CN117410082A - 一种单气隙电感器以及电磁检测和量化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电感技术设备领域，尤其涉及一种单气隙电感器以及电磁检测和量化装置。单气隙电感器包括：磁芯、导磁板以及线圈绕组，所述线圈绕组卷绕于所述磁芯，所述导磁板间隔且平行设置两个，所述磁芯的相对两端相向靠拢并分别连接两个所述导磁板，且两个所述导磁板共同界定气隙缺口。本发明可以防止磁场扩散到无关区域，从而提高了磁场的利用效率，以在气隙缺口处实现更均一的磁场分布。

Description

一种单气隙电感器以及电磁检测和量化装置

技术领域

本发明属于电感技术设备领域，尤其涉及一种单气隙电感器以及电磁检测和量化装置。

背景技术

电感器是一种电子元件，用于存储电磁能量并抵抗电流变化。它与电阻器、电容器一起构成电路的基本组成部分。电感器通常包括线圈绕组和磁性材料支撑的磁芯，用于产生电感（也称为自感）。常用的电感器有变压器。

变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件包括初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。在变压器的铁芯中，铁芯的铁片之间通常会存在微小的间隙，这些间隙被称为气隙。气隙的存在导致变压器的磁路不是完全闭合的，从而影响变压器的磁阻。磁阻是指磁场在磁路中传播时所遇到的阻力。气隙会导致磁阻的增加，从而影响变压器的磁化和磁感应。当铁芯中的磁场在经过气隙时，磁场在气隙处的分布会不均一，从而容易导致漏磁。因此，气隙对于变压器的性能和效率有重要的影响，在变压器领域，气隙超过2mm，气隙处的能量会损失50%，且更容易发生漏磁，当气隙增加至3mm时，气隙处的能够只剩下30%。通常变压器的气隙宽度只有几百微米，相当于一张A4纸的厚度。

CT扫描设备（Computed Tomography，计算机断层扫描），具有类似于变压器的比较大的气隙，CT扫描设备是一种医学成像技术，它利用X射线通过人体或物体的不同角度投射并捕捉在探测器上的信息，然后通过计算机重建这些信息以生成详细的横断面图像。CT扫描设备具有气隙，气隙需要满足供人体容置，因此气隙宽度范围达到几百毫米，甚至几千毫米。CT扫描设备是一种大尺寸的立体的均匀磁场，需要通过外部电源进行供电，而且用电量很大。

而且，在使用电感器与目标物进行配合使用时，通常是在在目标物的相对两侧设置线圈，并在各线圈下设置磁芯板，这样配合线圈产生的磁场，而在需要将电感器的尺寸做小时，这种直接在目标物上设置线圈的结构，不利于对目标物进行作业，比如安装电极，而且，目前还没有一种电感器，其具有的气隙宽度尺寸位于变压器的气隙宽度和CT扫描设备的气隙宽度之间，且能够有效降低气隙处的漏磁现象。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种单气隙电感器，旨在解决如何保证一定的气隙宽度的同时降低气隙缺口处的漏磁的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

第一方面，提供一种单气隙电感器，其包括：磁芯、导磁板以及线圈绕组，所述线圈绕组卷绕于所述磁芯，所述导磁板间隔且平行设置两个，所述磁芯的两端相向靠拢并分别连接两所述导磁板，且两所述导磁板共同界定气隙缺口。

在一些实施例中，所述导磁板的板面与所述磁芯的端面之间镜面接触。

在一些实施例中，所述导磁板包括多个依次层叠设置的第一片材，所述磁芯包括多个依次层叠设置的第二片材，任一所述第二片材位于两相邻的所述第一片材之间，以使所述导磁板的两端分别夹紧所述磁芯的两端。

在一些实施例中，所述线圈绕组卷绕于所述磁芯远离所述气隙缺口的位置处，两个所述导磁板分别沿所述磁芯的两端至所述线圈绕组的延伸路径相同。

在一些实施例中，所述磁芯的一端朝另一端的延伸路径为一段圆弧。

在一些实施例中，所述磁芯包括设置有所述线圈绕组的第一段、连接其中一所述导磁板的第二段以及连接另一所述导磁板的第三段，所述第一段的两端分别连接所述第二段和所述第三段。

