EA001459B1 - Способ намотки высоковольтной обмотки катушки зажигания - Google Patents

Abstract

Способ намотки высоковольтной обмотки катушки зажигания. Согласно изобретению обмотка, по меньшей мере частично, состоит из проводов (5, 6, 7, ..., 20), расположенных в форме усеченного конуса, лежащих друг на друге без зазоров.

Description

Настоящее изобретение относится к способу намотки, в частности, к способу намотки высоковольтных обмоток катушек зажигания.

Известно, что в двигателях внутреннего сгорания с системой принудительного зажигания поджиг газовой смеси в рабочем цилиндре осуществляется за счет искры, вызываемой между электродами свечи зажигания.

Для генерации такой искры контакты свечи соединяются со вторичной (высоковольтной) обмоткой трансформатора, например, катушки зажигания, у которой первичная обмотка подключена к источнику питания через прерыватель, например, транзистор.

Когда этот прерыватель находится в замкнутом состоянии, через первичную обмотку течет ток. Когда в заданный момент прерыватель размыкается, то на первичной обмотке в течение короткого времени наводится избыточное напряжение, которое за счет индукции вызывает во вторичной обмотке бросок напряжения. Если это напряжение достигает необходимого значения, то возникает искровой разряд, вызывающий поджиг горючей смеси.

Электрическое напряжение на клеммах вторичной обмотки может достигать многих десятков тысяч вольт, поэтому ранее предлагалось много способов снижения риска пробоя между витками катушки. Как правило, при намотке катушки на каркас с цилиндрическим сердечником используют целый ряд разделительных перегородок, перпендикулярных оси сердечника. Перегородки образуют отсеки кольцевой формы с основанием, которым служит сердечник. В каждой перегородке имеется прорезь, обеспечивающая переход провода вторичной обмотки катушки из одной секции в соседние.

Был предложен ряд усовершенствований такой конструкции.

Так, например, в заявке ЕР-А-0 375 502 описаны изолирующие участки между секциями обмотки, чтобы увеличить расстояние между витками двух соседних секций. Такая конструкция имеет тот недостаток, что возрастает осевой размер вторичной обмотки.

Кроме того, в документе ЕР-А-0 609 109 была предложена конструкция, когда сердечнику придается такая форма, что переход от одной секции к соседней секции начинается в предыдущей секции на некотором расстоянии от сердечника, а в последующей секции на уровне этого сердечника. Таким образом, в месте перехода соседние секции обмотки оказываются разнесенными так, что становится возможным ограничить величину напряжения, возникающую между парой витков, расположенных друг против друга.

Подобные усовершенствования конструкции, в целом, приводят к удовлетворительным результатам, но устройство все же обладает определенным недостатком. На практике стремят ся максимально повысить напряжение на клеммах вторичной обмотки, а для этого приходится увеличивать число витков. Так как конструкторы стремятся сохранить сравнительно небольшой диаметр катушки зажигания, то при этом приходится увеличивать длину устройства.

Одновременно из соображений снижения себестоимости изготовления катушки нежелательно увеличивать количество перегородок и, следовательно, число секций катушки. Последние при этом становятся все более и более длинными.

Возникает проблема фиксации отдельных слоев обмотки и возможно нарушение укладки витков.

В основу настоящего изобретения поставлена задача устранения этих недостатков.

Согласно настоящему изобретению способ намотки катушек, в частности, высоковольтных обмоток катушек зажигания, отличается тем, что, по меньшей мере, частично такую катушку выполняют состоящей из слоев обмотки провода, уложенных в форме усеченного конуса и расположенных рядом друг с другом непрерывным образом.

Таким образом, для изготовления катушек предлагаемое изобретение позволяет использовать каркас без разделения его на секции. Ниже будет показано, что за счет уложения слоев обмотки в форме усеченного конуса, согласно изобретению, существенно снижается риск возникновения пробоя между отдельными витками.

В частном варианте реализации настоящего изобретения каждый слой обмотки представляет собой ряд последовательно соединенных друг с другом витков, начиная, по меньшей мере, с одного витка меньшего диаметра и до, по меньшей мере, одного витка большого диаметра и наоборот.

Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения, по меньшей мере, один слой обмотки витком наименьшего диаметра соединен с витком наименьшего диаметра соседнего слоя обмотки, а за витком наибольшего диаметра он соединен с витком наибольшего диаметра соседнего слоя.

Согласно настоящему изобретению, способ намотки состоит из следующих этапов:

a) на катушку наматывают провод в первом направлении на первую длину,

b) продолжают наматывать этот же провод в другом направлении, и этот слой имеет вторую длину, меньшую чем первая длина,

c) продолжают наматывать провод в первом направлении на третью длину, превышающую вторую длину,

й) затем проводят этапы Ь) и с) до достижения требуемого общего числа витков, причем на этапе Ь) наматывают меньшую длину, чем длина на этапе с), которые охватывают слои обмотки Ь).

В одном из вариантов реализации настоящего изобретения провод на всех этапах Ь) характеризуется одной и той же длиной.

