CN1379419A

CN1379419A - 可变电感器

Info

Publication number: CN1379419A
Application number: CN02101875.8A
Authority: CN
Inventors: 阿里安·M·扬森
Original assignee: NMB USA Inc
Current assignee: Minebea Electronics Corp.; Minebea Co Ltd
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2002-11-13
Also published as: CN1301390A; EP1082735A4; US6317021B1; EP1082735A1; ATE344526T1; TW419681B; DE69933866D1; DE69933866T2; AU3889699A; JP2002516479A; WO1999060585A1; CA2329961A1; EP1082735B1

Abstract

一种具有可饱和磁铁芯的可变电感器,该磁铁芯具有三个铁芯柱(42,43,44),包括一个中央铁芯柱(43)和两个外铁芯柱。在中央铁芯柱上缠绕着一个控制线圈(45),在外铁芯柱上缠绕着两个并联连接的外线圈(46,47)。在外铁芯柱上线圈的感应系数随着通过控制线圈的电流而变化。通过控制线圈的电流改变了外铁芯柱的饱和度。在一个实施例中,控制线圈的感应系数随着控制线圈内电流的变化基本保持恒定。在另一个实施例中,外铁芯柱被饱和而中央铁芯柱不被饱和。连接三个铁芯柱的铁芯部分(48－51)从中央铁芯柱(43)的截面到外铁芯柱(42,44)的截面逐渐变小。本发明还涉及根据控制电流改变感应电路元件的感应系数的方法。

Description

可变电感器

发明领域

本发明涉及可变电感器及改变感应电路元件的感应系数的方法。具体地，涉及这样一种可变电感器，其中，感应电路元件的感应系数是利用一个电信号改变的。

发明背景

可变电感器对于包括磁放大器的电路应用十分有用，磁放大器通过改变电路元件的感应系数来调节电力电路和谐振电路，而该电路改变电路元件的感应系数来改变电路的谐振频率。获取可变电感器的最简单方法是借助沿一电感元件的连接器的机械运动。然而，通常理想的是借助电信号而不是机械运动来改变电路元件的感应系数。

可以应用磁性材料的饱和效应来产生如图1所示的现有技术中的电流控制可变电感器。这种类型的可变电感器通常具有一个有限的1-10的变化范围，并且具有穿过每个串联控制线圈的电容和电压的寄生效应，串联控制线圈限制了电感器的质量系数。另外，现有技术中的这些电流控制可变电感器通常需要0到500mA范围内的非常高的控制电流。图1示出上述现有技术中的电流控制可变电感器，其中中央线圈14的感应系数L₁₄由输出给外控制线圈12和13的电流I_c控制。

更具体地，图1示出一磁铁芯11，该磁铁芯由能被饱和的磁性材料组成，并带有三个铁芯柱15，16和17。外铁芯柱15和17具有相同的线圈12和13并以所示的串联方式相连接。控制线圈12和13以这样的方式缠绕和连接，即磁铁芯的单个铁芯柱15和17的由控制电流I_c通过外线圈12和13引起的磁通量φ_c是相等的并指向相反的方向。相反的磁通量φ导致在中央铁芯柱16的磁通量的抵消。磁通量的抵消防止了在中央线圈14和串联控制线圈12和13之间的交流信号耦合。如果通过中央线圈14的终端施加一交流电压，那么在串联线圈12和13中将感应出电压，而电压却是相反极性，这样通过控制线圈12和13的串联连接的电压将保留为零。中央线圈14的磁通路径包括外铁芯柱15和17，中央铁芯柱16和连接部分18-21。如果通过线圈12和13的控制电流I_c变得足够大到可以饱和磁铁芯的铁芯柱15和17，由于中央线圈14的磁通路径被饱和而使其感应系数L₁₄减小。控制电流I_c越高，感应系数L₁₄越低。但是，中央铁芯柱16并不会由于控制电流I_c而饱和。