在一些实施例中，所述线圈绕组缠绕于所述第一段的中心位置。

在一些实施例中，所述第二段为直线段，所述第二段的长度方向垂直对应的所述导磁板的板面。

在一些实施例中，所述第三段为直线段，所述第三段的长度方向垂直对应的所述导磁板的板面。

在一些实施例中，所述第二段与对应的所述导磁板位于同一平面。

在一些实施例中，所述第三段与对应的所述导磁板位于同一平面。

在一些实施例中，所述第二段和所述第三段呈外扩状设置，且所述第二段和所述第三段之间的间距沿所述导磁板指向所述第一段的方向渐增。

在一些实施例中，两个所述导磁板的同一端的板边缘分别连接所述磁芯的相对两端。

在一些实施例中，所述磁芯由第一导磁材料制成，所述导磁板由第二导磁材料制成，所述第一导磁材料的磁导率大于所述第二导磁材料的磁导率。

在一些实施例中，两个所述导磁板之间的间距为L，所述L大于或等于2mm且小于10mm，或所述L大于10mm且小于或等于50mm。

第二方面，提供一种电磁检测和量化装置，其包括所述单气隙电感器。

本申请的有益效果在于：单气隙电感器通过在气隙缺口处放置两个导磁板，通过导磁板引导线圈绕组在磁芯中产生的磁通通过，并且两个导磁板可以集中和引导磁场的分布，使得磁场更加集中在两个导磁板之间的区域内，可以减少磁场的泄漏，防止磁场扩散到无关区域，从而提高了磁场的利用效率，以实现更均一的磁场分布。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请实施例提供的单气隙电感器的原理示意图；

图2是本申请另一实施例提供的单气隙电感器的原理示意图；

图3是本申请又一实施例提供的单气隙电感器的原理示意图；

图4是本申请再一实施例提供的单气隙电感器的原理示意图；

图5是本申请又一实施例提供的单气隙电感器的原理示意图；

图6是本申请又一实施例提供的单气隙电感器的原理示意图；

图7是本申请一实施例提供的电磁检测和量化装置的原理示意图；

图8是本申请又一实施例提供的电磁检测和量化装置的原理示意图；

图9是本申请又一实施例提供的电磁检测和量化装置的原理示意图。

其中，图中各附图标记：

100、单气隙电感器；200、磁芯；300、导磁板；400、线圈绕组；201、气隙缺口；210、第一段；220、第二段；230、第三段；401、水管；500、检测且量化电路；250、避让区间；

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

电感器是一种电子元件，它基于电磁感应的原理工作，主要用于存储电磁能量和调整电路中的电流。电感器的原理是基于法拉第电磁感应定律，该定律指出变化的磁场可以在一个闭合的电路中引发感应电动势（电压）。当电流通过一个电线圈（绕组）时，产生的磁场会随着电流的变化而变化，从而在电线圈中产生感应电压。电感器的工作过程中涉及自感和互感。

自感是指电流通过电感器的线圈绕组时，在线圈绕组的本身产生感应电动势。互感是指电流通过一个电感器的绕组时，在另一个相邻的绕组中产生的感应电动势。当电流通过电感器的绕组时，绕组中会产生一个磁场。这个磁场储存了电磁能量，类似于电容器中储存电荷。当电流变化时，磁场的能量也会随之变化。

而具有气隙的电感器在绕组中引入了一个或多个气隙，这会影响磁场在气隙处的分布和储存的能量。气隙的存在导致磁路不是完全闭合的，从而影响电感器的磁阻。磁阻是指磁场在磁路中传播时所遇到的阻力。气隙导致了磁路的断裂，空气的磁导率比磁芯的磁导率低，且气隙处的磁场分布不均一。

本申请实施例提供的单气隙电感器100，能够有效提高气隙处磁场强度的均一性，并有效降低漏磁现象。本申请实施例的单气隙电感器100的具体结构如下。

请参阅图1至图3，本申请实施例提供了一种单气隙电感器100以及具有其的电磁检测和量化装置。单气隙电感器100包括：磁芯200、导磁板300以及线圈绕组400，磁芯200和导磁板300均由具有良好磁导率的材料制成。导磁板300间隔且平行 设置两个，磁芯200的两端相向靠拢并分别连接两导磁板300，且两导磁板300共同界定气隙缺口201。可以理解的是，线圈绕组400卷绕于磁芯200，可以理解的是，线圈绕组400缠绕于磁芯200的外侧面，并连接电源，从而在磁芯200内产生磁场，磁场通过磁芯200而传导至气隙缺口201处。而平行设置的两导磁板300，可以提高气隙缺口201处磁场强度分布的均一性。可以理解的是，线圈绕组400所产生的磁通经磁芯200的传导至导磁板300，导磁板300的板面面积显著大于磁芯200的横截面面积，使磁通于两导磁板300上均一分布，从而能够使气隙缺口201各位置处的磁场强度大小一致。

