CN106024258A - 一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯 - Google Patents

一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯，软磁铁芯的组分及含量，按重量百分比计，包括：Si 8.9‑9.5%；Al 4.5‑5.3%；Cr 1‑2%；Ti 0.1‑0.3%；P 0.1‑0.4%；Co 0.2‑0.4%；Cd 0.05‑0.15%；B 0.1‑0.3%；A型碱性酚醛树脂 1‑2%；余量为铁。制备工艺包括真空熔炼、初粉碎、酸洗、中粉碎、细粉碎、脱液、烘干、筛分、退火处理、绝缘包覆、压制成型、热处理和表面涂覆等步骤。采用上述组分及制备工艺后，软磁铁芯为一体竖向成型压制，成型压力低，具有更高的成型密度、电阻率、初始磁导率、饱和磁感应强度和频谱特性，且损耗低。另外，软磁铁芯的表面光洁度好，横截面为正圆形，使一定尺寸的铁芯具有更大的电感量，为线圈提供更高的点火能量。

Description

一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯
技术领域
本发明涉及汽车发动机点火系统，特别是一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯。
背景技术
在汽车发动机点火系统中，点火线圈是为点燃发动机汽缸内空气和燃油混合物提供点火能量的执行部件。它基于电磁感应的原理，通过关断和打开点火线圈的初级回路，初级回路中的电流增加然后又突然减小，这样在次级就会感 应产生点燃所需的高电压。点火线圈可以认为是一种特殊的脉冲变压器，它将 10-12V的低电压转换成25000V或更高的电压。目前，较典型的为开磁路笔式点火线圈，其包括构成点火线圈磁路的开放式铁芯、绕在铁芯上的次级铜线绕组和绕于次级绕组外侧的初级线圈绕组。主要是通过初级线圈绕组的电流作为磁场储存。当初级线圈绕组电流突然被切断(通过功率晶体管断开电路接地端)时，磁场衰减，使次级线圈绕组产生感应电动势，该感应电动势的电压足以使 笔式线圈放电，我们称其为电感放电式点火。另外也有电容放电式点火系统， 通常被称为CDI点火方式。
点火线圈中铁芯是核心部件，铁芯的电感量直接影响到线圈的点火能量。
2014年1月1日公开的申请号为201310273684.8的中国发明专利申请，其发明创造的名称为“一种汽车火花塞点火器铁芯组”，其中第一铁芯是由多层电工钢带的冲片料带叠成并连在一起的分段铁芯折叠成封闭形状的环形铁芯；每层冲片料带由4个分段及连接区组成，第一分段和第二分段、第二分段和第三分段、第三分段和第四分段之间由连接区连接，而第一分段和第四分段的外侧相对的位置上分别设计成凸台及凹槽以便铰接锁紧；电工钢带的晶粒方向与四个分段的长度方向一致；第二铁芯安装在上面提到的连接成环的第一铁芯里面，它也是由多层电工钢冲片料带叠压而成，并且其长度方向与电工钢晶粒方向一致。从而具有节省材料以及降低成本的优点。
2013年2月27日公开的申请号为“201210485879.4”的中国发明专利申请，其发明创造的名称为“一种汽车点火线圈铁芯级进模自动冲压计数叠片铆压成型的方法”，其主要由冲床压铆机、单片机及电控柜、料带固定卷放装置、余料带收卷装置组成，在电控柜中设有单片机，在级进模上设有接近传感器开关、电磁阀利用接近传感器开关进行记忆计数，设定要求数值，由单片机数值设置输出信号，控制电磁阀，电磁阀输出控制气缸实现叠片计数，还在级进模内设置一个防错纠正传感器，即防错纠正按钮，控制冲床和级进模停止工作，对设备进行调整正确后，重新开始连续冲压工作。本发明提高生产效率10倍，只需1人操作，产品合格率从原来的85%—90%提高到99.7%，降低了生产成本。
上述两件专利申请中， 汽车点火线圈铁芯均采用硅钢片叠放后，铆压成型的方法进行制备。硅钢片在叠片及铆压成型时，叠片容易错位，片与片之间有铆压间隙及铆压损伤等，故导致汽车点火线圈铁芯的电阻率低下，初始导磁率及磁感应强度低，损耗高，高频响应较差，铁芯的电感量较小，从而导致线圈的 点火能量小。
另外，目前，软磁铁芯的制作工艺都是采用水平固定压制法，具体过程为：将凹模固定在 模架上，凹模内装上铁粉，采用上冲和下冲一起压制，其中，下冲为一半圆柱形，固定不动，凹模也固定不动，上冲也为一半圆柱形，通过上冲的上下移动 完成压制过程。因为整根铁芯由两个半圆柱形拼合而成，两半圆之间总是存在一定的接口，不能形成一个完整的圆，使铁芯的电感量较小，从而导致线圈的点火能量小。同时，铁芯地横截面为类似椭圆形，并且中间有较宽的接缝，表面光洁度差。铁芯采用纯铁粉制作，具有较低的电阻率，低的饱和磁感应强度， 较大的损耗，且高频响应较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯，该笔杆式汽车点火线圈用铁芯为一体竖向成型压制，成型压力低，具有更高的成型密度、电阻率、初始磁导率、饱和磁感应强度和频谱特性，且损耗低。另外，软磁铁芯的表面光洁度好，横截面为正圆形，使一定尺寸的铁芯具有更大的电感量，为线圈提供更高的点火能量。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯，软磁铁芯的组分及含量，按重量百分比计，包括：Si8.9-9.5%；Al 4.5-5.3%；Cr 1-2%；Ti 0.1-0.3%；P 0.1-0.4%；Co 0.2-0.4%；Cd 0.05-0.15%；B 0.1-0.3%；A型碱性酚醛树脂 1-2%；余量为铁。
