專利名稱：屏蔽式電力耦合設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種屏蔽式電力耦合設(shè)備，更具體地，涉及如下一種 屏蔽式電力耦合設(shè)備，該屏蔽式電力耦合設(shè)備能夠在設(shè)備環(huán)境中感應(yīng) 傳輸電力時(shí)減少射頻(RF)輻射和/或其它電磁干擾，降低漏磁電感和 /或提高效率，所述設(shè)備環(huán)境例如可以是計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描儀 之類的能夠用于醫(yī)療用途、安保用途或類似用途的設(shè)備環(huán)境，或者可 以是其它需要在能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)接合的主體之間或之中傳輸電力的設(shè)備 環(huán)境。
背景技術(shù)：
當(dāng)電力耦合設(shè)備用于以非接觸方式感應(yīng)傳輸電力時(shí)，例如在醫(yī)療
CT掃描儀或類似的裝置內(nèi)以非接觸方式從固定子系統(tǒng)向旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 傳輸電力時(shí)，經(jīng)常要求這種電力耦合設(shè)備是屏蔽的。例如，缺乏充分 的屏蔽會(huì)導(dǎo)致不理想的RF (射頻)輻射、漏電感增加和/或電力傳輸 效率降低等。此外，在能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)接合的主體之間或之中傳輸電力 的情形下，采用完全包圍該電力耦合設(shè)備的完整的法拉第屏蔽罩或其 它類似的整體式屏罩是不可能的或不切實(shí)際的，替代地，在該情形下 必須采用僅部分包圍該電力耦合設(shè)備的屏罩或者必須將這種屏罩分成 多個(gè)分離的部件，以在所述主體之間或之中形成允許相對(duì)旋轉(zhuǎn)的間隙。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，屏蔽式電力耦合設(shè)備設(shè)計(jì)為能夠在設(shè)備 環(huán)境中感應(yīng)傳輸電力時(shí)減少射頻(RF)輻射和/或其它的電磁干擾，降 低漏磁電感和/或提高效率，所述設(shè)備環(huán)境例如可以是計(jì)算機(jī)斷層攝影 (CT)掃描儀之類的能夠用于醫(yī)療用途、安保用途或類似用途的設(shè)備 環(huán)境，或者可以是其它需要在能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)的主體之間或之中傳輸電 力的設(shè)備環(huán)境。例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的屏蔽式電力耦合設(shè)備可 以用來(lái)傳輸運(yùn)轉(zhuǎn)用在安保用途等中的CT掃描儀所需的與2.5KW功率 級(jí)或2.5KW以上功率級(jí)相當(dāng)?shù)碾娏?；或者，根?jù)本發(fā)明實(shí)施方式的屏 蔽式電力耦合設(shè)備可以用來(lái)傳輸操作用在醫(yī)療用途等中的CT掃描儀 所需的與25KW功率級(jí)或25KW以上功率級(jí)相當(dāng)?shù)碾娏Α?br> 由圖5所示的橫截面形狀所形成的軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)實(shí)體大致呈環(huán)形， 并且在電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中繞組110， 160內(nèi)的電流優(yōu)選地沿著周 向流動(dòng)，例如，沿著環(huán)形的主環(huán)(toroid major circle)流動(dòng)。在屏蔽式 電力耦合設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，繞組IIO， 160中的電流；屏罩120， 170 中的電流以及氣隙101所掃過的空間體積在圖5中垂直地從紙面出現(xiàn)， 但在該繞組中的電流、屏罩中的電流以及氣隙所掃過的空間體積從紙 面出現(xiàn)時(shí)，它們彎曲以遵循環(huán)形的主回路。例如，屏罩120， 170可以 是包括具有鄰近于芯氣隙的屏罩氣隙的半屏罩120, 170;可選擇地或另外地，也可以采用其它任何合適的屏罩結(jié)構(gòu)，包括但不限于下列結(jié) 構(gòu)單一部件式、多部件式、相鄰氣隙、不相鄰氣隙、精減的，包圍 的屏罩結(jié)構(gòu)等等。芯體115， 165優(yōu)選地分流并使得磁通對(duì)齊，以使得 磁場(chǎng)線基本僅在磁芯氣隙區(qū)域發(fā)生泄漏，并使得連接各個(gè)磁芯115,165 的磁通環(huán)路位于子午平面內(nèi)，例如，位于環(huán)形的子環(huán)(toroid minor circle)所在的平面內(nèi)。半屏罩120， 170優(yōu)選地具有分布在這些半屏 罩內(nèi)的導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料足以允許電流的流動(dòng)，該電流將感應(yīng)出 磁場(chǎng)，其中所述磁場(chǎng)能夠在碰觸在所述導(dǎo)電材料上的磁通線的影響到 達(dá)屏罩氣隙101禾口/或半屏罩120， 170的外表面之前，例如在由這種 碰觸的磁通線在半屏罩120， 170中感應(yīng)產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到屏罩氣隙 101和/或半屏罩120， 170的外表面之前基本消除這種碰觸在所述導(dǎo)電 材料上的磁通線。
在圖5所示的一個(gè)實(shí)施方式的典型子午截面中，在半屏罩120， 170中流動(dòng)的消場(chǎng)電流、在繞組110， 160中流動(dòng)的電流、屏罩氣隙101 所掃過的體積空間優(yōu)選地均大致相互平行；此外，將磁芯115， 165相 連的對(duì)齊的磁通線基本垂直于在半屏罩120， 170中流動(dòng)的場(chǎng)消除電 流、在繞組110， 160中流動(dòng)的電流以及限定屏罩氣隙101所掃過的體 積空間的假想表面。也就是說，在電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，磁場(chǎng)優(yōu) 選地基本不具有平行于限定屏罩氣隙101所掃過的體積空間的假想表 面的分量，并且在電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在半屏罩120， 170中流 動(dòng)的合電流優(yōu)選地沒有垂直于限定屏罩氣隙101所掃過的體積空間的 假想表面的分量。也就是說，邊緣場(chǎng)103優(yōu)選地沒有傾向于使得感應(yīng) 電流橫跨屏罩氣隙101的分量。
半屏罩120， 170優(yōu)選地具有導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料的位置、分布 以及導(dǎo)電性和厚度足以允許電流的流動(dòng)，該電流將感應(yīng)出磁場(chǎng)，所述 磁場(chǎng)能夠在碰觸在所述導(dǎo)電材料上的磁通線的影響到達(dá)屏罩氣隙101 和/或半屏罩120, 170的外表面之前、例如在由這種碰觸的磁通線在 半屏罩120， 170中感應(yīng)產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到屏罩氣隙101和/或半屏罩 120， 170的外表面之前基本消除這種碰觸的磁通線。更優(yōu)選地，半屏 罩120， 170包括導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料形成了構(gòu)成圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路的基本連續(xù)的電通道(電路徑)，例如，沿著與由整體軸對(duì)稱結(jié) 構(gòu)所占據(jù)的環(huán)形空間的主環(huán)同軸的圓環(huán)的圓周通道。更優(yōu)選地，這種 連續(xù)的電通道能夠支持電流，該電流足以感生出磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)將基本
消除在電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中因繞組110， 160中流動(dòng)的電流而產(chǎn)生 的磁場(chǎng)。
基于該情形，因此在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選地， 半屏罩120， 170在鄰近于磁芯氣隙的位置具有邊緣場(chǎng)消除區(qū)，該邊緣 場(chǎng)消除區(qū)的厚度和導(dǎo)電性足以在因從磁芯氣隙放射出的磁通的影響到 達(dá)屏罩氣隙101和/或半屏罩120， 170的外表面之前，例如在因該放 射出的磁通而在半屏罩120， 170中產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到半屏罩120， 170 的外表面之前基本消除因這種放射出的磁通而產(chǎn)生的邊緣場(chǎng)。此外， 優(yōu)選地，在上述既有結(jié)構(gòu)的情形下，這種邊緣場(chǎng)消除區(qū)包括導(dǎo)電材料， 該導(dǎo)電材料形成了構(gòu)成圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路的基本連續(xù)的電通 道，例如，沿著與由整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)所占據(jù)的環(huán)形空間的主環(huán)同軸的 圓環(huán)的圓周通道。此外，進(jìn)一步優(yōu)選地，在上述既有結(jié)構(gòu)的情形下， 邊緣場(chǎng)消除區(qū)上的連續(xù)電通道能夠支持足以感生出磁場(chǎng)的電流，該感 生的磁場(chǎng)能夠基本消除在電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中因繞組110， 160中 流動(dòng)的電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
此外，優(yōu)選地，繞組110， 160的布置和/或磁芯115， 165上降低 磁阻材料的分布使得磁通對(duì)齊，從而使得磁通環(huán)(路)位于子午平面 內(nèi)，例如在整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)基本呈環(huán)形的情形下位于子環(huán)所在的平面 上。并且，在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選地，具有多個(gè)磁 芯槽的E型磁芯等用來(lái)允許初級(jí)繞組中合瞬時(shí)電流基本為零(即，使 得在各個(gè)初級(jí)繞組中的各個(gè)磁化電流相互消除)。此外，尤其是在磁芯 115, 165包括多個(gè)磁芯段的情形下，優(yōu)選地，例如因磁芯段包括有間 隔的布置或因繞組導(dǎo)線進(jìn)入和/或離開磁芯槽的方式(例如，優(yōu)選地采 用通道)，對(duì)軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)具有微小的中斷。此外，優(yōu)選地，例如，繞組 導(dǎo)線通過磁芯的方式和位置將基本消除虛擬電流環(huán)路的形成或使得虛 擬電流環(huán)路的形成最小化。


通過以下的說明、附帶的權(quán)利要求以及附圖，本發(fā)明的這些或其 它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將更容易理解，其中
圖1是彼此緊鄰的兩個(gè)繞組110， 160的透視圖，繞組110， 160 的中心均位于旋轉(zhuǎn)軸線上，并且該兩個(gè)繞組110， 160位于基本垂直于 所述旋轉(zhuǎn)軸線的相互平行的平面上，也就是說，繞組IIO， 160均與所 述旋轉(zhuǎn)軸線同軸；
圖2是圖1所示的繞組110， 160的剖視圖，圖中以點(diǎn)劃線的形式 增加了降低磁阻材料115， 165布置的輪廓線，所述降低磁阻材料115， 165通過降低使繞組110， 160相連的磁通線所經(jīng)過的磁路的磁阻來(lái)提 高繞組IIO， 160之間的互感耦合；
圖3是圖1所示的繞組110， 160的透視圖，該透視圖顯示了環(huán)繞 構(gòu)成繞組IIO， 160的導(dǎo)線的閉合線積分的路徑；
圖4是顯示一種結(jié)構(gòu)的剖視圖，在該結(jié)構(gòu)中，圖2所示的繞組/磁 芯系統(tǒng)由單一的共同屏罩104完全包圍；
圖5是顯示一種情形的剖視圖，在該情形中，圖4所示的共同屏 罩104由屏罩氣隙101分成兩個(gè)半屏罩120， 170;
圖6是顯示由該圖所示的繞組/磁芯系統(tǒng)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的剖視圖， 該剖視圖用于進(jìn)行圖7至圖10的屏蔽電流的有限元模擬研究；
圖7是顯示一種有限元模擬的剖視圖，該有限元模擬用于確定當(dāng) 從磁芯氣隙的邊緣放射出的邊緣場(chǎng)碰觸到具有屏罩氣隙(該屏罩氣隙 鄰近于所述磁芯氣隙)的二部件式包圍屏罩的每個(gè)部件時(shí)場(chǎng)消除電流 的流向；
圖8是顯示一種有限元模擬的剖視圖，該有限元模擬用于確定當(dāng) 從磁芯氣隙的邊緣放射出的邊緣場(chǎng)碰觸到具有屏罩氣隙(該屏罩氣隙 與所述磁芯氣隙不相鄰)的二部件式包圍屏罩的同一個(gè)部件時(shí)場(chǎng)消除 電流的流向；
圖9是顯示一種有限元模擬的剖視圖，該有限元模擬用于確定當(dāng) 從磁芯氣隙的邊緣放射出的邊緣場(chǎng)碰觸到具有屏罩氣隙(該屏罩氣隙 與所述磁芯氣隙不相鄰)的精減的二部件式屏罩時(shí)場(chǎng)消除電流的流向；圖IO是顯示一種有限元模擬的剖視圖，該有限元模擬用于確定當(dāng)
從磁芯氣隙的邊緣放射出的邊緣場(chǎng)碰觸到具有屏罩氣隙(該屏罩氣隙
與所述磁芯氣隙不相鄰)的單一部件式包圍屏罩時(shí)場(chǎng)消除電流的流向；
圖11顯示了幾種典型的橫截面形狀，這些橫截面形狀可以用來(lái)形 成符合根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器的結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體；
圖12是一種理想的典型圓柱形結(jié)構(gòu)200的透視圖，其中，該圓柱 形結(jié)構(gòu)200可以由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器構(gòu)成或近似于根 據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器；
圖13是圖12所示的圓柱形結(jié)構(gòu)200的子午截面；
圖14是一種理想的典型平坦結(jié)構(gòu)300的透視圖，其中，該平坦結(jié) 構(gòu)300可以由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器構(gòu)成或近似于根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器；
圖15是圖14所示的平坦結(jié)構(gòu)300的子午截面；
圖16是一種理想的典型圓錐形結(jié)構(gòu)400的透視圖，其中，該圓錐 形結(jié)構(gòu)400可以由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器構(gòu)成或近似于根 據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器；
圖17是一種實(shí)施例的剖視圖，該剖視圖顯示具有圓柱形結(jié)構(gòu)的電 力耦合設(shè)備是如何通過以相鄰方式布置多個(gè)磁性鐵磁芯段230， 280以 在整體上近似形成基本呈環(huán)形或半環(huán)形的相對(duì)的磁芯而形成的；
圖18是一種實(shí)施例的側(cè)視圖，該剖視圖顯示具有平坦結(jié)構(gòu)的電力 耦合設(shè)備是如何通過以相鄰方式布置多個(gè)磁性鐵磁芯段330， 380以在 整體上近似形成基本呈環(huán)形或半環(huán)形的相對(duì)的磁芯而形成的；
圖19顯示橋接磁芯氣隙302的磁通線在電力耦合設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中 是如何交替地變得平齊和不平齊的，在該圖中，將圖18所示的具有分 別由多個(gè)磁性鐵磁芯段330， 380組成的相對(duì)的磁芯的平坦結(jié)構(gòu)的電力 耦合設(shè)備繪制為在圖18的紙面內(nèi)沿垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的方向觀察所看 到的電力耦合設(shè)備；
圖20顯示在繞組導(dǎo)線進(jìn)入和離開磁芯槽的位置上是如何形成虛 擬電流環(huán)路197的，在該圖中，為顯示位于該電力耦合設(shè)備內(nèi)的繞組 310， 360，圖18所示的具有分別由多個(gè)磁性鐵磁芯段330, 380組成的相對(duì)的磁芯的平坦結(jié)構(gòu)的電力耦合設(shè)備以剖切方式繪制，就好像在 圖18的紙面內(nèi)邊緣上所看到的；
圖21顯示了一對(duì)通道277，該對(duì)通道277能夠允許繞組導(dǎo)線通過， 并以斜對(duì)角的形式布置在相鄰的磁芯段上，在該圖中，構(gòu)成具有圖17 所示的圓住形結(jié)構(gòu)的電力耦合設(shè)備的內(nèi)部磁芯的一部分的磁性鐵磁芯 段280繪制為就好像在圖17的紙面內(nèi)邊緣上所看到的；
圖22顯示三匝繞組310 (此處，指位于該圖上部的繞組310)是 如何沿著磁芯槽移動(dòng)以使得繞組導(dǎo)線經(jīng)由以斜對(duì)角的形式布置在相鄰 的磁芯段330上的通道而進(jìn)入和離開所述磁芯槽的，在該圖中，構(gòu)成 具有圖18所示的平坦結(jié)構(gòu)的電力耦合設(shè)備的半耦合體的內(nèi)部磁芯的 一部分的磁芯段330繪制為在圖18中沿側(cè)視方向所觀察的磁芯段330， 只是該圖22中的磁芯采用E型磁芯段來(lái)代替圖18中的磁芯所采用的 C型磁芯段
圖23顯示幾種典型的橫截面形狀，這些橫截面形狀可以用來(lái)形成 符合根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器的結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，該圖 特別顯示了多個(gè)成組或成套的旋轉(zhuǎn)互感器的半耦合體組是如何結(jié)合成 為各種整體結(jié)構(gòu)的。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種屏蔽式電力耦合設(shè)備，更具體地，涉及如下一種 屏蔽式電力耦合設(shè)備，該屏蔽式電力耦合設(shè)備能夠在設(shè)備環(huán)境中感應(yīng) 傳輸電力時(shí)減少射頻輻射和/或其它電磁干擾，降低漏磁電感和/或提高 效率，所述設(shè)備環(huán)境例如可以是計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描儀之類的 能夠用于醫(yī)療用途、安保用途或類似用途的設(shè)備環(huán)境，或者可以是其 它需要在能夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)接合的主體之間傳輸電力的設(shè)備環(huán)境。
文中所使用的術(shù)語(yǔ)"電磁干擾"、"射頻(RF)輻射"以及類似的 術(shù)語(yǔ)，在來(lái)自于周圍設(shè)備的干擾影響到根據(jù)本發(fā)明的電力耦合設(shè)備的 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，這些術(shù)語(yǔ)可以以其最寬泛的含義理解為包括該來(lái)自于周圍設(shè) 備的干擾，但是這些術(shù)語(yǔ)主要用來(lái)指由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電力耦 合設(shè)備所產(chǎn)生的干擾，特別是在該電力耦合設(shè)備的干擾影響敏感的電子設(shè)備時(shí)更是如此，例如，所述敏感的電子設(shè)備可以包括CT掃描儀 的部件，或者可以是在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電力耦合設(shè)備所應(yīng)用的 設(shè)備環(huán)境中用于與CT掃描儀或其它類似系統(tǒng)協(xié)同工作的電子設(shè)備。盡管文中在使用"主體"、"物體"、"固定件"、"旋轉(zhuǎn)件"、"氣隙"、 "屏罩"、"磁芯"、"繞組"、"中心"、"軸線"之類的術(shù)語(yǔ)時(shí)出于方便 使用了單數(shù)，但毫無(wú)疑問存在類似的情形，本發(fā)明應(yīng)該被理解為通常 適用于存在一個(gè)或多個(gè)此類特征的復(fù)數(shù)情形。反之，當(dāng)該類特征表述 為復(fù)數(shù)時(shí)，并不一定排除單數(shù)。此外，有關(guān)介詞"之間"和"之中" 的使用，除了根據(jù)上下文明顯有其它含義之外，"之間"的使用并不一 定意味著局限于兩個(gè)物體，"之中"的使用也并不一定意味著局限于兩 個(gè)以上的物體。需要注意的是，文中使用的術(shù)語(yǔ)"非接觸"是指以感應(yīng)方式在能 夠相對(duì)旋轉(zhuǎn)的主體之間或之中傳輸電力的性能，而不應(yīng)該理解為一定 排除這些主體之間或之中為其它目的的可能的接觸，例如，這些其它 目的包括靜電放電、數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)傳輸、機(jī)械驅(qū)動(dòng)或機(jī)械支撐、制 動(dòng)裝置或安全裝置、低壓電力傳輸、甚或是高壓電力傳輸，該高壓電 力傳輸可以是除通過文中所公開類型的電力耦合設(shè)備感應(yīng)傳輸?shù)碾娏?之外所需要進(jìn)行的高壓電力傳輸。參照?qǐng)D1，圖中顯示彼此緊鄰的兩個(gè)基本呈圓形的線圈(下文稱 作"繞組")110， 160，該兩個(gè)線圈具有基本相同的直徑，并包括導(dǎo)線 或類似物，這些繞組110， 160的中心位于旋轉(zhuǎn)軸線上，并且繞組U0， 160位于基本垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的相互平行的平面上，也就是說， 繞組IIO， 160與所述旋轉(zhuǎn)軸線同軸。如果假想一圓環(huán)，該假想圓環(huán)的 中心位于所述旋轉(zhuǎn)軸線上，并且假想圓環(huán)的主環(huán)半徑等于所述繞組的 曲率半徑，那么沿著假想圓環(huán)的主環(huán)流動(dòng)的電流將會(huì)產(chǎn)生沿著假想圓 環(huán)的根據(jù)所謂的右手定則(如果用右手握住導(dǎo)線，使得大拇指指向電 流流動(dòng)的方向，則環(huán)繞導(dǎo)線巻曲的手指的方向就是感應(yīng)磁通的方向) 子環(huán)流動(dòng)的磁通環(huán)。需要注意的是，圖中并未精確地表示出電流或磁 通流動(dòng)的方向或符號(hào)，即向前/向后或者順時(shí)針方向/逆時(shí)針方向流動(dòng)的 符號(hào)，而只是一方面表示出電流經(jīng)過的路徑，另一方面表示出磁通經(jīng)過的路徑；此外，在圖中通過的電流為交變電流的情況中，電流和磁 通流動(dòng)的方向也會(huì)隨著時(shí)間而交替變化，但這些在圖中均未表示。