请参阅图1至图3，本实施例提供的单气隙电感器100通过两个平行设置的导磁板300，不但可以界定气隙缺口201，且两导磁板300引导磁通通过，并且两个平行设置的导磁板300可以集中磁场和引导磁场的均一分布，使得磁场强度在气隙缺口201内分布一致性高，从而减少了磁通的泄漏，防止磁场扩散到无关区域，提高了磁场的利用效率，以实现更均一的磁场分布。

可以理解的是，本申请由于通过设置两相对平行设置导磁板300，提高磁场强度于气隙缺口201内的一致性，从而只需较小的激磁电流就能产生相同的磁场强度，降低了电感器的功耗，可以工作在小容量电池供电的环境下，比如5号电池。可以理解的是，提高气隙缺口201处磁感应强度分布的一致性，可以避免磁路中某些区域的磁通密度较高，而其他区域的磁通密度较低，从而避免不均一的磁化和局部饱和，从而降低矫顽力。而气隙缺口201处磁场分布的均一性的提高，还可以降低磁滞损耗和涡流损耗，当磁通密度在气隙缺口201附近变化较小时，可以避免磁芯200进入饱和状态，从而避免磁滞损耗的增加和涡流损耗的增加，最终降低了功耗和能耗，从而使单气隙电感器100满足在户外使用的低功率要求。

可选地，在单气隙电感器100配合目标物使用时，两导磁板300分别位于目标物的两侧，以使目标物至少部分位于磁场内，而磁芯200向目标物的一侧引出以供线圈绕组400设置，无需将线圈绕组400直接放置在目标物的上方，使线圈绕组400可以与目标物具有一定的间距，有利于对目标物进行作业，比如安装电机等，最终有利于单气隙电感器100的尺寸小型化，且成本低。

可以理解的是，磁芯200任一端的端面的面积远小于导磁板300板面的面积，两导磁板300的结构形状均相同。

请参阅图1至图3，在一些实施例中，导磁板300的板面连接磁芯200的端面，且导磁板300的板面与磁芯200的端面之间呈镜面接触。可选地，磁芯200和导磁板300由非晶合金材料制成，比如纳米晶材料，从而具有光滑的表面，使导磁板300用于连接磁芯200的板面呈光滑的镜面，磁芯200用于连接导磁板300的端面也呈光滑的镜面。

将磁芯200的端面和导磁板300的板面之间的镜面接触具有以下特点：

最大化磁通传递： 光滑的镜面可以确保磁芯200的端面与导磁板300的板面之间存在最小的间隙或避免不平整，有助于最大化的使磁通在磁芯200和导磁板300之间的传递，从而提高磁场的强度和稳定性。

减少损耗：光滑的接触界面可以减少磁芯200和导磁板300之间的接触损耗，较小的接触阻力可以降低能量损耗，提高效率。光滑的镜面还能够减少磁场变化引起的涡流损耗，因为在光滑表面上涡流的流动受阻，从而减少了能量的损耗。

优化磁场分布：光滑的镜面能够更好地引导磁场通过导磁板300，使磁场更加集中和均一地通过气隙缺口201，从而提高了气隙缺口201处磁场的均一性和各位置处磁场强度的大小一致。光滑的镜面可以确保磁场分布更好地传播到导磁板300，从而增强感应电动势的稳定性和一致性。

减少磁场漏磁：光滑的镜面还能够减少磁场的漏磁，即防止磁场线从导磁板300的侧面逸出，从而更有效地引导磁场通过气隙缺口201。

提高可靠性：光滑的镜面可以减少尘埃、湿气或其他外部因素进入磁芯200和导磁板300之间的空隙，从而降低腐蚀的可能性，延长使用寿命和提高可靠性。光滑的镜面可以减少外界干扰因素对导磁板300上磁场的影响，从而提高单气隙电感器100的灵敏度和稳定性。