软磁铁芯按照如下工艺进行制备。
第一步，真空熔炼：将铁、硅、铝和铬的块体按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸。
第二步，初粉碎：将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎。
第三步，酸洗：将第二步初粉碎的合金使用金属表面酸洗液进行酸洗。
第四步，中粉碎：在氮气保护氛围下，先将第三步酸洗后的合金放入风选砂磨机内，再按照配比，依次加入Ti、P、Co、Cd和B，开启风选砂磨机，进行中粉碎。
第五步，细粉碎：在酒精保护氛围下，将第四步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行细粉碎。
第六步，脱液、烘干：使用离心机对第五步细粉碎的合金粉，进行脱液；再利用烘箱将脱液后的合金粉进行烘干。
第七步，筛分：对第六步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分。
第八步，退火处理：在氢氮混合气氛下，将第七步筛分完成的合金粉使用推舟炉进行退火处理。
第九步，绝缘包覆：将第八步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按照配比加入A型碱性酚醛树脂和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆。
第十步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁芯一体成型压制。
第十一步，热处理：将第十步压制成型的软磁铁芯进行热处理；
第十二步，表面涂覆：采用干粉涂覆的方法，将压制成型的软磁铁芯表面进行环氧树脂涂覆，涂覆厚度大于0.2mm。
所述第八步中，退火处理的温度为800-1200°，保温2-4小时。
所述第十一步中，热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。
所述绝缘包覆搅拌桶的加热温度为55-65°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转。
圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm2，成型温度为60-200°。
本发明采用上述组分与制备工艺后，软磁铁芯为一体竖向成型压制，成型压力低，具有更高的成型密度、电阻率、初始磁导率、饱和磁感应强度和频谱特性，且损耗低。另外，软磁铁芯的表面光洁度好，横截面为正圆形，使一定尺寸的铁芯具有更大的电感量，为线圈提供更高的点火能量。
具体实施方式
下面就具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯，软磁铁芯的形状为圆柱体；软磁铁芯的组分及含量，按重量百分比计，包括：Si 8.9%；Al 4.5%；Cr 1%；Ti 0.1%；P 0.1%；Co 0.2%；Cd 0.05%；B0.1%；A型碱性酚醛树脂 1%；余量为铁。
软磁铁芯按照如下工艺进行制备。
第一步，真空熔炼：将铁块、硅块和镍块按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸。
第二步，初粉碎：将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎。
第三步，酸洗：将第二步初粉碎的合金使用金属表面酸洗液进行酸洗。酸洗，能降低合金中的碳氧含量，且能防止合金腐蚀，防锈。
第四步，中粉碎：在氮气保护氛围下，先将第三步酸洗后的合金放入风选砂磨机内，再按照配比，依次加入Ti、P、Co、Cd和B，开启风选砂磨机，进行中粉碎。
第五步，细粉碎：在酒精保护氛围下，将第四步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行细粉碎。
第六步，脱液、烘干：使用离心机对第五步细粉碎的合金粉，进行脱液；再利用烘箱将脱液后的合金粉进行烘干。
第七步，筛分：对第六步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分。
第八步，退火处理：在氢氮混合气氛下，将第七步筛分完成的合金粉使用推舟炉进行退火处理。退火处理的温度为800-1200°，保温2-4小时。
第九步，绝缘包覆：将第八步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按照配比加入A型碱性酚醛树脂 和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆。绝缘包覆搅拌桶的加热温度为55-65°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转。绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转，从而能够防止合金粉粘壁，加热温度更为均匀。包覆完成后，在低于40°时，方可将绝缘包覆桶内的合金粉取出。绝缘包覆后的合金粉颗粒分布需满足：100-200目 10-20%，200-300目 40-50%，余量为300目以下颗粒。
