电流相依的电感的制作方法
本发明涉及电流相依的无源电感并且涉及用于构造此类电流相依的无源电感的方法。最后，本发明涉及包括电流相依的无源电感的功率转换器。
背景技术：
用于构造电流相依的无源电感的众所周知的解决方案是使用具有由绕组环绕的中心支柱的磁芯。该现有技术解决方案的中心支柱包括阶梯式气隙。阶梯式气隙例如通过在较短的第一区域中完全去除中心支柱并通过在与第一区域相邻的第二区域中减小中心支柱的横截面来构造。因此，当低电流流过绕组时，只产生小的磁通，并且只有第一区域充当气隙并确定电感的值。随着流过绕组的电流增加，磁通增加，直到其中中心支柱的第二区域饱和并且其磁导率下降的点为止。这导致磁通的磁阻增加。实际上，在这种情况下，第二区域表现为气隙。因此，电感的值降低。
然而，这种解决方案也有一些缺点：在气隙处存在磁场边缘。在大多数情况下，第一区域足够小，以便使由于磁场与绕组的相互作用引起的损耗甚至在紧凑布置的绕组中也保持可接受。一旦出现饱和效应，这种情况就不存在了：新出现的气隙具有第一和第二区域一起的大小。边缘磁场伸出到进一步远离中心支柱，并且要么不得不接受高损耗，要么不得不增加绕组和中心支柱之间的距离。利用该现有技术解决方案，不可能构建甚至在更高的电流下具有低损耗的紧凑电感。
在us20140313002（delta）中公开了电流相依的无源电感的另一种解决方案。该申请公开了五个i形-磁芯的组件，这五个i形-磁芯布置成e-i形-磁芯。绕组环绕中心支柱，同时与中心支柱平行布置且在中心支柱的不同侧上的两个外支柱具有不同的长度。这导致在中心支柱的右边和左边上具有不同大小的气隙。当低电流流过绕组时，经过较长支柱的路径的磁阻低于经过较短支柱的路径的磁阻。因此，总电感具有第一值。如果电流增加，那么将达到其中较长支柱饱和的点，从而增加该路径的电阻并且因此引导磁场也使用经过较短支柱的路径。这进而导致总电感的值下降。
尽管避免了大的气隙，但是us‘002的解决方案一方面局限于非常特定的磁芯几何形状，并且另一方面，它的所有气隙都在绕组的近邻。如果以紧凑的方式构建电感，那么边缘磁场可能会再次与绕组相互作用并引起损耗。
除了电流相依的无源电感之外，还已知电流相依的有源电感。电流相依的有源电感电感包括控制电路。该控制电路可或者在磁芯中产生额外的磁电流，或者机械地控制气隙的大小。尽管在调适电感方面提供了较大的灵活性，但是此类有源部件需要额外的电路且构建起来更加复杂，并且因此具有更大的故障风险和更高的成本。
技术实现要素：
本发明的目的是创建与最初提到的技术领域有关的电流相依的无源电感，它允许在尺寸上紧凑的同时将损耗减至最小。
本发明的解决方案由权利要求1的特征指定。根据本发明，一种电流相依的无源电感包括磁芯、绕组和至少一个边岸气隙（bankairgap）。在边岸气隙和绕组之间布置由磁性材料制成的饱和区域。饱和区域布置成使得磁通路径分叉为经过饱和区域的第一路径和经过边岸气隙并绕开饱和区域的第二路径。对于小于第一饱和电流的绕组电流，第一路径的磁阻小于第二路径的磁阻绕组，并且由此对于高于第一饱和电流的绕组电流，第二路径的磁阻小于第一路径的磁阻，这是由于在饱和区域中出现显著的饱和效应导致的。
磁性材料优选为具有大于2的初始相对磁导率的材料。非磁性材料是初始相对磁导率小于2的材料。
初始磁导率是在磁场强度接近于零下的未磁化材料下测量的磁导率。它是b-h回路的初始磁化曲线在原点处的斜率。优选地，在25℃下确定初始磁导率。
相对磁导率是该磁导率除以自由空间的磁导率μ0。
因此，初始相对磁导率是b-h回路的初始磁化曲线在原点处的斜率除以自由空间的磁导率μ0。
在边岸气隙和绕组之间设置饱和区域提高了电感的效率：在这种情况下，饱和区域充当绕组和边岸气隙之间的屏障。边岸气隙中的边缘磁场与饱和区域而不是与绕组相互作用：即使饱和区域饱和，并且已具有高磁阻，该磁阻仍然至少略低于周围空气的磁阻，结果是引导边缘磁场。
边岸气隙是具有与堤岸相对于河的类似目的的气隙：只要饱和区域不饱和，它便防止大多数磁通进入到饱和区域。一旦饱和区域饱和，磁通的相当大一部分穿过边岸气隙，并且由平行于饱和区域布置的磁芯部分引导。
磁通是由流过电感的绕组的电流所产生的磁通。
利用通常用于描述磁路的术语来描述这种情况：当电流流过绕组时，产生磁场。该磁场产生“驱动”磁通经过磁路的磁动势。磁通总是形成闭合回路。这些回路的位置和形状很大程度上取决于周围材料的磁阻：回路选择最小磁阻的路径。磁阻，有时又称为磁阻抗，定义为磁动势和磁通之比。在磁均匀的磁路元件中，可通过元件的长度除以材料的磁导率与元件的横截面积的乘积来计算磁阻。如果没有另外说明，那么本文假设，磁阻是在小且初始的磁通下并且因此没有饱和和/或磁滞效应的情况下所确定的磁阻。
此外，在本发明的上下文中，磁通路径优选应当是对于给定的磁芯和绕组几何形状对于其大多数长度沿磁芯的任何回路。根据本发明的磁通路径的磁阻优选显著小于对于足够低以避免在磁芯中的任何位置出现饱和效应的磁通没有磁通路径的回路的磁阻。在一个较佳实施例中，为了确定哪些回路视为是磁通路径，确定在低磁场下的所有可能路径的磁阻，从而在大多数情况下导致值的双峰分布。属于具有较低磁阻的群组的所有回路都视为是磁通路径。在不存在双峰分布的情况下，优选使用中程数作为阈值，其中，将磁阻低于中程数的所有回路视为是磁通路径。
在本发明的上下文中，应当将分叉的磁通路径理解为是两个回路，这两个回路都是磁通路径，这两个回路在一个区域中具有共同的位置和形状，但在第二区域中彼此不同。
饱和区域优选是具有一横截面的磁芯的一部分，该横截面与经过它的磁通路径垂直，该横截面小于在与相同磁通路径相关联的磁芯的另一个区域中与相同磁通路径垂直的横截面。在另一个实施例中，饱和区域由一种材料制成，该种材料在一磁通下饱和，而该磁芯的其余部分的材料在该磁通下不饱和。
优选地，如果连接边岸气隙的一点与绕组的某一点的所有直线穿过饱和区域，那么饱和区域布置在边岸气隙和绕组之间。
优选地，气隙（尤其是边岸气隙）是由磁通路径所穿过的区域，该气隙（尤其是边岸气隙）是由具有相较于磁通路径直接在气隙之前和之后所穿过的材料更小的初始相对磁导率制成的。优选地，与该磁通路径垂直的气隙（尤其是边岸气隙）的横截面等于与磁通路径垂直测量的磁通路径直接在气隙之前和之后所穿过的材料的横截面中的较小者。
边岸气隙是气隙。