请参阅图6，在一些实施例中，所述导磁板300包括多个依次层叠设置的第一片材301，所述磁芯200包括多个依次层叠设置的第二片材302，任一所述第二片材302位于两相邻的所述第一片材301之间，以使导磁板300的两端分别夹紧磁芯200的两端。

可选地，第一片材301和第二片材302的材质可以为铁磁合金，通过将铁磁合金材料加工成片材，再将多个片材依次层叠设置，以堆叠成导磁板300或磁芯200。通过将第一片材301和第二片材302依次交错夹紧，即第二片材302夹紧于两相邻的第一片材301之间或第一片材301夹紧于两相邻的第二片材302之间，以实现导磁板300和磁芯200的夹紧连接。

请参阅图1，在一些实施例中，磁芯200的一端朝另一端的延伸路径为一段圆弧。即磁芯200沿一段圆弧进行弯曲。圆弧状的磁芯200具有以下特点：

磁场闭合：圆弧状的磁芯200能够更好的形成完整的闭合磁路，使得磁场线在磁芯200内部形成闭合回路。

减少磁漏： 使用圆弧形状的磁芯200可以更好地引导磁场沿着磁芯200的延伸路径进行传导，降低磁漏的可能性。磁场更容易在弯曲的磁芯200上保持集中，从而提高磁通的传递效率。

提高磁场均一性： 由于弯曲形状的磁芯200可以更好地分布磁场，因此能够产生更均一的磁场分布，而均一的磁场传导至导磁板300时，也能够使传导至导磁板300上的磁场的分布也大小一致。

减小尺寸： 弯曲的磁芯200可以在一定程度上减小整体尺寸，从而在有限的空间内实现更高的磁通密度和感应效应。且圆弧状的磁芯200的结构相对简单，易于制造和组装，降低了生产成本和制造复杂度。

在一些实施例中，线圈绕组400卷绕于磁芯200远离气隙缺口201的位置处，且两导磁板300分别沿磁芯200的两端，至线圈绕组400的延伸路径相同，这样的设置具有如下特点：

减少磁耦合损耗： 线圈绕组400与气隙缺口201之间的距离增加，使得磁通不容易在线圈附近形成闭合路径，从而减少了磁耦合损耗，磁耦合损耗是因为磁通线圈之间的交互作用而产生的能量损耗。

减少交变磁场的影响： 将线圈绕组400远离气隙缺口201的位置有助于减少涡流损耗，因为磁场更难在线圈绕组400附近形成闭合的环路，从而避免交变的磁场在导磁板300和磁芯200周围产生涡流损耗。

降低外部干扰： 导磁板300的存在可以在一定程度上隔离线圈绕组400与外部环境之间的干扰，因此可以提高单气隙电感器100的信号质量，减少可能来自外部干扰的影响。

请参阅图2至图4，在一些实施例中，磁芯200包括第一段210、第二段220以及第三段230，磁芯200的第二段220和磁芯200的第三段230分别连接磁芯200的第一段210的两端，磁芯200的第二段220的自由端和磁芯200的第三段230的自由端分别连接两个导磁板300，线圈绕组位于第一段。

可选地，第一段210可以呈直线段或呈弧线段，第二段220和第三段230的自由端分别连接两个导磁板300，这样可以引导磁通在两导磁板300之间通过，增强气隙缺口201处磁场的均一性。

提高磁通传递：分为多段的磁芯200可以提供更长的磁路路径，有助于增加磁通在磁芯200内的稳定传递。通过合理设置第一段210、第二段220以及第三段230的尺寸和连接方式，可以更好地控制磁场分布，以及使磁芯200适应不同的安装使用空间。尺寸可以为长度。

在一些实施例中，高磁导率材料为坡莫合金、微晶材料或超微晶材料。

可选地，坡莫合金（Permalloy）是一类由镍（Ni）和铁（Fe）组成的合金，具有出色的导磁性能，尤其是高磁导率和低矫顽力。坡莫合金包括镍和铁，通常镍的含量在75%至80%之间，余下的部分为铁，有时还可能包含其他微量元素。坡莫合金具有如下特点：

