度等于第二环形突出部224’的纵向长度LC2。第一环形中空部218’的纵向长度等于导体的第一区域的纵向长度L1’。第二圆柱形中空部228’的纵向长度等于导体的第二区域的纵向长度L2’。
第一圆柱形突出部212’的直径DC1I小于或等于导体的内半径的两倍。第二环形突出部224’的直径DC2I小于或等于导体的内半径的两倍。第一环形圆柱形突出部214’的内直径DC1O大于或等于导体的外半径的两倍。第二环形圆柱形突出部224’的内直径DC2O大于或等于导体的外半径的两倍。
第一不对称芯部部分210’和第二不对称芯部部分220’被布置成在第一不对称芯部部分与第二不对称芯部部分之间提供间隙。第一不对称芯部部分210’和第二不对称芯部部分220’被布置成在第一圆柱形突出部212’与第二端部部分226’之间直接地提供内间隙240’。
内间隙240’是直径为DC1I’的圆柱形间隙，该圆柱形间隙被布置在第一圆柱形突出部212’的轴向面与第二端部部分226’的轴向面之间。
在示例中，第一不对称芯部部分和第二不对称芯部部分被布置成在第一圆柱形突出部与第二端部部分226’之间提供内间隙，并且还使得在第一环形圆柱形突出部与第二环形圆柱形突出部之间提供外间隙。在这种示例中，第一环形圆柱形突出部的纵向长度和第二环形圆柱形突出部的纵向长度的总和小于螺旋形导体的纵向长度。例如，在图2A至图2C中示出的不对称芯部不包括外间隙。
内间隙240’被构造成增加芯部的磁阻(例如，第一不对称芯部部分210’、第二不对称芯部部分220’以及间隙240’的组合系统的组合磁阻)。
有利地，增加芯部200B的磁阻相对地增加了被储存在芯部200B中的能量(例如，被储存在第一不对称芯部部分210’、第二不对称芯部部分220’以及间隙240’的组合系统中的能量)的量。能量以磁场的形式被储存在芯部200B中。
设想了另外的实施例。应当理解，关于任何一个实施例所描述的任何特征可以被单独地使用或与所描述的其它特征组合地使用，并且还可以与实施例中的任何其他实施例的一个或多个特征组合地使用，或者与实施例中的任何其他实施例组合地使用。此外，在不背离所附的权利要求中限定的本发明的范围的情况下，也可以采用没有在上文描述的等同物和修改。

Claims (12)

1.一种感应器，包括：
螺旋形导体；
芯部，所述芯部具有芯部磁阻，所述芯部包括：
第一芯部部分；
第二芯部部分；以及
间隙，所述间隙被布置在所述第一芯部部分与所述第二芯部部分之间，并且被所述螺旋形导体包围，其中，所述间隙被构造成提供间隙磁阻，其中，所述间隙磁阻大于所述芯部磁阻；
其中，所述螺旋形导体具有：
所述导体的第一区域，所述导体的所述第一区域包围所述芯部的一部分，其中，所述第一区域包括第一螺距；以及
所述导体的第二区域，所述导体的所述第二区域包围所述间隙，其中，所述第二区域包括第二螺距，其中，所述第二螺距大于所述第一螺距；
其中，在使用时，所述导体的所述第二区域被构造成使所述导体的所述第二区域与围绕所述间隙产生的电磁场之间的相互作用的程度降低。
2.根据权利要求1所述的感应器，其中：
所述间隙具有间隙长度，其中，所述间隙长度是穿过所述第一芯部部分与所述第二芯部部分之间的所述间隙的最短距离；并且
所述第二螺距大于或等于所述间隙长度。
3.根据前述权利要求中任一项所述的感应器，其中，
所述导体具有矩形横截面，所述矩形横截面包括具有长度X的两个边以及具有长度Y的两个边，其中，长度X大于长度Y。
4.根据权利要求3所述的感应器，其中：
所述导体的所述第二区域被布置成使得所述导体的具有长度X的边中的一个边形成内径向表面的一部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的感应器，其中，
中心纵向轴线与内径向表面之间的径向距离在所述导体的所述第二区域处比在所述导体的所述第一区域处更大。
6.一种形成感应器的方法，所述方法包括：
将导体的第一区域围绕芯部布置，其中，所述导体的所述第一区域以第一螺距围绕所述芯部布置；
将导体的第二区域围绕所述芯部中的间隙布置，其中，所述导体的所述第二区域以第二螺距围绕所述芯部中的所述间隙布置，其中，所述第二螺距大于所述第一螺距。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，
所述间隙具有间隙长度，其中，所述间隙长度是穿过第一部分与第二部分之间的所述间隙的最短距离；并且，
所述第二螺距大于或等于所述间隙长度。
8.一种感应器，包括：
螺旋形导体；
芯部，所述芯部具有芯部磁阻，所述芯部包括：
第一芯部部分；
第二芯部部分；以及
间隙，所述间隙被布置在所述第一部分与所述第二部分之间，并且被所述螺旋形导体包围，其中，所述间隙被构造成提供间隙磁阻，其中，所述间隙磁阻大于所述芯部磁阻；
其中，所述螺旋形导体具有：
所述导体的第一区域，所述导体的所述第一区域包围所述芯部的一部分，其中，所述第一区域包括第一螺距，并且其中，所述导体的所述第一区域具有第一横截面面积；以及
所述导体的第二区域，所述导体的所述第二区域包围所述间隙，其中，所述第二区域包括第二螺距，其中，所述第二螺距大于所述第一螺距，并且其中，所述导体的所述第二区域具有第二横截面面积，其中，所述第二区域横截面面积小于所述第一横截面面积；
其中，在使用时，所述导体的所述第二区域被构造成使所述导体的所述第二区域与围绕所述间隙产生的电磁场之间的相互作用的程度降低。
9.根据前述权利要求中任一项所述的感应器，其中，
中心纵向轴线与内径向表面之间的径向距离在所述导体的所述第二区域处比在所述导体的所述第一区域处更大。
10.一种形成感应器的方法，所述方法包括：
将导体的第一区域围绕芯部布置，其中，所述导体的所述第一区域具有第一横截面面积；
将导体的第二区域围绕所述芯部中的间隙布置，其中，所述导体的所述第二区域具有第二横截面面积，其中，所述第二横截面面积小于所述第一横截面面积。
11.根据权利要求8所述的方法，所述方法包括：
提供具有第一区域和第二区域的导体；以及
压缩感应器的第二区域。
12.根据权利要求10至11所述的方法，其中：
所述间隙具有间隙长度，其中，所述间隙长度是穿过所述第一部分与所述第二部分之间的所述间隙的最短距离；并且，
所述第二螺距大于或等于所述间隙长度。
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