CN102656647A - 具有封闭磁芯和永磁体的点火线圈以及制造所述线圈的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及点火线圈，包括防护壳体（2）、具有永磁体（21）的封闭磁芯，所述磁芯包括基本上U形形状的第一芯部元件（4）和基本上杆形形状的第二芯部元件（20），所述第一芯部元件（4）容置在防护壳体（2）内部。第一芯部元件（4）包括至少两个表面（5a、5b），用于与第二芯部元件（20）接触。线圈包括至少一个主绕组（23）和副绕组（36），所述主绕组（23）和副绕组（36）位于第二芯部元件（20）周围并与第二芯部元件（20）形成线圈模块（3）。第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）两者均斜切，以便使得线圈模块（3）安装在壳体（2）内部。本发明简化了线圈模块在防护壳体中的布置。

Description

具有封闭磁芯和永磁体的点火线圈以及制造所述线圈的方法

技术领域

本发明涉及具有封闭磁芯和永磁体的点火线圈。发现了电工领域中的一般应用，且更特别地在控制点火、内燃、机动车辆发动机中的，其中，气体混合物在汽缸中的燃烧由点火火花塞的电极之间产生的火花导致，所述点火火花塞由点火线圈控制。

背景技术

具有封闭磁芯（或电路）和永磁体的点火线圈包括为U形形状的第一磁芯元件和杆形形状的第二磁芯元件，主绕组和副绕组围绕所述第二磁芯元件盘绕，与第二芯部元件形成“线圈模块”。

当安装点火线圈时，如例如在文献WO 94/06134中所描述的，线圈模块横向地安装在第一芯部元件的U形部的两个分支之间，随后组件插入到防护壳体中。防护壳体的内部可以随后填充有树脂，以便使点火线圈的各元件电绝缘并形成能够用在机动车辆中的密封块。

在最终的安装位置，杆形形状的第二芯部元件的端部表面与U形形状的第一芯部元件的分支的端部内表面接触。永磁体通常形成杆形形状的第二芯部元件的端部中的一个；这使得可以增加点火线圈的功率和/或减少其体积。

但是，由于制造容差，将磁芯元件安装和保持在一起产生问题。特别地，一旦安装了磁芯元件，它们之间的气隙应为零，且这应位于它们的在U形部每一个分支上的接触表面对之间的两个界面处；但是，将设计为在两个表面对之间具有零气隙的两个元件彼此安装是非常复杂的，特别是在使它们彼此吸引的磁体的存在时。

为了解决这些问题，文献WO 94/06134的第一芯部元件的U形部的一个分支的端部内表面具有斜切形状，如同杆形形状的第二芯部元件的互补端部表面，以便限定用于彼此接触的倾斜表面的安装坡道。可变形突出部从杆形形状的第二芯部元件的另一端部表面（或永磁体的端部表面）突出，所述突出部设计为通过它们的挤压来提供误差边际，用于使两个磁芯元件之间紧密。

但是，在突出部之间，气隙没有完全减小到零，这在面对面的表面之间留有气体空间。当壳体填充有树脂时，这些气体空间可以是树脂的渗透的来源，这减少了磁芯以及因此点火线圈的效率。

还将注意到，第二芯部元件在第一芯部元件的U形部的两个分支之间的安装和保持，除了可变形突出部之外，还需要在U形部的一个分支上的邻接肩部的存在。制造所述突出部和邻接肩部是难以实施的和昂贵的。

因此可期望提出一种线圈，所述线圈一方面使得可以更简单和更牢固地使两个磁芯元件抵靠彼此安装和保持，另一方面使得可以包括简单并因此能廉价地制造的两个磁芯元件。

此外，会可期望能够将线圈模块——包括杆形形状的第二芯部元件以及主绕组和副绕组——直接安装在第一芯部元件已经安装在其中的防护壳体中。点火线圈的这样的组件在工业规模上当前还不可能。具体地，由于装置中的永磁体的存在，两个磁芯元件彼此吸引，这阻止了将它们带到一起并使它们逐渐地和精确地定位。

