DE1815082C - Zündspule fur magnetische Schwingrader - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich uuf eine Zündspule für F i g. 3 einen Querschnitt der PrimUrwlcklung und magnetische Sehwungrilder, die eine PrimUrwicklung F i g, 4 das elektrische Schaltbild der Zündspule

niedriger Spannung aufweist und mit einer Sekun- und ihrer Verbindungen mit dem magnetischen därwicklung hoher Spannung versehen ist, an der Schwungrad einerseits und mit der Zündkerze des eine Zündkerze ungeschlossen ist, wobei als Spun- 5 Motors andererseits.

nungsquelle eine Ankerwicklung des Schwungrudes Bei der in der Zeichnung durgestellten Ausfüh-

dient und im Stromkreis der PrimUrwicklung ein rungsform ist mit 1 der magnetische Kern der Zündunterbrecher mit purullelgcschaltetem Kondenstor spule, mit 2 die Primärwicklung und mit 3 die angeordnet ist. Sekundärwicklung bezeichnet, Mit 4 ist eine Anker-

Es ist bekannt, daß in den letzten Jahren die Zünd- _J0 wicklung bezeichnet, in der über das magnetische spulen, die eine hohe Spannung für den Funkenüber- Schwungrad Spannungen induziert werden, wobei die schlag bei Zündkerzen, insbesondere bei Fahrrad- Wicklung 4 mit der Primärwicklung 2 verbunden ist. hilfsmotoren, erzeugen, häufig getrennt worden sind, Mit 5 ist ein klassischer Unterbrecher des magnewobei ein Teil der Spule außerhalb des magnetischen tischen Schwungrades bezeichnet, zu dem parallel ein Schwungrades angeordnet ist. _ls Kondensator C₁ geschaltet ist, und mit 6 ist die

Eine derartige Anordnung erlaubt dem abgetrenn- Zündkerze des Motors bezeichnet, die von der ten Teil ein Arbeiten bei niedriger Temperatur, eine Sekundärwicklung 3 gespeist wird, bessere Nutzung bei niedriger Stromstärke zu er- Im Sekundärkreis ist die Streuinduktivitiit durch

reichen, über mehr Platz im Schwungrad zu verfugen, die Spule /., dargestellt und die Kapazität des Sekunbessere und gleichmäßigere Leistungen zu erreichen ao därkreises durch den Kondensator C₂, wobei L und C₂ und das Auswechseln eines Elementes am Schwung- fiktive Elemente darstellen. Diese Schematisierung ist rad einfacher durchführen zu können. notwendig, um die Vorteile des Kreises zu erklären.

Neben diesen Vorteilen ergeben sich jedoch auch L₁ ist die Induktivität der Primärwicklung und L.,

beachtliche Nachteile, z. B. eine Erhöhung des Her- die Induktivität der Sekundärwicklung, stcllungsprcisos und die Schwierigkeit der Entstörung. 35 Die Aufgabe der außenliegenden Zündspule I₁ 2, 3 Es ist wichtig festzuhalten, daß die bekannten besteht darin, an der Kerze 6 des Motors die notwen-Spulen immer in der Art ausgeführt worden sind, daß dige hohe Spannung für den Zündfunken zu erzeugen, die Kopplung der Primärwicklung und der Sekundär- Diese Spule wirkt in der gleichen Weise wie die bewicklung »maximal« ist oder auch »vollständig«, da kannte Induktionsspule, die die Kerzen direkt mit die Fachwelt der Meinung ist, daß eine derartige An- 30 hoher Spannung versorgt. Sie weist jedoch den Vorordnung die technisch günstigste Lösung bedingt. Die teil auf, eine größere elektrische Energie liefern zu relativ schwache Kapazität der Sekundärwicklung können unter weniger kritischen Bedingungen für die hoher Spannung, die eine Streuinduktivität von Materialien, so daß die Teile nicht bis zu ihrer praktisch Null aufweist, erzeugt nicht die für starke maximalen Beanspruchbarkeit genutzt werden Funken günstige Oberspannung. Der Schwingbereich 35 müssen

des Sekundärkreises ist beträchtlich gedämpft, wobei Es ist bereits bekannt, daß die Zündspulen auf

die Sekundärwicklung auf die Primärwicklung einem magnetischen Schwungrad sich von denjenigen zurückwirkt, was eine Erhöhung des Verschleißes des unterscheiden, die von einer Batterie gespeist werden. Unterbrechers, infolge der Spannungserhöhungen bei Letztere haben dabei der Reihe nach von innen nach der Rückwirkung auf die Primärwicklung, zur Folge 40 außen einen magnetischen Kern, die Sekundärwickhat. lung, die Primärwicklung und das magnetische Joch,

