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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

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。

  1. 电流流动产生磁场,磁场的变化产生相反的电流。

  2. 将电能转化为磁能并储存起来。

  3. 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。

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。

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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