发明内容

本发明的目的是减轻这些缺陷。

因此，本发明涉及一种点火线圈，所述点火线圈包括防护壳体、具有永磁体的封闭磁芯，所述磁芯包括基本上U形形状的第一芯部元件和基本上杆形形状的第二芯部元件，所述第一芯部元件容置在防护壳体中，第一芯部元件包括与第二芯部元件接触的至少两个接触表面，线圈包括至少一个主绕组和副绕组，所述主绕组和副绕组围绕第二芯部元件缠绕并与其形成线圈模块，其特征在于，第一芯部元件的接触表面两者均被斜切，以便允许线圈模块安装在壳体中。

由于本发明，线圈模块在防护壳体中的放置更简单，这使得将制造点火线圈的方法工业化更加容易。特别地，其可以允许用于将线圈模块安装在防护壳体中的“看不见的”安装步骤，U形形状的第一芯部元件之前已经安装在壳体中。当将线圈模块放置在防护壳体中时，斜切接触表面可以用作引导坡道，第二芯部元件能够例如沿这些表面中的一个运动和被引导，在另一侧上的斜切部的存在确保了用于逐渐运动的足够间隙，同时使得可以补偿可能的误差，而不必提供使布置紧固的其它装置，诸如现有技术的突出部或邻接部；芯部元件因此更简单和不那么昂贵。两个斜切部的存在使得可以有意地或错误地搁在一个表面上而不是另一个上。

根据一个有利实施例，由于第二芯部元件包括与第一芯部元件的接触表面接触的至少两个接触表面，这些接触表面具有斜切的形状，该斜切形状与第一芯部元件的接触表面的斜切形状互补。“互补的形状”是指允许相关表面的平坦接触的形状。面对面的表面之间的气隙因此减少到最小并可以有利地为零。

根据一个有利实施例，第二芯部元件的至少一个接触表面由永磁体的表面形成。

根据一个有利实施例，第二芯部元件采取T形杆的形式，具有沿一轴线延伸的主分支和相对于主分支的轴线倾斜的横向分支，所述横向分支支撑永磁体。

根据一个有利实施例，由于第一芯部元件包括两个分支，所述两个分支对应于该第一芯部元件所具有的U形形状的分支，其接触表面是所述分支的端部表面。

根据在该情况下的一个有利实施例，由于每一个分支具有内侧和外侧，第一芯部元件的接触表面位于分支的内侧。

根据一个有利实施例，由于每一个分支大致沿一轴线延伸，每一个接触表面相对于相关分支的轴线以锐角倾斜。

根据一个有利实施例，防护壳体包覆模制在第一芯部元件周围。这样的壳体使得易于遵从精确的组件尺寸。

根据一个有利实施例，第一芯部元件的接触表面具有不同长度。这使得可以有利于与这些表面中的一个接触，特别是如果永磁体形成第二芯部元件的一端，与永磁体接触的接触表面于是优选地更大，以便促进与磁体接触。

根据一个有利实施例，插入件连接到副绕组，并布置为与容置在防护壳体中并连接到高电压插入件的电导体形成接触。本发明确保了线圈模块在第一芯部元件上的正确布置，因此确保了副绕组在防护壳体中的正确布置，以及因此插入件与电导体的正确接触。

本发明还涉及用于制造点火线圈的方法，所述点火线圈包括防护壳体、具有永磁体的封闭磁芯，所述磁芯包括基本上U形形状的第一芯部元件和基本上杆形形状的第二芯部元件，所述第一芯部元件容置在防护壳体中，第一芯部元件包括与第二芯部元件接触的至少两个斜切接触表面，线圈包括至少一个主绕组和副绕组，所述主绕组和副绕组围绕第二芯部元件，该方法包括以下步骤：