應(yīng) 當(dāng)注意的是，除根據(jù)上下文明顯有其它含義的之外，文中使用的"電 流"均為交變電流(交流電)。圖中顯示的繞組為單匝繞組110， 160，但替代地，該兩個(gè)繞組110，160中的任一個(gè)或兩個(gè)繞組均可以具有多匝或不完整匝(該"不完整 匝"表示小于360°的匝或者具有除了單匝或多匝之外的其余的不完整 匝)。在繞組110， 160相對(duì)于彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)的情形下，假設(shè)一個(gè)坐標(biāo) 系，使得所述繞組中的一個(gè)繞組相對(duì)于該坐標(biāo)系呈現(xiàn)為固定，在此情 形下，該組件可以被看作是具有固定側(cè)(例如，繞組110處)和旋轉(zhuǎn) 側(cè)(例如，繞組160處)，在該固定側(cè)和旋轉(zhuǎn)側(cè)之間具有氣隙以允許相 對(duì)運(yùn)動(dòng)。需要注意的是，在本說明書中，除了根據(jù)上下文明顯具有其它含 義的之外，術(shù)語(yǔ)"間隙"和"氣隙"基本可以互換使用；盡管文中使 用了 "氣隙"，但這僅僅是一種習(xí)慣用法，應(yīng)該被理解的是該"氣隙" 并不局限于空氣，而能夠適用于真空、油、和/或其它流體、和/或滑動(dòng) 軸承、和/或滾柱軸承或者是為允許相對(duì)運(yùn)動(dòng)而完全或部分地填充這種 空間的其它類似的裝置。例如，在必須將電力傳輸?shù)叫D(zhuǎn)部件或從旋轉(zhuǎn)部件傳輸電力的應(yīng) 用中，替代地或額外地，通過在固定側(cè)和旋轉(zhuǎn)側(cè)之間使用用于電連接 的滑動(dòng)觸頭或摩擦觸頭(例如電刷)或其它類似結(jié)構(gòu)，可以很方便地 采用這樣一對(duì)繞組，使得實(shí)現(xiàn)經(jīng)由固定側(cè)電連接到固定電子電路，使 得實(shí)現(xiàn)經(jīng)由旋轉(zhuǎn)側(cè)電連接到旋轉(zhuǎn)電子電路，并且以類似于互感器的方 式通過相互感應(yīng)跨過它們之間的所述氣隙傳輸電力。在此情形下，該兩個(gè)繞組IIO， 160將通過磁通線互感耦合，從而當(dāng)在所述繞組中的一個(gè)繞組中通有振蕩電流時(shí)，所述繞組中的另一個(gè)繞組上會(huì)產(chǎn)生出電動(dòng) 勢(shì)。現(xiàn)在參照?qǐng)D2，這是圖1所示的繞組110， 160的剖視圖，在該圖 中以點(diǎn)劃線增加了 C型鐵磁性半磁芯115， 165或其他類似的降低磁阻 材料布置的輪廓線，其中，所述降低磁阻材料通過降低使繞組110， 160相連的磁通線所經(jīng)過的磁路的磁阻來(lái)提高繞組110， 160之間的感應(yīng)耦 合。換言之，圍繞繞組IIO， 160設(shè)置有鐵磁性(一種不導(dǎo)電的鐵磁性 陶瓷材料)或類似材料的環(huán)形殼體，以增強(qiáng)所述繞組之間的耦合；并 且，在要求這兩個(gè)繞組IIO， 160相對(duì)于彼此能夠運(yùn)動(dòng)的情形下，如果 將該鐵磁性殼體分開以允許固定于固定繞組110上的一個(gè)半磁芯與固 定于旋轉(zhuǎn)繞組160上的另一個(gè)半磁芯之間能夠相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這將是非常 方便地做到的。在該情形下，使所述兩個(gè)繞組IIO， 160相連的磁通環(huán) 路所經(jīng)過的磁路將具有通過鐵磁性材料的兩部分和通過空氣的兩部 分。需要注意的是，文中使用的術(shù)語(yǔ)"半耦合體"、"半殼體"、"半 磁芯"、"半屏罩"等簡(jiǎn)略的表示方法，是指組成整個(gè)的耦合器、殼體 或類似物的多個(gè)(例如兩個(gè))部件中的一個(gè)部件，同樣，這些術(shù)語(yǔ)也 不應(yīng)局限于字面含義解釋為意味著必定正好具有兩個(gè)這種部件，或者 這些部件肯定具有同樣的尺寸、體積、質(zhì)量等；此外，也不應(yīng)該由"半 耦合體"的使用得出必定具有兩個(gè)這樣的部件。確切而言，除非根據(jù) 上下文明顯有其它含義，文中所使用的這些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該從更廣泛的意義 上理解為是組成整體的多個(gè)部件中的一個(gè)有代表性的部件。需要注意 的是，文中使用的術(shù)語(yǔ)"旋轉(zhuǎn)互感器的半耦合體"指的是旋轉(zhuǎn)互感器 的一側(cè)或另一側(cè)(主側(cè)或副側(cè))上的結(jié)構(gòu)，該一側(cè)或另一側(cè)上的結(jié)構(gòu) 本身并不是功能旋轉(zhuǎn)互感器，其與共同構(gòu)成功能旋轉(zhuǎn)互感器的主側(cè)和 副側(cè)的結(jié)合結(jié)構(gòu)是有區(qū)別的。此外，特別是涉及到半磁芯、半屏罩時(shí)， 出于便于說明的目的，其前綴"半"有時(shí)會(huì)省略。涉及到術(shù)語(yǔ)"磁芯"的使用時(shí)，文中使用的該術(shù)語(yǔ)主要是用來(lái)指 降低磁阻材料(可替代描述為導(dǎo)磁材料)，而不考慮這種材料相對(duì)于繞 組或類似部件的布置。也就是說，盡管該術(shù)語(yǔ)"磁芯"可以被狹義地 理解為表示這種降低磁阻材料像傳統(tǒng)的變壓器中的情形那樣應(yīng)該被軸 向定位或居中定位在繞組的匝內(nèi)，但文中使用的該術(shù)語(yǔ)具有不考慮其 在實(shí)施方式中應(yīng)用的超出傳統(tǒng)的含義，在這些實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)互感 器具有所謂的相反布局，在該相反布局中，磁芯材料基本以環(huán)形方式 布置以增強(qiáng)位于沿所述圓環(huán)的主環(huán)方向纏繞的繞組周圍的所述圓環(huán)的繞沿所述假想圓環(huán)的主環(huán)的 方向纏繞的繞組。繼續(xù)參照?qǐng)D2，例如，如果固定繞組110以類似于變壓器的初級(jí)繞 組的方式連接于交流(AC)電源，則旋轉(zhuǎn)繞組160 (可連接于負(fù)載) 可以作為互感器的次級(jí)繞組。在這種旋轉(zhuǎn)互感器中，初級(jí)繞組可以作 為感應(yīng)場(chǎng)生成件，次級(jí)繞組可以作為感應(yīng)耦合場(chǎng)接收件，而降低磁阻 材料可以作為感應(yīng)耦合效率加強(qiáng)件。需要注意的是，文中使用的術(shù)語(yǔ) "互感器"指通過相互感應(yīng)傳輸電力的裝置，而不考慮降低磁阻材料 是否存在，也不考慮任何漏磁電感的存在或漏磁電感的相對(duì)量，并且 不考慮一側(cè)(即初級(jí)側(cè)或次級(jí)側(cè)，或圖2中位于氣隙上方或下方的側(cè)) 的繞組匝數(shù)與另一側(cè)繞組匝數(shù)的比是否使得傳輸?shù)碾娏﹄妷荷仙?、?降或不變，即使得各個(gè)繞組上的電動(dòng)勢(shì)呈增大、降低或l: l的比率。繼續(xù)參照?qǐng)D2，在該情形下，這種旋轉(zhuǎn)互感器結(jié)構(gòu)包括初級(jí)(例 如，固定)繞組110;次級(jí)(例如，旋轉(zhuǎn))繞組160;初級(jí)磁芯(例如， 鐵磁性半磁芯)115;次級(jí)磁芯(例如，鐵磁性半磁芯)165;以及氣隙102，該氣隙102允許次級(jí)繞組160和次級(jí)磁芯165相對(duì)于初級(jí)繞 組110和初級(jí)磁芯115旋轉(zhuǎn)。在參照?qǐng)D2給出的說明中，需要注意的 是，即使是在表示半磁芯的情形下，但有時(shí)為說明的方便也會(huì)省略前 綴"半"。圖2是由繞組和磁芯半殼體構(gòu)成的基本軸對(duì)稱環(huán)形結(jié)構(gòu)的子 午剖視圖(也稱為"徑向剖視圖")。因?yàn)閳D2的子午剖視圖源于由圖 1 (在該圖1中具有兩個(gè)半徑基本相等的繞組)所示的可被稱作"堆疊 式"或"軸向移位式"繞組布置，所以由此所形成的基本軸對(duì)稱的環(huán) 形結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱軸線，該軸對(duì)稱軸線在圖2中觀察是垂直的。如果 在圖1中替代地具有兩個(gè)同心布置(也稱作"徑向移位布置")的半徑 不同的繞組，將剖切面2-2相對(duì)于如圖2所示的剖切面翻轉(zhuǎn)90。，則 由此形成的基本軸對(duì)稱的環(huán)形結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱軸線，該軸對(duì)稱軸線在 圖2中看是水平的。換句話說，圖2中顯示的橫截面能夠被用來(lái)形成 具有軸對(duì)稱軸線的旋轉(zhuǎn)體，該軸對(duì)稱軸線在圖2中顯示是垂直的以獲 得圖1所示的軸向移位布置結(jié)構(gòu)；或者圖2所示的橫截面可以用來(lái)形 成具有軸對(duì)稱軸線的旋轉(zhuǎn)體，該軸對(duì)稱軸線在圖2中顯示是水平的以獲得徑向移位布置的結(jié)構(gòu)，在該徑向移位布置的結(jié)構(gòu)中，所述繞組同 心設(shè)置，半徑較大的繞組上的鐵磁性半磁芯具有向內(nèi)的開口側(cè)，而半 徑較小的繞組上的鐵磁性半磁芯則具有向外的開口側(cè)，從而使得所述 鐵磁性半磁芯的各自的開口側(cè)隔著它們之間的氣隙彼此相對(duì)。需要注意的是，在旋轉(zhuǎn)互感器工作時(shí)，磁芯氣隙102所掃過的并由假想表面 145， 195 (該假想表面與鐵磁性半磁芯115， 165的分界面基本重合) 限定的體積空間在軸向布置結(jié)構(gòu)的情形下或在徑向布置結(jié)構(gòu)的情形下 均是環(huán)形的，但是，對(duì)于軸向布置結(jié)構(gòu)來(lái)說，因?yàn)橛纱判練庀?02所 掃過的體積空間，以及限制磁芯氣隙102的假想表面145， 195在所述 旋轉(zhuǎn)互感器工作過程中將更接近于是平坦的(短粗扁平的墊圈形)，因 此該結(jié)構(gòu)在文中有時(shí)稱作"平坦結(jié)構(gòu)"(也稱作"平面環(huán)"結(jié)構(gòu))；對(duì) 于徑向布置結(jié)構(gòu)來(lái)說，因?yàn)橛纱判練庀?02所掃過的體積空間，以及 限制磁芯氣隙102的假想表面145， 195在所述旋轉(zhuǎn)互感器工作過程中 將更接近于圓柱形，因此該結(jié)構(gòu)在文中有時(shí)稱作"圓柱形結(jié)構(gòu)"。此時(shí)，如果所述旋轉(zhuǎn)軸線也是繞組110， 160以及鐵磁性半磁芯 115， 165的軸對(duì)稱軸線，則耦合基本不會(huì)受到繞軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的影 響。在文中討論的旋轉(zhuǎn)互感器的設(shè)備環(huán)境中，就所述旋轉(zhuǎn)互感器的結(jié) 構(gòu)是軸對(duì)稱的而言，該旋轉(zhuǎn)互感器的軸對(duì)稱軸線可以被理解為基本與 該旋轉(zhuǎn)互感器的旋轉(zhuǎn)軸線同軸，即除了根據(jù)上下文有其它含義的之外， 當(dāng)述及軸對(duì)稱軸線或旋轉(zhuǎn)軸線中的一個(gè)時(shí)，通常也應(yīng)理解為表示軸對(duì) 稱軸線或旋轉(zhuǎn)軸線中的另一個(gè)。需要注意的是，此處使用的術(shù)語(yǔ)"旋 轉(zhuǎn)互感器"指的是一側(cè)相對(duì)于另一側(cè)能夠旋轉(zhuǎn)的感應(yīng)電力傳輸裝置， 而不管一側(cè)或兩側(cè)是否能夠相對(duì)于例如固定的外部位置旋轉(zhuǎn)。雖然上述說明描述了具有在圖1中看是垂直的或水平的軸對(duì)稱軸 線的旋轉(zhuǎn)體是如何從圖2所示的橫截面獲得的，但一般而言該旋轉(zhuǎn)體 可以具有任意方向上的軸對(duì)稱軸線和旋轉(zhuǎn)軸線(但無(wú)論選擇何種方向 的軸對(duì)稱軸線和旋轉(zhuǎn)軸線，優(yōu)選地，軸對(duì)稱軸線與旋轉(zhuǎn)軸線基本同軸)。 在軸對(duì)稱軸線和旋轉(zhuǎn)軸線不是如圖1中所示的那樣是水平的或垂直的 情形下，由磁芯氣隙以及限制該磁芯氣隙并與該磁芯氣隙交界的假想 表面所掃過的體積空間在旋轉(zhuǎn)互感器工作過程中將基本呈圓錐形，這種結(jié)構(gòu)在文中有時(shí)稱作"圓錐形結(jié)構(gòu)"(例如，參見圖16)。需要注意的是，除了軸對(duì)稱之外，也可以存在相對(duì)于氣隙的大致程度的對(duì)稱，例如如圖2所示，旋轉(zhuǎn)互感器的一側(cè)(例如，次級(jí)側(cè))可以被認(rèn)為是 該旋轉(zhuǎn)互感器的另一側(cè)(例如，初級(jí)側(cè))上的繞組/磁芯結(jié)構(gòu)在氣隙另 一邊的鏡像。由于這種對(duì)稱性，初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)基本是彼此在氣隙另 一邊的鏡像，所以對(duì)于圓柱形結(jié)構(gòu)和圓錐形結(jié)構(gòu)來(lái)說，在該情形下， 當(dāng)一側(cè)朝著旋轉(zhuǎn)軸線徑向向內(nèi)進(jìn)行時(shí)，尺寸會(huì)縮小，當(dāng)一側(cè)遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn) 軸線徑向向外進(jìn)行時(shí)，尺寸會(huì)擴(kuò)大。特別地，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的實(shí)施優(yōu)選使得這 種電力耦合設(shè)備在高于20kHz的頻率工作，因此能夠想到圖2所示的 結(jié)構(gòu)，例如鐵磁體和銅(以可以用于磁芯半殼體115， 116和繞組110, 160的材料的具體實(shí)施例給出)的結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生偶極場(chǎng)并向周圍空間 強(qiáng)烈地輻射。在不想要這種輻射的情形下，可以通過導(dǎo)電殼體將鐵磁 性殼體包圍，所述導(dǎo)電殼體作為屏罩(見圖4)，并設(shè)計(jì)為用于承載能 夠感生磁場(chǎng)的電流，該感生的磁場(chǎng)能夠基本消除因所述繞組中合電流 所形成的磁場(chǎng)。只要實(shí)現(xiàn)此點(diǎn)，就能夠減少或消除泄漏到這種屏罩外 部的輻射。需要注意的是，文中使用的術(shù)語(yǔ)"屏罩"、"屏蔽"等，根據(jù)上下 文，可以狹義地指法拉第型屏蔽或者趨于通過導(dǎo)電來(lái)消除電磁場(chǎng)的其 它類似的屏蔽，也可以更廣泛地指通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置繞組和/或通過使用 特定布局的磁芯或其它類似的降低磁阻材料所實(shí)現(xiàn)的包括磁場(chǎng)分流和 /或磁場(chǎng)對(duì)齊的屏蔽，或者可以指本領(lǐng)域使用該術(shù)語(yǔ)時(shí)所具有的各種通 常含義或特定的含義。特別需要注意的是，文中術(shù)語(yǔ)"屏罩"、"屏蔽" 等不僅可以用來(lái)指通過導(dǎo)電件來(lái)消除電磁場(chǎng)，而且可以用來(lái)指通過低 磁阻件來(lái)實(shí)現(xiàn)磁通的對(duì)齊、引領(lǐng)、限制、分流和/或引導(dǎo)，以有利于通 過導(dǎo)電件來(lái)消除電磁場(chǎng)或者否則防止或有助于防止這種磁通泄漏到外 部。參照?qǐng)D3，該圖是圖1所示的繞組110， 160的透視圖，其中顯 示環(huán)繞組成繞組IIO， 160的導(dǎo)線的封閉的線積分路徑。圖3作為探討 的基礎(chǔ)給出，以評(píng)估在不同的環(huán)境下由這種結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的輻射。此處，H和dl是矢量，并且所述積分是該兩個(gè)矢量的標(biāo)量積環(huán)繞一路徑的封 閉線積分，其中，所述路徑穿過由所述兩個(gè)繞組所限定的中心區(qū)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4，該圖是顯示圖2的繞組/磁芯系統(tǒng)由單一的共同屏 罩104完全包圍的結(jié)構(gòu)的剖視圖。例如，在圖4中，屏罩104可以是 金屬(例如，鋁合金，但任何導(dǎo)電材料均可以使用)殼體。繞組區(qū)110， 160包含導(dǎo)線，該導(dǎo)線帶有流動(dòng)方向垂直于圖4中的紙面的電流。磁 芯區(qū)115， 165包含鐵磁性材料，在頻率為20kHz以上時(shí)，該鐵磁性材 料優(yōu)選為鐵磁體(ferrite),即一種不導(dǎo)電的鐵磁性陶瓷。需要注意的 是，因?yàn)樾枰A(yù)先考慮到氣隙的存在以允許相對(duì)旋轉(zhuǎn)，因此在該圖中 磁芯區(qū)115， 165顯示為兩個(gè)獨(dú)立的部件；但就本處所要闡述的原理而 言，磁芯區(qū)115， 165還可以由單一的連續(xù)部件形成。此時(shí)，根據(jù)麥克斯韋方程可知，任何振蕩磁場(chǎng)都感應(yīng)出與其成九 十度的振蕩電場(chǎng)。例如，在金屬中，該電場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致電流以趨于消除所 述磁場(chǎng)的方式流動(dòng)。因此，振蕩磁場(chǎng)不會(huì)滲透進(jìn)金屬很深。如果屏罩 104足夠厚，在超過一定的滲透深度時(shí)，該屏罩內(nèi)的振蕩磁場(chǎng)應(yīng)該基 本為零。根據(jù)圖3，可以認(rèn)為圖4的屏罩104中感生的電流之和與繞 組區(qū)110， 160中的凈電流的方向和大小相同但正負(fù)符號(hào)相反(即是在 同一方向上反向流動(dòng))，即，在屏罩104中感生的電流應(yīng)該具有能夠消 除由繞組IIO， 160中的電流流動(dòng)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小和方向。也就是 說，在作為屏罩104的鋁殼體的外表面上，H被認(rèn)為為零，因此在該 封閉表面的內(nèi)部的總電流也預(yù)期為零，并且在屏罩104的內(nèi)表面上或 該內(nèi)表面的附近感生的電流之和預(yù)期與繞組110， 160中的電流之和在 大小上相等，但在符號(hào)上相反?；谠撌聦?shí)，可以預(yù)期屏罩104中的 電流的流動(dòng)將處在垂直于圖4的紙面的方向上，也就是說，屏罩104 中的電流沿與繞組IIO， 160的導(dǎo)線上的凈電流基本同一方向流動(dòng)，但 正負(fù)符號(hào)相反。要記住的是，由圖4所示橫截面形成的三維軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體大致呈 環(huán)形，并且在電力耦合設(shè)備工作過程中繞組110， 160中的電流沿著環(huán) 形旋轉(zhuǎn)體的主環(huán)(或沿著與該主環(huán)同軸的環(huán))基本在圓周方向上流動(dòng)， 此時(shí)產(chǎn)生的磁通線應(yīng)被理解為位于整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的子午平面上，并且因?yàn)閮?yōu)選地使磁芯區(qū)115， 165上的降低磁阻材料的任何布置方向均 應(yīng)優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為是加強(qiáng)而不是改變?cè)摯磐ň€的這種布局，所以由于 使初級(jí)繞組和次級(jí)繞組相連的磁通環(huán)路均可以被認(rèn)為是位于由基本軸 對(duì)稱結(jié)構(gòu)所占據(jù)的環(huán)形空間的子環(huán)的平面內(nèi)，因此實(shí)現(xiàn)了與參照?qǐng)D1 所描述情形相類似的情形。基于該情形，在圖4中，應(yīng)當(dāng)理解的是， 在繞組110， 160的導(dǎo)線中流動(dòng)的電流，以及由此在屏罩104中感生并 流動(dòng)的電流在垂直于圖4的紙面的方向流進(jìn)流出。但當(dāng)那些電流從紙 面出現(xiàn)時(shí)，它們彎曲轉(zhuǎn)向以沿著由整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)所占據(jù)的環(huán)形空間 的主環(huán)行進(jìn)(即保持它們相對(duì)于該主環(huán)的幾何關(guān)系)，這種環(huán)形主環(huán)的 具體走向取決于軸對(duì)稱軸線(因此也是旋轉(zhuǎn)軸線)相對(duì)于圖4所示的 截面的位置，并且取決于圖4所示的截面是否是具有上述平坦結(jié)構(gòu)、 圓柱形結(jié)構(gòu)或圓錐形結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)互感器的一部分。
參照?qǐng)D5,該圖顯示一種情形的剖視圖，在該情形中，圖4中所 示的屏罩104被分成兩個(gè)半屏罩120， 170，在該兩個(gè)半屏罩120， 170 之間間隔有屏罩氣隙101。在圖5上，兩個(gè)相對(duì)的三匝繞組設(shè)置在相 對(duì)的C型磁芯槽內(nèi)。此時(shí)，如果通過屏罩氣隙101將屏罩104分成半 屏罩120， 170從而使得在旋轉(zhuǎn)互感器工作過程中屏罩氣隙101所掃過 的體積空間垂直于圖4中的紙面，則根據(jù)上述說明可以認(rèn)為屏罩氣隙 101的存在通常并不必然妨礙在電力耦合設(shè)備工作過程中在屏罩殼體 中感生的上述電流的流動(dòng)，因?yàn)檫@種電流就其在上述說明中理論預(yù)期 而言，應(yīng)當(dāng)不會(huì)具有趨于使得這種感應(yīng)電流跨過屏罩氣隙101的分量。 在參照?qǐng)D5給出的說明中，需要注意的是，即使在含義是半磁芯的情 形下，其前綴"半"有時(shí)也會(huì)出于便于描述而予以省略。
需要再次記住的是，由圖5所示的橫截面所形成的三維軸對(duì)稱旋 轉(zhuǎn)體基本是環(huán)形的，在所述電力耦合設(shè)備工作過程中，使得繞組IIO， 160中電流沿著主環(huán)(或沿著與該主環(huán)同軸的環(huán))基本在圓周方向上 流動(dòng)，這正如參照?qǐng)D4所描述的使電流在繞組110， 160中流動(dòng)并在屏 罩104中由此感生和流動(dòng)的場(chǎng)消除電流的情形一樣，在圖5中，繞組 110， 160中流動(dòng)的電流以及由此感生并在半殼體120， 170中流動(dòng)的場(chǎng) 消除電流應(yīng)該類似地理解為在垂直于圖5的紙面的方向上流進(jìn)流出；但當(dāng)這些電流從紙面流出時(shí)，它們彎曲轉(zhuǎn)向以沿著(即保持它們相對(duì) 于主環(huán)的幾何關(guān)系)由整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)所占據(jù)的環(huán)形空間的主環(huán)行進(jìn)， 這種環(huán)形主環(huán)行進(jìn)的具體方向取決于軸對(duì)稱軸線(因此也是旋轉(zhuǎn)軸線)
相對(duì)于圖5所示的橫截面的位置，并且取決于圖5所示的橫截面是否 是具有上述平坦結(jié)構(gòu)、圓柱形結(jié)構(gòu)或圓錐形結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)互感器的一部 分。
這種參照?qǐng)D4描述的在屏罩104中流動(dòng)的場(chǎng)消除電流，或者參照 圖5描述的在半屏罩120， 170中流動(dòng)的場(chǎng)消除電流可以被稱為"鏡像 電流"，因?yàn)樗鼈兂苏?fù)符號(hào)之外與繞組110， 160中流動(dòng)的電流是 相似的。更具體地，文中使用的術(shù)語(yǔ)"鏡像電流(image current)"指 這樣的電流，該電流能夠消除由作為其鏡像的電流所形成的磁場(chǎng)。