“显著的饱和效应”优选在磁场强度h下开始出现，在该情况下，y-轴上有磁导率幅值的曲线的最大值并且x-轴上施加有磁场强度h。优选地，在电流相依的无源电感的估计的工作温度下确定显著的饱和效应的开始。在另一个实施例中，一次在25℃下并且一次在100℃下确定显著的饱和效应的开始，并假设显著的饱和效应的开始发生在这两个测量值的所施加的磁场强度h值的算术平均值下。
在一个实施例中，饱和区域由具有急剧饱和行为的材料制成。
优选地，如果通过指数定律来近似显示在垂直轴上的增量磁导以及在x-轴上的磁场强度h的曲线，并且该指数定律的所观察的指数小于或等于-1，优选地小于或等于-1.5，那么材料具有急剧的饱和行为。优选地，如果指数定律的所观察的指数大于-1，那么材料具有软饱和行为。优选地，在25℃的温度下进行必要的测量。
为了确定指数，优选地，确定磁场强度，在该磁场强度下增量磁导率达到低磁场强度下的增量磁导率的70%和30%。可估计指数定律的指数是这两个增量磁导率之比的对数除以这两个磁场强度值之比的对数。一旦饱和开始，随着磁场强度的增加，具有急剧饱和行为的材料的磁阻强烈增加。因此，在从饱和磁场强度开始的小的磁场强度区间中，电流相依的电感的电感值在磁场强度值的反应中明显且快速地变化。根据本发明的电感的特征曲线（其表明电感取决于流过绕组的电流），因此包含在电流值的区间内几乎恒定的电感值的明显分离的平稳段。基本上且在实践中，可将电流相依的无源电感（其有饱和区域，所述饱和区域由具有急剧饱和行为的材料制成）描述为具有一组离散的电感值。这有利于设计使用手边的电感值的电路，并且它也有助于检测显著大于第一饱和电流的电流流过绕组。
也有可能从由软饱和材料制成的材料来形成饱和区域。在这种情况下，电感值在较宽的绕组电流区间内变化，但是与具有急剧饱和行为的材料的情形相比，这些变化较小。
在一个优选实施例中，饱和区域由具有急剧饱和行为的材料制成，而磁芯的其它部分由具有软饱和行为的材料制成。以此方式，电感可具有明显区分的初始电感值和中等电感值，但是平稳过渡到一旦磁芯完全饱和就达到的低值。
在一优选实施例中，饱和区域由铁氧体制成。
在一更优选的实施例中，饱和区域由软铁氧体制成。
优选地，铁氧体在这里以及在下文中是由一过程产生的材料，在该过程中，以粉末形式混合铁氧化物和另外的金属化合物，进行煅烧，然后研磨成小颗粒，压制成型并进行烧结。
软铁氧体是具有低矫顽力的铁氧体。例如，锰锌铁氧体和镍锌铁氧体是软铁氧体。
铁氧体具有以下优点：它们具有高电阻率，这在高频下减少材料中的涡流损耗。因此，铁氧体的使用使电感甚至更加有效。此外，它们通常具有15或更大的初始相对磁导率，从而导致在不饱和时有效地引导磁场和产生的磁通。优选地，使用初始相对磁导率大于1000的铁氧体。许多铁氧体急剧饱和。这导致在其期间第一路径主导电感的电感值的绕组电流区间与在其期间第二路径主导电感的电感值的绕组电流区间之间的确切过渡。
在另一个实施例中，饱和区域由粉末磁芯制成。粉末磁芯软饱和。因此，在磁场强度h增加的情况下并且在比可比较的铁氧体磁芯更宽的磁场强度值内，粉体磁芯的电感值更缓慢地下降。这导致在其期间第一路径主导电感的电感值的绕组电流区间与在其期间第二路径主导电感的电感值的绕组电流区间之间平稳过渡。
在另一个实施例中，饱和区域由非晶金属制成。由非晶金属制成的磁芯软饱和，并且因此在磁场强度增加的情况下并且在比可比较的铁氧体磁芯更宽的磁场强度值内，它们的电感值更缓慢地下降。这导致在其期间第一路径主导电感的电感值的绕组电流区间与在其期间第二路径主导电感的电感值的绕组电流区间之间平稳过渡。
在一个实施例中，磁芯的所有非气隙部分由相同的材料制成，优选由铁氧体制成。
由于饱和区域是磁芯的一部分，所以在该实施例中，除了气隙之外，饱和区域和磁芯的其余部分之间的材料没有差别。
气隙是例如边岸气隙和中心气隙（如果适用的话）。
这样有简化了设计和制造的优点，因为只需要考虑最少的材料并将它们彼此组合。
在一个实施例中，饱和区域与绕组相邻。
本发明的基本想法是，在边岸气隙和绕组之间设置饱和区域。除了这个要求之外，该实施例还要求在饱和区域和绕组之间没有任何另外的部件。然而，优选地，绕组包括线圈形成器。
这样有电感更加紧凑的优点，因为利用饱和区域本身来定义绕组窗口。
在一个实施例中，边岸气隙完全被磁性材料环绕。
穿过气隙的磁通形成边缘。这意味着，磁通可能穿过磁芯的凸壳外部的体积。为了避免对布置在电感附近的部件产生不期望的影响，可以用磁性材料来环绕边岸气隙。在这种情况下，在大量磁场可能延伸到磁芯外之前，通过周围的磁性材料将边岸气隙的边缘磁场集中在磁芯内部。
在一个实施例中，边岸气隙止于磁芯的外壁。该实施例的优点是它易于构造：可通过在两个磁芯之间设置所期望的厚度的层来简单地构造边岸气隙。
在一个实施例中，边岸气隙包括不同厚度的区域。优选地，用两种不同的非磁性材料来填充边岸气隙，尤其是部分地用诸如空气的流体填充，并且部分地用固体非磁性材料填充。
这样具有以下优点：可以区分其中假设一旦在饱和区域中出现显著的饱和效应磁通便穿过气隙的区域与由于较大的厚度增加了磁阻而导致磁通不应穿过气隙的区域。此外，该实施例允许更精确地在第二路径中引导磁流。最后，该实施例允许由与磁芯的其余部分相同的部件构造磁芯中定义第二路径的部分。这降低了成本。
使用固体非磁性材料具有以下优点：可简单地通过在磁芯材料之中设置所期望的厚度的非磁性材料来固定边岸气隙厚度。在环绕边岸气隙的磁芯材料的复杂形状的情况下，使用空气或另一种流体作为非磁性材料有利于冷却和构造。
在另一实施例中，边岸气隙具有恒定厚度。在这种情况下，磁芯的定义第二路径的部分可以是简单的平板或具有升高边的板。这两种形状都易于构造。此外，对于简单的几何形状，有利于进行仿真和计算。
在一个实施例中，所有绕组绕在磁芯的相同支柱上。
将所有绕组绕在相同支柱上利于电感的设计，并且在大多数情况下允许将它构建得更加紧凑。
在一个实施例中，边岸气隙垂直于绕组的纵轴延伸，并在绕组上方或绕组下方穿过绕组的纵轴。
在该实施例中，饱和区域位于绕组窗口的上端正上方或下端正下方。出现在饱和区域、边岸气隙或与它接近的结构中的可能的边缘磁通只可（如果有的话）与绕组的上端或下端相互作用。因此，由磁场与传导绕组的相互作用引起的发热（如果有的话）只发生在这个相当小且外围的区域中，在该外围区域中在许多情况下被动冷却是足够的。
在一个实施例中，电流相依的电感包括中心气隙，该中心气隙位于绕组绕在其上的磁芯支柱上。