-通过将主绕组和副绕组围绕第二芯部元件布置而形成线圈模块；

-将第一芯部元件容置在防护壳体中；

-通过将第二芯部元件布置为与第一芯部元件的接触表面接触而将线圈模块安装在防护壳体中。

根据一个有利实施例，第一芯部元件通过围绕第一芯部元件包覆模制防护壳体而容置在防护壳体中。这样的步骤应用简单并使得可以完美地将第一芯部元件封装在壳体中。

根据一个有利实施例，由于第二芯部元件包括与第一芯部元件的接触表面接触的至少两个接触表面并具有与第一芯部元件的接触表面的斜切形状互补的斜切形状，线圈模块通过使第二芯部元件的接触表面沿第一芯部元件的接触表面运动而安装在防护壳体中。

根据一个有利实施例，由于第二芯部元件的至少一个端部表面由永磁体的表面形成，沿第一芯部元件的接触表面运动的第二芯部元件的接触表面是永磁体的接触表面。

根据一个有利实施例，在第二芯部元件的接触表面的运动结束时，优选地与第一和第二芯部元件的所有接触表面之间的接触同时，在连接到副绕组的插入件和容置在防护壳体中并且连接到高电压插入件的电导体之间形成接触。

附图说明

通过本发明线圈和方法的优选实施例的以下描述结合参考附图，将更好地理解本发明，在附图中：

图1示出根据本发明的防护壳体的透视图，所述防护壳体在U形形状的第一芯部元件周围包覆模制；

图2示出根据本发明的线圈模块的元件的分解图；

图3以透视侧视图示出安装在图1的防护壳体中的图2的线圈模块；

图4示出图1的U形形状的第一芯部元件的透视图；

图5示出图2的线圈模块的杆形形状的第二芯部元件的透视图；和

图6示出图5的第二芯部元件的透视图，该第二芯部元件安装在图4的第一芯部元件的U形部的两个分支之间。

具体实施方式

根据本发明的点火线圈1包括具有永磁体21的封闭磁芯（或电路），所述磁芯包括容置在防护壳体2中的基本上为U形形状的第一芯部元件4和基本上为杆形形状的第二芯部元件20，主绕组23和副绕组36围绕所述第二芯部元件盘绕，线圈的电输入电流和线圈的电输出电流在所述绕组中分别以常规方式流动。第二芯部元件20以及主绕组23和副绕组36形成线圈模块3。图3所示的线圈1通过将线圈模块3（图2所示）组装在容置有第一芯部元件4（图1所示）的壳体2中而形成。

参考图1，U形形状的第一芯部元件4在该情况下由金属板的堆叠结构形成，所述金属板保持在一起并在说明书的余下部分中称为第一芯部元件4。该芯部元件4包括基部42和两个分支6a、6b，对应于该芯部元件4所具有的U形形状的基部和分支。第一芯部元件4包括与第二芯部元件20接触的两个接触表面5a、5b；这些接触表面5a、5b是平的并且斜切，以便允许线圈模块3（特别是包括第二芯部元件20）在防护壳体2（第一芯部元件安装在该壳体1中）中的安装。

第二芯部元件20还包括两个接触表面21a、31b（在该情况下为端部表面），所述接触表面21a、31b接触第一芯部元件4的接触表面5a、5b。在该情况下，一个表面21a由永磁体21的表面形成，所述永磁体21附连到第二芯部元件20的表面31a，如下详述的。第二芯部元件20的接触表面21a、31b是平的并且倾斜的，每一个具有与第一芯部元件4的接触表面5a、5b的形状互补的形状，所述接触表面21a、31b设计为与接触表面5a、5b接触；该形状匹配允许每一对接触表面的表面（5a、21a）、（5b、31b）之间的平坦接触（形状自然地布置为允许接触在U形部的每一个分支上）。

为了简化说明的目的，将参考笛卡尔坐标系统进行余下说明，所述笛卡尔坐标系统包括彼此成直角的三个方向X、Y、Z，这些方向X、Y、Z分别平行于第一芯部元件4所具有的U形形状的基部42的大尺寸、U形部的分支6a、6b的大尺寸和U形部的基部42的厚度的方向，如例如在图1中清楚看到的。点火线圈的元件当安装在壳体2中时在它们的位置中相对于这些方向进行描述。