高磁导率： 坡莫合金具有极高的磁导率，这意味着它能够有效引导磁通线，使磁场在材料内部传播更加均一。

低矫顽力： 坡莫合金的矫顽力非常低，这意味着它在被磁化和去磁化时所需的磁场强度较小。这使得它在电磁应用中能够更容易地实现快速的磁化和去磁化过程。

高饱和磁感应强度： 坡莫合金在饱和磁化时具有高的磁感应强度，这意味着它可以在较低的磁场下实现高的磁化水平。

微晶材料和超微晶材料具有出色的磁性能和导磁性能。它们的名称中的“微晶”和“超微晶”指的是它们的晶体结构，这种结构使其具有优异的导磁性能、低矫顽力以及高饱和磁感应强度。微晶材料和超微晶材料主要由铁（Fe）基合金组成，通常还含有少量的硅（Si）和硼（B）等元素。这些元素的添加和特殊的热处理工艺赋予了这些材料独特的性能。微晶材料和超微晶材料具有如下特点：

高磁导率： 微晶材料和超微晶材料具有极高的磁导率，能够有效地引导磁通线，从而在电磁元件中实现更均一的磁场分布。

低矫顽力： 这些材料的矫顽力非常低，这意味着它们在被磁化和去磁化时所需的磁场强度很小。这有助于在电磁元件中实现快速的磁化和去磁化过程。

高饱和磁感应强度： 微晶材料和超微晶材料在饱和磁化时具有较高的磁感应强度，这使得它们能够在较低的磁场下实现高的磁化水平。

由于微晶材料和超微晶材料具有高的导磁性能和优异的磁性能，它们能够在电磁应用中实现更高的效率和更好的性能。这些材料的低矫顽力和高饱和磁感应强度使它们特别适用于需要精确控制磁场的应用。

在一些实施例中，低磁导率材料为纯铁材料或铁氧化体材料。

可选地，纯铁具有资源丰富和成本低的特点。

纯铁的矫顽力相对较高，在磁化和去磁化过程中需要较大的磁场强度。纯铁的饱和磁感应强度相对较低，在给定的磁场强度下，它能够达到的最大磁感应强度较小。纯铁材料的磁导率特性在频率范围内会有所变化。在低频下，纯铁材料可能表现出较高的磁导率，但随着频率的增加，磁导率可能会下降。这是因为高频下，磁通线的传播会受到更多的磁滞和涡流损耗影响。本申请中，线圈绕组400可以连接高频电源。

铁氧化体是由铁（Fe）和氧（O）元素组成的化合物，铁氧化体具有磁性，属于一种磁性材料，其具有如下特点：

矫顽力：铁氧化体的矫顽力相对较低，这意味着在磁化和去磁化过程中所需的磁场强度较小。

饱和磁感应强度：铁氧化体的饱和磁感应强度也相对较低，这意味着在给定的磁场强度下，它能够达到的最大磁感应强度有限。铁氧化体具有多种不同的晶体结构，如磁铁矿结构和尖晶石结构等，这些不同的结构可能会影响其磁性能。在实际应用中，可以根据需要选择适合的铁氧化体类型以满足所需的电磁性能。

在有一个实施例中，线圈绕组缠绕于第一段210的中心位置，有助于确保线圈绕组400与高磁导率材料的第一段210的最大接触，提高了单气隙电感器100的效率和性能。由于高磁导率材料制成的第一段210能够更好地传导磁通，将线圈绕组400置于其中心位置可以最大程度地利用高磁导率材料的特性，从而增强了单气隙电感器100的磁感应强度和响应，有助于提高单气隙电感器100的灵敏度和准确性，这种布置还可以降低线圈绕组400与低磁导率材料之间的磁阻，减少了能量损耗，提高了单气隙电感器100的效率。

还可以理解的是，被测的目标物一般位于两导磁板300之间，第一段210通过第二段220和第三段230而连接至两导磁板300，从而使第一段210与目标物之间具有一定的距离，而将线圈绕组400设置在第一段210后，线圈绕组400远离导磁板300和目标物，使得目标物与线圈绕组400之间具有一定的作业空间，在目标物配合单气隙电感器100使用时，便于对目标物进行作业，比如接电极等，提高了作业的便利性，可以适应不同尺寸的目标物。

请参阅图2至图3，在一些实施例中，第二段220为直线段，且第二段220的长度方向垂直对应的导磁板300的板面，和/或第三段230为直线段，且第三段230的长度方向垂直对应的导磁板300的板面。可以理解的是，第二段220和第三段230均为直线段，或第二段220和第三段230之间有一个为直线段。