為允許這種場(chǎng)消除鏡像電流沿著與整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)所占據(jù)的環(huán)形 空間的主環(huán)同軸的環(huán)基本在圓周方向上流動(dòng)，優(yōu)選地，半屏罩120， 170包括導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料形成了構(gòu)成繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電 路的基本連續(xù)的電通路，例如，沿著與由整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)所占據(jù)的環(huán) 形空間的主環(huán)同軸的環(huán)的圓周通路。更優(yōu)選地，這種連續(xù)的電通路能 夠支持足夠的電流以感生磁場(chǎng)，從而基本消除在電力耦合設(shè)備工作過 程中因在繞組IIO， 160中流動(dòng)的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
由圖5所示的橫截面所形成的軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，可以根據(jù)屬于整體 軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的"總體"特征進(jìn)行描述，或者可以根據(jù)屬于該旋轉(zhuǎn)體的 典型子午橫截面的"局部"特征進(jìn)行描述。也就是說，就整體或總體 特征而言，源于圖5所示的橫截面的軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體基本呈環(huán)形；繞組 110， 160中的電流；半屏罩120， 170中的電流；以及屏罩氣隙101 掃過的體積空間從垂直于圖5的紙面的方向上出現(xiàn)但彎曲轉(zhuǎn)向以沿著 所出現(xiàn)位置的假想圓環(huán)的主環(huán)行進(jìn)；此外，與磁芯115， 165對(duì)齊的磁 通環(huán)路位于圓環(huán)的子環(huán)平面上。就有剖視的或局部特征而言，如果將 說明限制在圖5的紙面上所示的情形，則就半屏罩120， 170內(nèi)流動(dòng)的 場(chǎng)消除電流、繞組110， 160中流動(dòng)的電流、以及屏罩氣隙101所掃過 的體積空間分別從圖5的紙面垂直地出現(xiàn)而言，可以簡(jiǎn)便地說這些局 部特征均是相互平行的，例如，在圖5所示的截面中它們均是相互平行的；此外，就對(duì)齊的磁通環(huán)路位于圖5的紙面上而言，可以簡(jiǎn)便地 說該對(duì)齊的磁通線垂直于在半屏罩120， 170中流動(dòng)的場(chǎng)消除電流，例 如，在圖5所示的截面中該對(duì)齊的磁通線垂直于在半屏罩120， 170中 流動(dòng)的場(chǎng)消除電流；垂直于在繞組110， 160中流動(dòng)的電流；并且垂直 于限制屏罩氣隙101所掃過的體積空間的假想表面。
基于上述說明，例如在圖5所示的截面中，就磁芯區(qū)115， 165的 隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的磁通線基本垂直于繞組110， 160中的電流、基本 垂直于半屏罩120， 170中的電流、以及基本垂直于限制屏罩氣隙101 所掃過的體積空間的假想表面而言，可以看到這種磁通線并不趨向于 感生出跨過屏罩氣隙101的電流的流動(dòng)。換句話說，在這種情形下， 可以認(rèn)為電流沒有沿橋接屏罩氣隙101的方向流動(dòng)的趨勢(shì)，也就是說， 電流沒有沿與在電力耦合設(shè)備工作過程中限制屏罩氣隙101掃過的體 積空間的假想表面相垂直的方向流動(dòng)的趨勢(shì)。換而言之，當(dāng)圖4所示 的屏罩104分成圖5所示的兩個(gè)半屏罩120， 170時(shí)，間隔在這兩個(gè)半 屏罩之間的屏罩氣隙IOI(例如在圖5所示的截面中)垂直于磁場(chǎng)(即， 在電力耦合設(shè)備工作過程中限制屏罩氣隙101所掃過的體積空間的假 想表面垂直于磁場(chǎng))，并且將半屏罩120， 170小量分隔開，由于半屏 罩120， 170內(nèi)流動(dòng)的電流預(yù)期與圖4所示的流過整體共同屏罩104的 電流基本相同，因此可以認(rèn)為屏蔽效果沒有損失或只有微小的損失。 也就是說，例如在圖5所示的截面中，在磁場(chǎng)沒有平行于屏罩氣隙101 的分量(即在所述電力耦合設(shè)備工作過程中沒有平行于限制氣隙101 所掃過的體積空間的假想表面的分量)以及在半屏罩120， 170中流動(dòng) 的凈電流沒有垂直于屏罩氣隙101的分量(即在所述電力耦合設(shè)備工 作過程中沒有垂直于限制氣隙101所掃過的體積空間的假想表面的分 量)的情形下，可以認(rèn)為盡管有屏罩氣隙101的存在，但能夠?qū)肫?罩120， 170設(shè)計(jì)為使得沒有輻射或僅有微小的輻射能夠到達(dá)該屏罩外 部。
繼續(xù)參照?qǐng)D5，在該圖所示的屏蔽式互感器型系統(tǒng)中流動(dòng)的電流 為磁化電流加兩個(gè)負(fù)載電流，該兩個(gè)負(fù)載電流的大小基本相等，但相 位相反(其中一個(gè)負(fù)載電流位于初級(jí)側(cè)，由此感生的另一個(gè)負(fù)載電流位于次級(jí)側(cè))。如果磁芯區(qū)115， 165由單一的連續(xù)部件形成，則磁芯 區(qū)115， 165中的鐵磁體將會(huì)引導(dǎo)并分流磁場(chǎng)磁通環(huán)路，從而能夠使得 僅有極少量的磁通從磁芯區(qū)泄漏；但因?yàn)榇判緟^(qū)115， 165分成了兩個(gè) 單獨(dú)的部件以允許相對(duì)旋轉(zhuǎn)，因此在標(biāo)記為103的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)入和離 開磁芯區(qū)115， 165的磁通的大部分在磁芯氣隙周邊的附近區(qū)域?qū)?huì)從 磁芯區(qū)泄漏出來(lái)，在該標(biāo)記為103的區(qū)域示意性地顯示有從磁芯區(qū)放 射出的邊緣場(chǎng)(也稱作"彌散場(chǎng)")。
此時(shí)，位于邊緣場(chǎng)103所碰觸到的磁芯氣隙周邊的鄰近區(qū)域內(nèi)的 半屏罩120， 170的內(nèi)表面上和該內(nèi)表面的附近將會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生電流，這 種感應(yīng)電流趨向于消除感應(yīng)出它們的邊緣場(chǎng)103。就磁芯區(qū)115， 165 的不對(duì)準(zhǔn)、磁芯區(qū)115, 165中降低磁阻材料布置的不均勻、磁芯氣隙 處的表面布局或表面形狀的偏離或偏差以及類似的現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致邊緣場(chǎng) 103具有趨于使得這種感應(yīng)電流跨過屏罩氣隙101的分量而言，應(yīng)當(dāng) 能夠想到這會(huì)使得通過屏蔽邊緣場(chǎng)103來(lái)防止輻射放射到所述電力耦 合設(shè)備的外部的問題變得更加困難。但若在邊緣場(chǎng)103不具有趨于使 得感生電流跨過屏罩氣隙101的分量的范圍內(nèi)討論，如果半屏罩120， 170具有足夠的厚度和導(dǎo)電性，則可以認(rèn)為該半屏罩能夠在這種感應(yīng) 電流傳導(dǎo)到半屏罩120， 170的外表面之前消除由該感應(yīng)電流所產(chǎn)生的 磁場(chǎng)。
基于該情形，因此在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選地， 半屏罩120, 170具有鄰近于磁芯氣隙的邊緣場(chǎng)消除區(qū)，該邊緣場(chǎng)消除 區(qū)具有足夠的厚度和導(dǎo)電性，以在從磁芯氣隙放射出的磁通的影響到 達(dá)半屏罩120， 170的外表面之前，例如，在該磁通在半屏罩120， 170 中所產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到半屏罩120， 170的外表面之前，就能夠基本消 除由這種放射出的磁通所形成的邊緣場(chǎng)。此外，優(yōu)選地，在現(xiàn)有的情 形下，這種邊緣場(chǎng)消除區(qū)包括導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料形成了構(gòu)成環(huán)繞 所述旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路的基本連續(xù)的電通路，例如，沿與由整體軸 對(duì)稱結(jié)構(gòu)所占據(jù)的環(huán)形空間的主環(huán)同軸的環(huán)的圓周通路。更優(yōu)選地， 在現(xiàn)有的情形下，邊緣場(chǎng)消除區(qū)上的連續(xù)的電通路能夠支持足以感生 磁場(chǎng)的電流，這種感生的磁場(chǎng)能夠基本消除在所述電力耦合設(shè)備工作過程中因在繞組110， 160中流動(dòng)的電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
為了更好地理解這種能夠從各種不同的磁芯/屏罩結(jié)構(gòu)的磁芯氣 隙放射出來(lái)的邊緣場(chǎng)，以及這種邊緣場(chǎng)如何能夠在屏罩的內(nèi)表面上或 該內(nèi)表面的附近通過邊緣場(chǎng)消除區(qū)被消除，現(xiàn)在參照?qǐng)D6至圖10。
參照?qǐng)D6至圖10，這些圖顯示了當(dāng)屏罩受到從相對(duì)的鐵磁性E型 磁芯之間的氣隙放射出來(lái)的邊緣場(chǎng)的影響時(shí)，有限元模擬的結(jié)果以確 定電流在屏罩中將流向何處，即確定邊緣場(chǎng)消除區(qū)的位置和范圍。在 圖6至圖10中，僅標(biāo)示了屏罩部件，并且基本顯示了圖5所示的磁芯 和繞組；只是圖5中顯示了設(shè)置在相對(duì)的C型磁芯槽內(nèi)的單對(duì)相對(duì)的 三匝繞組，而圖6至圖10中則顯示了設(shè)置在相對(duì)的E型磁芯槽內(nèi)的兩 對(duì)相對(duì)的三匝繞組。在以下參照?qǐng)D6至圖IO給出的說明中，需要注意 的是，即使在其含義是半磁芯的情形下，有時(shí)為便于說明會(huì)省略前綴
"半"o
因?yàn)閳D6至圖10中的繞組/磁芯結(jié)構(gòu)是相同的，因此在各種情形 下產(chǎn)生的磁場(chǎng)也基本相同，圖6顯示了該共同的磁場(chǎng)形狀。需要注意 的是，盡管圖6顯示了屏罩120， 170 (該屏罩正是圖8中所示的屏罩 結(jié)構(gòu))，但該圖僅供參考，與其所顯示的磁場(chǎng)的產(chǎn)生無(wú)關(guān)。
如圖6至圖10所示，在磁芯材料在磁芯氣隙處不連續(xù)的情形下 (即，在磁通線必須越過磁芯-空氣-磁芯分界面的情形下)，在磁芯材 料內(nèi)否則將包含(分流)的磁通線會(huì)泄漏出來(lái)形成邊緣場(chǎng)。在圖6至 圖10中，需要注意的是，磁芯氣隙顯示為比屏罩氣隙狹窄，這在本發(fā) 明的一些實(shí)施方式中通常是優(yōu)選的，在這些實(shí)施方式中，狹窄的磁芯 氣隙可以理想地提高初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的耦合、減少漏磁電感、減 小邊緣散射磁通或類似現(xiàn)象，而略寬的屏罩氣隙(以及在某種程度上 略寬的繞組氣隙，盡管這在這些圖中未顯示)則可以理想地減小容抗、 允許旋轉(zhuǎn)時(shí)相鄰的部件之間的更寬的尺寸公差等等。
參照?qǐng)D6，可以看到，除了磁通從磁芯泄露到磁芯氣隙的附近區(qū) 域內(nèi)的情形之外，磁通線大部分由磁芯分流(即限制在磁芯內(nèi))；為此， 可以認(rèn)為，對(duì)于所顯示的繞組/磁芯結(jié)構(gòu)而言，即使所述屏罩的不位于 所述磁芯氣隙的附近區(qū)域內(nèi)的位置僅具有相對(duì)較小的電流支持能力，也能夠取得高效的屏蔽效果。例如，在磁通由磁芯有效分流的情形下，
圖9所示的二部件式精減的并且氣隙不相鄰的屏罩結(jié)構(gòu)可以提供充分 的屏蔽；再如，即使在圖8中所示的二部件式包圍的并且氣隙不相鄰 的屏罩結(jié)構(gòu)省略上半屏罩120的情形下，該屏罩結(jié)構(gòu)也能提供充分的
屏蔽o
繼續(xù)參照?qǐng)D6，為減小磁芯氣隙的附近區(qū)域內(nèi)磁通線變形的程度， 在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選地，由所述磁芯氣隙分隔的 相對(duì)的磁芯表面(即磁芯氣隙分界面)是平滑的并且相互平行，并且 這種磁芯氣隙分界面與橋接所述磁芯氣隙的磁通線的主要方向相垂 直。
繼續(xù)參照?qǐng)D6，需要注意的是，E型磁芯的使用形成兩組連續(xù)的磁 通的串流；即E型磁芯可以被看作近似于兩個(gè)C型磁芯并排布置的情 形。需要注意的是，在使用E型磁芯或其它降低磁阻材料布置以形成 類似于圖6所示情形的多組磁通環(huán)路的情況下，在本說明書中和權(quán)利 要求書中對(duì)環(huán)形結(jié)構(gòu)及其子環(huán)等的參照不應(yīng)該被理解為排除這種多組 磁通環(huán)路的可能性， 一般而言，能夠?qū)⒈景l(fā)明的各個(gè)方面應(yīng)用在該多 組磁通環(huán)路上。例如，即使在具有多組磁通環(huán)路的情形下，這種磁通 環(huán)路也能夠被認(rèn)為處在整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的子午平面上，并且這種磁通 環(huán)路相對(duì)于所述屏罩的對(duì)齊形狀以及相對(duì)于由從磁芯氣隙泄漏出的邊 緣場(chǎng)在所述屏罩中產(chǎn)生邊緣場(chǎng)消除電流的結(jié)構(gòu)的對(duì)齊形狀基本沒有變 化；并且在任何情況下，本發(fā)明的各個(gè)方面均能夠不同程度地單獨(dú)地 適用于通過磁芯材料的各種環(huán)形布置(例如，圖6中布置在相對(duì)的E 型磁芯的相對(duì)的槽內(nèi)的各組繞組)而分流的各組磁通環(huán)上。還應(yīng)當(dāng)注 意的是，盡管附圖中僅顯示了 C型磁芯和E形磁芯，但高階磁芯(即， 具有兩個(gè)以上槽的磁芯；或具有三個(gè)以上臂狀柱件的磁芯)無(wú)疑也是 可以的，并且如果必要，本發(fā)明的各個(gè)方面也可以通過適當(dāng)?shù)母亩?應(yīng)用于這些高階磁芯。需要注意的是，例如在使用E型磁芯的情形下， 從E形磁芯中心的柱件處的磁芯氣隙(例如圖6的中心磁芯氣隙)放 射出的磁通線，比起從圖6中E型磁芯兩側(cè)的柱件處的磁芯氣隙放射 出的磁通線，在產(chǎn)生射頻輻射方面所起的作用要小得多，因此，在這種情形下，屏蔽工作可以被認(rèn)為集中在從邊緣柱件處(即遠(yuǎn)側(cè)柱件，
其中，遠(yuǎn)側(cè)是下文參照?qǐng)D13所限定的遠(yuǎn)側(cè))的磁芯氣隙放射出的邊緣 場(chǎng)。
盡管圖6至圖10未顯示，但優(yōu)選地，設(shè)置在圖左上方的E型磁芯 槽內(nèi)的三匝初級(jí)繞組和設(shè)置在圖右上方的E型磁芯槽內(nèi)的三匝初級(jí)繞 組均以如下方式連接于AC (交流)電源，即使得流進(jìn)這兩個(gè)初級(jí)繞組 的合瞬時(shí)電流值為零。就是說，在繞組的數(shù)量、流經(jīng)這些繞組的交流 電流的類型選擇(例如，兩相、三相、多相等)等等使得流經(jīng)這些初 級(jí)繞組的合電流瞬時(shí)為零的情形下，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備工作 過程中在半屏罩120， 170內(nèi)感生的電流的大小，比起例如當(dāng)在各個(gè)初 級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)將單相交流電流用于單繞組(例如這種單繞組可以巻繞 在具有C形橫截面的半磁芯的槽內(nèi))時(shí)的情形感生的電流要小，其原 因在于在該單相/單繞組的情形下在初級(jí)側(cè)的磁化電流將不會(huì)被消除。
也就是說，在所述屏罩按照到此為止所描述的方式工作的前提下， 應(yīng)當(dāng)認(rèn)為所述屏罩中的合電流的大小與所述繞組中的合電流的大小相 等，但符號(hào)相反。在所述旋轉(zhuǎn)互感器的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)各自包括單繞 組的情形下，正如圖5中在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)將三匝繞組設(shè)置在C型磁 芯的單獨(dú)的槽內(nèi)的情形一樣，由于初級(jí)繞組和次級(jí)繞組中以相反相位 存在的負(fù)載電流相互消除，因此在所述繞組中的凈電流(合電流)將 是存在于初級(jí)繞組中的磁化電流。但是，在所述旋轉(zhuǎn)互感器的初級(jí)側(cè) 和次級(jí)側(cè)各自包括多個(gè)繞組的情形下，正像在圖6至圖IO中在各個(gè)初 級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)將兩個(gè)三匝繞組分別設(shè)置在E型磁芯的兩個(gè)槽內(nèi)的情形 一樣，將會(huì)獲得以下情形即存在所述多個(gè)初級(jí)繞組中的各個(gè)磁化電 流相互抵消，以使得初級(jí)繞組中的凈瞬時(shí)電流基本為零。但是，即使 在繞組中的凈電流為零的情形下，這些繞組中的電流也不會(huì)完全集中 而是分散在空間中，這種事實(shí)意味著在所述屏罩中仍會(huì)存在有能夠感 生消除所述邊緣場(chǎng)等的磁場(chǎng)的流動(dòng)電流；在這種情形下，場(chǎng)消除電流 的總和為零，但會(huì)消耗電力。
圖7至圖IO所示的屏罩能夠基本消除這些圖中標(biāo)示的邊緣場(chǎng)；更 具體地，在圖7至圖10中所示的屏罩具有導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料所處的位置和所具有的導(dǎo)電性和厚度足以允許以下電流的流動(dòng)，即該電流 在所述電力耦合設(shè)備工作時(shí)將會(huì)產(chǎn)生能夠在所述邊緣場(chǎng)到達(dá)所述屏罩 外部前消除該邊緣場(chǎng)的磁場(chǎng)。
在圖7所示的有限元模擬中，在如圖所示的左側(cè)和右側(cè)，當(dāng)從磁 芯氣隙的邊緣放射出的邊緣場(chǎng)碰觸在具有與磁芯氣隙鄰近的屏罩氣隙 的二部件式包圍屏罩的兩個(gè)部件120， 170上時(shí)，場(chǎng)消除電流開始流動(dòng)； 在邊緣場(chǎng)由圖7所示的屏罩消除的過程中，場(chǎng)消除電流在該圖所示的 四個(gè)陰影區(qū)沿垂直于紙面的方向在半屏罩120， 170內(nèi)流動(dòng)。在圖8所 示的有限元模擬中，當(dāng)從磁芯氣隙的邊緣放射出的邊緣場(chǎng)碰觸在具有 與磁芯氣隙不相鄰的屏罩氣隙的二部件式包圍屏罩的同一個(gè)部件170 上時(shí)，場(chǎng)消除電流開始流動(dòng)；在邊緣場(chǎng)由圖8所示的屏罩消除的過程 中，場(chǎng)消除電流在該圖所示的兩個(gè)陰影區(qū)沿垂直于紙面的方向在半屏 罩170內(nèi)流動(dòng)。在圖9所示的有限元模擬中，在如圖所示的左側(cè)和右 側(cè)，當(dāng)從磁芯氣隙的邊緣放射出的邊緣場(chǎng)碰觸在具有與磁芯氣隙不相 鄰的屏罩氣隙的二部件式精減的屏罩的一個(gè)部件120或另一個(gè)部件 170上時(shí)，場(chǎng)消除電流開始流動(dòng)；在邊緣場(chǎng)由圖9所示的屏罩消除的 過程中，場(chǎng)消除電流在該圖所示的兩個(gè)陰影區(qū)沿垂直于紙面的方向在 半屏罩120， 170內(nèi)流動(dòng)。在圖IO所示的有限元模擬中，當(dāng)從磁芯氣 隙的邊緣放射出的邊緣場(chǎng)碰觸在具有一個(gè)與磁芯氣隙不相鄰的屏罩氣 隙的單一部件式包圍屏罩的單一部件170上時(shí)，場(chǎng)消除電流開始流動(dòng)； 在邊緣場(chǎng)由圖IO所示的屏罩消除的過程中，場(chǎng)消除電流在該圖所示的 二個(gè)陰影區(qū)沿垂直于紙面的方向在該屏罩的單一部件170內(nèi)流動(dòng)。在 圖IO所示的單一部件式包圍的不相鄰氣隙的屏罩中，在該圖上部的單 個(gè)的屏罩氣隙應(yīng)當(dāng)足夠大，以允許機(jī)械支撐和電連接。
在圖7所示的結(jié)構(gòu)中，需要注意的是，在該圖所示的左側(cè)和右側(cè)， 所述屏罩氣隙鄰近于所述磁芯氣隙，這就是說，所述磁芯氣隙和所述 屏罩氣隙大致遵循基本相同的假想表面，即所述磁芯氣隙所掃過的體 積空間(這基本為上述的平坦的、圓柱形的或圓錐形的)與所述屏罩 氣隙所掃過的體積空間基本上是共同延伸的。
在圖8至圖IO所示的結(jié)構(gòu)中，需要注意的是，在各圖中所示的左側(cè)和右側(cè)，所述屏罩氣隙與所述磁芯氣隙不相鄰，這就是說，該屏罩 具有過分伸出或夾雜的形狀，以使得屏罩中的導(dǎo)電材料至少部分地從
屏罩的外部夾雜磁芯氣隙；即，所述磁芯氣隙和所述屏罩氣隙并不遵 循相一假想表面，所述磁芯氣隙掃過的體積空間與所述屏罩氣隙掃過 體積空間也不是共同延伸的。
盡管對(duì)于圖7所示的這種微小的屏罩氣隙而言，甚至在所述屏罩 氣隙如圖7所示地那樣鄰近于所述磁芯氣隙時(shí)仍然會(huì)有邊緣場(chǎng)的衰 減，但明顯地，在所述屏罩氣隙設(shè)置得像圖7所示地那樣鄰近于所述 磁芯氣隙時(shí)，比起所述屏罩氣隙設(shè)置在如圖8至圖IO所示的遠(yuǎn)離所述 磁芯氣隙的位置上時(shí)，所述邊緣場(chǎng)伸進(jìn)所述屏罩氣隙更遠(yuǎn)，并且更趨 向于超出所述屏罩氣隙而放射到所述屏罩外部。在屏罩厚度、屏罩導(dǎo) 電性、功率、頻率等削弱所述屏罩的支持邊緣場(chǎng)消除電流的能力的情 形下，所述屏罩氣隙如圖7那樣設(shè)置得鄰近于所述磁芯氣隙時(shí)比起所 述屏罩氣隙如圖8至圖10那樣設(shè)置得更遠(yuǎn)離于所述磁芯氣隙時(shí)，在 RF (射頻)噪聲放射方面會(huì)具有更有害的效果，因?yàn)樵诤笠环N情形下 (即所述屏罩氣隙與磁芯氣隙不相鄰的情形)，在所述邊緣場(chǎng)的位置 (即磁芯氣隙)與所述屏罩氣隙的位置之間的所述屏罩中的感應(yīng)電流 通常將會(huì)有更多的機(jī)會(huì)感生出在所述邊緣場(chǎng)到達(dá)所述屏罩外部之前能 夠消除所述邊緣場(chǎng)的磁場(chǎng)。盡管圖8至圖10所示的不相鄰類型的結(jié)構(gòu) 更加適合于涉及高功率和/或薄屏罩的應(yīng)用，但在實(shí)踐中圖7所示的相 鄰類型的結(jié)構(gòu)更便于制造。
此外，由于這些邊緣場(chǎng)和/或其它磁場(chǎng)不對(duì)齊使得磁通環(huán)路不能完 全限制在子午平面內(nèi)、使得磁通環(huán)路不能完全限制在環(huán)形的子環(huán)平面 內(nèi)、或使得磁通線含有與界定屏罩氣隙101所掃過的體積空間的表面 相平行的分量，因此如圖8至圖IO所示的結(jié)構(gòu)的情形那樣將屏罩氣隙 設(shè)置在遠(yuǎn)離磁芯氣隙的位置上的結(jié)構(gòu)，比如圖7所示的結(jié)構(gòu)的情形那 樣將屏罩氣隙設(shè)置在鄰近于磁芯氣隙的位置上的結(jié)構(gòu)能夠提供更好的 屏蔽效果，這是因?yàn)槿鐖D8至圖IO所示的那些磁芯氣隙和屏罩氣隙不 相鄰的結(jié)構(gòu)不僅能夠允許屏罩內(nèi)的電流沿例如圓環(huán)的主環(huán)方向流動(dòng)以 感生出傾向于消除沿環(huán)形子環(huán)方向的邊緣場(chǎng)分量的磁場(chǎng)，而且也能夠不同程度地允許屏罩內(nèi)的電流(屏蔽電流)甚至沿環(huán)形子環(huán)方向流動(dòng) 以感生出傾向于消除甚至沿圓環(huán)的主環(huán)方向存在的任何邊緣場(chǎng)分量的