此外，当相对于方向引用表面的倾斜时，其意思是包括在部件的由方向X和Y形成的剖平面中的该表面的方向的倾斜。

此外，内、外、上或下的概念定义为图1中的壳体2的表示中的相应的概念。

防护壳体2具有基本上平行六面体的形状并包括内表面，所述内表面形成为紧密匹配第一芯部元件4的外部形状，当第一芯部元件4容置在壳体2中时，仅该第一芯部元件4的内表面在壳体2中呈现。更精确地，防护壳体2在该情况下围绕第一芯部元件4包覆模制。

在该情况下，防护壳体2在上侧具有开口7，线圈模块3可以通过所述开口7安装在壳体2中；此外，防护壳体2包括下壁8和实心侧壁，所述下壁8和实心侧壁具有布置为紧密匹配第一芯部元件4的外表面并允许线圈模块3安装的形状。壳体2的形状对本领域技术人员来说是可获得的，并且不必进一步详细描述。

紧固装置（未示出）可以设置在壳体2中，以便与车辆的对应的装置（未示出）相互作用，以允许壳体2以常规的方式附连到车辆。

布置在防护壳体2的一个第一端部处的是大致为柱形形状的第一壳体13，其具有平行于U形部的分支的方向Y的轴线并通入大致为柱形形状的第二壳体14，该第二壳体具有平行于U形部的基部42的方向X的轴线并形成端部件14。

诸如电阻器的导电元件15设置在第一柱形壳体13内部并且电连接到常规上称为高电压插入件16的部件，所述高电压插入件16容置在第二柱形壳体14中并设计为连接到火花塞（未示出），以便将火花塞点火所需的电压传输到该火花塞。

参考图2，线圈模块3包括第二芯部元件20，该第二芯部元件20以已知的方式支撑永磁体21、主绕组23和副绕组36。主绕组23和副绕组36每一个以不必详述的已知方式分别绕塑料框架或绕线筒22、35盘绕。以已知的方式，主绕组23的框架22绕第二芯部元件20装配，副绕组36的框架35绕主绕组23装配。

第二芯部元件20例如由金属板的堆叠结构形成，所述金属板以类似于第一芯部元件40的方式保持在一起。

在该情况下，更精确地，第二芯部元件20采取T形杆的形式，包括大致沿轴线X延伸的主分支24和倾斜的横向分支25，永磁体21在该情况下附连到横向分支25的平坦端部表面31a。

根据未示出的另一实施例，第二芯部元件20可以采取I而不是T的形式，其布置为安装在第一芯部元件4的两个分支6a、6b之间。

副绕组36的绕线筒35采取中空本体的形式，用于容置主绕组23及其绕线筒22。在绕线筒35的与永磁体21侧对应的端部相反的端部处，该绕线筒35在上部上包括舌部38，作为大致平行于轴线X的突出部。

两个凹口40在绕线筒35的任意侧上布置在舌部38之下；它们被布置为接收T形电接触元件41（通常称为插入件41或副插入件41）的凸耳，该电接触元件41的功能是以已知的方式在副绕组36和连接到高电压插入件16的导电元件15之间实现电接触。舌部38保护和定位副插入件41。在点火线圈1的安装位置（如图3所示），当第二芯部元件20的接触表面21a、31b与第一芯部元件4（防护壳体2围绕其包覆模制）的接触表面5a、5b相接触时，芯部元件4、20的相对位置确保了副插入件41（固定到芯部模块3并因此固定到第一芯部元件20）相对于导电元件15（固定到防护壳体2）的相对位置。

在所示实施例中，第一芯部元件4的两个分支6a、6b不对称，在由方向X和Y形成的剖平面中，设计为与磁体21的表面21a接触的斜切表面5a具有比另一斜切表面5b更大的尺寸。选择这样形成，以便特别对与磁体21接触的表面5a赋予坡道的功能，用于通过磁体21引导第二芯部元件20；因此，当线圈模块3安装在防护壳体2中时，磁体21的表面21a沿第一芯部元件4的对应的接触表面5a运动，直到第一和第二芯部元件4、20的相对表面5b、31b彼此接触。在该情况下，具有更大斜切表面5a的分支6a的尺寸沿方向Y的方向大于另一分支6b的尺寸，这确保了与第二芯部元件20建立的第一接触优选地发生在该更大的分支6a上。