本实施例中，第二段220和第三段230均为直线段，且第二段220和第三段230均沿竖直方向布置，两导磁板300的板面沿水平方向布置，第二段220和第三段230分别垂直两导磁板300，从而使单气隙电感器100具有如下特点：

提高磁场均一性：通过垂直放置第二段220和第三段230，可以更好地引导磁场通过两导磁板300，并减少磁场的漏磁，从而提高气隙缺口201处磁场的均一性。

减少磁场损耗：垂直放置第二段220和第三段230，可以减少磁场与导磁板300的摩擦和涡流损耗，从而提高磁场的稳定性。

请参阅图4，可选地，第二段220和第三段230分别连接两导磁板300，且第二段220和第三段230的长度方向分别平行两导磁板300的板面，以使位于两导磁板300之间的磁场分布均一。

请参阅图5，在一些实施例中，所述第二段220和所述第三段230呈外扩状设置，且所述第二段220和所述第三段230之间的间距沿所述导磁板300指向所述第一段210的方向渐增。导磁板300水平布置，第二段220和第三段230位于竖直平面内，第二段220或第三段230的长度方向与导磁板300的板面之间具有夹角，夹角大于零且小于九十度。可选地，第二段220或第三段230连接导磁板300的板边缘，从而使第二段220或第三段230连接第一段210的一端外扩，从而使第二段220和第三段230之间具有一定的避让区间250，在将目标物放置于两导磁板300之间时，避让区间250能够便于对目标物进行作业，比如将电极安装至目标物上，提高了作业的便利性。

请参阅图3，在一些实施例中，两导磁板300的同一端的板边缘分别连接磁芯200的相对两端。

可以理解的是，第二段220和第三段230分别连接两导磁板300的板边缘，即第二段220和第三段230分别同时连接于两导磁板300的左端，或分别同时连接于两导磁板300的右端，通过这种连接方式使单气隙电感器100具有如下特点：

磁场控制：通过调整第二段220或第三段230的连接位置的位置，可以控制对应的导磁板300上特定区域的磁场强度。这种灵活性使得可以根据具体需要来优化两导磁板300之间的磁场的分布，以满足不同应用场景下对单气隙电感器100的精度和灵敏度需求。

空间节省：将第二段220或第三段230连接在导磁板300的一端的边缘，可以在导磁板300另一端和导磁板300的中心区域留出更大的空间，用于布置其他元件或器件，从而在有限的空间内实现更复杂的电路安装和设置。

磁芯200保护：通过连接到导磁板300的边缘，可以避免在导磁板300中心区域引入过多的磁场，从而减轻磁芯200在中心处可能受到的过度磁场影响，提高磁芯200的稳定性和寿命。

请参阅图2，在一些实施例中，两导磁板300的中心位置分别连接磁芯200的相对两端。可以理解的是，第二段220和第三段230分别连接于两导磁板300的中心位置，从而通过这种连接方式使单气隙电感器100具有如下特点：

均一性提高：第二段220或第三段230连接于对应的导磁板300的中心位置，可以实现更均一的磁场分布。由于第二段220或第三段230连接于导磁板300的中心，它将引导磁通均布并通过导磁板300，而不会偏向导磁板300的某一侧或某一端，从而使位于两导磁板300之间的磁场分布更加均一。

由于第二段220或第三段230的连接位置位于导磁板300的中心，导磁板300上的磁场从中心向四周分布，不会出现明显的磁场梯度。第二段220或第三段230连接在导磁板300的中心位置，可以提供更短的磁通路径。较短的磁通路径可以减小磁场传递过程中的能量损失和漏磁现象，进一步增强磁场的均一性。

减小磁场干扰：连接于导磁板300中心位置的第二段220或第三段230，可以使磁场在检测区域的分布更加均一。这样可以减小非检测区域的磁场干扰，从而提高单气隙电感器100的精度和稳定性。

结构稳定性：通过将第二段220或第三段230连接于导磁板300的中心位置，可以增加单气隙电感器100的结构稳定性。这样可以减少因结构变形或松动而引起的磁场分布不均一的问题，确保单气隙电感器100在长期使用过程中性能的稳定性和可靠性。

