2. Конструкции цилиндрических катушек

Основными элементами катушек индуктивности являются: каркас, обмотка, сердечник и экран. Некоторые из указанных элементов катушки индуктивности могут и отсутствовать.

Каркас служит жестким основанием, на котором располагается обмотка. Наибольшее распространение получили цилиндрические каркасы с гладкой или ребристой поверхностью.Каркасы с гладкой поверхностьюиспользуются для однослойных катушек, выполненных сплошной намоткой (рис.3.7 а). Для однослойных катушек, выполненных намоткой с принудительным шагом, используютсяребристые каркасы(рис.3.7 б, в). Для многослойных катушек с целью уменьшения их собственной емкости используютсекционированные каркасы(рис.3.7 г). Для изготовления каркасов выбирают материалы с минимальным произведениемдиэлектрической проницаемости на тангенс угла диэлектрических потерь, что обеспечивает минимальную собственную емкость и максимальную добротность катушки. Для этой цели подходят полистирол, фторопласт, высокочастотная керамика и т.п.

Для подстройки индуктивности катушки во внутреннем ее отверстии нарезается резьба под подстроечный сердечник.

Катушки индуктивности без каркасов применяются, когда требуется высокая добротность при невысоких требованиях к стабильности параметров катушки, например, для контуров входных устройств приемников.

Конструкция намотки характеризуется числом витков, шагом намотки, количеством рядов, слоев, секций, выводов и отводов. Для крепления выводов и отводов катушки предусматриваются специальные элементы – контакты, запрессованные в тело каркаса, выступы с отверстиями и т.п.

При однослойной намотке витки могут располагаться непосредственно друг возле друга (сплошная намоткаилинамотка «виток к витку») или на определенном расстоянииτ, которое называется шагом намотки. Шаг намотки может быть равномерным и прогрессивно увеличивающимся. Намотка с принудительным шагом позволяет уменьшить собственную емкость катушки.

Для изготовления симметричных катушек индуктивности с отводом от середины широко используютбифилярнуюиперекрестнуюнамотки. Бифилярная намотка выполняется двумя проводами, сложенными вместе (рис.3.8.а). После намотки начало одного провода соединяется с концом второго провода. Место такого соединения является средним отводом катушки. При подстройке индуктивности магнитным сердечником симметрия катушки несколько нарушается. Перекрестная намотка позволяет достичь более высокой симметрии, которая не нарушается при подстройке сердечником (рис.3.8 б).

Многослойные катушки индуктивности, выполненные сплошной намоткой, имеют значительную собственную емкость и низкую добротность. Лучшими показателями обладают многослойные катушки, выполненные намоткой «внавал», когда витки располагаются хаотично. Катушки, выполненные намоткой «универсаль» (перекрестной), также имеют сравнительно высокую добротность и пониженную собственную емкость, однако для их изготовления требуется достаточно сложное оборудование. В универсальной обмотке витки укладываются по всей длине обмотки. Для этого провод по отношению к образующей каркаса располагают под некоторым углом отклонения, который составляет от 17⁰до 26⁰, что зависит от типа используемого провода. При больших углах отклонения под действием силы натяжения провода в точке перегиба возникает усилие, которое приводит к сползанию витков.

Для снижения собственной емкости многослойных катушек обмотку разделяют на несколько секций (секционированные катушки).

Для обмоток катушек используют медные провода без покрытий или покрытые изоляционными материалами, обеспечивающими работу обмоток в широком диапазоне температур, влажности и механических воздействий. Для однослойных обмоток с принудительным шагом целесообразно использовать неизолированный медный провод типа МГМ, покрытый слоем серебра, что снижает поверхностное сопротивление. Для сплошной намотки широко используют провода типа ПЭВ-2, ПЭВТЛ-2 и др. Для намотки многослойных катушек используют провода с дополнительной шелковой изоляцией типа ПЭЛШО, ПЭВШО. Для многослойных катушек, работающих на частотах ниже 1,5 МГц, применяют провод типа литцендрат марок ЛЭШО или ЛЭШД, который состоит из отдельных изолированных друг от друга и перевитых между собой жил. Существенный недостаток катушек, намотанных проводом литцендрат, - резкое возрастание собственной емкости при обрыве или плохом контакте хотя бы одной из жилок провода.