感应电路元件的感应系数与磁铁芯的磁导率和匝数有关：

其中：L是感应电路元件的感应系数；

μ₀是磁铁芯的磁导率；

A是磁铁芯的横截面积；

N是感应元件的匝数；

l是电感元件的长度。

根据公式1，由于中央铁芯柱没有饱和，最小感应系数L₁₄是由中央铁芯柱16的铁芯材料的磁导率及其匝数来限定的。图1现有技术的电路的另一个不想要的副效应是串联控制线圈12和13的每个感应系数明显地随着控制电流I_c的改变而改变。实际上，控制线圈12和13的感应系数变化比中央线圈14的感应系数变化大得多。这种情况在现有技术的可变电感器为调节回路的部分时就设立了明显的限制。图1中现有技术的电路电感器具有有限的变化范围或需要0-500mA的非常高的控制电流。而且，通过每一控制线圈12和13的电压和控制线圈12和13的寄生电容限定了线圈比和/或操作频率。控制线圈12和13的感应系数明显地随着控制电流I_c而变化。

U.K.专利715,610公开了具有饱和磁铁芯的可变电感元件。图2A和2B示出U.K.715,610的可变电感器。图2A的可变电感器在一个三铁芯柱式磁铁芯的外铁芯柱上具有串联线圈，因此与上述图1中的一样。图2B示出在一个三铁芯柱式磁铁芯的外铁芯柱上的并联线圈和在中央铁芯柱上的控制线圈。在‘610U.K.专利中并没有教授在可变电感器中相对于外铁芯柱的磁横截面来设定中央铁芯柱的磁横截面从而外磁铁柱和中央磁铁柱具有大致同等水平的饱和以便为获得随控制线圈电流变化的控制线圈的一基本恒定的感应系数。而且，在‘610U.K.专利也没有教授将一三铁芯柱式磁铁芯的连接铁芯柱的部分从中央铁芯柱的横截面向外铁芯柱的横截面逐渐减小以为获取一给定控制电流下的感应系数的最大变化范围。而且，‘610U.K.专利教授了使用额外的物体或薄条给上面图2A所示的三铁芯柱可变电感器的中央铁芯柱增加截面面积。‘610U.K.专利的图7示出上述图2A三铁芯柱磁放大器的透视图，其中额外增加地横截面积为a×e。如果不能获取保持控制线圈的大致恒定的感应系数将很难实现上述目的。

已知的磁放大器具有三铁芯柱式磁铁芯，在外铁芯柱的并联线圈和在中央铁芯柱的单独线圈。Whiteley的美国专利No.2,229,952公开了该类型的磁放大器实施例。但是，磁放大器比起可变电感器是根据不同的原理进行操作，并且具有不同的输入和输出。例如，在上述提到的Whiteley的磁放大器中，围绕中央铁芯柱的控制线圈中的电流偏置了铁芯磁化并且不能饱和铁芯。铁芯由于二极管5的作用被发生器4产生的交流信号饱和，一次只有一个外铁芯柱被饱和。每个外铁芯柱在不同时间饱和。每个外铁芯柱交替饱和，即交流信号的每个周期中，饱和然后不饱和。通过控制线圈2的电流决定了在磁铁芯被饱和期间的半周期的部分。平均直流电压输出与通过控制线圈2的电流量有关。根据控制线圈2中的控制电流操作磁放大器来控制直流输出电压。