磁場(chǎng)。就是說，雖然上述參照?qǐng)D4至圖5給出的說明中理論上設(shè)想磁 通的對(duì)齊使得在所述屏罩中感生的電流沒有傾向于穿越屏罩氣隙的分 量，但是在實(shí)際的設(shè)備中，事實(shí)上仍然會(huì)有從磁芯氣隙的邊緣或其它 地方放射出的不對(duì)齊的磁通線，該不對(duì)齊的磁通線將感應(yīng)出具有一沿 環(huán)形子環(huán)方向分量的電流，如果這種感應(yīng)電流因?yàn)槠琳謿庀?01的存 在不能流動(dòng)，則這將會(huì)使得所述屏罩以類似電偶極子的方式輻射。就 所述屏罩具有沿所述圓環(huán)的子環(huán)方向的延伸部分而言，即就所述屏罩 如圖7至圖10的子午截面所示那樣帶有角度地包圍所述磁芯/繞組系 統(tǒng)而言，可以優(yōu)選地使得屏罩氣隙如圖8至圖IO所示的那樣設(shè)置在與 磁芯氣隙不相鄰的位置上，而不是如圖7所示的設(shè)置在與磁芯氣隙相 鄰的位置上。
當(dāng)所述屏罩氣隙較大時(shí)就該屏罩氣隙的限定而言，需要注意的是， 在圖9中具有兩個(gè)較大的屏罩氣隙，這些屏罩氣隙位于圖9中的上部 和下部；而在圖10中則具有單個(gè)的較大的屏罩氣隙，該屏罩氣隙位于 圖10中的上部。
特別是在采用圖7所示的相鄰類型的結(jié)構(gòu)的情形下并且在該情形 下所述屏罩由鋁制成，優(yōu)選地，屏罩氣隙不大于所述屏罩上的鋁的厚 度的一半，更優(yōu)選地，屏罩氣隙不大于所述屏罩上的鋁的厚度的四分 之一。總體而言，屏罩可以由各種導(dǎo)電材料中的任意一種制成，特別 是在采用如圖7所示的相鄰類型的結(jié)構(gòu)的情形下，優(yōu)選地，位于所述 磁芯區(qū)域內(nèi)的所述屏罩的厚度足以實(shí)現(xiàn)與厚度不小于兩個(gè)屏罩氣隙厚 度的鋁的導(dǎo)電性相等的導(dǎo)電性，更優(yōu)選地，位于所述磁芯區(qū)域內(nèi)的所 述屏罩的厚度足以實(shí)現(xiàn)與厚度不小于四個(gè)屏罩氣隙厚度的鋁的導(dǎo)電性 相等的導(dǎo)電性。
在采用如圖8至圖IO所示的不相鄰的結(jié)構(gòu)的情形下，優(yōu)選地，當(dāng) 沿與限定磁芯氣隙在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備工作過程中所掃過的體 積空間的假想表面相垂直的方向上測(cè)量時(shí)，從所述磁芯氣隙的最近側(cè) 部分到所述屏罩氣隙的最近側(cè)部分的距離不小于所述三個(gè)磁芯氣隙厚度，更優(yōu)選地，所述磁芯氣隙的最近側(cè)部分與所述屏罩氣隙的最近側(cè) 部分之間的距離不小于五個(gè)磁芯氣隙厚度。
無(wú)論是采用圖7所示的相鄰結(jié)構(gòu)還是采用圖8至圖IO所示的不相 鄰的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，位于所述磁芯氣隙區(qū)域內(nèi)的屏罩的厚度足以實(shí)現(xiàn) 的導(dǎo)電性等同于厚度不小于五個(gè)磁芯氣隙厚度的鋁的導(dǎo)電性，更優(yōu)選 地，位于所述磁芯氣隙區(qū)域內(nèi)的屏罩的厚度足以實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)電性等同于 厚度不小于十個(gè)磁芯氣隙厚度的鋁的導(dǎo)電性。
盡管圖7至圖IO顯示了相鄰類型的結(jié)構(gòu)和不相鄰類型的結(jié)構(gòu)，但 毫無(wú)疑問也可以釆用部分相鄰并且部分不相鄰的結(jié)構(gòu)，或著采用不同 程度地介于圖7所示的結(jié)構(gòu)與圖8至圖IO所示結(jié)構(gòu)中的任意一種之間 的結(jié)構(gòu)。
此外，優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，對(duì)于包括導(dǎo)電材料 以形成基本連續(xù)的電通道(該電通道組成環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電 路)的邊緣場(chǎng)消除區(qū)的期望性而言，在圖7所示的相鄰類型的結(jié)構(gòu)中 邊緣場(chǎng)碰觸在四個(gè)位置上而在圖8至圖IO所示的不相鄰類型的結(jié)構(gòu)中 邊緣場(chǎng)僅碰觸在二個(gè)位置上的事實(shí)表明，對(duì)于相鄰類型的結(jié)構(gòu)而言， 優(yōu)選具有作為邊緣場(chǎng)消除區(qū)的四個(gè)這種連續(xù)的電通道，而對(duì)于不相鄰 類型的結(jié)構(gòu)而言，具有作為邊緣場(chǎng)消除區(qū)的二個(gè)這種連續(xù)的電通道就 是足夠的。例如，構(gòu)成環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路的這種連續(xù)的電 通道可以為圓形、環(huán)形、半環(huán)形、和/或可以呈鄰近于并沿著磁芯氣隙 的環(huán)形帶的形狀。在這種連續(xù)的電通道呈鄰近于并沿著磁芯氣隙的環(huán) 形帶的形狀的情形下，對(duì)于具有平坦結(jié)構(gòu)或圓柱形結(jié)構(gòu)的電力耦合設(shè) 備而言，這種環(huán)形帶基本呈環(huán)形，并且對(duì)于具有圓錐形結(jié)構(gòu)或圓柱形 結(jié)構(gòu)的電力耦合設(shè)備而言，這種環(huán)形帶基本呈圓錐形橫截面。
現(xiàn)在參照?qǐng)Dll，該圖是顯示幾種典型的橫截面的側(cè)視圖，這些典 型的橫截面可以用來(lái)形成符合根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器的 結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體。在圖11中，標(biāo)記相同的部件具有上述功能。當(dāng) 將橫截面用來(lái)形成基本軸對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)體時(shí)，圖11中標(biāo)號(hào)為A至E的 五個(gè)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)能夠提供充分的屏蔽。此時(shí)，這種橫截面所圍 繞掃過以形成本發(fā)明的各種實(shí)施方式的基本軸對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)互感器結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線應(yīng)該位于該橫截面之外，但可以具有任何半徑并具有相對(duì) 于該橫截面的任何方向。盡管在圖中顯示了參考標(biāo)記以表示部件，但 這些參考標(biāo)記并不是用來(lái)表明限制固定側(cè)對(duì)移動(dòng)側(cè)，初級(jí)側(cè)對(duì)次級(jí)側(cè) 等的，因?yàn)橥ǔ＿@些參考標(biāo)記可以互換的。
在圖ll中；標(biāo)號(hào)為A的插圖顯示分別設(shè)置在相對(duì)的具有C型橫 截面的磁芯內(nèi)的單一的初級(jí)繞組和單一的次級(jí)繞組，并顯示屏罩氣隙
鄰近于磁芯氣隙的屏罩結(jié)構(gòu)；標(biāo)號(hào)為B的插圖顯示分別設(shè)置在相對(duì)的 具有C型橫截面的磁芯內(nèi)的單一的初級(jí)繞組和單一的次級(jí)繞組，并顯 示屏罩氣隙與磁芯氣隙不相鄰的屏罩結(jié)構(gòu)；標(biāo)號(hào)為C的插圖顯示分別
設(shè)置在相對(duì)的具有E型橫截面的共同磁芯結(jié)構(gòu)的磁芯槽內(nèi)的雙初級(jí)繞 組和雙次級(jí)繞組，并顯示屏罩氣隙鄰近于磁芯氣隙的屏罩結(jié)構(gòu)；標(biāo)號(hào) 為D的插圖顯示具有適用于三相交流電流的共同磁芯結(jié)構(gòu)的繞組/磁 芯布置，并顯示屏罩氣隙鄰近于磁芯氣隙的屏罩結(jié)構(gòu)；標(biāo)號(hào)為E的插 圖顯示具有適用于三相交流電流的三個(gè)分開的磁芯結(jié)構(gòu)的繞組/磁芯 布置，并顯示屏罩氣隙鄰近于磁芯氣隙的屏罩結(jié)構(gòu)。此處，在繞組的 數(shù)量、流過繞組的交變電流的類型選擇(例如，兩相、三相、多相等) 等允許使得基本為零的凈瞬時(shí)電流流經(jīng)初級(jí)繞組(即，使得各個(gè)初級(jí) 繞組上的磁化電流相互抵消)的情形下(這對(duì)于如插圖C、插圖D和 插圖E所示的在各個(gè)初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)具有多繞組的繞組/磁芯布置是能 夠?qū)崿F(xiàn)的)，將能夠顯著地減小上文參照?qǐng)D6至圖IO所述的屏蔽電流。 如上參照?qǐng)D7至圖IO所述，如果在必須支持場(chǎng)消除電流(該場(chǎng)消 除電流將感生出磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)能夠在產(chǎn)生這種場(chǎng)消除電流的磁場(chǎng)的影 響到達(dá)屏罩外表面之前(例如在這種場(chǎng)消除電流傳導(dǎo)到屏罩外表面之 前)消除產(chǎn)生這種場(chǎng)消除電流的磁場(chǎng))的位置上存在有足夠厚度的用 于屏罩的鋁或其它導(dǎo)電材料，則可以認(rèn)為圖11中的全部結(jié)構(gòu)均能夠得 到充分地屏蔽。在這種情形下，導(dǎo)電材料的必要厚度通常根據(jù)頻率和 電導(dǎo)率的乘積的平方根的倒數(shù)而改變，同時(shí)，以鋁的厚度等于多個(gè)磁 芯氣隙和屏罩氣隙的尺寸來(lái)表述的優(yōu)選范圍為如上文參照?qǐng)D7至圖10 所述。此外，構(gòu)成圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路的基本連續(xù)的電通道的形 成與參照?qǐng)D7至圖10所述的類似。盡管已經(jīng)討論并在附圖中顯示了特定的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并 不限于此，如果必要，能夠通過適當(dāng)?shù)馗淖兌鴮⑸鲜稣f明應(yīng)用于任何 合適的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)上。
圖12是一種理想的典型圓柱形結(jié)構(gòu)200的透視圖，該典型圓柱形 娃古。出坦坦太^昍企偷卡^的條接百咸紫始f^^旌^ ;親港太^
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明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器。該結(jié)構(gòu)之所以被稱作"圓柱形"是因?yàn)闅?br> 隙202所掃過的體積空間的大致形狀，其中，具有不同曲率半徑的半 耦合體205， 255以徑向布置的方式基本同心地圍繞旋轉(zhuǎn)軸線布置，所 述氣隙202沿徑向方向介于半耦合體205,255之間并將半耦合體205， 255相互分離，并且該氣隙202由假想表面(見圖13) 245， 295限定。 更精確地說，如上文參照?qǐng)D2所述，在旋轉(zhuǎn)互感器工作過程中氣隙202 掃過的體積空間是環(huán)形的，但由于其更近似于呈圓柱形而不是呈平坦 形，因此該結(jié)構(gòu)在文中被稱作圓柱形結(jié)構(gòu)。需要注意的是，盡管所描 述的為"徑向布置"，但這并不意味著平移布置，因?yàn)檎缢?，外?耦合體通常具有比內(nèi)半耦合體更大的曲率半徑；更準(zhǔn)確地，可以認(rèn)為 這兩個(gè)半耦合體(在該理想化的示例中)在極坐標(biāo)系中彼此是在所述 氣隙另一邊的鏡象。
圖13是圖12所示的圓柱形結(jié)構(gòu)200的子午截面。圓柱形結(jié)構(gòu)200 是一種環(huán)形結(jié)構(gòu)，該環(huán)形結(jié)構(gòu)由氣隙202分成外半耦合體205和內(nèi)半 耦合體255以允許相對(duì)旋轉(zhuǎn)，其中，所述外半耦合體204的近側(cè)(此 處和下文，近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)是按照從子午截面所示的位于氣隙202中間的 中心位置起來(lái)計(jì)算的)由外假想表面245限定，所述內(nèi)半耦合體255 的近側(cè)則由內(nèi)假想表面295限定。
外半耦合體205包括三個(gè)同軸的半殼體或半層210， 215， 220。 從氣隙202開始這些半殼體依次是繞組210，磁芯215，以及屏罩 220。繞組210的近側(cè)表面209顯示為基本與外假想表面245重合；在 繞組210的遠(yuǎn)側(cè)表面211和磁芯215的近側(cè)表面214之間以及磁芯215 的遠(yuǎn)側(cè)表面216和屏罩220的近側(cè)表面219之間顯示為介入有不確定 厚度(意味著可能包括零間隙，即鄰接的布置)的間隙；并且該外半 耦合體205在遠(yuǎn)側(cè)由屏罩220的遠(yuǎn)側(cè)表面221限定。在參照?qǐng)D13給出的說明中，需要注意的是，即使在其含義是半耦合體和半屏罩的情形 下，有時(shí)為了描述方便會(huì)省略前綴"半"。
內(nèi)半耦合體255包括三個(gè)同軸的半殼體或半層260， 265， 270， 從氣隙202開始，這些半殼體依次是繞組260、磁芯265、以及屏罩
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繞組260的遠(yuǎn)側(cè)表面261和磁芯265的近側(cè)表面264之間以及磁芯265 的遠(yuǎn)側(cè)表面266和屏罩270的近側(cè)表面269之間顯示為介入有不確定 厚度(意味著可能包括零間隙，即連續(xù)布置)的間隙；并且該內(nèi)半耦 合體265在遠(yuǎn)側(cè)由屏罩270的遠(yuǎn)側(cè)表面271限定。
外半耦合體205的繞組210和內(nèi)半耦合體255的繞組260隔著氣 隙202相對(duì)布置，以允許這兩個(gè)繞組之間的相互感應(yīng)耦合。位于圖13 左側(cè)的外磁芯215的氣隙分界面213 (下文稱作"外磁芯左氣隙分界 面213")與位于圖13左側(cè)的內(nèi)磁芯265的氣隙分界面263 (下文稱作
"內(nèi)磁芯左氣隙分界面263")隔著氣隙202相對(duì)布置，并且位于圖13 右側(cè)的外磁芯215的氣隙分界面217 (下文稱作"外磁芯右氣隙分界 面217")與位于圖13右側(cè)的內(nèi)磁芯265的氣隙分界面267 (下文稱作
"內(nèi)磁芯右氣隙分界面267")隔著氣隙202相對(duì)布置，以消除和/或降 低將以上述參照?qǐng)D2給出的說明中所指出的方式圍繞外半耦合體205 的繞組210和內(nèi)半耦合體255的繞組260所產(chǎn)生的磁通相連的磁路的 磁阻。為有利于磁場(chǎng)的定位以使得磁通環(huán)路位于子午平面上，優(yōu)選地， 相對(duì)的磁芯氣隙分界面的表面是平滑的、相互平行的，并且與橋接這 兩個(gè)磁芯氣隙分界面之間的磁芯氣隙的磁通線的主要方向相垂直。位 于圖13左側(cè)的外屏罩220的氣隙分界面218 (下文稱作"外屏罩左氣 隙分界面218")與位于圖13左側(cè)的內(nèi)屏罩270的氣隙分界面268 (下 文稱作"內(nèi)屏罩左氣隙分界面268")隔著氣隙202相對(duì)布置，并且位 于圖13右側(cè)的外屏罩220的氣隙分界面222 (下文稱作"外屏罩右氣 隙分界面222")與位于圖13右側(cè)的內(nèi)屏罩270的氣隙分界面272 (下 文稱作"內(nèi)屏罩右氣隙分界面272")隔著氣隙202相對(duì)布置，從而使 得屏罩220， 270基本將繞組210， 260和磁芯215， 265完全遮蔽和包 圍(氣隙202除外)在其內(nèi)部；即，除了氣隙202之外，繞組210，260和磁芯215， 265位于屏罩220， 270的內(nèi)部，并由屏罩220， 270 包圍。此外，外半耦合體205的屏罩220的氣隙分界面218， 222、外 半耦合體205的磁芯215的氣隙分界面213, 217、外半耦合體205的 繞組210的近側(cè)表面209均基本與外假想表面245重合；并且內(nèi)半耦 合體255的屏罩270的氣隙分界面268, 272、內(nèi)半耦合體255的磁芯 265的氣隙分界面263， 267、內(nèi)半耦合體255的繞組260的近側(cè)表面 259均基本與內(nèi)假想表面295重合。
圖14是一種理想的典型平坦結(jié)構(gòu)300的透視圖，該典型平坦結(jié)構(gòu) 300由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器構(gòu)成或近似于根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施方式的旋轉(zhuǎn)互感器。該結(jié)構(gòu)之所以被稱作"平坦"結(jié)構(gòu)是因?yàn)闅庀?302所掃過的體積空間的大致形狀，其中，具有相同曲率半徑的半耦 合體305， 355以徑向布置的方式基本并排地沿著旋轉(zhuǎn)軸線布置，所述 氣隙302沿軸向方向介于半耦合體305， 355之間并將半耦合體305， 355相互分離，并且該氣隙302由假想表面(見圖15) 345, 395限定。 更精確地說，如上文參照?qǐng)D2所述，在旋轉(zhuǎn)互感器工作過程中氣隙302 掃過的體積空間是環(huán)形的，但由于其更近似于呈平坦形而不是呈圓柱 形，因此該結(jié)構(gòu)在文中被稱作平坦結(jié)構(gòu)(或者有時(shí)稱作平坦環(huán)形結(jié)構(gòu))。 需要注意的是，盡管所描述的為"軸向移位"，但這并不意味著簡(jiǎn)單地 平移移位；更準(zhǔn)確地說，可以認(rèn)為這兩個(gè)半耦合體(在該理想化的示 例中)在直角坐標(biāo)系中是彼此在所述氣隙另一邊的鏡象。
圖15是圖14所示的平坦結(jié)構(gòu)300的子午截面。平坦結(jié)構(gòu)300是 一種環(huán)形結(jié)構(gòu)，該環(huán)形結(jié)構(gòu)由氣隙302分成位于圖14和圖15左側(cè)的 半耦合體305 (下文稱作"左半耦合體305")和位于圖14和圖15右 側(cè)的半耦合體355 (下文稱作"右半耦合體355")以允許相對(duì)旋轉(zhuǎn)， 其中，所述左半耦合體304的近側(cè)(此處和下文，近側(cè)和遠(yuǎn)側(cè)是按照 從子午截面所示的位于氣隙302中間的中心位置起來(lái)計(jì)算的)由左假 想表面345限定，所述右半耦合體355的近側(cè)則由右假想表面395限 定。
左半耦合體305包括三個(gè)同軸的半殼體或半層310， 315， 320。 從氣隙302開始這些依次是繞組310，磁芯315，以及屏罩320。繞組310的近側(cè)表面309顯示為基本與左假想表面345重合；在繞組310 的遠(yuǎn)側(cè)表面311和磁芯315的近側(cè)表面314之間以及磁芯315的遠(yuǎn)側(cè) 表面316和屏罩320的近側(cè)表面319之間顯示為介入有不確定厚度(意 味著可能包括零間隙，即連續(xù)布置)的間隙；并且該左半耦合體305 在遠(yuǎn)側(cè)由屏罩320的遠(yuǎn)側(cè)表面321限定。在參照?qǐng)D15給出的說明中， 需要注意的是，即使在其含義是半耦合體和半屏罩的情形下，有時(shí)為 了描述方便也會(huì)省略前綴"半"。
右半耦合體355包括三個(gè)同軸的半殼體或半層360， 365， 370， 從氣隙302開始，這些依次是繞組360、磁芯365、以及屏罩370。 繞組360的近側(cè)表面359顯示為基本與右假想表面395重合；在繞組 360的遠(yuǎn)側(cè)表面361和磁芯365的近側(cè)表面364之間以及磁芯365的 遠(yuǎn)側(cè)表面366和屏罩370的近側(cè)表面369之間顯示為介入有不確定厚 度(意味著可能包括零間隙，即連續(xù)布置)的間隙；并且該右半耦合 體365在遠(yuǎn)側(cè)由屏罩370的遠(yuǎn)側(cè)表面371限定。
左半耦合體305的繞組310和右半耦合體355的繞組360隔著氣 隙302相對(duì)布置，以允許這兩個(gè)繞組之間的相互感應(yīng)耦合。位于圖15 中遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線一側(cè)的左磁芯315的氣隙分界面313 (下文稱作"左 磁芯外氣隙分界面313")與位于圖155中遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線一側(cè)的右磁芯 365的氣隙分界面363 (下文稱作"右磁芯外氣隙分界面363")隔著 氣隙302相對(duì)布置，并且位于圖15中朝向旋轉(zhuǎn)軸線一側(cè)的左磁芯315 的氣隙分界面317 (下文稱作"左磁芯內(nèi)氣隙分界面317")與位于圖 15中朝向旋轉(zhuǎn)軸線一側(cè)的右磁芯365的氣隙分界面367(下文稱作"右 磁芯內(nèi)氣隙分界面367")隔著氣隙302相對(duì)布置，以消除和/或降低將 以上述參照?qǐng)D2給出的說明中所指出的方式圍繞左半耦合體305的繞 組310和右半耦合體355的繞組360所產(chǎn)生的磁通相連的磁路的磁阻。 為有利于磁場(chǎng)的定位以使得磁通環(huán)路位于子午平面上，優(yōu)選地，相對(duì) 的磁芯氣隙分界面的表面是平滑的、相互平行的，并且與橋接這兩個(gè) 磁芯氣隙分界面之間的磁芯氣隙的磁通線的主要方向相垂直。位于圖 15中遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線一側(cè)的左屏罩320的氣隙分界面318(下文稱作"左 屏罩外氣隙分界面318")與位于圖15中遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線一側(cè)的右屏罩370的氣隙分界面368 (下文稱作"右屏罩外氣隙分界面368")隔著 氣隙302相對(duì)布置，并且位于圖15中朝向旋轉(zhuǎn)軸線一側(cè)的左屏罩320 的氣隙分界面322 (下文稱作"左屏罩內(nèi)氣隙分界面322")與位于圖 15中朝向旋轉(zhuǎn)軸線一側(cè)的右屏罩370的氣隙分界面372(下文稱作"右 屏罩內(nèi)氣隙分界面372")隔著氣隙302相對(duì)布置，從而使得屏罩320， 370基本將繞組310， 360和磁芯315， 365完全遮蔽和包圍(氣隙302 除外)在其內(nèi)部；即，除了氣隙302之外，繞組310， 360和磁芯315， 365位于屏罩320， 370的內(nèi)部，并由屏罩320， 370包圍。此外，左 半耦合體305的屏罩320的氣隙分界面318， 322、左半耦合體305的 磁芯315的氣隙分界面313， 317、左半耦合體305的繞組310的近側(cè) 表面309均基本與左假想表面345重合；并且右半耦合體355的屏罩 370的氣隙分界面368, 372、右半耦合體355的磁芯365的氣隙分界 面363， 367、右半耦合體355的繞組360的近側(cè)表面359均基本與右 假想表面395重合。
圖16是一種理想的典型圓錐形結(jié)構(gòu)400的透視圖，該圓錐形結(jié)構(gòu) 400由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器構(gòu)成或近似于根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施方式的旋轉(zhuǎn)互感器。該結(jié)構(gòu)之所以被稱作"圓錐形"是因?yàn)樗鰵?隙所掃過的體積空間的大致形狀，其中，半耦合體405， 455相對(duì)于旋 轉(zhuǎn)軸線以介于軸向移位和徑向移位的方式布置，所述氣隙同時(shí)沿軸向 和徑向布置在半耦合體405，455之間，并將這兩個(gè)半耦合體相互分離。 因?yàn)閳A錐形結(jié)構(gòu)400既可以根據(jù)參照?qǐng)D13所示的圓柱形結(jié)構(gòu)200所給 出的說明而按照徑向移位的特征進(jìn)行說明，也可以根據(jù)參照?qǐng)D15所示 的平坦結(jié)構(gòu)300所給出的說明而按照軸向移位的特征進(jìn)行說明，因此 此處為簡(jiǎn)潔起見而省略了對(duì)平坦結(jié)構(gòu)400的子午截面的說明，但可以 理解為與圖13和圖15的上述說明類似，其中，相同參考標(biāo)記的部件 具有相同的功能。
