如何设计线圈 - 空芯、铁氧体磁芯和环形磁芯绕组
原创
每个想要涉足收音机的爱好者都必须在某些时候缠绕一两个线圈，无论是 AM 收音机的天线线圈、环形磁芯上的线圈，用于通信收发器中的带通滤波器，还是中心抽头线圈在哈特利振荡器中使用。绕制线圈并不难，但相当耗时。根据使用区域和所需电感的不同，有不同的线圈制作方法。空芯是最宽带的，但获得高电感意味着使用大量电线，它们也不是最有效的磁场逸出线圈的方法——这种逸出的磁场会通过感应附近的电线和其他线圈而造成干扰。
在铁磁线圈上缠绕线圈会聚焦磁场，从而增加电感。磁芯插入线圈直径前后的电感比称为相对磁导率（记为 μ r）。不同的常用材料具有不同的相对磁导率，从用于电源变压器的电工钢的 4000 到用于 SMPS 变压器的铁氧体约 300 和用于 VHF 的铁粉芯的 20 左右。每种磁芯材料只能在指定的频率范围内使用，超出该频率范围的磁芯开始出现高损耗。环形、多孔径磁芯、罐形磁芯和其他封闭磁芯将磁场封闭在磁芯内部，从而提高了效率并实际上将干扰降低到零。
空芯电感
空芯线圈适用于低电感线圈，其中干扰不是最重要的。具有少量匝数和相对粗线的线圈缠绕在诸如钻头或罐头之类的圆柱形物体上，然后将其移除并且线圈自身支撑，有时线圈涂有树脂以提高机械稳定性。具有很多匝数的较大线圈通常缠绕在非铁磁体上，例如空心塑料管或陶瓷体（用于大功率射频线圈），然后用胶水固定到模型上。要缠绕它们，您首先需要计算所需的线径，因为它对总线圈长度有很大影响。
线径计算公式为
(√I)*0.6=d，其中 I 是 RMS 或直流电流，d 是线径。如果线圈用于低功率水平，则线径不是那么重要，0.3mm 适用于大多数应用，如果线圈用于晶体管无线电接收器，0.12mm 适用于罐装。如果线圈用于振荡器服务，则导线应该是硬的，以防止翘曲效应，因为它们会在一定程度上改变电感并导致频率不稳定（驱动）。
接下来，您需要知道线圈需要具有什么直径。建议线圈直径为线圈长度的 50% 至 80% 以获得最佳 Q 值，这取决于线圈可以占用多少空间。如果线圈将是自支撑的，您可以使用螺栓或螺钉，将线匝缠绕在凹槽内，然后在握住线圈导线的同时拧下螺栓，从而制成非常均匀且可重复的线圈。
下面是圆柱线圈的电感公式
L = µ r ( n 2 . ᴫ 2 . r 2 / l ) 0.00000126
L 是电感，单位是亨利
μ r 是磁芯的相对磁导率（1 代表空气、塑料、陶瓷等线圈）
n 是匝数
π 是3.1415926
r 是以米为单位的线圈半径（从布线层的中间到绕组的中间）或
直径的一半（从布线层的中间穿过中间到另一侧的布线层的中间）
l 是以米为单位的绕组长度
后面的长数字则是自由空间的通透性。电感的另一个公式。
L = ( n 2 . d 2 ) / 18d + 40l当缠绕一层均匀线圈时使用此公式，所有匝都紧密缠绕，它们之间没有空间。单位与上式相同，但 d 为线圈直径，单位为米。
这里制作了一个非常好的线圈计算器， 称为ON4AA 。
如何制作空芯电感
要缠绕常规的空芯线圈，需要一个成型器、一个线材源、一些细砂纸或一把造型刀（未显示）和一点强力胶水或双面胶带以将线材固定到位。
设计完线圈后，就该绕线了。如果正在制作空心线圈，最好使用塑料成型器将其缠绕，因为塑料成型器是非铁磁性的并且不导电，不会影响低功率水平的线圈性能。接下来，用线圈的长度剪一条双面胶带并将其粘在模型上，然后在线圈末端和抽头处的模型上钻孔，取下胶带上的覆盖层并开始缠绕，首先通过将它穿过你钻的孔然后缠绕它，像往常一样，电线将被双面胶带固定，或者，你可以在用氰基丙烯酸酯胶缠绕几圈后将线圈的乞求胶粘到前者上，缠绕其余的线圈每 1 厘米涂一次胶（也称为强力胶，使用手套，很难从皮肤上去除并引起刺激）。对于水龙头，将一段电线拧在一起，将其穿过前者的孔，然后照常继续。试着把转弯收起来，缠绕后用细砂纸或造型刀剥去珐琅质，并用烙铁在末端镀锡。