中心气隙是气隙。它不同于边岸气隙。中心气隙用于在低绕组电流下并且因此在饱和区域不饱和的情况下控制电感的总电感值。优选地，选择足够小的中心气隙的大小，以避免显著的损耗。一方面，在绕组绕在其上的磁芯支柱上设置中心气隙是可适于许多不同类型和几何形状的磁芯的通用解决方案，并且另一方面，它创建了电感的对称形状，与非对称形状相比，该对称形状更易于设计和处理。
在一个实施例中，电流相依的电感在磁芯的所有或一些外侧部分中包括一个或多个外侧气隙。磁芯的外侧部分优选是基本上与绕组绕在其上的磁芯支柱平行延伸的部分。在一个实施例中，外侧部分是外侧支柱。外侧气隙是气隙。它不同于边岸气隙且不同于中心气隙。
在一个实施例中，除了中心气隙之外，电流相依的电感在磁芯的所有或一些外侧部分中包括外侧气隙。该实施例具有以下优点：可通过堆叠磁芯部分（其具有全都有相同长度的支柱）并在之中设置气隙材料来容易地组装它。
在一个实施例中，电流相依的电感的磁芯包括绕组绕在其上的中心支柱、外侧部分、底部部分、中间部分和顶部部分。底部部分连接中心支柱的下端和外侧部分的下端。顶部部分连接中心支柱的上端和外侧部分的上端。中间部分在底部部分和顶部部分之间的高度连接中心支柱和外侧部分，以使得它既不接触底部部分也不接触顶部部分。底部部分、外侧部分、中间部分和中心支柱定义一个或多个绕组窗口。边岸气隙在中间部分和顶部部分之间的高度布置在中心支柱中。中心支柱、顶部部分、底部部分、中间部分和外侧部分由相同的材料制成。底部部分的最小横截面积小于或等于中间部分的最小横截面积和顶部部分的最小横截面积之和。中间部分的最小横截面积小于底部部分的最小横截面积。因此，中间部分包括饱和区域。
外侧部分可以是单个构件，如空心圆柱体，或者它可包括多个构件，如布置在中心支柱的相对侧上的空心圆柱体的两条或两段。
在该实施例中，一个磁通路径沿中心支柱直到中间部分，继续经过中间部分，并从那里进入并经过外侧部分。然后，它进入到底部部分，沿底部部分并再次进入到中心支柱，从而使得回路闭合。
另一个磁通路径沿中心支柱直到顶部部分，并在这条路上穿过边岸气隙。它继续经过顶部部分，并从那里进入并经过外侧部分。然后，它进入到底部部分，沿着底部部分并再次进入到中心支柱，从而使得回路闭合。
显然，这两个磁通路径有一个共同区域：它是底部部分和中间部分之间的中心支柱段，所述至少一个外侧部分位于底部部分和中间部分之间的段，以及底部部分。然而，这两个路径在中间部分中、外侧部分的和中心支柱的上段中以及在顶部部分中是不同的。
因此，存在一个分岔的磁通路径，其分叉为经过中间部分的第一路径和经过边岸气隙、中心支柱的上段、顶部部分、和外侧部分的上段的第二路径。
中间部分、中心支柱、顶部部分和外侧部分全都由相同的材料制成，因此它们具有相同的相对初始磁导率。因此，在低绕组电流下的第一路径的磁阻与中间部分的长度和横截面积之比成比例。在低绕组电流下的第二路径的磁阻与以下参数之和成比例：
a）边岸气隙的长度与横截面积之比乘以磁芯材料的磁导率与边岸气隙材料的磁导率之比；
b）边岸气隙的顶部和顶部部分之间的中心支柱段的长度与横截面积之比；
c）顶部部分的长度与横截面积之比；以及
d）位于中间部分的顶部和顶部部分之间的外侧部分段的长度与横截面积之比。
不同部分的横截面积和/或它们的磁导率可沿它们的长度变化。在这种情况下，可通过以上给定比值沿具有变化的横截面的部分的长度上的积分来估计磁阻。磁导率可能会因为饱和和/或温度差而改变。
中间部分和顶部部分在长度上基本上相等。它们的横截面在许多情况下不同，但是这种差异在大多数情况下小于一个数量级。然而，磁芯材料和边岸气隙材料的磁导率之比一般大于两到三个数量级。因此，在低绕组电流下，第二路径的磁阻大于第一路径的磁阻，并且这种差异在大多数情况下由边岸气隙的影响a)主导。
因此，在低磁场强度和低绕组电流下，很大一部分磁通经过第一路径，并且因此磁通路径“中心支柱直到中间部分-中间部分-从中间部分开始的外侧部分-底部部分-中心支柱”的性质决定电感的电感值。
随着磁场强度和绕组电流增加，第一路径开始饱和，并且因此它的磁导率下降。从而，第一路径和第二路径的磁阻之间的差减小，并且经过第二路径的磁通的比例增加。在第一饱和磁电流下，第二路径的磁阻小于第一路径的磁阻。因此，大多数磁通经过第二路径，并且因此路径“中心支柱-顶部部分-外侧部分-底部部分-中心支柱”的性质决定电感的电感值。
随着磁场强度和绕组电流的更进一步的增加，第二路径也可能开始饱和，并且从而降低它的磁导率。然而，由于底部部分的最小横截面积小于或等于顶部和中间部分的最小横截面积之和，所以底部部分将或在顶部部分之前或与顶部部分基本上同时饱和。因此，磁芯的较大部分将在如此高的绕组电流开始饱和，并且电感的总电感值下降较低值。
这是使中心支柱在中间部分和顶部部分之间延续的优点，因为在外部部分部分地环绕中心支柱的情况下，或在外侧部分包括多个构件的情况下，磁芯材料至少部分地环绕边岸气隙，这减少了边缘损耗。
在一个实施例中，至少有两种类型的边岸气隙：一方面是位于中心支柱的两段之间的材料填充的边岸气隙，并且另一方面是在中心支柱和外侧部分之中位于中间部分的上侧和顶部部分的下侧之间的空气填充的边岸气隙。
在另一个实施例中，在中心支柱的两段和中间部分的上侧和顶部部分的下侧之间存在材料填充的边岸气隙，并且优选地，该边岸气隙处处具有相同的厚度。
相对于产生磁动势的绕组电流绘制电感的电感值曲线，推出减小的曲线。在具有急剧饱和特性的磁芯材料的情况下，曲线在绕组电流的某个区间内包括电感值基本上恒定的三个平稳段。第一平稳段的高度由路径“中心支柱直到中间部分-中间部分-从中间部分开始的外侧部分-底部部分-中心支柱”的电感所确定。该平稳段在第一饱和电流结束，第一饱和电流是在其中第一路径的磁阻等于第二路径的磁阻的绕组电流。因此，第一平稳段的结束可能会受到中间部分的横截面积以及受边岸气隙的影响。由于边岸气隙也会影响第二平稳段的高度，所以一般可取的是使中间部分的横截面积适于确定第一平稳段的结束。第二平稳段的高度由路径“具有边岸气隙的中心支柱-顶部部分-外侧部分-底部部分-中心支柱”的电感值所确定。该路径的电感值受边岸气隙的强烈影响，并且因此，可通过为边岸气隙选择合适的大小和材料来将第二平稳段的高度设置成是小于第一平稳段的电感值的期望值。第二平稳段在饱和区域外部的某个位置产生使磁芯材料饱和的磁场强度的绕组电流下结束。该绕组电流是最终的饱和电流。可通过减小或增大位于饱和区域外部的磁芯的最小横截面的横截面来将第二平稳段的终点设置为所期望的绕组电流。
