3.4 电感器的种类与结构

根据用途或结构不同，可将电感器分成许多种类，下面就从结构分类上进行介绍。

3.4.1 空心线圈

空心线圈就是指线圈内部没有填充物质。空心线圈又可分为单层、多层和蜂房线圈等。

1.单层线圈

图3-1（b）所示是一个最简单的单层线圈。单层线圈绕制形式有两种，即密绕和间绕。密绕是指线圈匝与匝之间相互挨着，如图3-13（a）、（b）所示。间绕就是指单层线圈匝与匝之间存在着一定间隔，如图3-13（c）、（d）所示。

单层线圈多用直径为0.6～1.6mm的漆包线绕制，由于线径较粗，具有一定的机械支撑强度，所以可以直接焊装在电路板上使用。单层线圈匝数都不太多，根据用途不同一般在20匝内，电感量只在千分之几微亨至几微亨。它多用在超高频电路中，如电视天线放大电路中就应用了许多这种线圈。

单层线圈制成之后，上面没有任何标记，仅能看到匝数、线圈直径、线圈长度、使用导线的线径以及密绕与间绕的区别。这给选择应用带来了不便，因此有必要了解单层线圈电感计算，以便正确选用。

（1）单层密绕线圈电感量的计算。以图3-13（b）中空心密绕线圈为例，计算公式为

式中，L 为空心密绕线圈的电感量，单位为μH；d 为空心密绕线圈的内径，单位为mm；l为空心密绕线圈的长度，单位为mm；N为空心密绕线圈的匝数。

（2）单层间绕线圈电感量的计算。以图3-13（d）中空心间绕线圈为例，计算公式为

式中，L 为空心间绕线圈的电感量，单位为μH；d 为空心间绕线圈的内径，单位为mm；l为空心间绕线圈的长度，单位为mm；N为空心间绕线圈的匝数。

（3）单层线圈的特点。单层间绕线圈具有很高 Q 值和稳定性，Q 值一般在100～400之间。因此间绕线圈适合在超高频和高频电路中使用；为了提高间绕线圈 Q 值，通常使用外表镀银的铜线绕制。

总体来讲，单层线圈常用于高频电路，因为它满足高频电路需要电感小的要求。为了提高线圈 Q 值，线圈骨架应具有较高、较好的高频特性，以减小介质对高频的损耗，通常用高频陶瓷与聚苯乙烯材料制作骨架。

比较密绕和间绕线圈，密绕线圈电感比间绕线圈电感大。间绕线圈匝与匝之间都有一定距离，所以分布电容较小，可获得较高的稳定性。当用粗导线绕制线圈时可提高线圈的稳定性，同时也可获得较高的 Q 值。但间绕线圈电感量不能做得很大，否则线圈尺寸就会太大，感应磁场将涉及较宽范围，可直接影响高频电路的稳定性，同时也给安装带来困难。为了减小电感线圈的体积，对电感量大于15μH的线圈，可采用密绕形式，体积就会减小，但匝间电容会增大，Q值和稳定性都有所降低，故在应用电感线圈时应综合考虑。

另外，对要求稳定性较高的地方，可用镀银方法将银直接镀在膨胀系数很小的瓷质骨架表面，制成电感很小的高稳定度电感器。在特高频的地方，为减小高频信号集肤效应的影响，常用粗空心铜管制成电感器。电视的室内条形天线虽不是线圈形式，但前面已讲过，一根直导线也是一个电感器，只不过在较高频率时才呈现电感量，否则它就是一根普通的导线。条形天线在接收高频电视信号时，就是一个完全的电感器。条形天线制成空心铜管式，是为了减小高频集肤效应生产的高频损耗。

2.多层线圈

多层线圈的匝数较多，导线较细，这就决定了制作时必须用骨架支撑。

图3-14（a）所示是一个用细漆包线在聚苯乙烯塑料管上绕3层构成的多层线圈，每层为28圈。绕制时，先做好绕线模具，再在模具上绕制。为避免线圈松散，可浸灌绝缘漆进行干燥定型，便成为空心多层密绕线圈。这种线圈的所有匝称为绕组；支撑细线圈的塑料管称为骨架。

对多层线圈，可用环氧树脂或陶瓷进行封包，就成为图3-14（b）所示的外形。这样既增加了封装机械强度，外表又可标记参数（一般只标记电感量）。与单层线圈相比，多层线圈能获得较大的电感量。

多层线圈匝数较多，固有分布电容较大，这是多层线圈突出的特点。此外，这种线圈应用在高压电路时，还应考虑感应电动势过大的问题，这就给设计制造多层线圈提出了技术要求。因为多层线圈的匝与匝之间、层与层之间存在着电压差，线圈两端头电压差最大，当线圈两端有较高电压时，漆包线的绝缘层就容易被较高感应电压击穿，产生打火烧毁线圈的现象。为此，在设计制造电感线圈时，可将线圈进行分段绕制，即将一个线圈分成几段绕制。例如，彩电高压包中的高压线圈就是采用分段绕制方法。将线圈分几段绕制成，这样可降低各段的承受电压，还可减小线圈固有的分布电容。

多层电感线圈为了克服固有分布电容大的缺点，除了可以采用分段绕制外，多采用蜂房式的绕制方式来绕制线圈，如图3-14（c）所示。在绕制这种线圈时，将漆包线以19°～26°的偏转角绕在骨架上，多在自动或半自动蜂房式绕线机上进行绕制，以减小线圈的分布电容。