请参阅图2至图4，在一些实施例中，磁芯200由第一导磁材料制成，导磁板300由第二导磁材料制成，第一导磁材料的磁导率大于第二导磁材料的磁导率。

可选地，第一导磁材料为高磁导率材料，其可以是坡莫合金、微晶材料或超微晶材料。

可选地，第二导磁材料为低磁导率材料，其可以是纯铁材料或铁氧化体材料。

通过将磁芯200由第一导磁材料制成，并将导磁板300由第二导磁材料制成，使单气隙电感器100具有如下特点：

磁场调节：通过选择合适的磁芯200和导磁板300材料，可以调节磁场的传导和分布。高磁导率的磁芯200可以增强磁场的集中和传导效果，而低磁导率的导磁板300可以削弱磁场的传播，从而调节磁场分布的均一性，使位于两导磁板300之间的磁场强度一致高。

磁场集中效应：高磁导率的磁芯200会吸引和集中磁场，使其更加集中在气隙缺口201处。这样可以增强磁场在气隙缺口201内的强度，从而提高装置灵敏度和精度。

结构优化：通过优化磁芯200和导磁板300的材料选择，可以实现更加均一和稳定的磁场分布。而使用低磁导率的导磁板300还可以降低成本。

请参阅图2至图4，可以理解的是，线圈绕组400卷绕于磁芯200，即线圈绕组400缠绕于高磁导率材料的磁芯200上，并成为主磁通的产生者，磁芯200的磁导率高，则漏磁通就会减少，随着磁路的延伸，磁芯200的端面与导磁板300板面之间呈镜面接触，高磁导率材料与低磁导率材料接触。高磁导率材料制成的磁芯200，将磁通传导至由低磁导率材料制成的导磁板300上，并于气隙缺口201处，获得的感应电动势数值最高。而高磁导率的磁芯200的横截面面积小于低磁导率的导磁板300的面积，可以使较多的磁通聚集在导磁板300上，从而使位于两导磁板300之间各位置处的磁场强度一致。

可选地，磁芯200的横截面形状为圆形、多边形或凸圆形。

请参阅图2至图4，可选地，第二导磁材料为高剩磁材料，有利于降低对电源的功耗。在高频单气隙电感器100中，常把大的单气隙缺口201分隔成几个小气隙缺口201，小气隙缺口201采用不同的分布方式，以降低漏磁通。而本实施例中，采用单气隙缺口201，并使用频率范围为1~20KHz的电源，再结合合适的结构尺寸以及合适的导磁材料，使组合磁体获得最佳的匹配效果，同样实现对漏磁通的降低。

低导磁率选择合适的厚度，当导磁板300的厚度比较薄的尺寸，可以获得较为均一的磁路分布。可选地，本实施例中，导磁板300的厚度范围为0~1mm，比如0.2mm、0.5mm或1mm，可以根据实际情况进行选择，此处不做限制。

请参阅图2至图5，本实施例提供的单气隙电感器100在较低的功耗和较小的电流，可以获得较大的电感值，大的单气隙设计，即可以作为一定频率范围内的单气隙电感器100使用，单气隙的空间足够大，从几毫米到几十毫米（<100mm），可以产生均一磁场，作为使用环境中需要提供均一磁场的提供者使用。

请参阅图1，在一些实施例中，两导磁板300之间的间距为L，L的范围大于或等于2mm且小于10mm，或L的范围大于10mm且小于或等于50mm。可以理解的是，L可以为5mm、12mm或40mm，此处不做限制，可以根据实际情况进行选择。

在一些实施例中，导磁板300为矩形板，其长宽分别为a和b，其中a的取值范围为L<a<50mm，b的取值范围为：5mm<b<20mm。

可选地，L的值为12mm，a的值为45mm，b的值为15mm，从而界定出气隙缺口201的尺寸为12mm*45mm*15mm的长方体区域。

请参阅图7至图9，本发明还提出了一种电磁检测和量化装置，该电磁检测和量化装置包括单气隙电感器100，该单气隙电感器100的具体结构参照上述实施例，由于本电磁检测和量化装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中作切割磁力运动在其两端就会产生感应电动势。在电流的传递过程中，导体内产生的磁场方向和电流传导方向是呈垂直相交的状态。只要导体不断的切割磁力线，并且保持磁场方向和电流的传导方向垂直不变，则感应电动势就会一直存在。