在一个实施例中，中心支柱和外侧部分都不在中间部分上方继续。而是，存在用中间部分大小的平坦顶部部分来覆盖的中间部分大小的边岸气隙。该实施例具有构造特别简单的优点。
在一个实施例中，磁芯包括中心支柱、底部部分、顶部部分和外侧部分。底部部分连接中心支柱的下端和外侧部分的下端，并且顶部部分连接中心支柱的上端和外侧部分的上端。采用使得将外侧部分布置在边岸气隙和绕在中心支柱上的绕组之间的方式沿外侧部分布置边岸气隙。将由与中心支柱、底部部分、顶部部分和外侧部分相同的材料制成的额外磁芯层设置在边岸气隙上。在该实施例中，外侧部分的最小横截面积小于顶部和底部部分的横截面积中的最小横截面积。此外，额外磁芯层的最小横截面积与外侧部分的最小横截面积之和等于或大于顶部和底部部分的横截面积中的最小横截面积。
在该实施例中，有一个磁通路径，该磁通路径经过中心支柱、顶部部分、外侧部分和底部部分，并且另一个磁通经过中心支柱、顶部部分、边岸气隙、额外的磁芯层、边岸气隙和底部部分。这些路径的共同区域是中心支柱、顶部部分和底部部分。第一路径沿所述至少一个外侧部分。第二路径第一次经过边岸气隙，沿额外的磁芯层，并第二次经过边岸气隙。
在另一个实施例中，边岸气隙只沿外侧部分的一部分布置，以使得存在一段接近于外侧部分的上端或接近于外侧部分的下端，其中存在在外侧部分和额外的磁芯层之间的直接接触。在这种情况下，第二路径只经过边岸气隙一次。
在一个实施例中，电流相依的电感包括：三个单个构件部件，它们是第一部件、第二部件和第三部件；边岸气隙部件；以及优选地包括中心气隙部件。
第一部件是包含底部部分、外侧部分的下段和中心支柱的下段的单个构件。
第二部件是包含中间部分、外侧部分的中段和中心支柱的中段的单个构件。
第三部件是包含顶部部分、外侧部分的上段和中心支柱的上段的单个构件。
中心气隙部件（如果存在的话）由在室温下的相对初始磁导率μr接近于1的材料制成，该材料将布置在第一部件和第二部件之间。
边岸气隙部件由在室温下的相对初始磁导率μr接近于1的材料制成，边岸气隙部件要布置在第二部件和第三部件之间。
第一、第二和第三部件由相同的材料制成，并且在该实施例中优选由铁氧体制成。
该实施例具有特别易于构造的优点：基本上，第一、第二和第三部件可由相同的预制零件构造而成。尽管第一和第三部件上不需要工作，但是第二部件的中段的至少一部分需要在其厚度上减小，以使得它可充当饱和区域。此外，可选的工作包括：减小第一、第二或这两个部件的中心支柱的长度，以便为中心气隙创建空间；和/或减小中心支柱和第三部件的外侧部分的长度，以便实现更加紧凑的电感。也有可能使第三部件的中心支柱短于第三部件的外侧部分，以便为边岸气隙创建空间。
在这项工作之后，可通过简单地堆叠这些部件来构造电感：将第一部件以底部部分向下的方式放置在桌上。如果期望，将中心气隙部件放置在中心支柱上，并且再次如果期望，将中心气隙部件放置在外侧部分上。围绕中心支柱布置绕组。然后，将第二部件放置在第一部件上，以使得它的中心支柱接触中心气隙部件（如果存在的话）或者否则接触第一部件的中心支柱，并使得第二部件的外侧部分接触或者第一部件的外侧部分或者设置在第一部件的外侧部分上的中心气隙部件。然后，将边岸气隙部件放置到第二部件的上侧上，并将第三部件放置在它的顶部上，其中它的中心支柱和外侧部分向下指，并且顶部部分向上引导。边岸气隙材料可只在第三部件的中心支柱和中间部分之间，或者它可覆盖更大的部分，特别是中间部分的完整上侧。可以用夹子、粘合剂或由现有技术已知的其它方法来固定部件的叠堆。
该实施例具有以下优点：可使用只需进行小的调整的非定制预制部件，并且因此成本被最小化。
根据本发明的功率转换器包括扼流器。扼流器包括根据本发明的电流相依的无源电感。
开关模式功率转换器包括用于控制输出上的纹波电流的扼流器。在许多情况下，在标称输出功率下期望低纹波。另外，如果由于某种原因在短时间周期内有较高的输出电流流过，那么功率转换器不应断路。在这些非标称条件期间，允许纹波电流的振幅显著提高。因此，使用扼流器（所述扼流器设计成降低纹波电流，也降低因此而来的高电流）将不必要地增加功率转换器的大小、重量和成本。
使用在高电流条件下将扼流电感的电感值减小至中等值的扼流电感解决了这种情况：在标称条件期间，电感值等于初始电感值平稳段的值。磁通主要经过第一路径，并且没有显著的饱和。然而，在较高电流的情况下，电感的电感值下降到中等电感值平稳段的值。纹波电流增加，这如上文所解释的那样是可接受的。当电感值已下降时，电感中储存较少的能量。因此，如果高输出电流的情况迅速停止，例如因为检测到故障，那么相较于具有恒定电感值的电感的情况自感应电压要更小。
中等电感值平稳段值高于完全饱和的磁芯的电感值。因此，流过绕组的电流比它在甚至更低的电感值下将会是的电流更小。因此，相较于在甚至更低的电感值的情况下，电流的绕组和其它电子部件的发热更少。
因此，对电路的要求更低，从而与其中磁芯具有足够大的尺寸以便完全避免饱和的情形和其中可能会发生磁芯的完全饱和的情形相比，允许更轻、更小且更具成本效益的构造。
根据本发明用于构造电流相依的无源电感的方法包括以下步骤：
a）选择第一饱和电流的值、最终饱和电流的值和中等电感值平稳段的值；
b）选择饱和区域的最小横截面积和材料，以使得饱和区域在具有第一饱和电流的值的绕组电流流过时饱和；
c）选择边岸气隙的厚度，以使得当具有大于第一饱和电流但是小于最终饱和电流的值的绕组电流流过时，磁芯的电感的值等于所选择的中等电感值平稳段的值；
d）选择磁芯的尺寸和材料，以使得在具有最终饱和电流的值的绕组电流流过磁芯时，磁芯在饱和区域之外饱和。
第一饱和电流和最终饱和电流是流过绕组并且由此产生在磁芯的特殊区域中导致饱和效应的磁场的绕组电流。磁芯可包括多于一个饱和区域，例如在e的中心支柱上具有绕组的e-i形-磁芯以及沿e的共用条具有两个饱和区域的情形中。术语“共用条”在这里以及在下文中表示连接磁芯的部件的一组支柱的一块磁性材料。在此类情况下，流过饱和区域之一的磁通低于由流过绕组的电流所产生的磁通，因为中心支柱中的磁通在两个饱和区域中分开。第一饱和电流是其中两个饱和区域均开始表现出显著的饱和效应时的绕组电流。如果在基本相同的绕组电流时没有发生这种情况，那么优选地，只有在较低绕组电流下开始表现出饱和效应的区域才是饱和区域。类似地，最终饱和电流是流过绕组以产生磁场从而使得磁芯的与饱和区域不同的部分开始表现出显著的饱和效应的电流。
