Luftkernwicklungen

Luftkernwicklungen sind Spulen oder Transformatoren, deren magnetischer Kern durch Luft ersetzt ist. Die magnetische Kopplung ergibt sich ausschließlich aus dem Spulensystem im luftleeren Raum. Da kein ferromagnetisches Material vorhanden ist, fehlen Hysterese- und Eisenverluste, und die Bauteile arbeiten in einem sehr linearen magnetischen Bereich.

Zu den wesentlichen Eigenschaften gehört eine hohe Güte bei hohen Frequenzen und eine breite Bandbreite. Luftkernwicklungen haben keine Kernsättigung und geringe Temperaturabhängigkeiten im Vergleich zu Eisen- oder Ferritkernen. Allerdings benötigen sie deutlich größere Volumina, um ähnliche Induktivitätswerte zu erreichen, und sie weisen eine stärkere parasitäre Kapazität sowie Leakage-Induktivität auf. Bei hohen Frequenzen können Skin- und Proximity-Effekte die Wirksamkeit erhöhen, weshalb oft Leiterdraht mit Litzdraht genutzt wird.

Konstruktion und Design umfassen die Verwendung nichtmagnetischer Träger (z. B. Kunststoff- oder Glasmantelformen), sorgfältige Platzierung der Wicklungen, um parasitäre Kapazitäten zu kontrollieren, sowie geeignete Abschirmungen und Kühlmöglichkeiten. Die Wicklungen bestehen in der Regel aus Kupferdraht mit entsprechender Isolation; in Hochfrequenzanwendungen kommt häufig Litzdraht zum Einsatz, um Wirbelstromverluste zu minimieren. Die Bauform beeinflusst die Selbstresonanzfrequenz und damit die Einsatzbandbreite stark.

Typische Anwendungen liegen in Hochfrequenz-Induktoren, Breitband- und HF-Transformatoren, Messspulen sowie Kopplungs- und Matching-Netzen. Luftkernwicklungen eignen sich besonders dort, wo Kerne zu hohen Verlusten oder Saturation neigen oder eine sehr lineare, frequenzunabhängige Kopplung benötigt wird.