第一芯部元件4的接触表面5a、5b布置在其内侧。它们每一个分别从分支6a、6b的一个端部43a、43b延伸，分支6a、6b在平面X和Y中的对应的厚度从芯部元件4的该端部增加到基部42，如可以在图4中看到的。

接触表面5a、5b分别相对于方向Y以锐角α、α’倾斜，角度α、α’在该情况下具有相等的值，这些角度在三角学上相反。

自然地，根据未示出的变体实施例，第一芯部元件4的两个分支6a、6b可以是对称的；还可以设想分支6a、6b的形状的其它布置，重要的是第一芯部元件4的每一个分支6a、6b具有斜切表面5a、5b，以便当线圈模块3设置在防护壳体2中时允许第二芯部元件20的运动。

如图5所示，第二芯部元件20的端部表面21a、31b分别相对于方向P以锐角β、β’倾斜，所述方向P垂直于第二芯部元件20所具有的T形形状的主分支24的方向。这些角度β、β’在该情况下分别等于第一芯部元件4的接触表面5a、5b与方向Y形成的角度α、α’。第二芯部元件20布置为安装在壳体2中，使得其主杆24的主方向平行于第一芯部元件4所具有的U形形状的基部的方向X延伸，即，垂直于其主分支24的方向P于是平行于U形部的分支的方向Y延伸。因此，接触表面（5a、5b）、（21a、31b）是互补的，并布置为平坦地接触，确保第一芯部元件4和第二芯部元件20之间的零气隙。

芯部元件4、20的该相对位置在图6中示出（仅芯部元件4、20在该图中示出，没有主绕组23和副绕组36以及没有防护壳体2）。

用于将线圈模块3安装在防护壳体2中的方法将在此更详细地描述。

如上所述，防护壳体2包覆模制在第一芯部元件4周围。此外，线圈模块3之前已被安装，即，第二芯部元件20已经插入到主绕组23的绕线筒22中，所述主绕组23本身已插入到第二绕组36的绕线筒35中。

由于第一芯部元件4的接触表面5a、5b的斜切形状，可以将线圈模块3直接插入到防护壳体2中，第一芯部元件4容置在所述防护壳体2中；该安装可以说被“看不到地”实施，其不能在现有技术中在工业上被设想。特别地，在一侧或另一侧不正确定位的事件中，在任意侧上的斜切部的存在使得可以补偿该不正确定位。

在该插入期间，第二芯部元件20设置为经由永磁体21的表面21a接触第一芯部元件20的斜切接触表面5a并随后沿该斜切接触表面5a运动；实施该运动，直到第二芯部元件20的相反接触表面31b与第一芯部元件4的另一接触表面5b接触。通常，使相反接触表面5b、31b接触的该布置伴随有啪嗒声，该啪嗒声证实第二芯部元件20相对于第一芯部元件4的正确定位，即，线圈模块3相对于防护壳体2的正确定位。

点火线圈1的由第一和第二芯部元件4、20形成的磁芯因此被封闭。

此外，且特别有利地，在最终的安装位置，在两对接触表面（5a、31a）、（5b、31b）之间接触的同时，接触形成在副插入件41和连接到高电压插入件16的导电元件15之间。这给出了从副绕组36到火花塞的导电连续性的保证，确保了点火线圈1可以恰当地履行其功能。

根据未示出的另一实施例，永磁体21附连在磁芯的另一位置。无论磁体21附连在何处，第二芯部元件20相对于第一芯部元件4的运动可以或可以不沿磁体21的表面实施；这优选地沿磁体21的表面进行，这是由于磁体21趋于被其没有附连到的芯部元件20、4所吸引。

Claims (14)

