Luftkerne

Luftkerne, auch als Luftkernspulen bezeichnet, sind nichtmagnetische Kerne in Spulen und Transformatoren, in denen der magnetische Fluss überwiegend durch Luft oder andere nichtmagnetische Materialien geführt wird. Die Permeabilität des Kernmaterials liegt nahe der Vakuumpermeabilität μ0, wodurch die Induktivität vor allem von der Geometrie und der Windungszahl abhängt.

In Luftkernen ist der magnetische Fluss linear mit der Stromstärke, es gibt keine Sättigung des Kerns und keine Hystereseverluste. Dadurch weisen Luftkernbauteile geringe Kernverluste auf, insbesondere bei hohen Frequenzen, und eine sehr gute Frequenzstabilität. Allerdings ist die Induktivität pro Windung geringer als bei ferromagnetischen Kernen, sodass für gleiche Induktivität mehr Wicklungen oder größere Bauformen nötig sind. Die Qualität (Q) solcher Bauteile kann bei RF-Anwendungen sehr hoch sein, wenngleich parasitäre Kapazität und Wicklungswiderstand Grenzen setzen.

Typische Anwendungen finden sich in Hochfrequenz-Induktoren und -Transformatoren, in Abstimm- und Matching-Schaltungen, Antennenanpassungen, Empfänger- und Senderstufen sowie in Spulen für Wireless-Power-Transfer-Systeme. Luftkerne bieten Vorteile, wenn geringe Verluste, breite Bandbreite und lineares Verhalten bei hohen Frequenzen wichtiger sind als eine kompakte Bauform.

Nachteile gegenüber Ferrit- oder Laminierkernen sind der größenabhängige Platzbedarf und oft größere Wicklungszahlen; zudem können parasitäre Kapazitäten und Kopplungsverluste die Leistung begrenzen.