Schließlich erlaubt die schwache Induktion der um den Kreis zu schließen. Die Primärwicklung, die Primärseite keine Reduktion des Stromes. die Tendenz hat, sich durch die ioulesche Wirkung

Durch eine völlig andere Ausführung einer Zünd- zu erhitzen, kann sich außen besser abkühlen. Außerspule nach der vorliegenden Erfindung können er- 45 dem kann ihr elektrischer Widerstand, der demzuhcblich verbesserte Ergebnisse erzielt werden. folge erhöht ist, da die mittlere Windungszahl größer

Die Erfindung besteht bei der eingangs genannten ist, den Batteriestrom begrenzen, und im Gegensatz Zündspule darin, daß die Primärwicklung und die dazu ist die Sekundärwicklung, die man immer nur Sekundärwicklung im Abstand zueinander auf einem sehr schwierig ausführen kann, leichter auf den geschlossenen Eisenkern angeordnet sind, derart, daß 50 Eisenkern direkt zu wickeln.

die magnetische Kopplung der Wicklungen lose ist, Bei den bekannten Spulen, die mit magnetischen

wobei die Induktivität der Primärwicklung groß ist, Schwungrädern verbunden sind, ist gerade das Umwährend die Sekundärwicklung so ausgebildet ist, daß gekehrte der Fall, nämlich der Widerstand der Primärzwei Resonanzkreise mit großer Überspannung ent- wicklung muß minimal sein, da die zur Verfugung stehen, und zwar ein Reihenresonanzkreis mit der 55 stehende E^:.nergie begrenzt ist und man sie mit dem Streuinduktivitiit und der Kapazität der Sekundär- besten Nutzeffekt verwenden muß. Ferner ist der wicklung und ein Parallelresonanzkreis mit der Leistungsbereich der Impulse, der im allgemeinen Induktivität und der Kapazität der Sekundärwicklung. gewählt wird, derart, daß ti ie Eigenerwärmimg unbe-Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfin- rücksiehtigt bleiben kann, wobei aus diesen beiden dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung 6υ Gründen die Primärwicklung innerhalb der Sekundäreines Austührungsbeispiels in Verbindung mit der wicklung angeordnet .ein kann und muß. Zeichnung und den Ansprüchen. Es zeigt, in schema- Trot/, dieser technischen Unterschiede gibt es /aiii-

tischen Skizzen, reiche gemeinsame Punkte bei den Hatlcricspulen

Fig. I einen vertikalen Oueiscliniu durch den und den SclnvimgraiKpulen, wobei der /weck dieser niiii'netiselkii Kein mit der Piiinäi wicklung und der R5 Spulen in etwa tier ul iclie ist. l'oliiliih i .1 die W:\hl Sekundärwicklung einei Zündspule nach der Er- der Induklh iliii >lei l'iinui wicklung / , für .ille die .·.· lindung, Spulen ein Kompromiß. I ine schwache Induktivität

'■"' " -' >:meii Ouerschnill der Sekundärwicklung, einiöglklit eine 1 asche Aiifein.indeifolge von Funken

mit schwacher Energie, während eine hohe Induktivität die Funkenfolge verlangsamt, wobei jedoch die Energie der Funken größer ist.

K soll der magnetische Kopplungsfaktor zwischen tier Primär- und Sekundärwicklung sein, und wenn M die GegeninduktivHlit ist, so erhält nun:

lung 2 fließen, induzieren in der Sekundärwicklung 3 eine elektromotorische Kraft, die Schwingungen bei der Eigenfrequenz des Sekundiirkrcises hervorbringt, dessen Kreisfrequenz u>_t ist:

it ι

Bei allen bekannten Zündspulen, sei es, daß sie an einem Schwungrad oder an einer Batterie angeordnet sind, stellt man fest, daß der Koeffizient sehr nahe Eins liegt. Wenn K gleich Eins ist, dann ist die Kopplung vollständig.