1.一种点火线圈，包括防护壳体（2）、具有永磁体（21）的封闭磁芯，所述磁芯包括基本上U形形状的第一芯部元件（4）和基本上杆形形状的第二芯部元件（20），所述第一芯部元件容置在防护壳体（2）中，第一芯部元件（4）包括与第二芯部元件（20）接触的至少两个接触表面（5a、5b），线圈包括至少一个主绕组（23）和副绕组（36），所述主绕组和副绕组围绕第二芯部元件（20）并与其形成线圈模块（3），其特征在于，第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）两者均斜切，以便允许线圈模块（3）安装在壳体（2）中。

2.如权利要求1所述的点火线圈，其中，由于第二芯部元件（20）包括与第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）接触的至少两个接触表面（21a、31b），这些接触表面（21a、31b）具有斜切的形状，该斜切形状与第一芯部元件（4）的接触表面的斜切形状互补。

3.如权利要求2所述的点火线圈，其中，第二芯部元件（20）的至少一个接触表面（31a）由永磁体（21）的表面形成。

4.如前述权利要求1至3中的任一项所述的点火线圈，其中，由于第一芯部元件（20）包括两个分支（6a、6b），所述两个分支（6a、6b）对应于第一芯部元件（20）所具有的U形形状的分支，其接触表面（5a、5b）是所述分支（6a、6b）的端部表面。

5.如权利要求4所述的点火线圈，其中，由于每一个分支具有内侧和外侧，第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）位于分支（6a、6b）的内侧。

6.如前述权利要求4和5中的一项所述的点火线圈，其中，由于每一个分支（6a、6b）大致沿一轴线（Y）延伸，每一个接触表面（5a、5b）相对于相关分支（6a、6b）的轴线以锐角倾斜。

7.如前述权利要求1至6中的一项所述的点火线圈，其中，防护壳体（2）包覆模制在第一芯部元件（4）周围。

8.如前述权利要求1至7中的任一项所述的点火线圈，其中，第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）具有不同的长度。

9.如前述权利要求1至8中的任一项所述的点火线圈，其中，插入件（41）连接到副绕组（36），并布置为与容置在防护壳体（2）中并连接到高电压插入件（16）的电导体（15）形成接触。

10.一种制造点火线圈的方法，所述点火线圈包括防护壳体（2）、具有永磁体（21）的封闭磁芯，所述磁芯包括基本上U形形状的第一芯部元件（4）和基本上杆形形状的第二芯部元件（20），所述第一芯部元件容置在防护壳体（2）中，第一芯部元件（4）包括与第二芯部元件（20）接触的至少两个斜切接触表面（5a、5b），线圈包括至少一个主绕组（23）和副绕组（36），所述主绕组和副绕组围绕第二芯部元件（20），该方法包括以下步骤：

-通过将主绕组（23）和副绕组（36）围绕第二芯部元件（20）布置而形成线圈模块（3）；

-将第一芯部元件（4）容置在防护壳体（2）中；

-通过将第二芯部元件（20）设置为与第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）接触而将线圈模块（3）安装在防护壳体（2）中。

11.如权利要求10所述的制造方法，其中，第一芯部元件（4）通过将防护壳体（2）包覆模制在第一芯部元件（4）周围而容置在防护壳体（2）中。

12.如前述权利要求10和11中的任一项所述的制造方法，其中，由于第二芯部元件（20）包括与第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）接触的至少两个接触表面（31a、31b）并具有与第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）的斜切形状互补的斜切形状，线圈模块（3）通过使第二芯部元件（20）的接触表面（31a、31b）沿第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）运动而安装在防护壳体（2）中。

13.如权利要求12所述的制造方法，其中，由于第二芯部元件（20）的至少一个端部表面（31a）由永磁体（21）的表面形成，沿第一芯部元件（4）的接触表面（5a、5b）运动的第二芯部元件（20）的接触表面（31a）是永磁体（21）的接触表面。

14.如前述权利要求12和13中的任一项所述的制造方法，其中，在第二芯部元件（20）的接触表面（31a、31b）的运动结束时，优选地与第一和第二芯部元件（4、20）的所有接触表面（5a、5b、31a、31b）之间的接触同时，在连接到副绕组（36）的插入件（41）和容置在防护壳体（2）中并且连接到高电压插入件（16）的电导体（15）之间形成接触。

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