3.4.2 磁芯线圈

磁芯线圈是在空心线圈中装入一定形状的磁芯而成，是线圈的一种。磁芯如果固定在空心线圈内，就叫固定磁芯线圈；磁芯如果在线圈内能调节，就叫可调磁芯线圈。

1.固定磁芯线圈

首先指出，这里所说的磁芯，并不是磁铁。磁铁是铁矿石物质，具有吸引铁、钴、镍等物质的特性。而制作线圈磁芯的材料是金属铁氧体材料，常用锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等。铁氧体具有较强的导磁能力而不具有磁的吸引力，将它装入空心线圈内，电感量会大大增强。不仅如此，这种物质还具有质地坚硬、性脆易粉碎、便于加工、电阻率极高、无涡流损耗等特点。因此绕在磁芯上的线圈，其Q值很高。另外，铁氧体还有一个特性，它能在很宽频带内保持较高的导磁率。在空心线圈中加入磁芯后，电感量约增大K倍，用公式表示为

L = KLO

式中，LO为空心线圈的电感量，单位为μH；K 为磁芯的导磁率，一般取5～12；L 为加入磁芯后的电感量，单位为μH。

上述表明，多层线圈比单层线圈的电感量大，磁芯线圈又比多层线圈的电感量大。

磁芯线圈的磁芯是置于空心线圈内部，并不加大线圈原有的体积。可见，要获得小体积、大电感，一般选用磁芯线圈。例如，制作100～200μH的多层空心线圈，体积很大。若制成单层空心线圈，体积更大，将给实际应用带来不便。但采用磁芯线圈，体积就只有小指头那么大，应用安装都很方便。

电感线圈的电感量一定时，磁芯线圈就比空心线圈的圈数少得多，故磁芯线圈的分布电容小，同时线圈的Q值也有所提高。

磁芯线圈制作与空心线圈相同，是直接在磁芯上绕制而成，封装后如图3-14（b）所示。

2.可调磁芯线圈

图3-15（f）所示是电视机实际应用的磁芯线圈，下面介绍它的组成部分与制作过程，同时说明各部件的作用，以便认识可调磁芯线圈。

（1）骨架。骨架是用聚苯乙烯制成的，从上部看像一个圆管，中部开有4道绕线槽，使骨架成为“丰”字形，如图3-15（d）所示。骨架高度 H2为11mm；骨架最大外径 D1为7.5mm；绕线槽沟高度 H1为0.5mm；骨架内径 D2为3.5mm；跨线口宽度 b 为1mm。槽沟便于线圈分段绕制，减小分布电容。骨架圆形内壁制有螺母丝，以便装入丝公磁芯，磁芯就能在骨架内调进调出。

（2）绕组。选用直径为0.7mm的漆包线，将首端置于骨架最上层槽沟中，向右绕2圈，接着沿跨线口绕入下一槽，按同一方向也绕2圈。同样在第三槽绕2圈，沿跨线口引出线圈尾端，便绕成线圈绕组，如图3-15（d）所示。

（3）磁芯。磁芯使用金属铁氧体材料制成圆柱形，如图3-15（c）所示。高为11mm，最大外径4mm，外表制有螺丝。磁芯两端头做有方形可调口，以便调整磁芯在线圈中的位移，从而可改变线圈电感量。磁芯全部调出时，线圈就是一个空心线圈，这时电感量最小；磁芯逐渐调入线圈内，电感量逐步增大；磁芯全部调入线圈内，电感量最大。这种可调磁芯线圈用在谐振回路时，线圈电感量可调，就能调节谐振回路频率。

（4）绝缘护套。绝缘护套是用聚苯乙烯制成，为圆筒形，套在骨架线圈外面防止线圈被擦伤并防止线圈与金属屏蔽罩短路。它的外径为9mm，内径为8mm，高为6.5mm，如图3-15（b）所示。

（5）屏蔽罩。屏蔽罩是用金属薄铁皮压制成方形容器，可调磁芯线圈的所有部件都装入屏蔽罩内。它的顶部有一个圆形窗口，便于用螺丝刀调节磁芯。屏蔽罩高为12mm，长与宽匀为1mm。它的下面有两个脚，用于与电路板地线焊接稳固线圈，如图3-15（a）所示。

线圈通入电流时，会产生感应磁场，向周围空间辐射，电磁波辐射能干扰、破坏电视机正常工作。将线圈屏蔽之后，线圈的磁场就被限制在屏蔽罩内部，可以消除这种干扰。

（6）底架与焊脚。底架用聚脂绝缘材料制成方形，长、宽匀为0.9mm，厚4mm，如图3-15（e）所示。它的中间开有一个圆口，直径为4mm，能让骨架下端紧密牢固地嵌入其中；四周做有跨线槽；底部分两排装有直径为0.8mm的5个金属焊线引脚，一排为两引脚，另一排为三引脚。线圈两个线头分别焊在两引脚上，三引脚空着不用。引脚除用于焊接固定线圈端头外，还通过它将整个线圈稳固地焊在电路板上。

在实际中，根据可调线圈应用的场合不同，其制造结构与采用材料不尽相同。在骨架方面，常用材料还有电工纸板、胶木板、塑胶、云母、陶瓷等。云母、陶瓷有耐热、损耗小的特点。电工纸板、胶木板耐热性差，损耗大。骨架材料的优劣对线圈质量及稳定程度都有一定的影响，因此使用线圈时，应根据场合认真选择。在绕组方面，圈数多少主要取决于实际应用要求，一般来讲，电感量越大，圈数越多。选用导线直径则根据线圈电流及 Q 值来确定，如果通过电流大，又要求 Q 值高，就应选用粗漆包线。在线圈里装入磁芯，电感量会增大，从而减小线圈体积与分布电容，同时也能提高线圈Q值。