圖12至圖16是為闡述目的而給出的理想結(jié)構(gòu)，其中顯示的各種 特征不一定表示具體的結(jié)構(gòu)和尺寸，而只是用來(lái)表明這些特征在具有 圓柱形結(jié)構(gòu)、平坦結(jié)構(gòu)或圓錐形結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)互感器中的總體的示意性 布置。也就是說，電力耦合設(shè)備有可能精確地按照?qǐng)D12至圖16中的任意一幅圖制造，以形成這些圖中所示的兩個(gè)半環(huán)形的半耦合體中的
每一個(gè)，例如，將實(shí)心單匝繞組設(shè)置在具有c型橫截面的均質(zhì)半磁芯 內(nèi)，并且進(jìn)而將該裝好的單匝繞組和半磁芯嵌套到具有c型橫截面的
均質(zhì)半屏罩內(nèi)；但一般而言，在提及"繞組"、"磁芯"以及"屏罩" (或者"半磁芯"或"半屏罩")的情形下，這并不一定意味著這些部 件一定是連續(xù)的或均質(zhì)的，或者具有任何特定尺寸或構(gòu)成的結(jié)構(gòu)一定 占據(jù)著圖12至圖16中顯示這些結(jié)構(gòu)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)的區(qū)域，除了特別 表明有其它含義之外，這些術(shù)語(yǔ)僅表示在旋轉(zhuǎn)互感器中起相應(yīng)的繞組、 磁芯、屏罩功能的示意層或概念層，而與尺寸、幾何形狀、構(gòu)成、結(jié) 構(gòu)等無(wú)關(guān)。此外，至少對(duì)于參照?qǐng)D12至圖16中的理想結(jié)構(gòu)所給出的 說明而言，除了根據(jù)上下文明顯有其它含義之外，"繞組"可以與"繞 組層"互換使用，"磁芯"可以與"磁芯層"互換使用，"屏罩"可以 與"屏罩層"互換使用。
在圖12至圖16中的各幅圖中，組成旋轉(zhuǎn)互感器的各個(gè)半耦合體 是彼此隔著圓柱形氣隙、平面氣隙或圓錐形氣隙的鏡像(即相對(duì)于氣 隙中線上的假想表面是對(duì)稱的)，并且繞組、磁芯和屏罩的布置是軸對(duì) 稱的(環(huán)形)，對(duì)稱軸線與旋轉(zhuǎn)軸線同軸。此處，繞組和屏罩優(yōu)選支持 電流圍繞旋轉(zhuǎn)軸線沿圓周方向流動(dòng)(例如，沿著與假想圓環(huán)的主環(huán)同 軸的環(huán)流動(dòng))，并且繞組/磁芯布置優(yōu)選使得半耦合體相互相連的磁通 環(huán)路位于子午平面(例如，假想圓環(huán)的子環(huán)平面)上。此處，在缺少 磁芯層或其不具有顯著的降低磁阻性能的情形下，繞組的定位將起主 要作用，并優(yōu)選地定位為使得將半耦合體相互相連的磁通環(huán)路位于子 午平面上；但在存在磁芯層或在磁芯層中采用的材料具有顯著的降低 磁阻性能的情形下，這種降低磁阻材料在磁芯層內(nèi)的布置將起主要作 用，并優(yōu)選地布置為使得將半耦合體相互相連的磁通環(huán)路位于子午平 面上。盡管圖12至圖16中的繞組在各個(gè)半耦合體中僅通過設(shè)置在具 有C型橫截面的單個(gè)的槽內(nèi)的、具有半環(huán)形橫截面的單個(gè)的特征表示， 但這應(yīng)當(dāng)被理解為示意性地表示任何適當(dāng)?shù)睦@組/磁芯布置，包括多繞 組之間間隔有附加的臂狀柱件的布置，例如圖6至圖10的E型芯結(jié)構(gòu) 以及圖11的插圖C的多繞組之間間隔有附加的臂狀柱件的布置，或者圖11的插圖D和插圖E中的適用于三相交流電(AC)的三繞組結(jié)構(gòu) 中的多繞組之間間隔有附加的臂狀柱件的布置。盡管圖12至圖16中 的屏罩顯示為是具有鄰近于磁芯氣隙的屏罩氣隙的二部件式包圍屏 罩，但這應(yīng)當(dāng)被理解為示意性表示任何適當(dāng)?shù)钠琳纸Y(jié)構(gòu)，包括參照?qǐng)D 6至圖11的任一結(jié)構(gòu)(例如，單一部件、多部件、相鄰氣隙、不相鄰 氣隙、精減的、包圍的等)。
也就是說，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，屏罩220， 270， 320， 370至少在來(lái)自于繞組210， 260， 310, 360和/或磁芯215， 265, 315， 365的磁通漏出那些內(nèi)層而碰觸在屏罩層上和/或不對(duì)齊的情形下足以 使得導(dǎo)電材料存在。此處，"磁通的漏出"指來(lái)自于繞組210, 260， 310， 360不能被分流并包含在磁芯215， 265， 315， 365內(nèi)，即雖然 磁芯215， 265， 315， 365內(nèi)的環(huán)繞繞組210, 260， 310， 360的降低 磁阻材料的存在預(yù)期能夠減少漏電感，并防止磁通漏出磁芯215， 265， 315， 365，但降低磁阻材料的缺少或不充足、磁阻分布的不連續(xù)(例 如氣隙)等會(huì)使得磁通漏出并碰觸到屏罩層上。此處，"磁通的不對(duì)齊" 指存在磁通環(huán)路不位于子午平面上的情形，即盡管可以認(rèn)為當(dāng)電流在 圖1和圖2所示的基本呈環(huán)形的系統(tǒng)內(nèi)沿著主環(huán)在圓周方向上流動(dòng)時(shí) 磁通環(huán)繞位于子午平面上的子環(huán)流動(dòng)，但磁阻分布的不連續(xù)(例如氣 隙)、偏離軸對(duì)稱等會(huì)導(dǎo)致這些磁通環(huán)所處的平面不是子午平面，這意 味著這種不對(duì)齊的磁通環(huán)具有垂直于子午平面的分量，也就是說具有 沿旋轉(zhuǎn)互感器圓周方向的分量。
例如，在本發(fā)明的一種沒有磁芯層或磁芯215， 265， 315， 365的 磁阻不是足夠低而能夠?qū)⒋磐ㄓ行У胤至髟谠摯判緝?nèi)的實(shí)施方式中， 由于磁通將基本泄漏到各處(磁芯氣隙基本延伸進(jìn)整個(gè)磁芯層并占據(jù) 整個(gè)磁芯層)，因此在本發(fā)明的這種實(shí)施方式中，除了允許相對(duì)旋轉(zhuǎn)所 必需的微小的屏罩氣隙外，導(dǎo)電材料需要基本遍布屏罩的各處。
但在本發(fā)明的具有有效的磁芯層而使得磁芯215， 265, 315， 365 的磁阻足夠低以將磁通有效地分流在磁芯內(nèi)的實(shí)施方式中，如果磁芯 材料的布置合理地軸對(duì)稱，則只需在如圖5的區(qū)域103內(nèi)所示的邊緣 場(chǎng)從磁芯氣隙漏出的位置上具有導(dǎo)電材料就是足夠的。并且因?yàn)榇判練庀对谂c各個(gè)半耦合體的對(duì)應(yīng)部件之間所畫的虛線(例如，如子午截 面上所示)的方向相垂直的方向上沿著兩側(cè)(即初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè))的
旋轉(zhuǎn)互感器的半耦合體205， 255， 305， 355之間圓周延伸，因此僅在 鄰近于磁芯氣隙的圓周區(qū)域內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)電材料就足夠了。
例如，在外半耦合體205的左氣隙分界面213與內(nèi)半耦合體255 的左氣隙分界面268相對(duì)的位置附近，以及在外半耦合體205的右氣 隙分界面217與內(nèi)半耦合體255的右氣隙分界面267相對(duì)的位置附近， 導(dǎo)電材料的這種圓周區(qū)域可以設(shè)置為鄰近于圓柱形結(jié)構(gòu)200的磁芯 215， 265;或者在左半耦合體305的外氣隙分界面313與右半耦合體 355的外氣隙分界面368相對(duì)的位置附近，以及在左半耦合體305的 內(nèi)氣隙分界面317與右半耦合體355的內(nèi)氣隙分界面367相對(duì)的位置 附近，導(dǎo)電材料的這種圓周區(qū)域可以設(shè)置為鄰近于平坦結(jié)構(gòu)300的磁 芯315， 365。
導(dǎo)電材料的這種圓周區(qū)域基本對(duì)應(yīng)于上述的邊緣場(chǎng)消除區(qū)，并基 本對(duì)應(yīng)于圖7至圖10的有限元模擬中表示場(chǎng)消除電流流動(dòng)的陰影區(qū)。 由上述按照從子午截面中所示的位于氣隙中間的中心位置算起而給出 的"遠(yuǎn)側(cè)"的定義，這種導(dǎo)電材料的圓周區(qū)域可以描述為相對(duì)于磁芯 氣隙以遠(yuǎn)側(cè)鄰近的方式布置。
例如，參照?qǐng)D12和圖13 (圓柱形結(jié)構(gòu)200)并采用類似于圖7所 示的相鄰氣隙的多部件式屏罩的情形，這意味著對(duì)于全部四個(gè)導(dǎo)電材 料的圓周區(qū)域而言，在每個(gè)屏罩220，270(對(duì)應(yīng)于圖7中的半屏罩120， 170)具有兩個(gè)導(dǎo)電材料的圓周區(qū)域。或者繼續(xù)參照?qǐng)D12和圖13 (圓 住形結(jié)構(gòu)200)但改為采用類似于圖8或圖IO所示 的不相鄰氣隙的屏 罩，這意味著對(duì)于全部的四個(gè)導(dǎo)電材料的圓周區(qū)域而言，僅僅在下屏 罩270 (對(duì)應(yīng)于圖8和圖10中的半屏罩170)上具有兩個(gè)導(dǎo)電材料的 圓周區(qū)域。盡管參照?qǐng)D12和圖13所示的圓柱形結(jié)構(gòu)200給出了具體 的說明，但相似的特征可應(yīng)用于圖14和圖15所示的平坦結(jié)構(gòu)300， 以及圖16所示的圓錐形結(jié)構(gòu)400。
也就是說，對(duì)于如圖9至圖IO所示的不相鄰氣隙結(jié)構(gòu)而言，在屏 罩氣隙較大但離磁芯氣隙足夠遠(yuǎn)而允許由從磁芯氣隙漏出的磁通所產(chǎn)生的場(chǎng)消除電流在屏罩導(dǎo)電材料中流動(dòng)以在泄漏磁通的影響到達(dá)屏罩 氣隙之前消除這些影響的情形下，即在邊緣場(chǎng)消除區(qū)并不延伸到屏罩 氣隙的情形下，甚至僅在上述圓周區(qū)域內(nèi)存在導(dǎo)電材料時(shí)就能夠具有
充分的屏蔽效果?；谠撉樾?，即使在采用圖9所示的那種類型的精 減式屏罩的情形下，或者在省略一個(gè)半屏罩而僅采用如圖8至圖10所 示的下半屏罩170的單一部件式屏罩的情形下，也可以具有充分的屏 蔽效果。
或者在本發(fā)明的具有有效的磁芯層以使得磁芯215， 265， 315， 365的磁阻足夠低而能夠有效地將磁通分流在該磁芯內(nèi)但可以具有局 部磁通的不對(duì)齊(例如，因?yàn)榇判?15， 265， 315, 365不符合軸對(duì)稱) 的實(shí)施方式中，如果磁通不對(duì)齊的位置離磁芯氣隙足夠遠(yuǎn)而允許場(chǎng)消 除電流以在泄漏磁通的影響到達(dá)屏罩氣隙或其它類似的屏罩間隙之前 以消除這些影響的方式在屏罩220， 270， 320， 370的導(dǎo)電材料中流動(dòng) (并且使得屏罩此處的厚度足以防止泄漏的磁通到達(dá)屏罩的外表面)， 則足以允許屏罩220， 270， 320， 370將導(dǎo)電材料僅設(shè)置在鄰近于磁通 不對(duì)齊的位置。
與參照?qǐng)D7至圖IO所給出的有關(guān)屏罩厚度和導(dǎo)電性的優(yōu)選范圍的 總體說明一致，對(duì)圖12至圖16所示的屏罩而言，同樣類似優(yōu)選地， 屏罩在其被磁通碰觸的位置處的厚度足以允許場(chǎng)消除電流以能夠在碰 觸屏罩的磁通的影響到達(dá)屏罩的外表面和/或屏罩氣隙之前以消除這 些影響的方式在屏罩的導(dǎo)電材料中流動(dòng)。除了根據(jù)上下文明顯具有其 它含義，參照?qǐng)D12至圖16所給出的所有優(yōu)選范圍和附帶說明可以理 解為適用于圖12至圖16所示的結(jié)構(gòu)。
如上所述，圖12至圖16是為說明目的所給出的理想結(jié)構(gòu)，雖然 在具有與如圖所示的結(jié)構(gòu)非常相似的結(jié)構(gòu)的設(shè)備環(huán)境中本發(fā)明可以實(shí) 施，但在具有與圖示的結(jié)構(gòu)明顯不同但仍屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)的 設(shè)備環(huán)境中，仍然還能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方面。需要注意的是，雖然出 于說明目的選擇了幾種典型的環(huán)形旋轉(zhuǎn)體，但不同形狀或方向的旋轉(zhuǎn) 體，或者環(huán)形旋轉(zhuǎn)體，或者基于其它任何合適的橫截面的旋轉(zhuǎn)環(huán)或旋 轉(zhuǎn)體均能夠容易地被采用；并且這些環(huán)形旋轉(zhuǎn)體是為說明目的而給出的，其僅僅作為介紹或描述本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式的各種特征的便利 性的手段，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)被理解為不限制于例如具有圓形橫截面的旋轉(zhuǎn) 體。
以下闡述電力耦合設(shè)備的整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)是如何能夠通過使用商 購(gòu)獲得的部件或方法在來(lái)實(shí)際獲得的實(shí)施例。例如，在直徑較大的鐵
磁性環(huán)等商購(gòu)不到的情形下，可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^多個(gè)c型磁芯段和/或其
它這種商購(gòu)可得的磁芯段來(lái)制造。盡管可以使用任何適當(dāng)?shù)闹圃旆椒?來(lái)獲得電力耦合設(shè)備的各種部件，這些方法包括但不限制于模制、鑄
造、擠壓成型等，但以下參照?qǐng)D17和圖18描述的實(shí)施例分別采用由 以相鄰的方式設(shè)置的多個(gè)鐵磁性段所裝配起來(lái)的相對(duì)的環(huán)形磁芯來(lái)通 過集合的方式形成近似于基本呈環(huán)形和/或半環(huán)形的磁芯結(jié)構(gòu)、圖17 所示的圓柱形結(jié)構(gòu)以及圖18所示的平坦結(jié)構(gòu)。此處，"圓柱形"和"平 面"指介入在旋轉(zhuǎn)互感器的固定側(cè)和移動(dòng)側(cè)之間的氣隙所占據(jù)的體積 空間的形狀；如以上參照?qǐng)D1所述，圓柱形結(jié)構(gòu)也可改稱為"徑向移 位"結(jié)構(gòu)，平坦結(jié)構(gòu)也可改稱為"軸向移位"結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D17，該圖是一種實(shí)施例的剖視圖，該剖視圖顯示具有 近似于圖12和圖13所顯示的圓柱形結(jié)構(gòu)的屏蔽式電力耦合設(shè)備是如 何按照本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式通過以相鄰的方式設(shè)置多個(gè)商購(gòu) 可得的鐵磁性段230， 280以集合地近似形成基本呈環(huán)形和/或半環(huán)形 的并且截面形狀類似于圖4或圖13所示的截面形狀的相對(duì)的磁芯來(lái)制 造的。在圖17中，電力耦合設(shè)備顯示為切成兩半以使得其組成部件(繞 組、磁芯和屏罩)能夠被看到。在參照?qǐng)D17所給出的說明中，需要注 意的是，在其含義為半磁芯和半屏罩的情形下，有時(shí)為便于說明而省 略了前綴"半"。
此處，電力耦合設(shè)備包括初級(jí)磁芯230和次級(jí)磁芯280。初級(jí)磁 芯230限定有初級(jí)磁芯槽或凹槽，初級(jí)導(dǎo)電繞組210位于該初級(jí)磁芯 槽或凹槽內(nèi)。次級(jí)繞組280限定有次級(jí)磁芯槽或凹槽，次級(jí)導(dǎo)電繞組 280位于該次級(jí)磁芯槽或凹槽內(nèi)。在圖17所示的實(shí)施方式中，初級(jí)磁 芯230和次級(jí)磁芯280分別具有大致半環(huán)形結(jié)構(gòu)，也就是被成形為半環(huán)殼體。在本實(shí)施例中，由磁芯230， 280限定的初級(jí)磁芯槽和次級(jí)磁 芯槽基本呈環(huán)形。此處，盡管已經(jīng)將外磁芯設(shè)置成相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)互感器 的初級(jí)磁芯，并將內(nèi)磁芯設(shè)置成相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)互感器的次級(jí)磁芯，但也 可以容易地將內(nèi)磁芯設(shè)置成相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)互感器的初級(jí)磁芯，并將外磁 芯設(shè)置成相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)互感器的次級(jí)磁芯。
如圖17所示，次級(jí)磁芯280設(shè)置得鄰近于初級(jí)磁芯230，該初級(jí) 磁芯和次級(jí)磁芯布置為在該初級(jí)磁芯和次級(jí)磁芯之間形成有氣隙202 (盡管磁芯段的臂狀柱件的端部在該圖所顯示的部分中不可見，但組 成磁芯230,280的C型磁芯段的臂狀柱件的端部部分地包繞繞組210， 260而延伸到氣隙202)。次級(jí)磁芯槽與初級(jí)磁芯槽相對(duì)設(shè)置并且間隔 開。氣隙202允許磁芯之間繞旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)旋轉(zhuǎn)。通過該方式，所述 磁芯中的至少一個(gè)可以設(shè)置在系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)單元上，例如設(shè)置在CT掃 描儀中的旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上，以與旋轉(zhuǎn)單元一起旋轉(zhuǎn)并將電力輸送給該旋轉(zhuǎn) 單元。例如，所述磁芯可以由透磁材料制成，該透磁材料包括但不限 制于鐵磁體、硅鐵、鎳鐵合金、不銹鋼和鈷鐵合金。
在圖17所示的實(shí)施方式中，初級(jí)繞組230和次級(jí)繞組280具有繞 共同的軸對(duì)稱軸線的不同的曲率半徑，氣隙202沿徑向方向介于初級(jí) 磁芯230和次級(jí)磁芯280之間，并且所述軸對(duì)稱軸線與構(gòu)成電力耦合 設(shè)備的旋轉(zhuǎn)互感器的旋轉(zhuǎn)軸線同軸。也就是說，在圖17所示的結(jié)構(gòu)中， 組成旋轉(zhuǎn)互感器的各個(gè)半耦合體是彼此隔著圓柱形氣隙的鏡像(即相 對(duì)于位于氣隙中線上的假想表面具有軸對(duì)稱性)，并且繞組、磁芯以及 屏罩的布置也是軸對(duì)稱的(例如，環(huán)形的)，軸對(duì)稱軸線與所述旋轉(zhuǎn)軸 線同軸。
圖17中所示的屏蔽式電力耦合設(shè)備在其最簡(jiǎn)單的形式上可以被 理解為兩個(gè)作為繞組的弓形導(dǎo)電件210, 260由構(gòu)成作為磁芯的環(huán)形半 殼體230， 280的鐵磁性區(qū)段包圍，并且如下所述在該電力耦合設(shè)備的 外周上具有屏罩220， 270。圖17中的半環(huán)形磁芯230， 280可以具有 基本呈C型的橫截面或可以具有E型橫截面，或者可以具有其它任何 適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，包括但不限制于以上參照?qǐng)D6至圖16所闡述的任一磁芯 的結(jié)構(gòu)。需要注意的是，盡管繞組210, 260在圖17所示的實(shí)施方式中顯示為是單匝繞組，但這出于闡述的目的，不完整的匝繞組或多匝 繞組也屬于以上參照?qǐng)D1所述的本發(fā)明的多個(gè)方面的范圍內(nèi)。此外，
在采用具有E型橫截面或其它這種有利于在旋轉(zhuǎn)互感器的初級(jí)側(cè)和次 級(jí)側(cè)中的每個(gè)上形成多個(gè)槽的橫截面的磁芯的情形下，可以在各個(gè)初 級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上設(shè)置多個(gè)繞組，以允許以如下方式應(yīng)用交變電流(例 如，兩相、三相、多相等)，即使得流過初級(jí)繞組的凈瞬時(shí)電流基本為 零(即，使得各個(gè)繞組上的磁化電流基本相互抵消)，正如上文參照?qǐng)D 6至圖11所述。在圖17中，需要注意的是，盡管環(huán)形磁芯半殼體230, 280顯示為將繞組導(dǎo)線進(jìn)入和離開區(qū)域中的鐵磁芯段省略了，但這僅 僅是為了便于顯示，從磁通的對(duì)齊以及屏罩運(yùn)轉(zhuǎn)的觀點(diǎn)而言，優(yōu)選地， 在磁性鐵磁芯段布置的軸對(duì)稱性方面僅具有最小的中斷，這將參照?qǐng)D 19至圖22詳細(xì)地闡述。
在圖17中，除了用于允許相對(duì)運(yùn)動(dòng)的屏罩氣隙外，初級(jí)磁芯和次 級(jí)磁芯由導(dǎo)電屏罩220， 270集合地包圍(盡管在該圖所示的截面中不 可見，但半屏罩220,270部分地圍繞繞組/磁芯系統(tǒng)以延伸到氣隙202)。 在圖17中，需要注意的是，盡管導(dǎo)電屏罩220， 270顯示為在繞組導(dǎo) 線210， 260進(jìn)入和離開磁芯半殼體230， 280的區(qū)域中沿圓周方向是 斷開的，但這僅是為顯示方便，從屏罩運(yùn)轉(zhuǎn)的方面而言，優(yōu)選地，半 屏罩220， 270在從繞組/磁芯系統(tǒng)泄漏的磁通所碰觸的任何位置上， 例如在位于磁芯氣隙邊緣的邊緣場(chǎng)消除區(qū)上均具有導(dǎo)電材料(例如， 如上參照?qǐng)D12至圖16所述，相對(duì)于磁芯氣隙以遠(yuǎn)側(cè)相鄰的方式布置； 并且由于該磁芯氣隙延伸為所述圓周的整個(gè)長(zhǎng)度，因此優(yōu)選地，這種 邊緣場(chǎng)消除區(qū)沿著所述磁芯氣隙延伸為所述圓周的整個(gè)長(zhǎng)度)；并且從 所述屏罩的運(yùn)轉(zhuǎn)而言，優(yōu)選地，半屏罩220， 270包括形成了構(gòu)成圍繞 旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路的基本連續(xù)的導(dǎo)電材料，正如上文參照?qǐng)D5至圖 16所闡述的一樣。
在圖17所示的結(jié)構(gòu)中，繞組和屏罩優(yōu)選地支持圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線 沿圓周方向的電流流動(dòng)(例如，沿與環(huán)形主環(huán)同軸的環(huán))，并且繞組/ 磁芯布置優(yōu)選地使得使半耦合體相互相連的磁通環(huán)路位于子午平面 (例如，環(huán)形子環(huán)平面上)。與參照?qǐng)D7至圖IO給出的關(guān)于屏罩厚度和導(dǎo)電性的優(yōu)選范圍的總體說明一致，對(duì)于圖17所示的半屏罩220， 270 而言，類似優(yōu)選地，屏罩在磁通碰觸的位置上厚度足以允許場(chǎng)消除電 流以如下方式在屏罩的導(dǎo)電材料中流動(dòng)，即使得在碰觸的磁通的影響 到達(dá)屏罩的外表面和/或屏罩氣隙之前將這些影響消除。除了根據(jù)上下 文明顯具有其它含義，參照?qǐng)D7至圖IO所給出的全部?jī)?yōu)選范圍和附帶 說明可以被理解為適用于圖17所示的結(jié)構(gòu)。盡管圖17中顯示的屏罩 是包括半屏罩220， 270的二部件式包圍屏罩，該半屏罩220， 270具 有鄰近于磁芯氣隙的屏罩氣隙，可選擇地或額外地，能夠采用任何合 適的屏罩結(jié)構(gòu)，該屏罩結(jié)構(gòu)包括參照?qǐng)D6至圖ll描述的任一結(jié)構(gòu)(例 如，單一部件式、多部件式、相鄰氣隙、不相鄰氣隙、精減的、包圍 的等)。