Согласно одному из вариантов реализации изобретения провод на всех этапах с) имеет одну и ту же длину.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием двух вариантов реализации конструкции со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 схематически изображает первый вариант воплощения изобретения;

фиг. 2 - второй вариант осуществления способа намотки;

фиг. 3 - схематическое изображение слоев, согласно изобретению.

На фиг. 1 в продольном осевом разрезе показан край каркаса 1 обмотки высокого напряжения катушки зажигания. Этот каркас включает центральную цилиндрическую часть 2 и, по меньшей мере, один край в форме усеченного конуса 3. Край 3 соединен с цилиндрической частью каркаса 2 основанием меньшего диаметра.

Намотка провода 4 начинается в месте перехода между частями 2 и 3. Намотка продолжается вдоль по конусной поверхности 3 к наружной части катушки как в осевом, так и в радиальном направлении. В результате формируется первый слой 5 в виде усеченного конуса, удерживаемого на части 3 каркаса.

По окончании первого этапа намотка продолжается к оси каркаса так, чтобы сформировать второй конусообразный слой 6, лежащий на слое 5.

Когда обмотка достигает части 2 каркаса, процесс продолжается, наматывается третий конусообразный слой 7, лежащий на слое 6 и так далее.

Отметим, что слои 5, 6 и 7 соединены между собой последовательно. Слой 6 соединен с предшествующем ему слоем 5, и это соединение выполняется за счет витков максимального диаметра. Далее слой 6 и последующий за ним слой 7 соединяются между собой за счет витков минимального диаметра.

На фиг. 2 представлен вариант намотки, когда каркас для катушки не имеет конусообразного конца.

Здесь использован классический вариант намотки на бобину, включающую втулку 8 и торцевой фланец 9, расположенный перпендикулярно втулке.

Намотка провода начинается на одном из концов втулки 8, контактирующим с фланцем 9. Первый основной слой 10 наматывается, начиная от фланца к середине каркаса на длине Ь.

Далее намотка ведется в обратном направлении, то есть к фланцу 9 на длине, меньшей, чем Ь, например, на длине Ь-б₁ так, что образуется второй слой, который заканчивается, не достигая фланца 9.

Затем намотка продолжается в направлении первого слоя, то есть к центру втулки так, чтобы сформировать третий слой обмотки на длине, превышающей Ь-б₁. Этот третий слой длиной Б-ф+Ф таким образом наматывается в направлении центральной части втулки дальше, чем был намотан первый слой, и он на длине ά₂ находится в контакте со втулкой 8 каркаса.

Этот процесс продолжается, причем каждый нечетный слой на фиг. 2 наматывается справа налево, начиная от фланца 9 так, чтобы превзойти предыдущие слои по длине на величину ά₂, а каждый четный слой наматывается слева направо в направлении к фланцу 9, но каждый раз не доходя на расстояние άι до начала предыдущего слоя.

Если άι=ά₂, то стационарный режим будет достигнут на η-ом слое 1п при

На фиг. 3 схематически показано, что в стационарном режиме слои проводов 20 формируют усеченные конусы, опирающиеся друг на друга.

Очевидно (хотя это и нельзя увидеть на фиг. 3, учитывая ее схематический характер), что поперечное сечение перпендикулярно намотке рассекает η конусообразных слоев, из которых половина содержит число проводов, соответствующее длине намотки Ь, а другая половина содержит число проводов, соответствующее длине намотки Б-б₁.

Максимальная, направленная по радиусу, разница потенциалов в середине намотки равна разнице потенциалов между последним витком первого слоя и первым витком последнего слоя, попадающим в это поперечное сечение. Если предположить, что обмотка содержит 18300 витков провода диаметром 0,072 мм, Ь=7 мм, άι=ά₂=0,86 мм и она рассчитана на рабочее напряжение 40 кВ, то η=15, а максимальная разность потенциалов соответствует разности между 1 365 витками, то есть 3 кВ при разности потенциалов между двумя слоями 380 В.

Такие величины на практике вполне допустимы, и за счет использования изобретения можно решить задачу увеличения числа перегородок на катушке большой длины.

Claims (3)

1 . Способ намотки высоковольтной обмотки катушки зажигания, при котором обмотку формируют из слоев (5, 6, 7, ..., 20), лежащих друг на друге без зазоров, причем края обмотки представляют собой, по меньшей мере, частично усеченные конусы, отличающийся тем, что (a) наматывают провод на катушку (8, 9) в первом направлении, формируя слой обмотки первой длины (Ь), (b) продолжают намотку провода в противоположном направлении, формируя слой об5 мотки второй длины (Ь-б₁) меньшей, чем первая длина (Ь), (с) продолжают намотку провода в первом направлении, формируя слой обмотки длины (Ьб₁+б₂), превышающей вторую длину (Ь-бД (б) выполняют этапы (Ь), (с) до получения требуемого количества витков обмотки, причем на каждом этапе (Ь) получают длину слоя обмотки меньшую, чем длина слоя обмотки на этапе (с), который охватывает слой обмотки, сформированный на этапе (Ь).

2. Способ по п.1, в котором все слои обмотки, формируемые на этапах (Ь), имеют одинаковую длину (Ь-б₁).

3. Способ по п.1 или 2, в котором все слои обмотки, формируемые на этапах (Ь), имеют одинаковую длину (Ь-б₁+б₂).