“显著的饱和效应”优选在磁场强度h下开始出现，在该情况下，y-轴上有磁导率幅值的曲线的最大值并且x-轴上施加有磁场强度h。优选地，在电流相依的无源电感的估计的工作温度下确定显著的饱和效应的开始。在另一个实施例中，一次在25℃下并且一次在100℃下确定显著的饱和效应的开始，并假设显著的饱和效应的开始发生在这两个测量值的所施加的磁场强度h值的算术平均值下。通过知道在该磁场强度值下的磁导率幅值，就可以知道饱和下的磁通密度b的值。
磁通是b-场与横截面积的乘积。此外，可估计由绕组电流产生的磁通是绕组的数量乘以绕组电流除以总磁路的磁阻。因此，知道磁路的几何形状并使饱和区域的横截面积保持未知，可将在等于第一饱和电流的绕组电流下经过饱和区域的磁通表示为横截面积的函数。该磁通除以横截面积应当等于饱和下的磁通密度b。给定饱和区域中的最小横截面积的第一估计值，可对该表达式求解以获得横截面积。
可利用最终饱和电流而非第一饱和电流来使用类似的方法以便计算饱和区域外的磁芯的最小横截面的第一估计值。
因此，可通过选择合适的横截面积和/或通过选择在不同的b-场值饱和的磁芯材料来达到第一和最终饱和磁通。
如果需要更高等级的确定性，那么可基于该估计值设计原型设计，并基于计算机模拟的结果和/或实验结果对它进行修正。
步骤c），选择边岸气隙的厚度可如下进行：
绕组电流应当具有大于第一饱和电流且小于最终饱和电流的值。在这种状况下，饱和区域饱和，但是磁芯的其余部分不饱和。因此，磁路中基本上有三种类型的区域：具有极低磁导率的气隙、具有低磁导率的饱和区域和具有高磁导率的标称区域。
通常可估计区域的磁阻等于该区域的长度与磁导率及其横截面积的乘积之比。分别沿磁通线的垂线测量长度和横截面积。
可估计彼此平行布置的两个区域的接点之间的总磁阻是这两个区域的磁阻的倒数值之和的倒数值。可估计串联连接的区域之间的总磁阻是这些区域的磁阻之和。然后，可估计总电感是绕组的匝数的平方除以磁芯的总磁阻之比。磁芯的气隙将主导总磁阻，并且优选地，边岸气隙是唯一的具有未知厚度的气隙。该未知的厚度是上文给定的用于估计磁阻的公式中的边岸气隙区域的长度。
因此，可选择边岸气隙的厚度，以使得根据上文给定的估计值获得期望的感应。如果需要更高等级的确定性，可基于该估计值设计原型设计，并基于计算机模拟的结果和/或实验结果对它进行修正。
中等电感值平稳段的值优选是等于第一饱和电流和最终饱和电流的算术平均值的绕组电流下的期望电感值。
在一个实施例中，中等电感值平稳段的值优选是在具有在第一饱和电流和最终饱和电流之间的值的并且对最终应用是重要的中间绕组电流下的期望电感值。例如，第一饱和电流可以是在连接到包括电流相依的电感的功率转换器的装置的标准使用期间所预期的电流的上限，中等绕组电流可以是在该装置的例外使用期间所预期的电流，并且最终饱和电流可以是在装置快要故障或发生故障下出现的电流的下限。
在一个实施例中，除了用于构造电流相依的电感的方法的这些步骤之外，用于构造具有中心气隙的电流相依的电感的方法还包括以下步骤：
a）选择初始电感值平稳段的值；
b）选择中心气隙的厚度，以使得当绕组电流小于第一饱和电流时，电感的电感值等于选择的初始电感值平稳段的值。
中心气隙优选位于用于绕在绕组上的支柱上。此类中心气隙甚至在磁路的低绕组电流部分处，并且因此甚至在非常低的绕组电流下在没有任何饱和效应的情况下影响电感的电感值。
选择中心气隙的厚度可如下进行：
绕组电流应当具有小于第一饱和电流的值。在这种状况下，磁芯不饱和。因此，磁路中基本上有两种类型的区域：具有极低磁导率的气隙和具有高磁导率的标称区域。
如上文所解释，通常可估计区域的磁阻等于该区域的长度与磁导率及其横截面积的乘积之比。沿磁通线测量长度。垂直于磁通线测量横截面积。
可估计彼此平行布置的两个区域的节点之间的总磁阻是这两个区域的磁阻的倒数值之和的倒数值。可估计串联连接的区域之间的总磁阻是这些区域的磁阻之和。
然后，可估计总电感值是绕组的匝数的平方除以磁芯的总磁阻之比。
在目前的情况下，中心气隙将主导总磁阻。该中心气隙的这个未知厚度是上文给定的用于估计磁阻的公式中的中心气隙的长度。
因此，可选择中心气隙的厚度，以使得根据上文给定的估计值获得所期望的感应。如果需要更高等级的确定性，可基于该估计值设计原型设计，并基于计算机模拟的结果和/或实验结果对它进行修正。
其它有利的实施例和特征组合来自以下详细描述和随附权利要求书的全部。
附图说明
用于解释实施例的附图示出：
图1a：具有不饱和的饱和区域和磁通路径的电流相依的无源电感的第一实施例的横截面视图。
图1b：用两个e形-磁芯部件实现的第一实施例的磁路。
图1c：具有饱和的饱和区域的图1a的电流相依的无源电感的横截面视图。
图2a：由罐形磁芯部件构造的根据第五实施例的电流相依的无源电感的透视图。
图2b：由e形-磁芯部件构造的根据第五实施例的电流相依的无源电感的透视图。
图3a：根据第四实施例的可用于构造电流相依的无源电感的非定制部件的横截面视图。
图3b：由图3a的部分构造的根据第四实施例的电流相依的无源电感的横截面视图。
图4：电流相依的无源电感的第二实施例的横截面视图。
图5：电流相依的无源电感的第三实施例的横截面视图。
图6a：在垂直轴上示出具有急剧饱和的磁芯材料的电流相依的无源电感的电感值并在水平轴上示出绕组电流的图。
图6b：在垂直轴上示出具有软饱和的磁芯材料的电流相依的无源电感的电感值并在水平轴上示出绕组电流的图。
图中，对相同的部件给予相同的参考符号。
具体实施方式
图1示出具有不饱和的饱和区域5的电流相依的无源电感1a的第一实施例的横截面视图。另外，指示了磁通路径6和磁场线12。
电感1a包括磁芯2、绕组3a和边岸气隙4。在横截面视图中，磁芯2表现为具有两个绕组窗口10的矩形，这两个绕组窗口10也具有矩形形状。电感1a可由两个e形-磁芯部件或由两个罐形磁芯部件或由在横截面视图中表现为矩形的其它磁芯形状的部件形成。
电感1a的横截面视图关于绕组3的纵轴是对称的。绕组3绕在中心支柱81上。电感1a的横截面视图并非关于垂直于纵轴的轴对称：尽管在绕组窗口10的一侧上只有磁芯材料，在绕组窗口10的相对一侧上的两段磁芯材料之间布置有边岸气隙4。