Im Gegensatz dazu ist die Zündspule nach der Erfindung in ganz ,anderer Art und Weise ausgeführt.

Sie hat einen magnetischen Kreis, der über zwei Schenkendes Kerns 1 geschlossen ist.

Die Primär- und die Sekundärwicklung sind nebeneinander auf dem gleichen Schenkel angeordnet oder aber jede für sich auf einem anderen Schenkel. Die Konzeption der Wicklungen und ihre Anordnung auf dem Kern I sind derart, daß folgende Merkmale auftreten: eine primäre Induktivität L₁, eine lose Kopplung zwischen Primärwicklung und Sekundärwicklung und ein derart angelegter Sekundärkreis, daß er aus zwei Resonanzkreisen besteht, und zwar einem Reihenresonanzkreis zwischen der Streuinduktivität /., und der Kapazität C₂ und einem Parallclresonanzkreis zwischen der sekundären Induktivität L,, und der Kapazität C.,. Beide Resonanzkreise erzeugen eine große Überspannung.

Die Induktivität L₁ erlaubt eine gute Ausnutzung tier primären Amperewindungen, wobei der Spitzenstrom begrenzt ist, so daß die Kontakte des Unterbrechers 5 geschont werden und doch die Induktivität L₁ durch ihre Selbstinduktion noch eine bedeutende Energie liefert.

Die magnetische Kopplung zwischen der Primärwicklung 2 und der Sekundärwicklung 3 ist lose und sehr viel niedriger als Eins, derart, daß, wenn die Primärwicklung die Sekundärwicklung beeinflußt, um den Funken zu erzeugen, das Gegenteil nicht möglich ist, wobei die Sekundärwicklung 3 praktisch keinen nennenswerten Einfluß auf die Primärwicklung 2 hat.

Dies ist insbesondere dann sehr vorteilhaft, wenn sich der Elektrodenabstand der Kerze nach längerem Gebrauch verändert oder wenn dieser zu groß ist, so daß keine Erhöhung der PotentialdilTerenz an den Klommen dor Primärwicklung auftrat, was jedoch immer dann tier Fall ist, wenn die Kopplung »vollständige ist. Daraus folgt, daß an den Kontakten lies Unterbrechers keine Lichtbogen entstehen, so daß deren Verschleiß gering ist.

Hie Funktionsweise des Kreises ist die, daß die Ankerwicklung 4 und der I Inicibiecher 5 die l'iimiiiwicklung 1 mit Siioiiiinipulseii beaufschlagen, l'.ihei iilTuot sich tier Unterbrecher 5 in dem .Augen-Mit!:, wo die Amplitude des Stnnnei ihr Maximum '.TiVH lit, und schließt sich bei jedem Slioiustoli

I lie Aiiipeicuindungen, die in der Priiüiii wick-Dies ergibt einen modulierten Bereich mäßig gedümpfter Wellen, Der Bereich der Schwingungen im Sekundärkreis ergibt sich durch die Amplituden und Frequenzen, wie auch immer die Geschwindigkeit des Schwungrades ist, wenn diese erst einmal durch den Impuls hervorgerufen worden sind. Dabei ist die Überspannung

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ao des Serienresonanzkreises erhöht.

Die Folge davon ist, daß die bei den Klemmen der Sekundärwicklung 3 erzeugte Spannung sehr viel höher ist als diejenige Spannung, die direkt induziert werden würde, wenn die Kopplung der Wicklungen 2, 3 »vollständig« wäre. Dies ermöglicht, die Sekundärwicklung 3 mit einer geringeren Anzahl von Windungen auszuführen wie bei einer »vollständigen« Kopplung. Da die Kopplung »lose« ist, kann die Primärwicklung 2 nicht den Bereich der sekundären

Schwingungen dämpfen, so daß die Funken der Funkenfolge lange genug aufrechterhalten werden, was für die Zündung der Gasgemische erforderlich ist. Die Erhöhung der sekundären Spannung durch die Resonanzphänomene bedingt, daß man sich mit einer geringeren Spannung an der Primärwicklung 2 begnügen kann, was die Befestigung dieser Wicklung vereinfacht und wodurch gleichzeitig mit der Stromverminderung die Lebensdauer der Kontakte des Unterbrechers 5 verlängert wird.