下图解释了绕制空芯电感的过程：
第 1 步：下面两张图片显示了前者，上面有一点胶带，电线将缠绕在此处，孔将电线固定到位。
第2步：在下图中，保护膜已取下，开始缠绕，水龙头的电线弯曲并绞合在一起。
第3步：然后在前者上穿一个孔，从另一侧穿出。
第 4 步：完成的线圈通过将其浸入一块 PCB 层压板上的焊料中对其进行镀锡。
第 5 步：最后使用 LCR 表测量线圈电感。您还可以使用Arduino 来测量线圈的电感，或者可以使用Grid Dip Meter (GDM)。
铁氧体棒上的绕组线圈
铁氧体棒上的绕组线圈（例如无线电接收器中的铁氧体棒天线）类似于缠绕空芯线圈，但由于您无法钻穿铁氧体棒，因此您必须依靠双面胶带或胶水来固定电线紧紧。由于胶带并不总是粘在铁氧体上，因此最好先用一到三层纸胶带覆盖棒，就在线圈必须去的地方，然后将胶带粘在上面。您可以使用强力胶将电线固定到位而不是双面。
要计算线圈，请使用上面找到的圆柱形线圈的电感公式，对于 μ r输入数据表或在线线圈计算器中的相对磁导率。如果你设计了线圈，你可以像空芯线圈一样缠绕它，但是有一种不同的方法，更快的方法！
将铁氧体棒放入电钻中，就像钻头一样慢慢旋转，棒会自行旋转，这样您就可以非常快速地制作出高质量、高电感、匝数多的线圈！如果您有用于杆的塑料成型器，请先缠绕在它们上，然后将它们放在线圈上并将它们粘在适当的位置。
左边是广播接收器中工厂制造的天线线圈，线圈缠绕在使用塑料元件固定在杆上的模子上。电线用环氧树脂固定到位。在右侧，用上述方法制成的铁氧体棒上有一个小线圈。
环形铁芯绕组
环形线圈很容易计算，但对风有点棘手。环形磁芯具有广泛的应用，例如 SMPS 中的滤波电感器、 RFI 扼流圈、SMPS 电源变压器、RF 输入滤波器、巴伦、电流互感器等。
以纳亨为单位的环形线圈电感（当 AL 电感指数以 nH/N²给出时）可以通过以下公式计算：
L(nH)=AL (nH/N² )*匝数²转换后，得到所需电感所需匝数的公式：
所需匝数 = [L(nH) / AL (nH/N² )]1/2^
要缠绕环形线圈，需要一个环形磁芯、一个电线源（旧 CRT 电视的偏转线圈是一个很好的来源）、一些细砂纸和一点强力胶。
要缠绕环形线圈，您首先需要切割适当长度的电线，因为您不能将一卷电线穿过孔。要计算所需的导线，请将环横截面的周长乘以所需的匝数。这有时在数据表中表示为 mlt（每圈平均长度）。可以找相关网站，只要有一个在线计算器可以帮助设计环形线圈，只需选择你的磁芯，插入所需的电感，它就会给出所需的导线数量和匝数。
步骤1：首先将电线的一端穿过孔，确保伸出约4cm - 这部分称为辫子。
第 2 步：将辫子缠绕在核心上，留出 1 厘米到 2 厘米的距离，并用强力胶固定其余部分。
步骤 3：使用剩余长度的电线缠绕线圈的其余部分，将较长的一端连接到钉子或钉子上以便于缠绕。
由于在没有专业 LCR 仪表的情况下，预计线圈具有低电感（约 3.6μH），因此最好使用 GDM，因为普通的基于微控制器的仪表在测量小电感时精度非常低。一个 680pF 的电容器与一个小耦合回路并联连接到线圈。该电路的频率为 3.5MHz（右），将这些值放入谐振计算器可以得到大约 3μH。在左侧，仪表设置为电路谐振之外的不同频率。
由于寄生电容和由它们引起的并联自谐振，计算出的线圈在现实生活中会给出非常不同的结果。
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