流过绕组3的电流产生磁场。磁场线12沿中心支柱81延伸。磁场线通过环绕绕组窗口10而闭合。由于磁芯2相较于周围空气的磁导率而言的高磁导率，导致磁场被引导并集中在磁芯2中。
电感1a用磁通路径6定义磁路。
在电感1a由两个e形-磁芯部件制成的情况下，磁芯2包括与中心支柱81平行布置且在相对侧上的两个外侧支柱。该支柱在两端处均与共用条连接。这些共用条之一沿它的长度被边岸气隙4分割。该共用条称为有间隙的共用条，而另一个共用条称为无间隙的共用条。有间隙的共用条中划定绕组窗口的那部分称为内部部分，而有间隙的共用条的其余部分称为外部部分。在这种情况下，在图1a至1c中有两条分岔的磁通路径。
图1b示出这种情况的磁路6。
定义分叉的磁通路径的两个回路如下：“中心支柱81-有间隙的共用条的内部部分的一半-外侧支柱-无间隙的共用条的一半”和“中心支柱81-边岸气隙-有间隙的共用条的外部部分的一半-边岸气隙-外侧支柱-无间隙的共用条的一半”。这两个磁通路径的共同区域是“外侧支柱-无空隙的共用条的一半-中心支柱”。第一路径61因此是“有间隙的共用条的内部部分的一半”，并且第二路径62是“边岸气隙-有间隙的共用条的外部部分的一半-边岸气隙”。
在电感1a由两个e形-磁芯部件制成的情况下，垂直于横截面平面的磁芯材料的宽度处处相同。因此，为了比较磁通穿过的面积，比较图1a所示的横截面视图中的表观厚度就足够了。应当在给定位置垂直于磁通测量该厚度。
在图1a中，无间隙的共用条的厚度等于外侧支柱的厚度，并且两个外侧支柱具有相同的厚度。此外，中心支柱81的厚度是无间隙的共用条的厚度的两倍。有间隙的共用条的内部部分的厚度显著小于无间隙的共用条的厚度。有间隙的共用条的外部部分的厚度使得有间隙的共用条的内部部分和外部部分的厚度之和等于无间隙的共用条的厚度。
一个部分的磁阻与磁通路径的长度除以磁通经过的面积和材料的相对磁导率的乘积之比是成比例的。
在图1a中，只有一种磁芯材料。只要只有小电流流过绕组，磁场就是小的，并且相对磁导率在磁芯中除边岸气隙之外基本上处处相同，因为没有饱和效应。边岸气隙的材料的磁导率显著小于磁芯材料的磁导率。
第一和第二路径均包括具有相同长度的一块相同的磁芯材料。有间隙的共用条的内部部分的横截面积小于有间隙的共用条的外部部分的横截面积。因此，有间隙的共用条的内部部分的磁阻大于有间隙的共用条的外部部分的磁阻。但是，除了有间隙的共用条的外部部分之外，第二路径62还包括第二路径62经过两次的边岸气隙4。由于在小的磁场和25℃的温度的假定状况下，边岸气隙材料的磁导率典型地比磁芯材料的磁导率小2到3个数量级，所以穿过边岸气隙4两次会增加第二路径62的磁阻，从而使得它高于第一路径61的磁阻。
在低磁场下，大多数磁流线基本上沿第一路径61，因为它具有较低的磁阻。但是，在第一饱和电流7a下，有如此多的流线（flowline）沿第一路径61而使得具有小横截面积的有间隙的共用条的内部部分开始表现出显著的饱和效应。这导致磁导率减小，并且因此导致具有有间隙的共用条的小横截面面积的饱和区域中的磁阻增加。该区域是饱和区域5。当第一饱和电流7a流过绕组3时，饱和区域5的磁导率具有使得第一路径61的磁阻低于第二路径62的磁阻的值。
图1c以相同的横截面视图示出图1a的电流相依的无源电感1a。也指示了磁场线12。在图1c中，流过绕组3的电流大于第一饱和电流7a。在这种情况下，由于饱和区域5中的饱和效应，导致第一路径61的磁阻大于第二路径62的磁阻。因此，大多数磁通沿第二路径62。然而，与图1a中所示的非饱和情形相比，整体磁阻已增加，并且因此电感1a的电感值与低绕组电流情况相比是减小的。
在磁场穿过气隙的位置出现显著的边缘通量：由于在相同条件下，气隙材料的磁导率接近于空气的磁导率，所以流线变宽并且磁通流过一横截面积，该横截面积大于通过其中引导磁通到气隙的磁芯元件的横截面积。如果这些边缘流线穿过导电材料，那么就会引起涡流，所述涡流造成能量损耗，从而使传导材料发热。在根据本发明的电感中，优选地，绕组是唯一的导电良好的部分。通过确保在边岸气隙4和绕组3之中始终存在饱和区域5或某种其它磁芯材料，防止由经过边岸气隙4而造成的边缘通量与绕组3相互作用。
图1b示出在由两个e形-磁芯部件构造电感的情况下由图1a和1c中所示的电流相依的电感1a产生的磁路6。有电流流过其的绕组产生磁压降，用其中具有垂直线的圆圈的符号来表示该磁压降。磁压降或磁动势是绕组的数量和绕组电流的乘积。
有两条磁通的平行路径，并且这两条平行路径均包含满足作为磁通路径（60a，60b，60c，60d）的准则的两个回路：所有另外的回路都包括较大长度的气隙，并且因此具有显著更高的磁阻。两个较小的磁通路径60a和60c彼此类似，并且两个较大的磁通路径60b和60d也彼此类似。所有的磁通路径具有共同的磁阻z0。该z0代表中心支柱81的磁阻。每对小磁通路径和大磁通路径（例如，60a和60b）具有共同的磁阻z3，z3代表一个外侧支柱的磁阻和无间隙的共用条的一半的磁阻。由于电感1a的对称性，导致z3对于两对小磁通路径和大磁通路径具有相同的值。最后，两个小回路60a和60c均包括磁阻z1，z1代表有间隙的共用条的内部部分（其包含饱和区域5）的磁阻。两个大回路60b和60d均包括磁阻z2，z2代表边岸气隙4和有间隙的共用条的外部部分的磁阻。
因此，可计算电感的总磁阻的估计值为：
图1a和1b示出电流相依的无源电感的横截面视图。上文，对于由一对e形-磁芯部件构造电感的情形详细解释了情况。但是，一对罐形磁芯部件具有相同的横截面视图。这种情况就横截面积并不简单地与横截面视图中的磁芯的表观厚度成比例，而是另外还取决于相对于中心支柱81的纵轴的距离来说，不同于一对e形-磁芯部件的情况。因此，饱和区域5及其行为更加难以估计：具有最小横截面积的区域只是具有薄壁的空心圆柱体，它的高度是有间隙的共用条的内部部分的厚度，并且它的半径基本上是中心支柱的半径，并且因此是如横截面视图中所示的中心支柱的厚度的一半。具有最小横截面积的这个区域将首先饱和，从而表现得像是薄的气隙一样。随着绕组电流增加，饱和的磁芯材料的圆柱体的壁厚将增加，直到其中第一路径61的磁阻大于第二路径62的磁阻的点。在这种情况下，包括饱和的磁芯材料的圆柱体的体积即为饱和区域。与两个e形-磁芯部件的情况形成对照，该圆柱体的壁厚还取决于磁芯材料的饱和行为：与两个罐形-磁芯部件的情况中的软饱和行为的情形下相比，在急剧饱和行为的情形下，饱和区域5更小。