Es wurde ausgeführt, daß die Kapazität C, des Sekundärkreises von Bedeutung ist. Genauer gesagt, ergibt sie einen Vorteil bezüglich der Funkenerzeugung, da die teilweise kapazitiven Funken die Eigenschaft haben, die Isolierkörper leichter zu durchschlagen, was dann geschieht, wenn die Elektroden der Kerzen verschmutzt sind.

Zu diesen rein elektrischen Vorteilen muß man noch die technischen Vorteile für das Anfertigen der Wicklungen rechnen. So ist die Herstellung der Sekundärwicklung 3 sehr vereinfacht, da die Wicklung direkt auf einem geformten Stück hergestellt werden kann. Es ergibt sich ferner eine Materialersparnis, da die Anzahl der Windungen reduziert werden kann. Ferner ist die Zuverlässigkeit dieser Bewicklung erhöht, da die Isolationsprobleme zwischen den Bewicklungen beseitigt worden sind. Schließlich ist noch die mittlere Windungszahl kleiner, so daß man Kupfer sparen kann.

Die l'iimärwickluug 2 kanu aus einem dünnen is'o-

6<> lierten Metallband gefertigt sein, /. I!. aus einem Wal/werkser/eugnis aus emailliertem Kupfer oder aus anodischem oxydiertem Aluminium. Wenn die Wicklung auf einem Dom ausgeführt wird, dann kann sie direkt auf dem Kern angeoidnet weiden.

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)ic vorliegende Ausführung einer Zündspule für ■nelischc Schwungräder ist vorteilhaft, da sie ust und zuverlässig ist und eine S'Crienherstellung Hilfe automatischer Vorrichtungen ermöglicht.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   .1. Zündspule für magnetische Schwungräder, die eine Primärwicklung niedriger Spannung aufweist und mit einer Sekundärwicklung hoher Spannung versehen ist, an der eine Zündkerze angeschlossen ist, wobei als Spannungsquelle eine Ankerwicklung des Schwungrades dient und im Stromkreis der Primärwicklung ein Unterbrecher mit parallclgeschaltetem Kondensator angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (2) und die Sekundärwicklung (3) im Abstand zueinander auf einem geschlossenen Eisenkern (1) angeordnet sind, derart, daß die magnetische Kopplung der Wicklungen (2, 3) lose ist, wobei die Induktivität der Piimärwicklung (2) groß ist, während die Sekundärwicklung (3) so ausgebildet ist, daß zwei Resonanzkreise mit großer Überspannung entstehen, und zwar ein Reihenresonanzkreis mit der Streuinduktivität (I₁) und der Kapazität (C₂) der Sekundärwicklung (3) und ein Parallelresonanzkreis mit der Induktivität (L₂) und der Kapazität (C₂) der Sekundärwicklung (3).
2. 2. Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (2, 3) nebeneinander auf einem Schenkel des Eisenkerns (1) angeordnet sind.
3. 3. Zündspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (2, 3) auf verschiedenen Schenkeln des Eisenkerns (1) angeordnet sind.
4. 4. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Kopplung der Wicklungen (2, 3) derart ist, daß die Sekundärwicklung (3) nur eine geringe magnetische Rückwirkung auf die Primärwicklung (2) aufweist.
5. 5. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreis bei einer Eigenfrequenz hoher Spannung unabhängig von der Geschwindigkeit des Schwungrades in einem modulierten Bereich mäßig gedämpfter Wellen arbeitet.
6. 6. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (3) auf ein geformtes Stück aufgewickelt ist.
7. 7. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (2) auf einen Dorn gewickelt ist und die Wicklung aus einem dünnen isolierten Metallband, ζ. B emailliertem Kupfer oder aus oxydiertem Aluminium, besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen