CN101427330B - 点火线圈、尤其是用于机动车内燃机的点火线圈 - Google Patents
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Abstract
一种点火线圈(10),尤其是用于机动车的内燃机的点火线圈(10),其具有内部磁芯(26),该内部磁芯(26)同心地被初级线圈(18)和次级线圈(19)所包围。内部磁芯(26)由层层相叠的金属带材(30,30a;30,30b,30c)组成,其中金属带材(30,30a;30,30b,30c)构成内部磁芯(26)的、大致为矩形或正方形的横截面。本发明突出的地方在于,至少形成内部磁芯(26)界限的下部金属带材和上部金属带材(30a;30b,30c)至少在部分区域内,具有与内部磁芯(26)的其它金属带材(30)相比、在金属带材(30)的纵向上减少的宽度(b)。这使得具有增加的拐角半径(r)的初级线圈体(22)和/或次级线圈体(24)成为可能,并使得初级线圈(18)和/或次级线圈(19)的更均匀的缠绕密度。
Description
技术领域
本发明涉及一种尤其用于机动车内燃机的点火线圈,其具有内部磁芯,所述内部磁芯同心地由具有初级线圈体的初级线圈以及具有次级线圈体的次级线圈所包围。
背景技术
这种类型的点火线圈由文件DE 10014115B4所知。该已知的点火线圈具有内部磁芯,该内部磁芯包括被设计成片状的金属带材,该金属带材层层相叠。金属带材构成整体呈矩形的横截面。该内部磁芯同心地由初级线圈体及次级线圈体包围。初级线圈体的形状及次级线圈体的形状与内部磁芯的横截面形状相匹配,其中,初级线圈体和/或次级线圈体沿着内部磁芯的拐角区域各具有倒圆的边缘。此外,在内部磁芯、带有其初级线圈体的初级线圈以及带有其次级线圈体的次级线圈之间的间隔被绝缘物质、尤其是被绝缘树脂所包围,其在这些承压部件之间提供电绝缘。
制造初级线圈和次级线圈时,利用初级导线和/或次级导线来缠绕各自的线圈体。其实现如下,即,初级线圈体和/或次级线圈体可旋转地支承在其对称轴上且在其旋转时将导线从储存线圈中抽出,并在初级线圈体和/或次级线圈体上绕出相应的绕卷。由于初级线圈体和/或次级线圈体的、带有大致为矩形(带有倒圆的边缘)的横截面的几何构造,使得在该初级线圈体和/或次级线圈体旋转时,按照线圈体的角位置不同,获得如图6中曲线A所示的、导线的不同的抽取速度。这使得,在初级线圈体和/或次级线圈体的拐角区域,达到最高的导线抽取速度,这样导致了,初级导线和/或次级导线以相对较高的张力贴在初级线圈体和/或次级线圈体处。这使得在线圈体的拐角区域,导线层变密,而导线层的变密使得紧接着的、利用绝缘树脂而进行的初级线圈和/或次级线圈的浸渍和/或绝缘变困难,因为树脂不再能够很好地填充各个导线层之间的间隔。这样,点火线圈在拐角区域的电绝缘能力和/或击穿能力被削弱。
在所谓的杆状点火线圈上(其为线圈直接布置在内燃机气缸盖的孔中的点火线圈),通常设计有圆形的内部磁芯截面(EP 859383A1)。此处针对内部磁芯,使用了带有各不相同的宽度的金属片,以便圆形的横截面成为可能。
此外,由文件DE 29901095U1已知,在杆状点火线圈中设计有这样的内部磁芯,该内部磁芯具有大致为矩形的横截面。只有叠片铁心的最下和/或最上的金属片各自的宽度有所减少,其中,其宽度约为其它金属带材的三分之一至一半。根据DE 29901095U1,这样,就实现了与圆形横截面相适应的截面。然而,其中不利的是,磁芯的横截面面积(与矩形横截面相比较)有所减少,并且因此使得叠片铁心的磁性特性无法被优化的充分利用。此外,在初级线圈体和/或次级线圈体的缠绕时,关于在磁芯的拐角区域中提高的导线抽取速度及与之相联系的不利影响的问题,仍然存在。
发明内容
发明优点
根据本发明的点火线圈,尤其是用于机动车的内燃机的点火线圈具有内部磁芯,所述内部磁芯同心地由具有初级线圈体的初级线圈以及具有次级线圈体的次级线圈所包围,其中,所述初级线圈体和所述次级线圈体分别具有矩形的横截面造型,所述横截面造型具有倒圆的拐角,所述拐角具有半径,其中,所述内部磁芯由层层相叠的金属带材组成,其中,所述金属带材整体具有内部磁芯的大致为矩形的横截面,其中,至少对所述内部磁芯进行限界的、被设置在所述初级线圈体或所述次级线圈体的具有所述半径的各个拐角区域中的下部金属带材与上部金属带材至少在所述初级线圈体或所述次级线圈体内沿着另一金属带材的纵向观察具有减少的宽度。该点火线圈具有下述优点,即,在对初级线圈和/或次级线圈内的可供使用的横截面进行最大可能的充分利用、并因此获得内部磁芯的良好的磁性特性的前提下,减少在使用相应导线进行缠绕时拐角区域处的初级线圈体和/或次级线圈体的局部速度峰值。这样使得在拐角区域处可以实现采用初级导线和/或次级导线所进行的、初级线圈体和/或次级线圈体的较低密度的缠绕,这使得点火线圈实现更好的、更均匀的浸渍,并因此实现更好的电绝缘。
根据本发明的点火线圈、尤其是用于机动车的内燃机的点火线圈的有利的改进方案也由下文给出。
附图说明
本发明的实施例在图中示出,并在接下来进行进一步阐述。其中:
图1示出了根据本发明的点火线圈的纵向剖面,
图2示出了沿着图1中的平面II-II的截面,
图3以透视图视角示出了根据图1与图2所示的点火线圈的、由层层相叠的金属片所组成的内部磁芯,
图4,5示出了根据本发明的不同的点火线圈的纵向剖面上的、在各内部磁芯区域中的部分区域,而
图6以图示的形式示出根据现有技术和根据本方面的情况下,第一线圈体和/或次级线圈体在缠绕时的速度变化过程。
具体实施方式
图1所示的点火线圈10设计成所谓的紧凑型点火线圈,并用于为机动车的内燃机的火花塞(未示出)提供点火电压。点火线圈10具有由塑料制成的壳体11,其经由成型在壳体11上的连接法兰12,可例如地与内燃机的气缸盖相连接。与连接法兰12相对置地成型有用于使点火线圈10与机动车的车载电压相接触的连接插头13。此外,在下部区域,壳体11还具有带有集成式的高压螺栓15的连接支管14,该高压螺栓可与内燃机的火花塞相接触,并提供气缸盖中混合气点火所需的点火能量。连接插头13内的触点17与初级线圈18以电气方式相连接,而高压螺栓15与次级线圈19以电气方式相联接。初级线圈18具有初级绕组21,其被缠绕在初级线圈体22上。次级线圈19具有次级绕组23,其位于次级线圈体24上。初级线圈18与次级线圈19同心地包围内部磁芯26。
内部磁芯26耦联到外部的、具有封闭形状的磁芯27上,该磁芯27还包围初级线圈18与次级线圈19。两块磁芯26,27,初级线圈18及次级线圈19被设置在壳体11的上部区域29内,其中,位于各个部件之间的缝隙利用绝缘树脂28进行填充,绝缘树脂满出至壳体11的上边缘。与所谓的杆状点火线圈相比,在紧凑型点火线圈上,设置在区域29内的点火线圈10的部件被设置在内燃机气缸盖的外部或上方,与之相对,连接支管14(其可经由高压螺栓15与火花塞相联接),优选地位于内燃机气缸盖内的孔中。如此所描述的点火线圈10以及其功能已知,并因此不再作进一步阐述。
联系图3,现在对内部磁芯26的根据本发明的构造进行更详细的阐述:可以看到,内部磁芯26由大量的、例如十片至三十片层层相叠并相互连接的、设计成片状的金属带材30所组成。磁芯26整体地构成在横截面上呈矩形的(在特殊情况下为正方形的)横截面表面。所有金属带材30具有相同的厚度d,并且各自优选地通过冲压工序而制成。此外可以看到,金属带材30具有大致为矩形的底面,其中在金属带材的端部各构成一个成型成铁砧形的端部段31。
