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为什么电感器需要铁芯?是不是电感都需要铁芯呢?今天就来聊一聊电感器的磁芯

硬件那点事儿 来源:硬件那点事儿 作者:硬件那点事儿 2024-09-06 18:33 次阅读

Part 01

前言

电感是一种重要的无源元件,作为滤波器使用时,一般与电阻(R)和电容(C)并联使用。其基本结构是一个绕成线圈形状的导体,将电能转换为磁能,并将其存储在电感器中。

我们首先说一下电感器有以下基本特性。

电流流动产生磁场,磁场的变化产生相反的电流。

将电能转化为磁能并储存起来。

直流电可以通过,但交流电在较高频率下不易通过。

Part 02

电感值的影响因素

那么电感器的电感值受哪些因素影响呢?下面一个公式就够了,里面的参数比较多,我们只需要重点关注S:电感的横截面积,N:绕线圈数,I:电感长度即可。电感器的截面积S越大、磁路(磁通量的通道)越短,磁通量越大。

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Part 03

为什么需要磁芯呢?

那么回到今天我们的问题,电感为什么需要磁芯呢?原因是磁通量具有在磁阻小的位置集中的性质。因此,在电感器中插入磁导率大的强磁体,可以增大磁通量。这就是铁芯存在的理由,当需要大电感或希望实现电感器小型化时,可以插入磁导率大的磁体铁芯。电感与圈数n的二次方、绕线半径a的二次方成正比,与铁芯的磁导率μ成正比。

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Part 04

那是不是电感都需要磁芯呢?

回答这个问题就需要了解电感器的基本概念,电感器是一种以磁场形式存储能量的元件,当电流通过时它就会存储能量。就其最基本的形式而言,电感器本质上就是一个线圈。 所以“线圈”是所有电感器的基本构成要素,但用于缠绕线圈的磁芯差异很大,这种磁芯材料通常是电感器整体特性的关键决定因素。对于空芯电感器,顾名思义,磁芯就是空气,你也可以理解成没有实体的磁芯。 空芯电感无磁芯损耗,由于没有实心磁芯材料,空芯电感器没有磁芯损耗。与具有铁磁芯的电感器相比,这是一个相当大的优势,铁磁芯电感器会因磁滞和涡流而产生磁芯损耗。

其次是空芯电感器没有饱和点,这是优于铁磁芯电感器的另一个优点。饱和会限制电感器在高电流水平下的性能,因为电感电流一旦达到饱和电流,其电感量就会快速减小,失去电感的作用。空芯电感器具有高品质因数 (Q),这意味着能量损失率较低,所以其高频特性比较好。

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