然而，在双罐形磁芯部件的情况下，磁路变得更加简单：它减少到只有图1b中所示的磁路的一半，并且只包含一个小回路60a和一个大回路60b。因此，可计算电感的总磁阻的估计值为：
当然，图1a的实施例也可利用具有如图1a中所示的横截面的不同形状的另外的磁芯部件实现。例如，这些部件是rm-磁芯部件。
图2a示出电流相依的无源电感1e的第五实施例。该电感由三个罐形磁芯部件和边岸间隙部件41构造而成。三个罐形磁芯部件是第一、第二和第三部件25、26和27。第一和第三部件25和27具有相同的几何形状。第二部件26布置在第一和第三部件25和27之间，并且与它们的不同之处在于，第二部件26的共用条比第一和第三部件25和27的共用条更薄。共用条是罐形磁芯的一部分，共用条连接充当中心支柱81的段的实心圆柱体和充当外侧部分或外侧支柱的段的环绕的空心圆柱体。第一和第二部件25和26的该中心支柱段和外侧支柱或外侧部分段之间的空间是绕组窗口10。图2a中没有示出绕组。第一和第二部件25和26布置成使得中心支柱段和外侧支柱段彼此接触。第二和第三部件26和27由边岸气隙4隔开，边岸气隙4由具有期望厚度的边岸气隙部件41实现。第三部件27布置成使得其支柱指向边岸气隙4。
也可独立于用于构建几何形状的部件来描述该几何形状，而不是利用这些部件来描述几何形状：在该用语中，电感1e包括中心支柱81，中心支柱81是实心圆柱体，该实心圆柱体包括所有的中心支柱段并且另外地包括第一部件25、第二部件26和第三部件27的共用条的部分。另外，电感1e包括空心圆柱体形状的外侧部分24，外侧部分24包括第一部件25、第二部件26和第三部件27的外支柱段。短的空心圆柱体的形状的顶部部分21连接中心支柱81的上端和外侧部分的上端。底部部分22连接中心支柱81的下端和外侧部分的下端。中间部分23在顶部部分21和底部部分22之中的某个位置连接中心支柱81和外侧部分。
第一部件25的外侧支柱段或外侧部分的段以及第一部件25的共用条的部分一起成为外侧部分的下段24a。第二部件26的外侧支柱段或外侧部分的段以及第二部件的共用条的部分一起成为外侧部分的中段24b。第三部件27的外侧支柱段或外侧部分的段以及第三部件的共用条的部分一起成为外侧部分的顶段24c。
第一部件25的中心支柱段和共用条的部分一起成为中心支柱的下段81a。第二部件26的中心支柱段和共用条的部分一起成为中心支柱的中段81b。第三部件27的中心支柱段和共用条的部分一起成为中心支柱的顶段81c。
用虚线指示可用于估计总电感对流过绕组的电流的相依性的最小横截面积：在该示例中，顶部部分的最小横截面积211和底部部分的最小横截面积221具有相同的形状，并且它们都具有圆柱体表面的形状，其中高度等于第一和第三部件25和27的共用条的厚度并且半径等于中心支柱81的半径。
在图2a中所示的视图中，由于边岸气隙部件41覆盖中间部分（它表征饱和区域），所以它的最小横截面积不可见。但是，它与顶部部分的最小横截面积211和底部部分的最小横截面积221类似，其中，唯一的差别是它的高度。
图2b示出电流相依的无源电感的第六实施例。该电感由三个e形-磁芯部件和一个边岸间隙部件41构造而成。中心支柱81是具有长、宽及高的长方体的形状，并且有两个长方体形状的外侧部分，其中，宽度和高度等于中心支柱81的宽度和高度，但是长度更小。中心支柱81和这两个外侧部分通过顶部部分、中间部分和底部部分连接，由此这些部分中的每个部分包括两个长方体，其中，宽度等于中心支柱81的宽度。顶部部分、中间部分和底部部分的所有长方体的长度均相同，并且定义中心支柱81和两个外侧部分之间的距离。顶部部分和底部部分的长方体的高度相同。中间部分的长方体的高度小于顶部部分和底部部分的长方体的高度。顶部部分的长方体布置在中心支柱81和外侧部分的上端之间。底部部分的长方体布置在中心支柱81和外侧部分的下端之间。中间部分的长方体布置在中心支柱81和外侧部分之间以及底部部分和顶部部分之间的相同高度中。
在横截面视图中，图2a和图2b会是相同的。由于缺少旋转对称性，所以第六实施例包括两个分叉的磁通路径，并且因此在顶部部分、中间部分和底部部分中具有两个最小横截面积。顶部部分中的最小横截面积211和底部部分中的最小横截面积221的形状也相同：它们都是边长等于顶部部分和底部部分的长方体的宽度和高度的长方形。中间部分中的最小横截面积231的形状也是边长等于中间部分的长方体的宽度和高度的长方形，但是它们更小，因为中间部分的高度小于底部部分和顶部部分的高度。
图3a和图3b示出可如何从三个非定制磁芯部件25、26和27构建根据第四实施例的电流相依的无源电感1d。再次，如横截面示出这些部件以及电感。
图3b中示出根据第四实施例的电流相依的无源电感1d。
它包括边岸气隙4和中心气隙9。边岸气隙部件41布置在边岸气隙4中。中心气隙部件91布置在中心气隙9中并填充中心气隙9。
边岸气隙4在厚度方面有所不同：在绕组窗口10的扩展中，边岸气隙部件41跟有充满空气的室。由此，通过边岸气隙4与绕组3隔开的磁芯材料的横截面的形状具有e-形，其中，中心支柱顶段81c在中间沿中心支柱中段和下段81b和81a延伸，并且两个外侧支柱在中心支柱顶段81c的相对侧上形成沿外侧部分下段和中段24a和24b延伸的外侧部分的顶段24c。
每个部分的外侧部分段和中心支柱段分别由顶部部分21、中间部分23和底部部分24连接。
边岸气隙4的变化的厚度遵循顶部部分21的高度小于外侧部分的顶段24c和中心支柱的顶段81c的高度的事实。
在如图3b所示的实施例的一个变型中，边岸气隙厚度以使得它局部上接近于与绕组的纵轴垂直的平面的方式而变化，该平面相较于与绕组的纵轴垂直的贯穿其中边岸气隙具有其最小厚度的区域延伸的平面而言更接近于绕组窗口而布置。
图3a以横截面示出可用于构造电感的三个非定制磁芯部件25、26和27。所有部件具有相同的形状，并且都如e的一样以横截面来表现。
从第一部件25，通过例如沿切割线11切割来去除中间支柱段的一部分。去除的材料具有等于所期待的中心气隙9的厚度的一半的厚度。