发明概述

本发明的目的是提供一种具有宽变化范围的控制电流的可变电感器。

本发明的另一个目的是提供一种电流可控并具有有限控制电流的可变电感器。

本发明的又一个目的是提供电流可控且不产生寄生效应的可变电感器。

本发明附加的一个目的是提供一个电流控制可变电感器，其中具有变化的感应系数的电路元件磁铁芯能饱和。

本发明还有一个目的是提供一种电流可控制的可变电感器，其中具有变化的感应系数的电路元件的最小感应系数并不受铁芯材料磁导率的限制。

本发明的又一目的是提供一种去除了在磁铁芯横截面积阶梯(steps)的电流控制可变电感器。

本发明的又一目的是提供一种电流控制可变电感器，其中具有可变感应系数的电路元件的最小感应系数比现有技术中允许的最小值要小。

本发明的又一个目的是提供一种可变电感器，其中，控制线圈的电容不限制线圈比。

另外，本发明的目的是提供一种电流控制可变电感器，其中通过控制线圈的电压并不限制操作频率。

本发明第一实施例的又一目的是提供一种电流控制可变电感器，其中控制线圈的感应系数随着控制线圈中电流的改变基本恒定。

通过提供根据第一实施例的可变电感器来实现本发明的上述目的，第一实施例的电感器包括由饱和磁性材料制成的一铁芯，铁芯具有三个铁芯柱，铁芯柱包括一中央铁芯柱和两个外铁芯柱；在中央铁芯柱的控制线圈与每个外铁芯柱上的并联连接的控制线圈，其方式使得在中央铁芯柱中由通过外铁芯柱上线圈中电流产生的磁通量相互抵消；其中通过控制线圈的电流通过改变外铁芯柱的饱和度引起通过外铁芯柱线圈的感应系数的变化，控制线圈的感应系数随着控制线圈中电流的改变基本恒定；中央铁芯柱的磁截面相对于外铁芯柱的磁截面使得二者具有大致相等的饱和度。

在最佳实施例中，中央铁芯柱的磁截面与外铁芯柱的磁截面的总和相等或比其稍大一点。另外，在最佳实施例中，连接三个铁芯柱的铁芯部分从中央铁芯柱的磁截面到外铁芯柱的磁截面逐渐变细。而且，在一个最佳实施例中，中央铁芯柱是由一个单个的磁性元件形成，在另一个最佳实施例中，连接铁芯柱的部分和铁芯柱可以为圆形磁截面。

还公开了一种根据控制电流来改变感应电路元件的感应系数的方法，包括：a)获取一个由饱和磁性材料制成的三铁芯柱磁铁芯，中央铁芯柱的磁截面相对于两个外铁芯柱的磁截面设置成二者在以下步骤d)中具有大致相等的饱和度；b)缠绕外铁芯柱上的并联连接线圈使得在中央铁芯柱中由通过并联线圈的电流引起的磁通量相互抵消；c)缠绕中央铁芯柱的控制线圈；d)变化控制线圈中控制电流以改变外铁芯柱的饱和度进而改变每个并联线圈的感应系数；在中央铁芯柱的控制线圈的感应系数随着控制线圈中控制电流的变化基本上保持恒定。本发明第二实施例的另一个目的是提供一种用最小控制电流获取最大变化范围感应系数的电流控制可变电感器，这是通过将连接三个铁芯柱的铁芯部分的截面从中央铁芯柱到外铁芯柱的截面逐渐变细为使将中央铁柱芯中的磁力线全部导入外铁柱芯。

通过提供如下可变电感器可以实现上述目的：该可变电感器包括一个由饱和磁性材料制成的铁芯，所述铁芯具有三个铁芯柱，包括一个中央铁芯柱和两个外铁芯柱；在中央铁芯柱上有一个控制线圈，在每个外铁芯柱上各有一线圈，两者并联连接，以这样的方式使得在中央铁芯柱中，由通过外铁芯柱上线圈的电流引起的磁通量相互抵消；其中通过中央铁芯柱上控制线圈的电流引起横穿过外铁芯柱上线圈的变化的感应系数；中央铁芯柱的磁截面相对于外铁芯柱的磁截面设置成外铁芯柱被饱和，中央铁芯柱不被饱和，连接三个铁芯柱的铁芯部分从中央铁芯柱的截面向外铁芯柱的截面逐渐变细。

同样也提出根据控制电流来改变一个感应电路元件的感应系数的第二种方法，该方法包括：a)获得一个由饱和磁性材料制成的三铁芯柱式铁芯，铁芯的中央铁芯柱的磁截面相对于两个外铁芯柱的磁截面设置成外铁芯柱被饱和，中央铁芯柱不被饱和，连接三铁芯柱的铁芯部分从中央铁芯柱的截面向外铁芯柱的截面逐渐变细；b)在三铁芯柱式铁芯的外铁芯柱上缠绕并联线圈，缠绕方式使得在中央铁芯柱中由通过并联线圈的电流产生的磁通量相互抵消；c)在中央铁芯柱上缠绕一个控制线圈；d)改变控制线圈中的控制电流以使外铁芯柱饱和进而改变每个并联线圈的感应系数；e)改变控制电流使外铁芯柱饱和同时使中央铁芯柱不饱和。

