在其他篇文章，提到了鐵芯相關知識，此篇文章內容將針對鐵芯的外觀差異以及結構認識，對設計會造成什麼樣的影響，做詳細說明。
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* 以下內容所提及的鐵芯，為鐵氧體磁芯的統稱。




一、鐵芯外觀差異會有何影響 ?
鐵芯的形狀會直接影響電器的規格和特性。




1.1 鐵芯尺寸與型狀對繞窗影響 ：
• 鐵芯尺寸越大，繞窗的面積也會隨之增加。這是因為鐵芯的寬度增加，導致周長增加，進而使繞窗的面積增大。
• 雖然兩種不同形狀的鐵芯寬度相同，但由於形狀不同，其繞窗的結構也會不同。因此，繞窗面積的大小將影響繞線的直徑和圈數。
• 繞窗面積越小，繞線的直徑與圈數也越小。這將導致線的耐流能力下降，同時銅損也會增加，進而產生更多的銅損耗。
• 大繞窗的鐵芯型狀會增加漏磁現象，同時降低EMI（電磁干擾）效果。這是因為較大的鐵芯型狀可能會引起更多的漏磁。



 






1.2 鐵芯尺寸與鐵芯面積影響 ：
• 鐵芯尺寸越大，鐵芯的面積也會隨之增加。這是由於鐵芯的寬度增加，使得其面積增大。

• 雖然兩種不同形狀的鐵芯寬度相同，但由於形狀不同，其鐵芯的結構面積也會有所差異。因此，鐵芯的面積大小將影響其AE值（有效斷面積）。AE值越大，鐵芯的導磁率越高，當相同圈數時，感量也會越高。因此，鐵芯面積變大，其繞窗面積減少時，使用導線直徑會變小，耐流能力也變小，其銅損增加。

• 大面積的鐵芯型狀可能會減少漏磁，同時增加EMI效果。較大的鐵芯面積可以有效地將磁場集中在鐵芯中，從而減少漏磁。同時，由於EMI通常與電磁場的變化有關，更大的鐵芯面積可能會增強EMI效果。







1.3 閉合式鐵芯和非閉合式鐵芯的差異：

閉合式鐵芯：
1. 結構完全封閉：閉合式鐵芯的結構是完全封閉的，磁場在鐵芯內部循環，不會向外散失。這樣可以減少漏磁損失，提高設備的效率。
2. 較高效率：由於閉合式鐵芯消除了大部分的漏磁，所以設備使用閉合式鐵芯通常具有較高的效率。
3. 較複雜的繞線：閉合式鐵芯的設計需要更多且較複雜的繞線。由於鐵芯的封閉結構，銅線必須在狹小的空間內進行多層或多線的繞線，並使用分層技術來隔離不同層次的繞線。
4. 成本較高：由於較複雜的繞線和結構設計，閉合式鐵芯的人工成本通常較高，且很多設計依靠手工，自動設備無法取代。



非閉合式鐵芯：
1. 結構不完全封閉：非閉合式鐵芯的結構是不完全封閉的，磁場可能向外散失，造成漏磁損失。
2. 效率較低：由於存在一定程度的漏磁，非閉合式鐵芯的效率通常較閉合式鐵芯低。
3. 較簡單的繞線：非閉合式鐵芯的設計可以較為簡單，因為不需要在狹小的空間內進行複雜的多層繞線。
4. 成本較低：由於較簡單的結構和繞線，非閉合式鐵芯的繞線組裝成本通常較低。
對於要求高效率和較低漏磁損失的應用，閉合式鐵芯可能是更好的選擇，即使它帶來了較高的成本。而對於一些要求不高的應用，非閉合式鐵芯可能更加經濟實惠。設計人員在選擇鐵芯時，需要根據特定需求進行權衡和評估。

1.4 鐵芯中柱形狀的差異 ：方柱和圓柱

方柱繞線時，會產生更大的轉角處的應力，利於繞線操作，但導線容易變形，影響銅損和絕緣性能。
圓柱繞線時，轉角處的應力較小，不利於繞線，但導線不易變形。
當中柱的截面積相同時，圓形鐵芯較矩形鐵芯的繞組長度短。

在考慮整體電器性能時，優化鐵芯的外觀是很重要的。需要根據具體應用需求選擇適合的鐵芯形狀、結構、繞窗面積和中柱形狀。通過模擬和測試，評估不同參數對性能的影響，並找到最佳設計方案。同時，結合材料選擇和工藝優化，進一步提高鐵芯的效率、性能和成本效益。持續的研究和創新可以不斷優化。  






二、 鐵芯對電感公式的影響 :
從電感計算公式可知，其磁導率、繞組匝數N的平方、及等效磁路截面積Ae成正比，而與等效磁路長度le成反比。因此鐵芯面積固定時，高度越高，繞窗越大，圈數可增加越多圈，感值也越大，但鐵芯高度越大，le長度越長，感量會越小。



三、鐵芯的形狀有哪些？
1. POT型鐵芯：
外觀呈罐形，具有良好的鐵芯包裹性和EMI屏蔽效果。圓形中柱可維持良好的銅損和耐壓規格，可使用螺絲螺帽固定在PCB板上。然而，不利於散熱和繞線，且繞窗空間有限。  
2、 RM型鐵芯 :
外觀呈八邊形，相較於POT型鐵芯，露出的空間較大，有利於散熱和繞線的引線露出。可使用鐵夾進行固定，確保鐵芯的接合。RM型鐵芯的面積利用率更高。

3、 EE型鐵芯 :
外觀呈長方形，相較於POT型鐵芯，露出的空間更大，繞制和組裝都比較簡單。EE型鐵芯應用廣泛，可製成扁平形狀。由於其散熱性能良好且可疊加使用，可以在不同方向進行組裝。然而，其EMI屏蔽效果較差。

 


4、 E類型鐵芯 :
外觀呈長方形，E類鐵芯提供足夠的繞線空間，有利於散熱和繞線的引線露出。
當中柱截面積相同時，圓型鐵芯的繞組長度約縮短11%，銅損也降低11%，同時避免了長方形鐵芯在繞制時破壞繞組線材絕緣的風險。


5、 PQ 、IPQ型鐵芯 :
外觀呈長方形，PQ型鐵芯優化了鐵芯體積、表面積和繞制面積之間的比例。部分型號可使用鐵夾進行安裝固定，確保鐵芯的接合。在高頻大功率應用中廣泛使用。  



6、 EP 型鐵芯 :
外觀呈正方形，EP型鐵芯具有良好的包裹性和屏蔽效果。這種獨特的形狀最小化了鐵芯組裝時接觸面形成的氣隙對鐵芯的影響，並實現最佳的空間利用率。
 


7、SQ 、T型環型鐵芯 ：
環型鐵芯應用廣泛，相較於其他形狀的鐵芯，其製作成本較低，無需線架和組裝，可使用繞線機進行繞制。具有閉合式結構，漏感低且具有良好的EMI效果。

以上是常見的幾種鐵芯形狀，每種形狀都具有不同的優點和應用範圍，選擇適合的鐵芯形狀可以提高電子元件的性能和效能。
   

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