參照?qǐng)D18，該圖是一種實(shí)施例的側(cè)視圖，該側(cè)視圖顯示具有接近 于圖14和圖15所示的平坦結(jié)構(gòu)的屏蔽式電力耦合設(shè)備是如何按照本 發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式通過以相鄰的方式設(shè)置多個(gè)商購(gòu)可得的磁 性鐵磁芯段330， 380以集合地形成接近于基本呈環(huán)形和/或半環(huán)形的 相對(duì)的磁芯來(lái)制造的。在圖18中，需要注意的是僅顯示了組成屏蔽式 電力耦合設(shè)備的旋轉(zhuǎn)互感器的一側(cè)(例如，初級(jí)側(cè))；此外，僅磁芯和 屏罩可見，在本圖中省略了裝配過程中沿著磁芯槽布置的繞組。為完 成軸向移位的旋轉(zhuǎn)互感器的裝配，以類似于圖18所示的一側(cè)的裝配方 式裝配另一側(cè)(例如次級(jí)側(cè))，只是該另一側(cè)必須基本是圖18所示的 一側(cè)的鏡像，以使得在將繞組安裝進(jìn)磁芯槽內(nèi)并且使得半環(huán)形磁芯和 繞組的開放面彼此相對(duì)時(shí)，即可獲得圖5或圖15所示的橫截面形狀。 當(dāng)本實(shí)施方式中具有平坦結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)互感器以這種方式裝配時(shí)，初級(jí) 磁芯和次級(jí)磁芯具有繞共同的軸對(duì)稱軸線的相同的曲率半徑，其中， 氣隙軸向介于初級(jí)磁芯與次級(jí)磁芯之間，以使得初級(jí)磁芯與次級(jí)磁芯 并排設(shè)置，并且所述軸對(duì)稱軸線與所述電力耦合設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸線基本 同軸。在參照?qǐng)D18給出的說明中，需要注意的是，即使在其含義上半 磁芯和半屏罩的情形下，有時(shí)為便于說明也會(huì)省略前綴"半"。
此處，在如上所述裝配后，這種電力耦合設(shè)備包括初級(jí)磁芯330 和次級(jí)磁芯380。在這種情形下，初級(jí)磁芯330限定有初級(jí)磁芯槽或凹槽，初級(jí)導(dǎo)電繞組310位于該初級(jí)磁芯槽或凹槽內(nèi)。次級(jí)磁芯380 限定有次級(jí)磁芯槽或凹槽內(nèi)，次級(jí)導(dǎo)電繞組360位于該次級(jí)磁芯槽或 凹槽內(nèi)。在圖18所示的實(shí)施方式中，在如上所述裝配后，初級(jí)磁芯 330和次級(jí)磁芯380各自具有基本呈半環(huán)形的結(jié)構(gòu)，即這些磁芯成形 為半環(huán)形殼體。在本實(shí)施方式中，在如上所述裝配后，由磁芯330， 380限定的初級(jí)磁芯槽和次級(jí)磁芯槽基本呈環(huán)形。此處，圖18所示的 半磁芯可以被看作是，例如當(dāng)如上所述將兩個(gè)鏡像式半磁芯連同各自 的繞組和屏罩以軸向移位的方式并排裝配在一起而形成圖5或圖15中 所示的橫截面形狀時(shí)沿垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的方向(或在邊緣上)所觀察 到的左磁芯，例如，該半磁芯可以對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)互感器的初級(jí)磁芯；該 圖中未顯示的半磁芯可以被看作是，例如當(dāng)如上所述將兩個(gè)鏡像式半 磁芯以軸向布置的方式并排裝配在一起時(shí)沿垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的方向 (或在邊緣上)觀察到的右磁芯，例如，該半磁芯對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)互感器 的次級(jí)磁芯。可選擇地，該右磁芯可以對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)互感器的主磁芯， 該左磁芯可以對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)互感器的次級(jí)磁芯。在圖18中，在左磁芯 330顯示為具有氣隙分界面313和氣隙分界面317的情形下，以及在 左屏罩320顯示為具有氣隙分界面318和氣隙分界面322的情形下， 這些特征正如參照?qǐng)D15所描述的一樣。
在插入繞組并裝配如圖18所示的鏡像式半耦合體而形成如上所 述的圖5或圖15中所示的橫截面形狀后，將次級(jí)磁芯380設(shè)置得鄰近 于初級(jí)磁芯330，將初級(jí)磁芯和次級(jí)磁芯布置為使得氣隙302位于該 兩個(gè)磁芯之間。將次級(jí)磁芯槽布置為與初級(jí)磁芯槽相對(duì)并相互間隔開。 氣隙302允許磁芯繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。通過該方式，可以將 磁芯中的至少一個(gè)磁芯設(shè)置在系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)單元上，例如，設(shè)置在CT 掃描儀內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)架上，以與所述旋轉(zhuǎn)單元一起旋轉(zhuǎn)并將電力輸送到 旋轉(zhuǎn)單元。例如，所述磁芯可以由透磁磁療制成，該透磁材料可以包 括但局限于鐵磁體、硅鐵、鎳鐵合金、不銹鋼以及鈷鐵合金。
在如上所述插入繞組并裝配圖18所示的鏡像式半耦合體之后，初 級(jí)磁芯330和次級(jí)磁芯380將具有繞共同的軸對(duì)稱軸線的相同的曲率 半徑，氣隙302軸向介入在初級(jí)磁芯330和次級(jí)磁芯380之間，并且軸對(duì)稱軸線基本與構(gòu)成電力耦合設(shè)備的旋轉(zhuǎn)互感器的旋轉(zhuǎn)軸線同軸。 也就是說，在如上所述裝配鏡像式半耦合體之后，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)互感器的 各個(gè)半耦合體將是彼此隔著平坦氣隙的鏡像(即位于該平坦氣隙的中 線上的假想表面具有對(duì)稱性)，并且繞組、磁芯、以及屏罩的布置是軸 對(duì)稱的(例如環(huán)形)，該對(duì)稱軸線與所述旋轉(zhuǎn)軸線同軸。
通過如上所述插入繞組并裝配圖18所示的鏡像式半耦合體以實(shí) 現(xiàn)如上所述的圖5或圖15所示的橫截面形狀而獲得的屏蔽式電力耦合 設(shè)備，該屏蔽式電力耦合設(shè)備的最簡(jiǎn)單形式被可以看作作為繞組的兩 個(gè)弓形的導(dǎo)電件310， 360，該繞組圍繞有構(gòu)成作為磁芯的環(huán)形半殼體 330， 380的鐵磁區(qū)段，并且如下所述在該電力耦合設(shè)備的外周上具有 屏罩320， 370。在裝配的電力耦合設(shè)備中的半環(huán)形磁芯330, 380可 以具有基本為C型的橫截面或可以具有基本為E型的橫截面，或者可 以具有任何合適的其它結(jié)構(gòu)，包括但不局限于以上參照?qǐng)D6至圖16所 描述的任一磁芯的結(jié)構(gòu)。就繞組310， 360而言，如上參照?qǐng)Dl所述， 可以采用單匝繞組、不完整匝繞組和/或多匝繞組中的任何繞組。此外， 在采用具有E型橫截面或在旋轉(zhuǎn)互感器的各個(gè)初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)有利于 形成多個(gè)槽的其它這種橫截面的磁芯的情形下，在各個(gè)初級(jí)側(cè)和次級(jí) 側(cè)上可以設(shè)置有多繞組以允許以如下的方式應(yīng)用交變電流(例如兩相、 三相、多相等)，即使得流過初級(jí)繞組的凈瞬時(shí)電流基本為零(即使得 各個(gè)初級(jí)繞組上的各個(gè)磁化電流相互消除)，這正如上參照?qǐng)D6至圖11 所描述的那樣。對(duì)于繞組導(dǎo)線310和360進(jìn)入和離開環(huán)形磁芯半殼體 330， 380的區(qū)域，優(yōu)選地，從磁通對(duì)正以及由此屏罩的觀點(diǎn)而言，在 鐵磁性磁芯段布置的軸對(duì)稱性上僅具有最小的間斷，這將會(huì)參照?qǐng)D19 至圖22進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。
在如上所述插入繞組并裝配圖18所示的鏡像式半耦合體后，除了 用于允許相對(duì)運(yùn)動(dòng)的屏罩氣隙外，初級(jí)磁芯和次級(jí)磁芯由導(dǎo)電屏罩 320， 370集合地包圍。在如上所述裝配后，從屏罩運(yùn)轉(zhuǎn)的方面而言， 優(yōu)選地，半屏罩320， 370在從繞組/磁芯系統(tǒng)泄漏出的磁通所碰觸的 任何位置上，例如在磁芯氣隙邊緣的邊緣場(chǎng)消除區(qū)上均具有導(dǎo)電材料 (例如，如上參照?qǐng)D12至圖16所述，相對(duì)于磁芯氣隙以遠(yuǎn)側(cè)相鄰的方式；并且由于該磁芯氣隙延伸為所述圓周的整個(gè)長(zhǎng)度，因此優(yōu)選地， 這種邊緣場(chǎng)消除區(qū)也沿著所述磁芯氣隙延伸為所述圓周的整個(gè)長(zhǎng)度)； 并且從所述屏罩的運(yùn)轉(zhuǎn)而言，優(yōu)選地，半屏罩320， 370包括形成了構(gòu) 成圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路的基本連續(xù)的導(dǎo)電材料，正如上文參照?qǐng)D 5至圖16所闡述的一豐羊。
在插入繞組并裝配圖18所示的鏡像式半耦合體以實(shí)現(xiàn)如上所述 的圖5或圖15所示的橫截面形狀后所獲得的結(jié)構(gòu)中，繞組和屏罩優(yōu)選 地支持圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線沿圓周方向的電流流動(dòng)(例如，沿著與環(huán)形 主環(huán)同軸的環(huán))，并且繞組/磁芯布置優(yōu)選地使得使半耦合體相互相連 的磁通環(huán)路位于子午平面(例如，環(huán)形子環(huán)所在的平面上)。與參照?qǐng)D 7至圖IO給出的關(guān)于屏罩厚度和導(dǎo)電性的優(yōu)選范圍的總體說明一致， 對(duì)于半屏罩320， 370而言，類似優(yōu)選地，屏罩在磁通碰觸的位置上厚 度足以允許場(chǎng)消除電流以如下方式在屏罩的導(dǎo)電材料中流動(dòng)，即使得 在碰觸的磁通的影響到達(dá)屏罩的外表面和/或屏罩氣隙之前將這些影 響消除。除了根據(jù)上下文明顯具有其它含義，參照?qǐng)D7至圖10所給出 的全部?jī)?yōu)選范圍和附帶說明可以被理解為適用于在插入繞組并裝配圖 18所示的鏡像式半耦合體后所獲得的結(jié)構(gòu)。盡管在如上所述裝配后所 獲得的結(jié)構(gòu)中的屏罩是包括半屏罩320， 370的二部件式包圍屏罩，其 中該半屏罩320， 370具有鄰近于磁芯氣隙的屏罩氣隙，可選擇地或額 外地，能夠采用任何合適的屏罩結(jié)構(gòu)，該屏罩結(jié)構(gòu)包括參照?qǐng)D6至圖 ll所描述的任一結(jié)構(gòu)(例如，單一部件式、多部件式、相鄰氣隙、不 相鄰氣隙、精減的、包圍的等)。
顯示具有圓柱形結(jié)構(gòu)和平坦結(jié)構(gòu)的屏蔽式電力耦合設(shè)備是如何通 過布置多個(gè)鐵磁芯段來(lái)制造的實(shí)施例已經(jīng)參照?qǐng)D17和圖18進(jìn)行了描 述；盡管沒有描述通過布置多個(gè)鐵磁芯段來(lái)實(shí)際制造具有圓錐形結(jié)構(gòu) 的屏蔽式電力耦合設(shè)備，但也是能夠通過布置多個(gè)鐵磁芯段來(lái)制造的， 并且也屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
參照?qǐng)D19，此處，如同在圖18的紙面內(nèi)沿垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線 的方向(或在邊緣上)觀察時(shí)所看到的一樣(即如同以這種方式觀察 時(shí)所看到的一樣，顯示有通過插入繞組并裝配圖19所示的鏡像式半耦合體所獲得的電力耦合設(shè)備)，該圖19顯示了具有分別由參照?qǐng)D18所 描述的多個(gè)磁性鐵磁芯段330， 380組成的相對(duì)的磁芯的平坦結(jié)構(gòu)的電 力耦合設(shè)備。盡管圖19顯示的為平坦結(jié)構(gòu)，但在磁芯由多個(gè)鐵磁芯段 組成或具有其他軸對(duì)稱的間隙的情形下，具有圓柱形結(jié)構(gòu)或圓錐形結(jié) 構(gòu)的旋轉(zhuǎn)互感器會(huì)呈現(xiàn)有相似的狀態(tài)。在圖19中，該圖的插圖A、 B、 C顯示在電力耦合設(shè)備工作過程中在旋轉(zhuǎn)互感器所采取的三個(gè)不同的 角位上磁通線是如何橋接磁芯氣隙的。
在圖19中，可以看到橋接磁芯氣隙302的磁通線在電力耦合設(shè)備 的旋轉(zhuǎn)的過程中因組成各個(gè)磁芯330， 380的相鄰的鐵磁芯段之間存在 間隔是如何交替地變得對(duì)齊與不對(duì)齊的(此處"不對(duì)齊"的含義為， 使初級(jí)磁芯和次級(jí)磁芯相互相連的磁通線不再位于子午平面上，例如 不再位于環(huán)形子環(huán)所在的平面上)。也就是說，如參照?qǐng)D17和圖18的 說明所述，在這些圖所顯示的實(shí)施方式中的任一磁芯可以包括多個(gè)磁 芯段，例如，C型磁芯鐵磁區(qū)段，以例如集合地形成接近于基本呈環(huán) 形和/或半環(huán)形的結(jié)構(gòu)。就使用這種相鄰的磁芯段布置而形成偏離軸對(duì) 稱的分段的磁芯而言，這會(huì)在電力耦合設(shè)備工作過程中當(dāng)例如磁芯氣 隙一側(cè)上的高磁阻區(qū)交替地與該磁芯氣隙另一側(cè)上的高磁阻區(qū)和低磁 阻區(qū)對(duì)準(zhǔn)時(shí)導(dǎo)致磁通環(huán)的不對(duì)齊，導(dǎo)致磁通環(huán)路例如間歇地位于環(huán)形 子環(huán)所在的平面上或子午平面上、然后不位于圓環(huán)的子環(huán)平面上或子 午平面上。
當(dāng)然在可獲得的情形下，當(dāng)通過多個(gè)磁芯段制造磁芯時(shí)，可以優(yōu) 選地使用具有適當(dāng)尺寸的楔型磁芯段而不使用矩形的磁芯段，以減小 這些磁芯段相互之間的間隔的尺寸，這些間隔使得磁通線呈現(xiàn)為圖19 中所示的不對(duì)齊。此外，如果C型磁芯的尺寸相同，例如，因?yàn)樽鳛?使用具有矩形形狀的磁芯段來(lái)近似地形成曲面的人工制品而存在的磁 芯段的餅形楔入對(duì)于圖17所示的圓柱形結(jié)構(gòu)而言并不明顯，因此圖 17中顯示的圓柱形結(jié)構(gòu)比圖118所示的平坦結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出較少的磁通線 的不對(duì)齊。但是，例如，在考慮到工藝性，使用的磁芯段的整體數(shù)量， 磁芯段均具有相同的尺寸，具有矩形形狀的磁芯段用來(lái)近似地形成曲 面，或因?yàn)槠渌愃频脑?，在旋轉(zhuǎn)互感器的每側(cè)(即初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè))上的相鄰的磁芯段之間具有間隔，由于在電力耦合設(shè)備工作過程 中的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，這些間隔交替地與位于旋轉(zhuǎn)互感器另一側(cè)(例如次級(jí) 側(cè))上的磁芯段和這些磁芯段之間的間隔對(duì)準(zhǔn)，磁通線的變形會(huì)增加
射頻放射，因?yàn)槿缟蠀⒄請(qǐng)D5至圖ll所述這種變形會(huì)干擾屏罩的運(yùn)轉(zhuǎn)。 例如，此外，當(dāng)這些磁芯段之間的間隔在旋轉(zhuǎn)方向上基本相當(dāng)于或大 于磁芯段本身的尺寸時(shí)，該磁通線扭曲的影響會(huì)更加明顯，這正如將 某一磁芯段完全省略的情形一樣(這是參照?qǐng)D17的描述中的提醒注意 性陳述的原因，該提醒注意性陳述的大意是盡管圖17中顯示在繞組導(dǎo) 線210， 260進(jìn)入離開各個(gè)磁芯的區(qū)域內(nèi)省略的鐵磁芯段，但這僅是為 便于顯示，優(yōu)選地，在鐵磁芯段布置的軸對(duì)稱性上具有微小的中斷)。 為使得磁通環(huán)路的這種不對(duì)齊最小化，并因此改善以上參照?qǐng)D5 至圖18所述的屏罩的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此優(yōu)選地，在磁芯包括多段磁芯段的情 形下，磁芯段的選擇和這些磁芯段的布置使得沿圓周方向(旋轉(zhuǎn)方向) 的任何兩個(gè)相鄰的磁芯段之間的間隔不大于沿圓周方向的所述磁芯段 的任何一個(gè)的寬度；更優(yōu)選地，這種間隔不大于沿圓周方向的所述磁
芯段中的任何一個(gè)的寬度的一半。
現(xiàn)在參照?qǐng)D20，例如，在必須將繞組310， 360的導(dǎo)線引進(jìn)和引 出磁芯槽的情形下，會(huì)引起軸對(duì)稱性的另一種潛在的喪失。在圖20中， 具有分別由圖18所示的多個(gè)磁芯段330， 380組成的相對(duì)的磁芯的平 坦結(jié)構(gòu)的電力耦合設(shè)備以剖視的形式繪制，以顯示在圖18的紙面內(nèi)沿 垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的方向觀察(或在邊緣上)所看到的該電力耦合 設(shè)備內(nèi)的繞組310， 360 (即由以這種方式觀察所看到的通過插入繞組 和如圖18所顯示的半耦合體而獲得的電力耦合設(shè)備)。盡管圖20顯示 的是平坦結(jié)構(gòu)，但在繞組的導(dǎo)線進(jìn)入和離開磁芯槽的情形下，具有圓 柱形結(jié)構(gòu)或圓錐形結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)互感器會(huì)呈現(xiàn)出相似的狀態(tài)。
如上所述， 一般而言不推薦省略磁芯段或者使得相鄰的磁芯段之 間的間隔顯著增加以形成用于繞組導(dǎo)線的空間，因?yàn)檫@樣做會(huì)傾向于 破壞磁芯的軸對(duì)稱性，并潛在地增加磁通線的不對(duì)齊，使得類似于圖 19的情形發(fā)生。
圖20也顯示了導(dǎo)致磁通線不對(duì)齊的另一個(gè)潛在的影響因素，從而會(huì)導(dǎo)致干擾優(yōu)選的屏罩操作和/或潛在使得射頻輻射增加。也就是說，
在圖20中，可以看到，在繞組導(dǎo)線310以形成基本為等邊三角形的兩 個(gè)邊的方式進(jìn)入和離開磁芯環(huán)的情形下虛擬電流環(huán)路197是如何形成 的，所述等邊三角形的第三邊可以由相對(duì)的繞組360形成，因此該相 對(duì)的繞組360潛在地加劇了形成這種虛擬電流環(huán)路197的情形。由于 在這些導(dǎo)線成對(duì)地靠攏在一起的情形下(特別是在這些導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)并集 合地被屏蔽時(shí))這些成對(duì)的繞組導(dǎo)線的磁場(chǎng)傾向于相互抵消，因此需 要注意的是，在成對(duì)的導(dǎo)線彼此分叉(如圖20所示)的情形下通常會(huì)形 成這種虛擬電流環(huán)路197，該虛擬電流環(huán)路197所代表的問題的嚴(yán)重 程度通常隨著由這些分叉的導(dǎo)線所形成的基本為等邊三角形的尺寸而 增加。盡管在具有如圖14和圖15所示的單匝繞組的理想的旋轉(zhuǎn)互感 器中能夠使得繞組導(dǎo)線以完全直角的形式進(jìn)入和離開磁芯槽，從而使 得繞組導(dǎo)線之間沒有間隔，但在實(shí)施方式中難以避免形成這種虛擬電 流環(huán)路197。需要注意的是，在這種虛擬電流環(huán)路197中流動(dòng)的電流 對(duì)應(yīng)于基于所述電力耦合設(shè)備所傳輸?shù)目傠娏λA(yù)期獲得的電流，而 不僅僅對(duì)應(yīng)于磁化電流；也就是說，盡管在這種虛擬電流環(huán)路中流動(dòng) 的電流可能是對(duì)應(yīng)于電力耦合設(shè)備所傳輸?shù)碾娏Φ碾娏鞯囊恍〔糠郑?但在通過電力耦合設(shè)備傳輸大量電力的情形下，在這種虛擬電流環(huán)197 中流動(dòng)的電流會(huì)非常大。此外，因?yàn)橛蛇@種虛擬電流環(huán)路197所產(chǎn)生 的磁場(chǎng)總體上并不對(duì)齊以使得該磁場(chǎng)的磁通線位于子午平面內(nèi)，因此 磁通的這種不對(duì)齊對(duì)屏罩的運(yùn)轉(zhuǎn)具有顯著的有害的影響。
為避免需要省略磁芯段和/或需要增加相鄰的磁芯段之間的間隔 以通過繞組導(dǎo)線，因此在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，在使用多 個(gè)磁芯段來(lái)形成接近于軸對(duì)稱的磁芯的情形下，優(yōu)選地，所述磁芯段 設(shè)置有允許繞組導(dǎo)線通過的通道。此外，為使得如上參照?qǐng)D20所述的 虛擬電流環(huán)路的形成最小化，并因此改善如上參照?qǐng)D5至圖18所述的 屏罩的運(yùn)轉(zhuǎn)，在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選地，繞組的導(dǎo) 線通過磁芯的方式和通過磁芯的位置能夠基本消除這種虛擬電流環(huán)路 的形成或使得這種電流環(huán)路的形成最小化。例如，圖21所示的具有通 道277的磁芯段280可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)該雙重目的。在圖21中，盡管顯示了帶有凹口的通道277，但也可以使用類似于通道277的孔等。
參照?qǐng)D21，在采用多個(gè)商購(gòu)可得的磁芯段來(lái)形成接近于軸對(duì)稱的 磁芯的情形下，采用通道277將能夠使得繞組導(dǎo)線以如下方式進(jìn)入和 離開磁芯槽，即不會(huì)使得相鄰的磁芯段之間的間隔增大或不會(huì)顯著地 破壞磁芯的軸對(duì)稱性。此外，具有如圖21所示的用于導(dǎo)線的通道27 的磁芯段280可以用來(lái)通過使由分叉的繞組導(dǎo)線部分地形成的基本呈 三角形的區(qū)域的尺寸最小化，來(lái)基本消除這種虛擬電流環(huán)路的形成或 使得這種電流環(huán)路的形成最小化。盡管具有通道277的磁芯段280顯 示為形成有單一槽(例如，用于圖21中的單繞組的單一槽)的C型磁 芯段，但毫無(wú)疑問也可以在E型磁芯段中或其它這種形成有例如用于 多匝繞組(例如，圖22顯示位于由相鄰的E型磁芯段所形成的各個(gè)槽 內(nèi)的三匝繞組)的多個(gè)槽的磁芯段中采用這種通道，在該情形下，具 有用于繞組導(dǎo)線的通道的磁芯段可以用來(lái)通過使得由分叉的繞組導(dǎo)線 部分地形成的基本呈三角形的區(qū)域的尺寸最小化并且同時(shí)容納插入的 導(dǎo)線直徑，來(lái)基本消除這種虛擬電流環(huán)路的形成或使得這種電流環(huán)路 的形成最小化，正如以下參照?qǐng)D22所述。
在圖21中，組成具有圖17所示的圓柱形結(jié)構(gòu)的電力耦合設(shè)備的 內(nèi)磁芯的一部分的鐵磁芯段280繪制為在圖17的紙面內(nèi)沿垂直于旋轉(zhuǎn) 軸線的方向(或在邊緣上)觀察時(shí)所看到的那樣。此處，顯示了一種 優(yōu)選實(shí)施方式，在該優(yōu)選實(shí)施方式中，允許繞組導(dǎo)線通過的一對(duì)通道 277以呈斜對(duì)角的形式布置在相鄰的磁芯段上。盡管圖21顯示了一對(duì) 通道277以呈斜對(duì)角的形式設(shè)置在相鄰的磁芯段上，但是在這種通道 不是以呈斜對(duì)角的形式布置在相鄰的磁芯段上而是替代地沿繞組在磁 芯槽內(nèi)纏繞的方向在磁芯槽兩端的呈對(duì)角線的相對(duì)位置上布置在相同 的磁芯段上也能取得相似的效果，即如同以下情形如果圖21的最左 方的磁芯段的通道277替代地設(shè)置在圖21的中心部分的磁芯段上的相 應(yīng)位置上，以使得兩個(gè)通道277位于相同的磁芯段上。盡管用來(lái)形成 接近于圓柱形結(jié)構(gòu)的磁芯的磁芯段如圖21所示，但是在磁芯由多個(gè)這 種鐵磁芯段組成的情形下，類似的結(jié)構(gòu)和操作也能夠用于具有平坦結(jié) 構(gòu)和圓錐形結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)互感器；此外，盡管圖21中顯示了 C型磁芯段，但是對(duì)于E型磁芯段或任何其它具有合適的橫截面形狀(例如圖22顯 示的E型磁芯段而言，顯示繞組和導(dǎo)線的路線是相同的)，以能夠?qū)崿F(xiàn) 相似的結(jié)構(gòu)和運(yùn)轉(zhuǎn)。