从下面的最佳实施例中，结合附图和权利要求会更容易地理解本发明的上述和其它的目的，特点和优点。

附图说明

本发明借助例子进行图示说明，但不局限于附图，其中，相同的标号代表相同的和相对的物体，附图中：

图1为根据现有技术的电流控制可变电感器；

图2A和2B为根据现有技术的附加的电流控制可变电感器；

图3为本发明的可变电感器；

图4A示出两个E型铁芯元件固定在一起形成本发明用的三铁芯柱式铁芯；

图4B是沿图4A中4B-4B线的铁芯剖面图；

图4C是沿图4A中4C-4C线的铁芯剖面图；

图4D是一个可替代实施例的与图4C相同的视图；

图5是本发明的电流控制可变电感器的一个实施例的透视图。

最佳实施例的描述

参照图3，图中示出本发明的可变电感器。

本发明的可变电感器40包括一个由饱和磁性材料制成的铁芯41。铁芯41具有三个铁芯柱42、43和44。铁芯柱43是中央铁芯柱，铁芯柱42和44是外铁芯柱。中央铁芯柱43是一单个磁性元件。换句话说，在沿着操作中控制电流I_c感应的的铁芯柱的长度上并垂直于磁通量φ的流动方向切割的整个截面上，中央铁芯柱43是磁性材料制成的一单个元件。围绕着中央铁芯柱43缠绕一个控制线圈45，分别围绕外铁芯柱42和44缠绕相同的外线圈46和47。外线圈46和47穿过交流信号源并联连接起来，其缠绕方式使得在图示的中央铁芯柱43中由通过外线圈46和47的电流感应出的磁通量φ_c相互抵消。

直流控制电流I_c输入控制线圈45中。控制电流I_c的变化会引起穿过外线圈46和47的感应系数L₄₆和L₄₇的变化。然而，在本发明的第一实施例中，控制线圈45的感应系数L₄₅随着其控制电流I_c的变化基本保持恒定。

在本发明的第一实施例中，中央铁芯柱43的磁截面相对于外铁芯柱42和44的磁截面设置成外铁芯柱(42，44)和中央铁芯柱(43)具有大致相等的饱和度。在第一实施例的最佳方案中，通过使中央铁芯柱43的磁截面等于或略大于外铁芯柱42和44的磁截面总和来实现大致相等的饱和度。中央铁芯柱43的磁截面可以略大于外铁芯柱42和44的磁截面总和，但是磁截面的差别必须足够小到中央铁芯柱43和外铁芯柱42和44具有大致相等的饱和度。这样，如果中央铁芯柱约80％饱和，外铁芯柱必须也有约80％饱和。

在本发明的第二实施例中，中央铁芯柱43的磁截面相对于外铁芯柱42和44的磁截面设成外铁芯柱42和44饱和，而中央铁芯柱43不饱和，连接三个铁芯柱的铁芯部分48-51形成如下方式以便铁芯的连接部分48-51从中央铁芯柱43的截面到外铁芯柱42和44的截面逐渐变细，如图4B的进一步描述。在本发明的第二实施例中，感应系数L₄₅随着控制线圈45中控到电流I_c的变化不会保持恒定。

在本发明的第一实施例中，外铁芯柱42和44与中央铁芯柱43具有大致相等的饱和度，而且控制线圈L₄₅的感应系数随着控制线圈45中控制电流I_c的变化基本恒定，通过使连接三铁芯柱的铁芯连接部分48-51的截面从中央铁芯柱43的截面到外铁芯柱42和44的截面逐渐变细以为了将中央铁芯柱43的磁力线集中到外铁芯柱42和44中，这样可以用较小的控制电流I_c获得较大范围的感应系数L₄₆和L₄₇。连接部分48-51的截面可以是圆形或椭圆形。可替代地，连接部分的截面可以是其它形状，如矩形。从中央铁芯柱43的较大截面到外铁芯柱42和44的较小截面可以仅在截面形状的一维或在其两维上形成。正如在本发明的第二实施例中，仅通过将铁芯连接部分48-51的截面部分变细使得外铁芯柱42和44饱和而中央铁芯柱43不饱和，这样就可用最小的控制电流I_c获得最大范围的感应系数。但是，如上所述，在第二实施例中，控制线圈的感应系数L₄₅随着其控制电流的变化不会保持恒定。