重要的是,至少磁芯26的最上部及最下部金属带材30a与其它金属带材30在其形状上有所区别。该区别至少涉及金属带材30,30a的这样一段,该段基本上设置在初级线圈18和/或次级线圈19之内。金属带材30在其整个纵向延展方向上(除端部段31外),具有大致不变的宽度B,而金属带材30a的宽度b则在初级线圈18和/或次级线圈19内的区域里有所减少,减少的量为金属带材30,30a的厚度d的两倍。正如图4中可以看出的那样,由此,沿着两条上部纵向边缘(并且相应地同样沿着两条下部纵向边缘)产生阶梯形的拐角区域32,其中,被拐角区域32从磁芯26切去的表面33,分别具有截面为正方形的外形。该被切去的表面33使得,在保持拐角区域32中的几乎恒定的、用于绝缘树脂28的缝隙34的同时,初级线圈体22的半径r(在实施例中该初级线圈体22包围磁芯26)会相对较大。由于包围初级线圈体22的次级线圈体24的造型同样以如下述那样被匹配,即,使得在两个线圈体之间存在有尽可能均匀的间隔,以实现利用绝缘树脂28所进行的、均匀的湿润,所以,相应地,次级线圈体24的拐角区域的相应半径同样可能相对较大。
在图3所示的例子中,金属带材30a在拐角区域32之外的宽度与金属带材30的宽度B相同。此外,与金属带材30相对应,金属带材30a同样具有端部段31。与金属带材30相对应,金属带材30a同样通过冲压工序形成,其中,在此或是可以使用单独的冲压模具,或也可使用金属带材30上所使用的冲压模具,其通过额外的冲压步骤而实现在拐角区域处的缩小。
在本发明的在图5中所示的第二实施例中,不仅内部磁芯26a的最上和/或最下金属带材30b在其宽度上减少,且直接位于金属带材30b下方的金属带材30c也是如此。为了能够在拐角区域32a内,形成横截面为正方形的切除表面33a,两条金属带材30b与30c在其宽度上,在两侧各减少两倍的厚度d。与根据图4的实施形式相比,在此,初级线圈体22的半径r可再次增加。
总之,通过使各最上部及最下部金属带材30a,b,c在其宽度上在初级线圈18与次级线圈19区域内减少,可在内部磁芯26的拐角区域内切去正方形的表面。此处,由所涉及的金属带材30a,b,c的数量乘以一条金属带材30a,b,c的两倍厚度,从而获得该金属带材相对于未在宽度上减少的金属带材30的宽度B而在宽度上减少的量。通过正方形留空的表面,可使在留空表面区域处,初级线圈体22的和次级线圈体24的半径r增加。在此需要注意,出于磁和/或功能的原因,应当尽可能将初级线圈体22与内部磁芯26之间的全部空着的截面填满,为此,出于热机械特性,应当存在有均匀的(并尽可能大的)、用于绝缘树脂的缝隙34。由于另一方面,通过上部和下部金属带材30a,b,c的减少的宽度,同时减少了内部磁芯26的磁作用面积,因此需要寻找与在线圈体上的同时增加的半径r之间的妥协。因此,在图4,图5中所示的例子是优选的,在这些例子中,仅仅磁芯26的最上部金属带材及最下部金属带材或两条最上部金属带材及最下部金属带材30a,b,c在其宽度上有所减少,减少的量为金属带材30a,b,c的厚度的两倍或四倍。