同样通过例如沿切割线11切割来去除中间支柱段的部分来准备第二部件26。去除的材料具有等于所期待的中心气隙9的厚度的一半的厚度。另外，去除共用条的连接第二部件26的支柱的一部分，并且从而减小共用条的厚度。这可通过沿切割线11切割来进行。
通过切掉第三部件27的所有支柱的部分来准备第三部件27，从而减小它的尺寸。
在准备第一、第二和第三部件25、26和27之后，在经准备的第一部件25的中间支柱段上设置中心气隙部件91，中心气隙部件91的厚度等于中心气隙的所期待的厚度。将第二部件26放置到第一部件27和中心气隙部件91的组合上，以使得它的中间支柱段也接触中心气隙部件91，并且使得第一和第二部件25和26的外侧支柱彼此接触。将边岸气隙部件41放置在第二部件26的经准备的共用条上。边岸气隙部件41的厚度等于边岸气隙4的所期待的最小厚度。然后，布置第三部件27，以使得它的所有支柱接触边岸气隙部件41。在该布置中，所有部件的所有中间支柱段都布置在一条线上。并且，始终有三个沿一条线布置的具有相同横截面形状的外侧支柱。
优选地，用夹子或类似工具固定第一、第二和第三部件25、26和27以及中心气隙部件91和边岸气隙部件41的叠堆。
在另一个实施例中，第一部件25不变，并且也不去除第二部件26的中间支柱段的部分。在这种情况下，要么根本没有中心气隙9并且将第二部件26的支柱直接放置到第一部件25的支柱上；要么有气隙（优选地，外侧气隙）在外侧部分24中以及在中心支柱81中，并且通过在将第二部件26的支柱放置到第一部件25上之前在第一部件25的中间支柱段上以及在所有外侧支柱上布置气隙部件来实现这些气隙。另外地或备选地，第三部件27不变，只是将它原样放置到边岸气隙部件41上。
优选地，在将第一或第二部件25、26相对于彼此进行布置之前围绕第一或第二部件25、26的中间支柱段布置绕组3，。
在一个实施例中，由两个rm14/i磁芯部件（其由铁氧体材料制成）构造电流相依的无源电感。例如，铁氧体材料可以是具有以下特性的材料：在25℃、10khz的频率和小于0.25mt的磁通密度b的情况下，该材料的初始相对磁导率为约600。在25℃下的饱和磁通密度为约500mt。rm14/i磁芯部件的支柱具有10.4mm的高度，它的中心支柱具有15mm的直径，并且它的共用条具有4.65mm的厚度。rm14/i磁芯部件之一的共用条减小到1.5mm或减小到2.5mm的厚度。绕组包括具有250×0.1mm直径绞合铜线的4匝。这两个磁芯部件布置成使得它们的支柱指向彼此。通过在这两个磁芯部件的所有支柱之间布置高度恒定为0.25mm的气隙部件来实现外侧支柱中的额外气隙和中心气隙。通过将0.25mm或0.45mm的气隙部件分别布置到有厚度减小的共用条上来实现厚度为0.25mm或0.45mm的边岸气隙。
在22℃的环境温度下，在根据该实施例的电流相依的电感中并且在1.5mm的共用条厚度的情况下，第一饱和效应以约11a的第一饱和电流出现。在2.5mm的共用条厚度的情况下，第一饱和效应以约21a的第一饱和电流出现。在该实施例的所有变化中，初始感应平稳段为约9.5μh。在0.45mm的边岸气隙和2.5mm的共用条厚度的情况下，中等感应平稳段从5.5μh下降至4.5μh。在0.45mm的边岸气隙和1.5mm的共用条厚度的情况下，中等感应平稳段从5μh下降至4μh。在0.25mm的边岸气隙与1.5mm和2.5mm的共用条厚度的情况下，中等感应平稳段从6μh下降至5μh。
图4示出电流相依的无源电感1b的第二实施例。它也是横截面视图，如图所示。与第一实施例1a形成对照，电感1b包括位于被绕组3环绕的中心支柱81上的中心气隙9。此外，边岸气隙4并没有将有间隙的共用条完全分割成两个部分，而是更确切地说它是在它的两侧上由外侧支柱的延伸来划定的开口。另外，只是用固体气隙材料部分地填充边岸气隙4，而它在别的地方用空气填充。气隙材料位于边岸气隙中的直接在中心支柱81的延伸中的部分中。针对e形-磁芯几何形状的情形示出的饱和区域5位于边岸气隙4的空气填充部分和绕组窗口10之间。
再次，如同第一实施例的情形，第二实施例可以用罐形磁芯、rm-磁芯和其它磁芯几何形状来类似地实现。饱和区域的形状和大小将相应地变化，因为横截面积取决于相对于绕组的纵轴的距离和磁芯的形状。
该实施例的额外优点是，在磁芯2的外部上没有气隙。因此，使离开电感的边缘通量最小化，从而减小电感对它的周围环境的影响。
图5示出电流相依的无源电感1c的第三实施例。它也是横截面视图，如图所示。与第一实施例1a形成对照，边岸气隙4平行于绕组3的纵轴延伸。在该实施例中，绕组窗口上方和下方的共用条具有相同的几何形状。边岸气隙4将外侧支柱分割为内部部分和外部部分。饱和区域5是外侧支柱中位于绕组3的区域中的内部部分。
再次，如同第一实施例的情形，第三实施例可以用罐形磁芯、rm-磁芯和其它磁芯几何形状来类似地实现。饱和区域的形状和大小的变化将小于第一和第二实施例的情形，因为边岸间隙和外侧支柱的内部部分相对于绕组的纵轴具有恒定的距离。磁芯的形状可能会影响饱和区域的形状和大小。
图6a和图6b示出电感l依赖于dc绕组电流i的相依性。流过绕组的电流和绕组数量的乘积就是磁动势。
该曲线包括两个平稳段：第一平稳段指示在其期间电感没有一个部分处于饱和的绕组电流区间。该第一电感值平稳段的值7c由磁芯材料的选择、由磁芯的尺寸以及由中心气隙或磁流甚至在低绕组电流下穿过的其它气隙所确定。
一旦饱和区域开始饱和，电感的磁阻便增加，这减小了电感。在第一磁饱和电流7a开始，曲线下降。一旦达到完全饱和，电感值便处于中等电感值平稳段7d。该值由受边岸气隙厚度影响的第二路径的磁阻所确定。在最终的饱和电流7b，磁芯的不属于饱和区域的其它部分开始饱和。因此，磁阻更进一步增加并且电感减小。
在图6a中，磁芯材料急剧饱和。一旦达到饱和以其而开始的绕组电流，由于饱和效应导致的磁阻增加是强烈的。通过稍微增加绕组电流而达到完全饱和。这导致在不同的感应平稳段之间快速过渡。
在图6b中，磁芯材料软饱和。一旦达到饱和以其而开始的绕组电流，由于饱和效应导致的磁阻增加是缓慢的。为了达到完全饱和，绕组电流必须比急剧饱和的情形增加更多。这导致在不同的感应平稳段之间平稳过渡。此外，可能发生这样的情况：饱和区域的饱和在磁芯的其它部分的饱和开始之前还没有完全完成，并且因此中等平稳段7d基本上被浅斜坡取代。
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