第十步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁芯一体成型压制。圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm2，成型温度为60-200°。
第十一步，热处理：将第十步压制成型的软磁铁芯进行热处理。热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。
第十二步，表面涂覆：采用干粉涂覆的方法，将压制成型的软磁铁芯表面进行环氧树脂涂覆，涂覆厚度大于0.2mm。
实施例2
一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯，软磁铁芯的形状为圆柱体；软磁铁芯的组分及含量，按重量百分比计，包括：Si 9.2%；Al 5.0%；Cr 1.5%；Ti 0.2%；P 0.3%；Co 0.3%；Cd 0.1%；B0.2%；A型碱性酚醛树脂 1.5%；余量为铁。
软磁铁芯按照如下工艺进行制备。
第一步，真空熔炼：将铁块、硅块和镍块按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸。
第二步，初粉碎：将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎。
第三步，酸洗：将第二步初粉碎的合金使用金属表面酸洗液进行酸洗。酸洗，能降低合金中的碳氧含量，且能防止合金腐蚀，防锈。
第四步，中粉碎：在氮气保护氛围下，先将第三步酸洗后的合金放入风选砂磨机内，再按照配比，依次加入Ti、P、Co、Cd和B，开启风选砂磨机，进行中粉碎。
第五步，细粉碎：在酒精保护氛围下，将第四步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行细粉碎。
第六步，脱液、烘干：使用离心机对第五步细粉碎的合金粉，进行脱液；再利用烘箱将脱液后的合金粉进行烘干。
第七步，筛分：对第六步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分。
第八步，退火处理：在氢氮混合气氛下，将第七步筛分完成的合金粉使用推舟炉进行退火处理。退火处理的温度为800-1200°，保温2-4小时。
第九步，绝缘包覆：将第八步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按照配比加入A型碱性酚醛树脂 和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆。绝缘包覆搅拌桶的加热温度为55-65°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转。绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转，从而能够防止合金粉粘壁，加热温度更为均匀。包覆完成后，在低于40°时，方可将绝缘包覆桶内的合金粉取出。绝缘包覆后的合金粉颗粒分布需满足：100-200目 10-20%，200-300目 40-50%，余量为300目以下颗粒。
第十步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁芯一体成型压制。圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm2，成型温度为60-200°。
第十一步，热处理：将第十步压制成型的软磁铁芯进行热处理。热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。
第十二步，表面涂覆：采用干粉涂覆的方法，将压制成型的软磁铁芯表面进行环氧树脂涂覆，涂覆厚度大于0.2mm。
实施例3
一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯，软磁铁芯的形状为圆柱体；软磁铁芯的组分及含量，按重量百分比计，包括：Si 9.5%；Al 5.3%；Cr 2%；Ti 0.3%；P 0.4%；Co 0.4%；Cd 0.15%；B0.3%；A型碱性酚醛树脂 2%；余量为铁。
软磁铁芯按照如下工艺进行制备。
第一步，真空熔炼：将铁块、硅块和镍块按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸。
第二步，初粉碎：将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎。
第三步，酸洗：将第二步初粉碎的合金使用金属表面酸洗液进行酸洗。酸洗，能降低合金中的碳氧含量，且能防止合金腐蚀，防锈。
第四步，中粉碎：在氮气保护氛围下，先将第三步酸洗后的合金放入风选砂磨机内，再按照配比，依次加入Ti、P、Co、Cd和B，开启风选砂磨机，进行中粉碎。
第五步，细粉碎：在酒精保护氛围下，将第四步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行细粉碎。