从本发明的第一和第二实施例看，整个铁芯41可以如图3所示形成一个由磁性材料构成的完整的元件，或者如图4A所示形成两个E型磁性部分。

更具体地，图4A示出用于上述图3中本发明的铁芯41的变型。铁芯41正如图3一样具有三个铁芯柱42，43和44。另外，铁芯41包括在三铁芯柱之间的连接部分48，49，50和51。但是，在图4A所示的实施例中，铁芯41是由两个磁性材料构成的E型部分41a和41b连接在一起以便在边界52处两部分面对面从而形成三铁芯柱式铁芯。

图4B是沿图4A线B-B的铁芯41的剖面图。如图4B所示每个铁芯柱42，43和44的截面为圆形。如图4A中所示每个铁芯柱42，43和44的截面在铁芯柱的全长上保持恒定。如图4B所示，中央铁芯柱43的截面面积等于或大于外铁芯柱42和44的截面面积。更具体地，在第一实施例中，中央铁芯柱43的磁截面等于或略大于外铁芯柱42和44的磁截面的总和。在第二实施例中，中央铁芯柱43的磁截面显著地大于外磁芯柱42和44的磁截面总和。

另外，对于本发明的第一和第二实施例，如图4B所示，连接三铁芯柱42，43和44的铁芯部分50和51从中央铁芯柱43朝外铁芯柱42和44逐渐变细。因此，连接部分50和51(连接部分48和49也同样)的截面沿着该部分长度变化，接近中央铁芯柱43的每个连接部分的截面面积大于接近外铁芯柱42和44的相同的连接部分的截面面积。

图4C是沿图4A中线4C-4C的铁芯41的剖面图。如果沿着穿过连接部分51和49的对称水平线并朝铁芯柱44看可以获得同样的剖面图。(另外，从图3的铁芯41可以获得相同的视图，但是这些视图没有边界52。)如图4C所示，铁芯柱42(在图4C中未示出的铁芯柱43和44也同样)沿着其长度方向具有恒定的截面面积。除此，连接部分50和48的截面为圆形。如图4B所示，连接部分48和50的圆形截面面积沿着连接部分的长度而变化，其中，靠近外铁芯柱42和44的每个连接部分的截面面积小于靠近中央铁芯柱43的每个连接部分的截面面积。

图4D是图4A所示的铁芯41的可替代实施例的与图4C相类似的视图，示出连接部分48和50为矩形截面。连接部分48-51的截面可以是其它形式。连接部分48-51的截面面积可以沿该部分长度上在一维或两维上进行变化，其中，靠近中央铁芯柱43的每个连接部分的截面面积大于靠近外铁芯柱42和44的相同的连接部分的截面面积。

尽管图4A示出的中央铁芯柱43包括一个第一部分43a和一个第二部分43b，第一部分是磁性材料制成的部分41a的一部分，第二部分是磁性材料制成的部分41b的一部分，但是中央铁芯柱43仍然如上定义被认为是一个“单个磁性元件”。“单个磁性元件”意思是在垂直于操作中磁通量φ的流动方向的至少一个截面的全部为磁性材料制成的一个连续的单独元件表示为一个磁性元件(例如铁芯的一个铁芯柱)。在操作中磁通量φ沿着中央铁芯柱43的长度方向流过。垂直于磁通量φ的截面并不是由多个磁元件构成，如叠层片和用来增加元件的截面而加入额外的物体。由界限52示出的磁性材料部分41a和41b之间的划分并没有增加中央铁芯柱43的截面面积，也并不意味着中央铁芯柱43是由不只一个“单个磁性元件”组成，因为垂直于操作中磁通量流动方向切开的截面示出仅为一个单个磁性元件。在整个截面上使用同样的磁性材料。

