[发明专利]具有轻量级构造的电感器装置

说明书

一种电感器装置，包括：矩形棱柱电绝缘支撑件(10)，具有三对平行外表面(11)，该平行外表面限定正交的轴(X、Y、Z)，并限定八个角部；矩形棱柱磁芯(20)，由电绝缘支撑件(10)支撑；以及三个导线绕组(DX、DY、DZ)，围绕三个轴(X、Y、Z)缠绕在磁芯(20)上；其中，磁芯(20)是由三对薄片(21)组成的中空磁芯(20)，每对薄片(21)由垂直于轴(X、Y、Z)其中之一的彼此面对的两个平行薄片(21)组成，并且其中每个薄片(21)由磁性材料制成，所述薄片(21)接触并附接至电绝缘支撑件(10)，并与周围正交薄片(21)接触。

技术领域

本发明涉及一种电感器装置，所述电感器装置包括磁芯、支撑所述磁芯的电绝缘支撑件和缠绕在所述磁芯周围的彼此正交布置的三个导线绕组。

可以使用所提到的电感器装置构建天线，特别是低频发射或接收天线。所述天线的优选用途是检测和/或发射需要精确控制的物体(例如在虚拟现实系统中所使用的那些物体)的位置和移动，在上述虚拟现实系统中电磁系统必须具有在虚拟(或数字)世界中将物质世界的实际物体定位在精确的相对位置以及具有三个空间坐标分量中的实际运动、速度和加速度的能力。该目的可以基于以下原理来实现：在由低频电感器的磁场感应单元感应的电压方面的响应与其相对于场源的相对位置成正比。

形成三轴磁电感器或传感器的本发明的电感器装置可以被构造成用于产生标准电磁场，该标准电磁场是各向同性的，且在围绕同一个芯缠绕的三个正交线圈中具有恒定的频率和强度以及相同的特征。由此，能够在缠绕在三个正交轴上的所述电感器或部件中感应出具有与相对于源的相对距离(位置指示)成比例的模数和三个坐标x、y、z的电压，其关系确定相对于源位置矢量的旋转角。所提出的电感器由此产生与三个正交绕组的矢量感应分量对应的三维(R3)正交的矢量参考系。参考系中引入的任何其他接收电感器将在每个轴上接收与其矢量距离成比例的电压，接收器相对于参考系的旋转角由每个轴的电压与整个模块之间的比确定。

背景技术

在现有技术中，当用作用于NFC、RFID或低于13.56MHz特别且优选地在10KHz和134KHZ之间的频带(其覆盖RFID、NFC和EM跟踪应用以及用于V2V通信或用于将LF有源天线集成到智能电话中的解决方案)中的任何近场通信应用的接收器天线时，存在用作近场或低频应用中的接收器元件的电感部件应用。

这些已知的天线是纯无源或放大(有源)发射或接收天线，其性能受这些应用中的最小重量要求的限制。

众所周知，磁芯的尺寸和磁导率越大，相同绕组的灵敏度越大。因为电感器装置总是倾向于尽可能小以最大化它们的集成能力，所以装置的密度趋于增长。众所周知，磁芯的磁导率与其密度之间存在直接相关性，具有较高磁导率的那些材料具有较高密度。因此，由Mn Zn制成的磁芯具有1000至10000的初始磁导率，且密度约为4Tm/m³。另一方面，由4％的Fe Si合金制成的磁芯具有介于20000和5000之间的磁导率，且密度为8Tm/m³，最后由高导磁率合金Fe Ni制成的磁芯具有200000的磁导率，且密度接近9Tm/m³。

现有技术使用尽可能小、实心的磁芯，这通常是部件或发射/接收天线的体积和尺寸的限制因素，而不是其重量的限制因素。

专利文献US 4287809(Honeywell)公开了一种用于确定方位(包括头盔的位置)的电磁系统，包括用于发射电磁场矢量的发射天线、用于感测所述电磁场矢量的接收天线和用于根据所述发射和感测的电磁场矢量而确定方位(包括头盔的位置)的控制装置。该专利文献的附图的图3描绘了所使用的发射天线和接收天线的可能实施例，其中可以看到它们包括铁氧体磁芯，三个绕组围绕该铁氧体磁芯彼此正交地缠绕。

专利文献US4210859(Technion Research)同样描述了分别具有三个正交绕组的三维天线的结构，同样适用于提供电感器(诸如本发明所述的电感器)。附图中的图17示出了电感器的磁芯的特定实施例，其为立方体形状，且在其顶点处具有突出部，限定了用于布置所述正交绕组的向上缠绕通道。