第六步，脱液、烘干：使用离心机对第五步细粉碎的合金粉，进行脱液；再利用烘箱将脱液后的合金粉进行烘干。
第七步，筛分：对第六步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分。
第八步，退火处理：在氢氮混合气氛下，将第七步筛分完成的合金粉使用推舟炉进行退火处理。退火处理的温度为800-1200°，保温2-4小时。
第九步，绝缘包覆：将第八步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按照配比加入A型碱性酚醛树脂 和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆。绝缘包覆搅拌桶的加热温度为55-65°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转。绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转，从而能够防止合金粉粘壁，加热温度更为均匀。包覆完成后，在低于40°时，方可将绝缘包覆桶内的合金粉取出。绝缘包覆后的合金粉颗粒分布需满足：100-200目 10-20%，200-300目 40-50%，余量为300目以下颗粒。
第十步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁芯一体成型压制。圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm2，成型温度为60-200°。
第十一步，热处理：将第十步压制成型的软磁铁芯进行热处理。热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。
第十二步，表面涂覆：采用干粉涂覆的方法，将压制成型的软磁铁芯表面进行环氧树脂涂覆，涂覆厚度大于0.2mm。
试验验证
将本申请的笔杆式汽车点火线圈用铁芯，以µe60为例，使用同一台LCR数字电感表、密度测试仪及功耗仪在100KHz时，进行初始磁导率、成型密度、磁感应强度的测试。
同时，采用现有技术，如背景技术中硅钢片，作为对照例。
试验结果如下：
初始磁导率 成型密度g/cm3 比总功耗Ps（W/kg）
实施例1 6600 7.31 26.4
实施例2 6900 7.45 25.2
实施例3 6700 7.38 26.1
对照例 5600 —— 30
通过以上试验，可见本发明的优势明显，便于广泛推广应用。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种笔杆式汽车点火线圈用铁芯，软磁铁芯的形状为圆柱体；其特征在于：软磁铁芯的组分及含量，按重量百分比计，包括：
Si 8.9-9.5%；
Al 4.5-5.3%；
Cr 1-2%；
Ti 0.1-0.3%；
P 0.1-0.4%；
Co 0.2-0.4%；
Cd 0.05-0.15%；
B 0.1-0.3%；
A型碱性酚醛树脂 1-2%；
余量为铁；
软磁铁芯按照如下工艺进行制备：
第一步，真空熔炼：将铁、硅、铝和铬的块体按照配比，投入真空感应炉中进行熔炼浇铸；
第二步，初粉碎：将第一步熔炼浇铸完成的合金，使用粉碎机进行初步粉碎；
第三步，酸洗：将第二步初粉碎的合金使用金属表面酸洗液进行酸洗；
第四步，中粉碎：在氮气保护氛围下，先将第三步酸洗后的合金放入风选砂磨机内，再按照配比，依次加入Ti、P、Co、Cd和B，开启风选砂磨机，进行中粉碎；
第五步，细粉碎：在酒精保护氛围下，将第四步中粉碎的合金使用砂磨机再次进行细粉碎；
第六步，脱液、烘干：使用离心机对第五步细粉碎的合金粉，进行脱液；再利用烘箱将脱液后的合金粉进行烘干；
第七步，筛分：对第六步脱液烘干完成的合金粉使用振动筛进行筛分；
第八步，退火处理：在氢氮混合气氛下，将第七步筛分完成的合金粉使用推舟炉进行退火处理；
第九步，绝缘包覆：将第八步退火处理完成的合金粉加入绝缘包覆搅拌桶内，再按照配比加入A型碱性酚醛树脂和润滑剂，绝缘包覆搅拌桶进行加热搅拌与包覆；
第十步，压制成型：使用成型压机，采用垂直竖向压制的方式，使圆柱形的软磁铁芯一体成型压制；
第十一步，热处理：将第十步压制成型的软磁铁芯进行热处理；
第十二步，表面涂覆：采用干粉涂覆的方法，将压制成型的软磁铁芯表面进行环氧树脂涂覆，涂覆厚度大于0.2mm。
2.根据权利要求1所述的笔杆式汽车点火线圈用铁芯，其特征在于：所述第八步中，退火处理的温度为800-1200°，保温2-4小时。
3.根据权利要求1所述的笔杆式汽车点火线圈用铁芯，其特征在于：所述第十一步中，热处理的温度为120-200°，保温4-6小时。
4.根据权利要求1所述的笔杆式汽车点火线圈用铁芯，其特征在于：所述绝缘包覆搅拌桶的加热温度为55-65°，绝缘包覆搅拌桶包括内桶、外桶和包覆在外桶四周的加热装置，内桶既能自转，又能随着外桶进行公转。
5.根据权利要求1所述的笔杆式汽车点火线圈用铁芯，其特征在于：圆柱形的软磁铁芯一体成型压制时的成型压力为6-12T/cm2，成型温度为60-200°。
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