在操作中，对于本发明的第一实施例，中央铁芯柱43的磁截面相对于外铁芯柱42和44的磁截面设置成外铁芯柱和中央铁芯柱具有大致相等的饱和度，通过中央线圈45的控制电流I_c通过改变外铁芯柱42和44的饱和度引起穿过外线圈46和47的感应系数L₄₆和L₄₇发生变化。但是，控制线圈45的感应系数L₄₅随着通过该线圈45的控制电流I_c的变化基本保持恒定。通过线圈45的控制电流I_c要足够大到铁芯41的外铁芯柱42和44饱和，其降低了铁芯的磁导率，使并联外线圈46和47的感应系数L₄₆和L₄₇降低。控制电流I_c变得越高，感应系数L₄₆和L₄₇变得越低。另外，对于第一实施例，铁芯41的连接部分48-51逐渐变细以确保在从铁芯柱到连接臂的截面有一个最小增量的增加或是“阶梯”(“step”)。在截面面积的“阶梯”使得绕“阶梯”处铁芯材料部分不饱和。这限制了感应系数的最小值和变化范围。逐渐变细的连接部分对于通过控制线圈45的给定的控制电流I_c而言允许感应系数L₄₆和L₄₇更大的变化范围。铁芯41的圆形截面与例如矩形的其它类型截面相反提供了通过截面的磁通量的更均匀的分布，其导致铁芯柱和连接部分的磁性材料更均匀地饱和。这样，对于给定的控制线圈电流I_c可以获得更大的变化范围。另外，对于给定的截面圆形具有最短的可能的周长。因此，围绕铁芯41的圆形铁芯柱的给定匝数比其它具有如矩形的不同截面的铁芯柱需要更短的绕线的总长度。绕线总长越短使得可变电感器40的能耗越低。

但是，也可以使用其它形状的铁芯柱和连接部分的截面。而且，连接部分48-51中的一个截面可以在一维或二维上逐渐变细。实用的实施例对于连接部分48-51采用了矩形截面，如图5的透视图所示仅在一维上逐渐变细。图5是图3所示的本发明的透视图。

对于中央铁芯柱(在垂直于操作中磁通量流动方向的全部截面)使用一个单个磁性元件允许恒定的控制线圈感应系数L₄₅。为使控制线圈45的感应系数保持恒定需要如下条件：

1.在外铁芯柱42和44上的外线圈46和47并联连接；

2.中央铁芯柱43的磁截面等于外铁芯柱42和44的磁截面的总和；

3.连接部分48-51不完全饱和。如果连接部分不完全饱和，在铁芯柱即将进入饱和时线圈耦合处于接触状态。由于连接部分具有比外铁芯柱更大的截面，因此其保持不饱和。当连接部分如图示那样逐渐变细，以上则是正确的。

如果中央铁芯柱43的磁截面略大于外铁芯柱42和43的磁截面总和以使二者具有大致相等的饱和度，这样控制线圈45的感应系数基本上保持恒定。

如图3所示的本发明操作中，在中央铁芯柱43上的控制线圈45的感应系数L₄₅与图1中已有技术电路的感应系数L₁₂和L₁₃相比具有较低的值。另外，控制线圈45的感应系数随着控制电流I_c的变化不会发生明显变化。事实上如上所述，如果中央铁芯柱43的磁截面确实等于外铁芯柱42和44的磁截面总和，控制线圈45的感应系数根本不随控制电流I_c而变化。在一具有如原始线圈的线圈45的变压器上外线圈46和47作为短接次级线圈。这样，控制线圈45的感应系数L₄₅仅由变压器的漏感应系数(leakage inductance)来决定。因此，控制线圈45的感应系数L₄₅可以是一个低的且恒定的值。