參照?qǐng)D22，此處，組成具有圖18所示的平坦結(jié)構(gòu)的電力耦合設(shè) 備的一個(gè)半耦合體的磁芯的一部分的磁芯段330繪制在圖18所示的側(cè) 視圖上，只是圖22中的磁芯采用E型磁芯段來(lái)代替圖18中的磁芯中 所采用的C型磁芯段。在圖22中，可以看到，位于由位于多個(gè)E型 磁芯鐵磁性段組成的磁芯的磁芯槽中的一個(gè)槽(此處，指該圖上部的 槽)內(nèi)的三匝繞組310是如何沿著該槽布置并經(jīng)過以斜對(duì)角的形式布 置在如圖21所示的相鄰的磁芯段330上的通道而以圖20所示的方式 從這種相鄰的磁芯段330的背面出現(xiàn)的。在圖22所示的三匝繞組的情 形下通道的斜對(duì)角或?qū)蔷€的布置有利于纏繞在槽內(nèi)的繞組的布線， 特別是在如下情形下更是如此，即所述槽必須留有余量以容納當(dāng)每匝 使得繞組進(jìn)入繞組導(dǎo)線進(jìn)入和離開槽的附近區(qū)域時(shí)繞組必須彎曲轉(zhuǎn)向 以適應(yīng)并作路線改變情形下插入的繞組導(dǎo)線的直徑(例如，在圖22中， 通道之間的距離必須足以允許兩個(gè)導(dǎo)線直徑插入到導(dǎo)線進(jìn)入槽的位置 與導(dǎo)線離開槽的位置之間)。
結(jié)合參照?qǐng)D20和圖21，在采用通道277作為如上所述的用于通 過繞組導(dǎo)線的通道的情形下，此時(shí)優(yōu)選地，通道277在磁芯段(例如 圖20中的磁芯段330或圖21中的磁芯段280)上布置的位置和方式 基本不改變?cè)陔娏︸詈显O(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中通過此處的磁通線所占據(jù)的 磁路的磁阻。也就是說，鐵磁體的磁阻例如比空氣的磁阻小50倍到 100倍，在磁芯氣隙附近的磁通線密度通常是最高的；而且，由于屏 蔽效果在磁通從磁芯氣隙泄漏的邊緣場(chǎng)的鄰近區(qū)域內(nèi)對(duì)磁通線的幾何 形狀特別敏感，因此優(yōu)選地，在形成孔、凹口等以形成這種通道277 時(shí)，不從磁芯段的面向氣隙的表面去除材料；即優(yōu)選地，磁芯氣隙分 界面是平滑均勻的，并且沒有對(duì)氣隙分界面的機(jī)械切除、切斷或擾亂。 更優(yōu)選地，在缺少磁芯材料對(duì)橋接氣隙的磁通線基本沒有負(fù)面影響的 情形下，這種通道277所處的位置例如位于磁芯段的背面或者位于其 它這種相對(duì)遠(yuǎn)離磁芯氣隙的位置上。在圖21中，需要注意的是，通道277位于磁芯段280的背面，在 電力耦合設(shè)備工作過程中遠(yuǎn)離作為磁極面(磁芯氣隙分界面)的表面。 此外，在圖20至22中，盡管通道僅設(shè)置在需要的位置上，例如，僅 位于繞組導(dǎo)線實(shí)際通過磁芯材料的位置上，但因?yàn)橥ǖ?77位于磁芯 段的背面或其它這種安全地遠(yuǎn)離磁芯氣隙的位置上在電力耦合設(shè)備工 作過程中能夠顯著地減小通道277對(duì)磁通線所采取的磁路的負(fù)面影 響，降低成本，改善工藝性等等，因此在組成磁芯的全部磁芯段上并 不是絕對(duì)不能設(shè)置這種通道277，而不僅僅是在繞組導(dǎo)線實(shí)際通過的 磁芯段上設(shè)置這種通道。
如上所述，優(yōu)選地，繞組的布置和/或磁芯上降低磁阻材料的配置 使得磁通對(duì)齊，以使得磁通環(huán)位于子午平面上，例如在整體軸對(duì)稱結(jié) 構(gòu)基本為環(huán)形的情形下位于子環(huán)平面上。因此特別是在磁芯包括多個(gè) 磁芯段的情形下，優(yōu)選地，軸對(duì)稱性具有微小的中斷間隙，例如因磁 芯段的布置包括間隔；或者因繞組進(jìn)入和/或離開磁芯槽的方式，例如 優(yōu)選地采用通道。此外，優(yōu)選地，例如，繞組導(dǎo)線通過磁芯的方式和 位置能夠基本消除虛擬電流環(huán)路的形成或使得虛擬電流環(huán)路的形成最 小化。為實(shí)現(xiàn)如上參照?qǐng)D5至圖18所述的有效屏蔽，在本發(fā)明的一個(gè) 或多個(gè)實(shí)施方式中，優(yōu)選地，在電力耦合設(shè)備工作過程中，包括因邊 緣場(chǎng)和虛擬電流環(huán)路所產(chǎn)生的磁通的不對(duì)齊磁通不大于使磁芯相互相 連的總磁通的百分之一；更優(yōu)選地，在電力耦合設(shè)備工作過程中，這 種不對(duì)齊的磁通不大于使磁芯相互鏈通的總磁通的千分之一；更優(yōu)選 地，在電力耦合設(shè)備工作過程中，這種不對(duì)齊的磁通不大于使磁芯相 互鏈通的總磁通的萬(wàn)分之一。
需要注意的是，在采用不完整匝繞組的情形下，為避免出現(xiàn)因在 沿著電力耦合設(shè)備的整體軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的圓周的不同位置上電流密度的 變化而導(dǎo)致磁通線扭曲的情形，即避免出現(xiàn)使得鏈通各個(gè)磁芯的磁通 環(huán)偏離子午平面的情形，優(yōu)選地，這種不完整匝設(shè)置為集合地構(gòu)成單 獨(dú)的全匝(例如，可以采用三個(gè)不完整匝，每個(gè)不完整匝占據(jù)假想圓 環(huán)的主環(huán)的圓周的三分之一)，并且在電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，優(yōu)選 地，使得電流流經(jīng)所有不完整匝的方式在環(huán)繞整個(gè)軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的圓周的基本全部位置上形成基本均勻的磁場(chǎng)。
任何合適的材料和組裝方法均可以用于屏蔽式電力耦合設(shè)備的繞組、磁芯和屏罩。繞磁芯纏繞的導(dǎo)線(例如絞合線)典型地用作為繞組，但也可以采用任何合適的材料和制造方法，包括模制、鑄造、擠壓成型等。盡管實(shí)施例描述了由多個(gè)磁芯段裝配的大直徑的鐵磁芯，但本發(fā)明并限于此，在可以得到的情形下，本發(fā)明可以采用鑄造的、模制的、擠壓成型的或類似的磁芯件。此外，盡管鐵磁體己經(jīng)被描述為優(yōu)選的磁芯材料的一個(gè)具體的實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于此，可以采用硅鐵、鎳鐵合金、不銹鋼、鈷鐵合金或任何其它合適的材料。盡管鋁已經(jīng)被描述為優(yōu)選的屏罩材料的一個(gè)具體的實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于此，可以選擇地或另外地采用其它金屬、其它導(dǎo)電材料、和/或用于屏罩的任何其它合適的材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，屏
蔽式電力耦合設(shè)備可以以多種方法中的任意一種方法制造；作為一個(gè)實(shí)施例，作為繞組的導(dǎo)線可以纏繞在如上參照?qǐng)D17和圖18所述的布置為接近于軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的多個(gè)磁芯段的槽內(nèi)，這種磁芯段封裝或嵌入在如上參照?qǐng)D5至圖18所述的作為環(huán)繞軸對(duì)稱軸線的連續(xù)的電路的導(dǎo)電材料內(nèi)或以其它方式相對(duì)于該導(dǎo)電材料保持就位。此時(shí)，可以使用導(dǎo)電環(huán)氧樹脂等以弓形或螺旋形的方式包裹金屬片、槽鋼(channel)或其它這種擠壓成型件等并將它們固定在一起，以形成接近于如上參照?qǐng)D5至圖18所述的軸對(duì)稱的屏罩。此時(shí)，為實(shí)現(xiàn)屏罩的適當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)，優(yōu)選地，適當(dāng)注意磁芯材料、磁芯氣隙的幾何形狀、磁芯段的間隔、繞組導(dǎo)線的進(jìn)/出通道等的布置/分布，以使得在電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中使得磁場(chǎng)偏離于子午平面最小化。此外，優(yōu)選地，適當(dāng)注意屏罩氣隙的方向和位置，適當(dāng)注意導(dǎo)電材料在屏罩內(nèi)的布置以使得在邊緣場(chǎng)消除區(qū)具有充分的承載電流的能力，適當(dāng)注意這種邊緣場(chǎng)消除區(qū)相對(duì)于從磁芯氣隙邊緣放射出的邊緣場(chǎng)的位置，適當(dāng)注意構(gòu)成繞軸對(duì)稱軸線和旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路的優(yōu)選呈環(huán)形的連續(xù)電路的形成，等等。
盡管已經(jīng)探討并在附圖中顯示了具體的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不局限于此，本發(fā)明能夠?qū)⑸鲜稣f明應(yīng)用于任何合適的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)(如果必要的話通過適當(dāng)?shù)母淖?。此外，盡管術(shù)語(yǔ)"軸對(duì)稱"、"環(huán)形"等被用來(lái)提供一個(gè)用于討論電流方向、磁通線方向等的總體框架，但這種框架不應(yīng)該過分地照其字義被認(rèn)為意味著，為了實(shí)現(xiàn)從本發(fā)明的屏蔽式電力耦合設(shè)備所能獲得的益處，該軸對(duì)稱幾何形狀或環(huán)形幾何形狀必須嚴(yán)格遵守，或者偏離嚴(yán)格的軸對(duì)稱形狀或環(huán)形形狀就一定落在
權(quán)利要求的范圍之外；特別需要注意的是，例如，就屏罩的形狀而言，可以顯著偏離軸對(duì)稱形狀或環(huán)形形狀而不一定顯著地削弱屏蔽式電力耦合設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，并且仍屬于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)和/或處于例如參照?qǐng)D5至圖22所述的為實(shí)現(xiàn)良好的屏罩運(yùn)轉(zhuǎn)所給出的基本參數(shù)的范圍之內(nèi)。
此外，雖然通常必須有至少一個(gè)屏罩氣隙(包括具有如圖10中所示的一個(gè)較大的屏罩氣隙的結(jié)構(gòu))，以允許半耦合體之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，但這并不絕對(duì)排斥具有多個(gè)屏罩氣隙和/或磁芯氣隙。此外，也并不排斥采用多個(gè)成組的和/或嵌套半耦合體，在該成組的和/或嵌套半耦合體之間具有多個(gè)氣隙以允許相對(duì)旋轉(zhuǎn)，圖23中顯示了這種結(jié)構(gòu)的一些有代表性的實(shí)施例。
圖23顯示有幾個(gè)有代表性的橫截面形狀，這幾個(gè)橫截面形狀可以用來(lái)符合根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)互感器的結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體，該圖具體顯示多個(gè)成組的或嵌套成組的旋轉(zhuǎn)互感器半耦合體是如何結(jié)合成各種整體結(jié)構(gòu)的。在該圖中，除了出于方便而未在固定側(cè)和旋轉(zhuǎn)側(cè)之間進(jìn)行標(biāo)示以進(jìn)行區(qū)分之外(即，因?yàn)閷?shí)際上每對(duì)這種半耦合體的一側(cè)可以典型地作為旋轉(zhuǎn)互感器的初級(jí)側(cè)，同時(shí)另一側(cè)可以典型地作為旋轉(zhuǎn)互感器的次級(jí)側(cè)，因此將固定側(cè)的參考標(biāo)記用于表示兩側(cè)上的半耦合體)，參考標(biāo)記相同的部件具有如上所述的功能。當(dāng)用作為橫截面形狀以形成基本軸對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)體時(shí)，圖23中標(biāo)號(hào)為A、 B、C的三個(gè)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)均能夠提供充分的屏蔽效果。在該圖中，以示意性的方式繪制了水平、垂直和傾斜的中心線，以表示為獲得本發(fā)明各種實(shí)施方式的基本軸對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)互感器結(jié)構(gòu)而使得這種橫截面形狀所掃過圍繞的旋轉(zhuǎn)軸線應(yīng)該位于該橫截面形狀之外，但相對(duì)于該橫截面形狀可以具有任意的半徑和方向。
本發(fā)明的電力耦合設(shè)備可以用于在包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)單元的系統(tǒng)(例如CT掃描儀)中傳輸電力。在包括固定件和與該固定件耦合的旋轉(zhuǎn)件的系統(tǒng)中，本發(fā)明的電力耦合設(shè)備可以從電源將電力傳輸?shù)焦潭蛐D(zhuǎn)件，或者同時(shí)傳輸?shù)焦潭托D(zhuǎn)件。例如，固定件可以是CT掃描儀內(nèi)的固定臺(tái)架，旋轉(zhuǎn)件可以是CT掃描儀內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)架，并可以包括X射線源。
盡管本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了具體地顯示并參照具體優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離由附帶的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以在形式和細(xì)節(jié)上對(duì)本發(fā)明作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于在固定子系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)之間傳輸電力的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)與所述固定子系統(tǒng)感應(yīng)耦合并設(shè)置得緊鄰該固定子系統(tǒng)，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，該旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)適于繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線也基本是所述固定子系統(tǒng)和所述旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的對(duì)稱軸線，所述屏蔽式電力耦合設(shè)備包括a)感應(yīng)場(chǎng)生成件，該感應(yīng)場(chǎng)生成件適于將電力轉(zhuǎn)換為感應(yīng)耦合場(chǎng)；b)感應(yīng)耦合場(chǎng)接收件，該感應(yīng)耦合場(chǎng)接收件適于將所述感應(yīng)耦合場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電力；c)感應(yīng)耦合效率增強(qiáng)件，該感應(yīng)耦合效率增強(qiáng)件適于增強(qiáng)所述感應(yīng)場(chǎng)生成件與所述感應(yīng)耦合場(chǎng)接收件之間的感應(yīng)耦合；以及d)屏罩，該屏罩位于所述感應(yīng)耦合效率增強(qiáng)件的外圍，當(dāng)所述屏蔽式電力耦合設(shè)備以超過2.5KW的功率級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該屏罩適于基本消除從所述屏蔽式電力耦合設(shè)備中泄漏出的電磁輻射。
2. —種用于在固定件和旋轉(zhuǎn)件之間傳輸電力的屏蔽式電力耦合設(shè) 備，該屏蔽式電力耦合設(shè)備包括a) 磁阻降低型初級(jí)磁芯，該初級(jí)磁芯限定有第一初級(jí)磁芯槽；b) 磁阻降低型次級(jí)磁芯，該次級(jí)磁芯設(shè)置得鄰近于所述初級(jí)磁芯， 并且限定有第一次級(jí)磁芯槽，所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯設(shè)置為在 該初級(jí)磁芯和次級(jí)磁芯之間形成有磁芯氣隙，以允許該初級(jí)磁芯和次 級(jí)磁芯繞旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)旋轉(zhuǎn)；c) 導(dǎo)電的第一初級(jí)繞組，該第一初級(jí)繞組基本設(shè)置在所述第一初 級(jí)磁芯槽內(nèi)；d) 導(dǎo)電的第一次級(jí)繞組，該第一次級(jí)繞組基本設(shè)置在所述第一次 級(jí)磁芯槽內(nèi)；以及e) 屏罩；f) 其中，流過所述第一初級(jí)繞組的第一初級(jí)電流產(chǎn)生流過所述第 一次級(jí)繞組的第一次級(jí)電流，從而在所述磁芯氣隙的邊緣產(chǎn)生邊緣場(chǎng)；g)所述屏罩基本消除所述邊緣場(chǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩形成有至少一個(gè)基本連續(xù)的電通道，該電通道構(gòu)成繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩形成有至少一個(gè)基本為環(huán)形的電通道，該電通道構(gòu)成繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的閉合電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩包括鄰近于并沿著所述磁芯氣隙的至少一個(gè)環(huán)狀帶形式的導(dǎo)電材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩具有導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料所處的位置和所具有的導(dǎo)電性和厚度足以支持適于感生出能基本消除所述邊緣場(chǎng)的磁場(chǎng)的電流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在通過所述屏罩消除所述邊緣場(chǎng)的過程中，在所述屏罩中流動(dòng)的鏡像電流產(chǎn)生適于消除所述邊緣場(chǎng)的磁場(chǎng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在通過所述屏罩消除所述邊緣場(chǎng)的過程中，所述屏罩中的凈鏡像電流繞所述旋轉(zhuǎn)軸線基本沿圓周方向流動(dòng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏蔽式電力耦合設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)基本是軸對(duì)稱的，并且在通過所述屏罩消除所述邊緣場(chǎng)的過程中，所述屏罩中的凈鏡像電流繞所述軸對(duì)稱軸線基本沿圓周方向流動(dòng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏蔽式電力耦合設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)基本是環(huán)形的，并且在通過所述屏罩消除所述邊緣場(chǎng)的過程中，所述屏罩中的凈鏡像電流基本沿與所述屏蔽式電力耦合設(shè)備的環(huán)形整體結(jié)構(gòu)的主環(huán)同軸的環(huán)流動(dòng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在通過所述屏罩消除所述邊緣場(chǎng)的過程中，所述屏罩中的凈鏡像電流的大小基本等于流過各所述繞組的凈電流，但正負(fù)符號(hào)相反。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩為具有屏罩氣隙的單一部件式屏罩，所述屏罩氣隙與所述磁芯氣隙基本不相鄰。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在垂直于限定所述磁芯氣隙在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所掃過的體積空間的假想表面的方向上測(cè)量時(shí)，所述屏罩氣隙距離所述磁芯氣隙不小于三個(gè)所述磁芯氣隙的厚度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在垂直于限定所述磁芯氣隙在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所掃過的體積空間的假想表面的方向上測(cè)量，所述屏罩氣隙距離所述磁芯氣隙不小于五個(gè)所述磁芯氣隙的厚度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩在所述磁芯氣隙所在區(qū)域內(nèi)的厚度足以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于厚度不小于五個(gè)磁芯氣隙厚度的鋁的導(dǎo)電性。
16. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩在所述磁芯氣隙所在區(qū)域內(nèi)的厚度足以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于厚度不小于十個(gè)磁芯氣隙厚度的鋁的導(dǎo)電性。
17. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩為具有屏罩氣隙的多部件式屏罩，所述屏罩氣隙在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中允許所述屏罩的部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩氣隙基本鄰近于所述磁芯氣隙。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩在所述磁芯氣隙所在區(qū)域內(nèi)的厚度足以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于厚度不小于五個(gè)磁芯氣隙厚度的鋁的導(dǎo)電性。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩在所述磁芯氣隙所在區(qū)域內(nèi)的厚度足以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于厚度不小于十個(gè)磁芯氣隙厚度的鋁的導(dǎo)電性。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩在所述磁芯氣隙所在區(qū)域內(nèi)的厚度足以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于厚度不小于二個(gè)屏罩氣隙厚度的鋁的導(dǎo)電性。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩在所述磁芯氣隙所在區(qū)域內(nèi)的厚度足以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于厚度不小于四個(gè)屏罩氣隙厚度的鋁的導(dǎo)電性。
23. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，流過各所述繞組的凈電流基本為零。
24. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，a) 所述初級(jí)磁芯還限定有第二初級(jí)磁芯槽；b) 所述次級(jí)磁芯還限定有第二次級(jí)磁芯槽；c) 所述屏蔽式電力耦合設(shè)備還包括i) 導(dǎo)電的第二初級(jí)繞組，該第二初級(jí)繞組基本設(shè)置在所述第二初級(jí)磁芯槽內(nèi)；ii) 導(dǎo)電的第二次級(jí)繞組，該第二次級(jí)繞組基本設(shè)置在所述第二次級(jí)磁芯槽內(nèi)；d) 其中，流過所述第二初級(jí)繞組的第二初級(jí)電流產(chǎn)生流過所述第二次級(jí)繞組的第二次級(jí)電流；以及e) 在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，流過所述第一導(dǎo)電初級(jí)繞組和第二導(dǎo)電初級(jí)繞組的瞬時(shí)凈電流基本為零。
25. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述次級(jí)磁芯槽與所述初級(jí)磁芯槽相對(duì)設(shè)置，并相互間隔開。
26. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述磁芯槽均基本為環(huán)形。
27. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述磁芯均具有基本為半環(huán)形的結(jié)構(gòu)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯各自具有基本為軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，這些軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱軸線彼此同軸并與所述旋轉(zhuǎn)軸線同軸。
29. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，所述磁芯氣隙所掃過的體積在空間上的結(jié)構(gòu)基本對(duì)應(yīng)于包括平坦結(jié)構(gòu)、圓柱形結(jié)構(gòu)以及圓錐形結(jié)構(gòu)的組中的一種或多種結(jié)構(gòu)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述磁芯氣隙在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所掃過的體積在空間上基本具有平坦結(jié)構(gòu)，并且該體積在空間上相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線軸向介于所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯之間。
31. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述磁芯氣隙在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所掃過的體積在空間上基本具有圓柱形結(jié)構(gòu)，并且該體積在空間上相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線徑向介于所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯之間。
32. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述磁芯氣隙在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所掃過的體積在空間上基本具有圓錐形結(jié)構(gòu)，并且該體積在空間上相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線沿軸向和徑向介于所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯之間。
33. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏罩具有基本軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，該基本軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)的對(duì)稱軸線與所述旋轉(zhuǎn)軸線同軸。
34. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中連通所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯的各磁通環(huán)路相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線基本位于各自的子午平面內(nèi)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，由所述磁芯氣隙分開的相對(duì)的磁芯表面基本平滑并基本相互平行，并且在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中基本垂直于橋接所述相對(duì)的磁芯表面的磁通線的主要方向。
36. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述屏蔽式電力耦合設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)基本為環(huán)形，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中鏈通所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯的磁通環(huán)路基本位于該環(huán)形整體結(jié)構(gòu)的子環(huán)所在的平面內(nèi)。
37. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線的子午截面上觀察，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，除了形成所述邊緣場(chǎng)的磁通線之外，連通所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯的磁通線橋接所述磁芯氣隙，從而使得該磁通線垂直于限定所述磁芯氣隙在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所掃過的體積空間的假想表面。
38. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯各自包括多個(gè)磁芯段，該多個(gè)磁芯段基本相鄰地布置，以集合地形成近似于基本軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在各個(gè)所述初級(jí)磁芯和次級(jí)磁芯上，所述磁芯段布置為使得在相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線的圓周方向上介于相鄰的磁芯段之間的間隔不大于所述磁芯段中的一個(gè)磁芯段在所述圓周方向上的寬度。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在各個(gè)所述初級(jí)磁芯和次級(jí)磁芯上，所述磁芯段布置為使得在相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線的圓周方向上介于相鄰的磁芯段之間的間隔不大于所述磁芯段中的一個(gè)磁芯段在所述圓周方向上的寬度的一半。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述磁芯段中的至少一個(gè)磁芯段具有通道，該通道允許所述繞組中的至少一個(gè)繞組的導(dǎo)線通過。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述通道在所述磁芯段上的設(shè)置位置和設(shè)置方式在屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中基本不會(huì)改變通過該磁芯段的磁通線所經(jīng)過的磁路的磁阻。
43. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述通道設(shè)置在所述磁芯段的除磁芯氣隙分界面之外的位置上。
44. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述通道在所述磁芯段上的設(shè)置位置位于所述磁芯段的背面，該背面為所述磁芯段的最遠(yuǎn)離所述磁芯氣隙的表面。
45. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在相鄰的磁芯段上以斜對(duì)角的方式設(shè)置有通道，這些通道允許所述繞組中的至少一個(gè)繞組的至少一對(duì)導(dǎo)線通過。
46. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，沿所述繞組中的至少一個(gè)繞組在所述槽中的至少一個(gè)槽內(nèi)的纏繞方向，在同一磁芯段兩端的呈對(duì)角線相對(duì)的位置上設(shè)置有通道，這些通道允許所述繞組中的至少一個(gè)繞組的至少一對(duì)導(dǎo)線通過。
47. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述第一初級(jí)繞組的導(dǎo)線通過所述初級(jí)磁芯的方式和位置將基本使得部分地由所述第一初級(jí)繞組的導(dǎo)線部分地形成的虛擬電流環(huán)路的磁場(chǎng)最小化。
48. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，所述次級(jí)繞組的導(dǎo)線通過所述第一次級(jí)磁芯的方式和位置基本使得由所述第一次級(jí)繞組的導(dǎo)線部分地形成的虛擬電流環(huán)路的磁場(chǎng)最小化。
49. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，包括因所述邊緣場(chǎng)和任何虛擬電流環(huán)路所產(chǎn)生的磁通的不對(duì)齊磁通不超過連通所述磁芯的總磁通的百分之一。
50. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在所述 屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，包括因所述邊緣場(chǎng)和任何虛擬電流 環(huán)路所產(chǎn)生的磁通的不對(duì)齊磁通不超過連通所述磁芯的總磁通的千分 之一。
51. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的屏蔽式電力耦合設(shè)備，其中，在所述 屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，包括因所述邊緣場(chǎng)和任何虛擬電流 環(huán)路所產(chǎn)生的磁通的不對(duì)齊磁通不超過連通所述磁芯的總磁通的萬(wàn)分 之一。
52. —種屏蔽式電力耦合設(shè)備，該屏蔽式電力耦合設(shè)備包括a) 初級(jí)繞組i) 該初級(jí)繞組具有基本軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，以及ii) 該初級(jí)繞組限定圓周方向；b) 次級(jí)繞組i) 該次級(jí)繞組具有基本軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，ii) 該次級(jí)繞組基本與平行于包含所述圓周方向的平面的平面 同心或者基本位于該平行于包含所述圓周方向的平面的平面上；iii) 該次級(jí)繞組適于相對(duì)于所述初級(jí)繞組旋轉(zhuǎn)，以及iv) 該次級(jí)繞組與所述初級(jí)繞組感應(yīng)耦合；以及c) 屏罩，該屏罩具有至少一個(gè)氣隙，該至少一個(gè)氣隙允許所述初 級(jí)繞組和所述次級(jí)繞組之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)；d) 其中，所述屏罩支持電流沿所述圓周方向流動(dòng)。
53. —種屏蔽式電力耦合設(shè)備，該屏蔽式電力耦合設(shè)備包括a) 至少兩個(gè)基本呈弓形的繞組，該至少兩個(gè)基本呈弓形的繞組相 對(duì)于假想圓環(huán)的近似主環(huán)以彼此沿徑向方向和/或軸向方向移位的方 式布置；以及b) 至少一個(gè)導(dǎo)電屏罩，該至少一個(gè)導(dǎo)電屏罩包圍所述繞組和/或 由所述繞組環(huán)繞；C)其中，在將交變電流應(yīng)用于所述繞組中的至少一個(gè)繞組時(shí)，連 通所述繞組的至少一部分的磁通線基本位于所述假想圓環(huán)的子環(huán)所在的平面內(nèi)；以及d)所述屏罩支持沿著與所述假想圓環(huán)的主環(huán)同軸的環(huán)的方向的電 流流動(dòng)，該流動(dòng)的電流足以感生出磁場(chǎng)，該感生出的磁場(chǎng)能夠基本消 除在將所述交變電流應(yīng)用到所述繞組中的至少一個(gè)繞組上時(shí)因所述繞 組中流動(dòng)的凈電流而產(chǎn)生磁場(chǎng)。
54. —種用于在固定子系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)之間傳輸電力的屏蔽式 電力耦合設(shè)備，其中，所述旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)與所述固定子系統(tǒng)感應(yīng)耦合并 設(shè)置得緊鄰該固定子系統(tǒng)，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中， 該旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)適于繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線也基本是所述固定子 系統(tǒng)和所述旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的對(duì)稱軸線，所述屏蔽式電力耦合設(shè)備包括a) 感應(yīng)場(chǎng)生成裝置，該感應(yīng)場(chǎng)生成裝置用于將電力轉(zhuǎn)換為感應(yīng)耦 合場(chǎng)；b) 感應(yīng)耦合場(chǎng)接收裝置，該感應(yīng)耦合場(chǎng)接收裝置用于將所述感應(yīng) 耦合場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電力；c) 感應(yīng)耦合效率增強(qiáng)裝置，該感應(yīng)耦合效率增強(qiáng)裝置用于增強(qiáng)所 述感應(yīng)場(chǎng)生成裝置與所述感應(yīng)耦合場(chǎng)接收裝置之間的感應(yīng)耦合；以及d) 屏罩裝置，該屏罩裝置位于所述感應(yīng)耦合效率增強(qiáng)裝置的外圍， 當(dāng)所述屏蔽式電力耦合設(shè)備以超過2.5KW的功率級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該屏罩裝 置適于基本消除從所述屏蔽式電力耦合設(shè)備的電磁輻射泄漏。
55. —種用于在固定子系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)之間傳輸電力的方法， 其中，所述旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)與所述固定子系統(tǒng)感應(yīng)耦合并設(shè)置得緊鄰該固 定子系統(tǒng)，在所述屏蔽式電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，該旋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)適 于繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線也基本是所述固定子系統(tǒng)和所述旋轉(zhuǎn) 子系統(tǒng)的對(duì)稱軸線，所述方法包括a) 使用感應(yīng)場(chǎng)生成件將電力轉(zhuǎn)換成感應(yīng)耦合場(chǎng)；b) 使用感應(yīng)耦合場(chǎng)接收件將所述感應(yīng)耦合場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電力；C)使用感應(yīng)耦合效率增強(qiáng)件來(lái)增強(qiáng)所述感應(yīng)場(chǎng)生成件與所述感應(yīng)耦合場(chǎng)接收件之間的感應(yīng)耦合；以及d)當(dāng)所述屏蔽式電力耦合設(shè)備以超過2.5kW的功率級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使 用位于所述感應(yīng)耦合效率增強(qiáng)件外圍的屏罩來(lái)基本消除從所述屏蔽式 電力耦合設(shè)備泄漏出的電磁輻射。
56. —種用于與一個(gè)或多個(gè)繞組以及一個(gè)或多個(gè)屏罩配套使用的 磁通對(duì)齊式磁芯組，該磁芯組包括a) 多個(gè)磁通對(duì)齊式磁芯段，每個(gè)所述磁芯段i) 包括磁阻低于空氣的磁阻的一種或多種物質(zhì)，以及ii) 具有至少兩個(gè)臂狀件；b) 其中，所述多個(gè)磁通對(duì)齊式磁芯段以基本軸對(duì)稱的方式布置， 以使得i) 所述繞組中的至少一個(gè)繞組適于沿著一個(gè)或多個(gè)沿圓周方向定位的鞍座形的槽布線，所述鞍座形的槽由所述多個(gè)磁通對(duì)齊式磁芯段中的至少一部分磁芯段中的每個(gè)磁芯段的兩個(gè)或多個(gè)臂狀件中的 至少兩個(gè)臂狀件共操作而形成；以及ii) 當(dāng)所述多個(gè)磁通對(duì)齊式磁芯段中的至少一部分磁芯段中的 每個(gè)磁芯段的兩個(gè)或多個(gè)臂狀件中的至少兩個(gè)臂狀件與配對(duì)磁芯組的 多個(gè)配對(duì)磁芯段中的至少一部分配對(duì)磁芯段中的每個(gè)配對(duì)磁芯段的至 少兩個(gè)臂狀件隔著氣隙相對(duì)布置時(shí)，所述磁通對(duì)齊式磁芯段中的至少 一部分磁芯段和所述配對(duì)磁芯段中的至少一部分配對(duì)磁芯段共操作， 以消除或降低該多個(gè)磁路的磁阻，其中，所述配對(duì)磁芯組基本是所述 磁通對(duì)齊式磁芯組隔著所述氣隙的鏡像，并且所述多個(gè)磁路1) 通過所述磁通對(duì)齊式磁芯組和所述配對(duì)磁芯組而橋 接所述氣隙，并2) 基本位于相對(duì)于所述軸對(duì)稱軸線的子午平面內(nèi)。
57. —種包含通道的磁芯段，該磁芯段包括磁阻低于空氣的磁阻 的一種或多種物質(zhì)，該磁芯段包括-a) —個(gè)或多個(gè)通道，該一個(gè)或多個(gè)通道允許一個(gè)或多個(gè)繞組通過;以及b) 兩個(gè)或多個(gè)臂狀件，該兩個(gè)或多個(gè)臂狀件之間形成有一個(gè)或多 個(gè)鞍座形的槽，所述繞組中的至少一個(gè)繞組適于沿著所述鞍座形的槽布線；c) 其中，所述通道中的至少一個(gè)通道設(shè)置在所述包含通道的磁芯 段的至少一個(gè)位置上，以使得當(dāng)所述包含通道的磁芯段的兩個(gè)或多個(gè) 臂狀件中的至少兩個(gè)臂狀件與第一配對(duì)磁芯段的至少兩個(gè)臂狀件隔著 氣隙相對(duì)布置時(shí)，通過所述包含通道的磁芯段和所述第一配對(duì)磁芯段 以橋接所述氣隙的磁路的磁阻基本不同于若所述包含通道的磁芯段中 沒有通道情形下該磁路的磁阻，其中，所述第一配對(duì)磁芯段基本是所 述包含通道的磁芯段隔著所述氣隙的鏡像。
58. —種包括屏蔽式感應(yīng)電力耦合設(shè)備的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a) 固定件；b) 旋轉(zhuǎn)件，該旋轉(zhuǎn)件與所述固定件感應(yīng)耦合；c) 電源；以及d) 屏蔽式感應(yīng)電力耦合設(shè)備，該屏蔽式感應(yīng)電力耦合設(shè)備對(duì)所述 電源形成響應(yīng)，并適于將電力從所述電源傳遞到所述固定件和所述旋 轉(zhuǎn)件中的至少一個(gè)，所述感應(yīng)電力耦合設(shè)備包括i) 磁阻降低型初級(jí)磁芯，該初級(jí)磁芯限定有初級(jí)磁芯槽；ii) 磁阻降低型次級(jí)磁芯，該次級(jí)磁芯限定有次級(jí)磁芯槽，并 設(shè)置得鄰近于所述初級(jí)磁芯；iii) 導(dǎo)電的初級(jí)繞組，該初級(jí)繞組設(shè)置在所述初級(jí)磁芯槽內(nèi)；iv) 導(dǎo)電的次級(jí)繞組，該次級(jí)繞組設(shè)置在所述次級(jí)磁芯槽內(nèi)；以及V)導(dǎo)電的屏罩；vi)其中，所述初級(jí)磁芯和所述次級(jí)磁芯布置為在該初級(jí)磁 芯和次級(jí)磁芯之間形成有磁芯氣隙，以允許該初級(jí)磁芯和次級(jí)磁芯繞 旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)旋轉(zhuǎn)；Vii)流過所述初級(jí)繞組的初級(jí)電流產(chǎn)生流過所述次級(jí)繞組的次級(jí)電流，從而在所述磁芯氣隙的周邊形成邊緣場(chǎng)；以及 viii)所述屏罩適于基本消除所述邊緣場(chǎng)。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中，a) 所述系統(tǒng)為CT掃描儀；b) 所述固定件包括所述CT掃描儀內(nèi)的固定臺(tái)架；以及c) 所述旋轉(zhuǎn)件包括X射線源。
全文摘要
由圖5中的截面所述形成的軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)體大致呈環(huán)形，并且在電力耦合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中繞組(110，160)中的電流優(yōu)選地沿著主環(huán)在圓周方向上流動(dòng)。繞組(110，160)中的電流、半屏罩(120，170)中的電流以及由屏罩氣隙(101)所掃過的體積空間在圖5中垂直地從紙面出現(xiàn)，但在該繞組中的電流、半屏罩中的電流以及屏罩氣隙所掃過的體積空間從紙面出現(xiàn)時(shí)，它們彎曲轉(zhuǎn)向以沿著假想圓環(huán)的主環(huán)行進(jìn)。磁芯(115，165)優(yōu)選地分流磁通并使得磁通對(duì)齊，以使得磁場(chǎng)線基本僅在磁芯的區(qū)域內(nèi)泄漏，并使得磁通環(huán)位于假想圓環(huán)的子環(huán)平面上。半屏罩(120，170)優(yōu)選地具有配置在這些半屏罩內(nèi)的導(dǎo)電材料，這些導(dǎo)電材料在碰觸在其上的磁通線的影響到達(dá)屏罩氣隙(101)和/或半屏罩(120，170)的外表面之前足以基本消除這種碰觸磁通線。
文檔編號(hào)H01F21/06GK101636800SQ200880009029
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
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