漆包线制作空芯线圈电感方法
时间:2022-09-20 01:30:01
电感线圈是LC滤波器不可缺少的部件大致可分为空芯线圈和磁芯线圈。空心线圈是指只有线圈没有骨架的线圈,有时也称为圆形螺旋线圈或空心线圈;磁芯线圈是指缠绕在各种磁芯上的线圈。磁芯线圈可用于构成滤波器的电感线圈,如果应用频率较高,则应使用空芯线圈。
空芯线圈的形状几乎无一例外地采用上图所示的圆形螺旋形状。
1. 我们先给出空芯线圈电感计算实用公式:
μ0 真空磁导率=4π*10^(-7).(10负七次方)
n为线圈匝数
本公式获得的电感误差可满足实际要求
2.然后我们给出空芯线圈电感计算理论公式:
L=(Kn*μ0*N2*a^2*π)/b (单位为H)
其中
μ0为真空磁导率
N2是匝数的平方
a^2线圈半径平方(单位为m)
Kn是长冈系数(以长冈半太郎先生的名字命名)
长冈系数和线圈半径(a)与长度b的比值有关
用理论公式计算的对应值表(保留两位小数)
2a/b |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
3.0 |
4.0 |
5.0 |
10 |
20 |
Kn |
0.96 |
0.92 |
0.88 |
0.85 |
0.79 |
0.74 |
0.69 |
0.6 |
0.52 |
0.43 |
0.37 |
0.32 |
0.2 |
0.12 |
长冈系数的理论计算公式为
其中F(k)为第一类完全椭圆积分;E(k)为第二类完全椭圆积分;a为线圈长度;b为线圈直径;n为线圈匝数;μ0为真空导磁率(注意:此处的a,b和上面式子的a,b表示的含义不一样)
在实际计算上,两种方法都可以采用
3. 空芯绕圈与理想电感器的差别
所谓理想电感器,是指只具有电感参数而不包括任何其他参数的线圈。
用上面所讲的方法制作出来的空芯线圈,其特性并不是理想的。由于线圈各线匝之间存在着分布电容且线圈导线具有分布电阻,因而实际的电感线圈在低频和高频情况下将表现为不同的等效电路。在低频情况下,这些分布参数很小,将线圈可以等效为理想电感器,而在高频情况下,这些分布参数就不能忽略了,这时,线圈将像如图所示那样,等效为一个由许多小谐振电路串联而成的组合电路。
在高频的情况下,线匝间的电容,集肤效应导致导线电阻增加而造成Q值降低,与线圈长度有关的信号延时等,都必须予以考虑。为了使线圈能在高频情况下使用,就要尽量减小这些分布参量,线圈尺寸就要尽可能做的小一些,所用的绕线也要尽可能细一些。当然,这也会使Q值降低。
在前面讲的电感计算公式中,无论是实用公式还是理论公式,式中都没有关于线圈所用绕线直径方面的内容,这就表明线圈的电感量与线径无关。但实际上,线径大小会对线圈性能有影响。也就是说线径越细,Q值越低。
虽然绕线越细,等效阻值越大,Q值越低,但是在实际设计高频空芯线圈时,大都宁可牺牲一些Q值来保证尽可能成为小型线圈因而采用细导线。
4. 空芯线圈的实际制作流程
4.1先选择制作一个线圈直径为多少的线圈,模具有2mm,2.5mm,3mm,3.5mm,4mm,5mm,6mm,7mm,8mm,9mm,10mm,11mm,12mm,13mm。(在将值带到公式中时还要加上一个导线直径)
4.2确定你需要的电感阻值,在确定直径的前提下,这个时候我们还需要知道线圈长度和匝数是有关系的(在导线绕制中没有缝隙的情况下)长度=匝数*线径(统一选择0.5mm线径),将长度换成匝数*线径带入公式,即可算出匝数的值,如怕计算出现错误可以使用以下这个软件来验证自己的值是否正确,带入L,D,N点击Calculate即可在上方看到电感的值。
4.3线圈的绕制
绕制过程中一定要尽量贴近模具在绕制完成后,将左右两边的导线头用力拉紧,再用肉眼观察有无空隙后,将模具拉出。
4.4漆包线去漆
因为电感制作完成后要连入电路,所以要用脱漆水将两头的漆去掉,当然也可以选择可以用电烙铁熔化的那些型号的导线。