在中央铁芯柱43的磁截面基本上大于外铁芯柱42和44的截面，而且连接臂从中央铁芯柱43到外铁芯柱42和44逐渐变细的情况下，由于仅是外铁芯柱42和44被控制电流I_c而饱和，所以对于给定的控制电流I_c可以获得最大变化范围的感应系数。中央铁芯柱43不饱和。这在第二实施例中已描述，但是在第二实施例中，控制线圈45的感应系数基本上不恒定。

在操作中，如果外铁芯柱42和44的磁截面总和小于中央铁芯柱43的磁截面，在其余铁芯柱饱和之前外铁芯柱42和44饱和。当只有外铁芯柱42和44被饱和，随着控制电流I_c的相同的变化可以获得感应系数L₄₆和L₄₇更大的变化，或者对于感应系数L₄₆和L₄₇相同的变化获得控制电流I_c的更小变化。在外铁芯柱42和44上的磁性材料被控制电流I_c饱和。因为，最小的感应系数L₄₆和L₄₇是由匝数确定而不是由磁性材料的磁导率确定。

相反，对于图1的已有技术，线圈16的最小感应系数依靠于磁性材料的磁导率，因为，在现有技术的可变电感器中，中央铁芯柱16上的磁性材料没有饱和。因此，在上述情况中，依靠于磁导率的上述公式1适用于限定最小感应系数。

本发明还构想了一种根据控制电流I_c来改变一个感应电路元件46或47的感应系数L₄₆和L₄₇的第一方法。在第一种方法中，获取一个由饱和磁性材料制成的三铁芯柱式铁芯，铁芯41的一个中央铁芯柱43的磁截面相对于铁芯41的两个外铁芯柱42和44的磁截面设置成在控制电流变化时，外铁芯柱42和44及中央铁芯柱43具有基本相等的饱和度，并联连接的线圈46和47缠绕在外铁芯柱42和44，其方式以便在中央铁芯柱43中由通过并联线圈46和47的电流引起的磁通量φ相互抵消。另外，将控制线圈45缠绕在中央铁芯柱43上。控制线圈45上的控制电流I_c发生变化以改变铁芯41的外铁芯柱42和44的饱和度进而改变在外铁芯柱42和44上每个并联线圈46和47的感应系数L₄₆和L₄₇。在中央铁芯柱43上的控制线圈45的感应系数L₄₅随着控制线圈45中控制电流I_c的变化基本保持恒定。

本发明又构想了根据控制电流I_c来改变一感应电路元件46或47的感应系数L₄₆和L₄₇的第二种方法。在第二种方法中，获得一个由饱和磁性材料制成的三铁芯柱式铁芯41。铁芯41的一个中央铁芯柱43的磁截面相对于外铁芯柱42和44的磁截面设置成外铁芯柱42和44饱和，中央铁芯柱43不饱和，连接三铁芯柱42，43和44的铁芯部分48-51从中央铁芯柱43的截面到外铁芯柱42和44的截面逐渐变细。并联线圈46和47缠绕在外铁芯柱42和44上，其方式以便在中央铁芯柱43中由通过并联线圈46和47的电流引起的磁通量相互抵消。将控制线圈45缠绕在中央铁芯柱43上。改变控制线圈45的控制电流I_c使外铁芯柱饱和进而改变每个并联线圈46和47的感应系数L₄₆和L₄₇。

改变控制电流I_c使外铁芯柱42和44饱和同时使中央铁芯柱43不饱和。连接部分48-51不完全饱和。事实上，只有最接近外铁芯柱的连接部分被饱和。

尽管本发明就最佳实施例进行了描述，但对该领域的技术人员而言，在不违背本发明的精神和范围内构想任何变化和改型都是显而易见的。对最佳实施例所作的附图和说明书仅是举例说明而不是限制本发明的范围，而且其意图在于在本发明的精神和范围内覆盖所有的变化和改型。

Claims

1.一种可变电感器，包括：

一个由饱和磁性材料制成的铁芯，所述铁芯具有三个铁芯柱，包括一个中央铁芯柱和两个外铁芯柱；

在上述中央铁芯柱上的一个控制线圈和在每个上述外铁芯柱上并联连接的线圈，以这样的方式使得在上述中央铁芯柱中由通过上述外铁芯柱上线圈的电流引起的磁通量相互抵消；

其特征在于通过所述控制线圈的电流利用改变外铁芯柱的饱和度引起穿过外铁芯柱上线圈的感应系数的变化，所述控制线圈的感应系数随着上述控制线圈中电流的改变而基本保持恒定；