电磁检测和量化装置的工作原理就是基于上述法拉第电磁感应定律。当导电的液体通过磁场时，液体上会产生感应电压。电压的大小与液体的流速、液体的长度和磁场强度成正比。

请参阅图7至图9，电磁检测和量化装置能够用于对目标物进行检测并量化检测结果，其中目标物可以是水管401，水管401位于两导磁板300之间，从而使电磁检测和量化装置可以对水管401内液体的流量进行检测并对流量的大小进行定量分析。可以理解的是，由于本申请实施例提供的气隙缺口201具有比较大的间距L，从而可以放大水管401的尺寸，从而方便对水管401进行作业，比如对水管401的内壁涂覆保护水管401的衬里。

可以理解的是，电磁检测和量化装置还包括检测且量化电路500。检测且量化电路500连接线圈绕组400。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (19)

1.一种单气隙电感器，其特征在于，包括：磁芯、导磁板以及线圈绕组，所述线圈绕组卷绕于所述磁芯，所述导磁板间隔且平行设置两个，所述磁芯的相对两端相向靠拢并分别连接两个所述导磁板，且两个所述导磁板共同界定气隙缺口。

2.如权利要求1所述的单气隙电感器，其特征在于：所述导磁板的板面与所述磁芯的端面之间镜面接触。

3.如权利要求1所述的单气隙电感器，其特征在于：所述导磁板包括多个依次层叠设置的第一片材，所述磁芯包括多个依次层叠设置的第二片材，任一所述第二片材位于两相邻的所述第一片材之间，以使所述导磁板的两端分别夹紧所述磁芯的两端。

4.如权利要求1所述的单气隙电感器，其特征在于：所述线圈绕组卷绕于所述磁芯远离所述气隙缺口的位置处，两个所述导磁板分别沿所述磁芯的两端至所述线圈绕组的延伸路径相同。

5.如权利要求1-4任一所述的单气隙电感器，其特征在于：所述磁芯的一端朝另一端的延伸路径为一段圆弧。

6.如权利要求1-4任一所述的单气隙电感器，其特征在于：所述磁芯包括设置有所述线圈绕组的第一段、连接其中一所述导磁板的第二段以及连接另一所述导磁板的第三段，所述第一段的两端分别连接所述第二段和所述第三段。

7.如权利要求6所述的单气隙电感器，其特征在于：所述线圈绕组缠绕于所述第一段的中心位置。

8.如权利要求6所述的单气隙电感器，其特征在于：所述第二段为直线段，所述第二段的长度方向垂直对应的所述导磁板的板面。

9.如权利要求6所述的单气隙电感器，其特征在于：所述第三段为直线段，所述第三段的长度方向垂直对应的所述导磁板的板面。

10.如权利要求6所述的单气隙电感器，其特征在于：所述第二段与对应的所述导磁板位于同一平面。

11.如权利要求6所述的单气隙电感器，其特征在于：所述第三段与对应的所述导磁板位于同一平面。

12.如权利要求6所述的单气隙电感器，其特征在于：所述第二段和所述第三段呈外扩状设置，且所述第二段和所述第三段之间的间距沿所述导磁板指向所述第一段的方向渐增。

13.如权利要求1-3任意一项所述的单气隙电感器，其特征在于：两个所述导磁板的同一端的板边缘分别连接所述磁芯的相对两端。

14.如权利要求1-3任意一项所述的单气隙电感器，其特征在于：两个所述导磁板的中心位置分别连接所述磁芯的相对两端。

15.如权利要求1-3任意一项所述的单气隙电感器，其特征在于：所述磁芯由第一导磁材料制成，所述导磁板由第二导磁材料制成，所述第一导磁材料的磁导率大于所述第二导磁材料的磁导率。

16.如权利要求15所述的单气隙电感器，其特征在于：所述第一导磁材料为坡莫合金、微晶材料或超微晶材料；所述第二导磁材料为纯铁材料或铁氧化体材料。

17.如权利要求1-4任意一项所述的单气隙电感器，其特征在于：两个所述导磁板之间的间距为L，所述L大于或等于2mm且小于10mm，或所述L大于10mm且小于或等于50mm。

18.如权利要求17所述的单气隙电感器，其特征在于：所述导磁板的形状为矩形，且所述导磁板的长度的范围为L~50mm，所述导磁板的宽度的范围为5~20mm。

19.一种电磁检测和量化装置，其特征在于，包括如权利要求1-18任意一项所述的单气隙电感器。