初级线圈体22和/或次级线圈体24的、采用构成初级绕组21和/或次级绕组23的导线而制成的缠绕,在壳体11内部件装配之前,以单独的工作步骤进行。在此,初级线圈体22和/或次级线圈体24在纵轴36(图1)中可旋转地支承,并在旋转时,将相应的导线从储备线圈中抽出。在图6中,通过曲线变化A,示出了在传统的、并未提供增大的半径r的初级线圈体和/或次级线圈体在固定旋转角速度v下,随转角α而变化的速度变化过程。可以看到,分别在初级线圈体和/或次级线圈体的四个拐角区域,初级线圈体和/或次级线圈体处的导线的局部速度达到最大值。曲线变化B示出了带有金属带材30a,b,c的、根据本发明进行修改的内部磁芯26的速度变化过程。这使得初级线圈体和/或次级线圈体能够在拐角区域具有增大了的半径r。可以看到,与曲线变化A相比,其中所存在的速度峰值被降低。这样导致了,在相应的初级线圈体和/或次级线圈体处,导线在拐角区域中以较低的张力贴靠,以使得第一绕组21和/或第二绕组22在拐角区域中,可良好地被绝缘树脂28所填满。
Claims (9)
1.一种点火线圈(10),其具有内部磁芯(26),所述内部磁芯(26)同心地由具有初级线圈体(22)的初级线圈(18)以及具有次级线圈体(24)的次级线圈(19)所包围,其中,所述初级线圈体(22)和所述次级线圈体(24)分别具有矩形的横截面造型,所述横截面造型具有倒圆的拐角,所述拐角具有半径(r),其中,所述内部磁芯(26)由层层相叠的金属带材(30,30a;30,30b,30c)组成,其中,所述金属带材(30,30a;30,30b,30c)整体具有内部磁芯(26)的大致为矩形的横截面,其特征在于,至少对所述内部磁芯(26)进行限界的、被设置在所述初级线圈体(22)或所述次级线圈体(24)的具有所述半径(r)的各个拐角区域中的下部金属带材与上部金属带材(30a;30b,30c)至少在所述初级线圈体(22)或所述次级线圈体(24)内沿着另一金属带材(30)的纵向观察具有减少的宽度(b),其中,所述内部磁芯(26)的最上部金属带材及最下部金属带材或最上部两条金属带材及最下部的两条金属带材(30a;30b,30c)在其宽度上有所减少。
2.根据权利要求1所述的点火线圈,其特征在于,从具有所述减少了的宽度(b)的所述金属带材(30a;30b,30c)中,在所述拐角区域(32,32a)内,从所述内部磁芯(26)的横截面中切去一正方形面(33,33a)。
3.根据权利要求1或2所述的点火线圈,其特征在于,所述金属带材(30,30a,30b,30c)的厚度(d)相同,且宽度上有所减少的金属带材(30a;30b,30c)的宽度与在宽度上未减少的金属带材(30)的宽度(B)相比,减少了所述金属带材(30,30a;30,30b,30c)的厚度(d)的两倍乘以在宽度上减少的上部与下部金属带材(30a;30b,30c)的数目的两倍。
4.根据权利要求1所述的点火线圈,其特征在于,在其宽度(b)上有所减少的金属带材(30a;30b,30c)在所述初级线圈体(22)和所述次级线圈体(24)之外具有与其余金属带材(30)的宽度和形状相同的宽度和形状。
5.根据权利要求1所述的点火线圈,其特征在于,所述金属带材(30a;30b,30c)的在宽度上减少的区域通过冲压工序产生。
6.根据权利要求1所述的点火线圈,其特征在于,所述内部磁芯(26)与直接包围所述内部磁芯(26)的初级线圈体(22)或次级线圈体(24)之间的间隔由绝缘材料所填充。
7.根据权利要求1所述的点火线圈,其特征在于,至少直接包围所述内部磁芯(26)的初级线圈体(22)或次级线圈体至少在拐角区域(32,32a)具有半径(r),所述半径(r)在所述内部磁芯(26)与直接包围所述内部磁芯的初级线圈体(22)或次级线圈体(24)之间形成至少大致相同大小的缝隙(34)。
8.根据权利要求1所述的点火线圈,其特征在于,点火线圈设计成紧凑型点火线圈(10)。
9.根据权利要求1所述的点火线圈,其特征在于,所述点火线圈(10)用于机动车内燃机。
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