所述中央铁芯柱的磁截面相对于所述外铁芯柱的磁截面设置成所述中央铁芯柱及外铁芯柱基本上具有相等的饱和度。

2.根据权利要求1的可变电感器，其特征在于所述中央铁芯柱的磁截面等于或大于所述外铁芯柱的磁截面的总和。

3.根据权利要求1的可变电感器，其特征在于连接所述三个铁芯柱的铁芯部分是从所述中央铁芯柱到所述外铁芯柱逐渐变细的。

4.根据权利要求1的可变电感器，其特征在于所述中央铁芯柱是由一单个的磁性元件形成。

5.根据权利要求1的可变电感器，其特征在于所述铁芯中的至少一个铁芯柱具有基本上为圆形的截面。

6.根据权利要求1的可变电感器，其特征在于连接所述铁芯柱的至少一个铁芯部分具有大致为圆形的截面。

7.根据权利要求1的可变电感器，其特征在于连接所述铁芯柱的铁芯部分至少在一维上逐渐变细。

8.一种可变电感器，包括：

在中央铁芯柱上的一个控制线圈和在每个外铁芯柱上并联连接的线圈，以这样的方式使得在上述中央铁芯柱中由通过上述外铁芯柱上线圈的电流引起的磁通量相互抵消；

其特征在于通过所述控制线圈的电流引起穿过所述外铁芯柱上线圈的变化的感应系数；

所述中央铁芯柱的磁截面相对于所述外铁芯柱的磁截面设置成所述外铁芯柱被饱和，而所述中央铁芯柱没有被饱和，连接所述三个铁芯柱的铁芯部分从所述中央铁芯柱截面到所述外铁芯柱截面逐渐变细。

9.根据权利要求8的可变电感器，其特征在于所述铁芯的至少一个铁芯柱具有大致为圆形的截面。

10.根据权利要求8的可变电感器，其特征在于连接所述三个铁芯柱的至少一个铁芯部分具有一个大致为圆形的截面。

11.根据权利要求8的可变电感器，其特征在于连接所述三个铁芯柱的铁芯部分至少在一维上逐渐变细。

12.一种根据控制电流改变感应电路元件的感应系数的方法，包括：

a)获取一个由饱和磁性材料制成的三铁芯柱式磁铁芯，所述磁铁芯的一个中央铁芯柱磁截面相对于两个外铁芯柱磁截面设置成所述中央铁芯柱及所述外铁芯柱在如下d)步骤中具有大致相等的饱和度；

b)在所述铁芯的所述外铁芯柱上缠绕并联线圈，其方式如下：

使得在所述中央铁芯柱中由通过所述并联线圈的电流引起的磁通量相互抵消；

c)缠绕所述中央铁芯柱的一个控制线圈；

d)改变所述控制线圈的控制电流以改变所述铁芯的外铁芯柱的饱和度进而改变每个所述并联线圈的感应系数；

在所述中央铁芯柱的所述控制线圈的感应系数随着所述控制线圈的电流变化而基本保持恒定。

13.一种根据控制电流改变感应电路元件的感应系数的方法，包括：

a)获取一个由饱和磁性材料制成的三铁芯柱式磁铁芯，所述磁铁芯的一个中央铁芯柱磁截面相对于两个外铁芯柱磁截面设置成所述外铁芯柱被饱和而所述中央铁芯柱没有被饱和，连接所述三个铁芯柱的铁芯部分从所述中央铁芯柱的截面到所述外铁芯柱的截面逐渐变小。

c)缠绕所述中央铁芯柱的一个控制线圈；

d)改变所述控制线圈的控制电流以使所述铁芯的外铁芯柱饱和进而改变每个所述并联线圈的感应系数；

e)进行改变所述控制电流的步骤以使所述铁芯的外铁芯柱饱和同时使所述中央铁芯柱不饱和。