EP0375502B1 - Ignition coil with a divided high-voltage winding, particularly for an internal-combustion engine - Google Patents
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- EP0375502B1 EP0375502B1 EP89403416A EP89403416A EP0375502B1 EP 0375502 B1 EP0375502 B1 EP 0375502B1 EP 89403416 A EP89403416 A EP 89403416A EP 89403416 A EP89403416 A EP 89403416A EP 0375502 B1 EP0375502 B1 EP 0375502B1
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- H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
- H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
Definitions
- This implementation is delicate because the good behavior of the resin on the mechanical and dielectric level depends essentially on the precision of its composition, on the temperature at which it is poured into the casing, and on the time necessary for its hardening.
- the terminal 16 includes, extending the rod 16 is advantageously made conductive wire, an external pad or end piece 16 b forming a male element in relief on the outside of the coil when completed.
- thermoplastic material such as polybutyleneterephthalate (PBTB) which has good qualities of thermal conduction promoting the evacuation of calories.
- the fundamental advantage of impregnating varnish is to create an adhesion interface between the thermoplastic material (PTO) of the insulating support 11 and the insulating enamel of the winding wire 12, on the one hand, and the thermoplastic material PBT d coating 30, on the other hand.
- PTO thermoplastic material
- thermoplastic coating material which adheres along the walls of the isolation compartments 28, fills said compartments to constitute baffles at the creepage distances and to increase their paths.
- the coating material 28 may be analogous or the same as that used for coating 30 of the secondary assembly B.
- the polybutyleneterephthalate (PBTB) used such as a thermoplastic polyester based on polytetramithylene terephthalate resin, loaded or not, gives good results because of its coefficient of expansion which accepts the deformations of the magnetic circuit during its heating in intense operation.
- thermoplastic of the secondary assembly B and the coating of all of the elements A, B and C together can be advantageously obtained in the same molding operation.
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Description
L'invention concerne une bobine d'allumage, notamment pour l'allumage des moteurs à combustion interne de véhicules automobiles du type notamment comportant entre autre un ensemble dit "secondaire" constitué d'un enroulement haute tension compartimenté, dont les différentes sections d'enroulement sont réparties dans plusieurs compartiments d'un corps isolant placés les uns à côté des autres dans la direction axiale de la bobine, les différentes sections de l'enroulement haute tension étant reliées les unes aux autres en série par le fil d'enroulement passant dans chacune des fentes de liaison qui traversent les parois placées entre les compartiments.The invention relates to an ignition coil, in particular for the ignition of internal combustion engines of motor vehicles of the type in particular comprising among other things a so-called "secondary" assembly consisting of a compartmentalized high voltage winding, the different sections of which winding are distributed in several compartments of an insulating body placed next to each other in the axial direction of the coil, the different sections of the high-voltage winding being connected to each other in series by the passing winding wire in each of the connecting slots which pass through the walls placed between the compartments.
Dans de telles bobines, il est nécessaire de guider le fil de l'enroulement haute tension à partir d'une couche supérieure du compartiment garni d'une section d'enroulement vers une couche du compartiment voisin et de garantir alors une rigidité diélectrique entre les deux sections voisines.In such coils, it is necessary to guide the wire of the high-voltage winding from a top layer of the compartment furnished with a winding section towards a layer of the neighboring compartment and then to guarantee a dielectric rigidity between the two neighboring sections.
Il est connu de disposer, dans ce but un compartiment d'isolement entre les deux compartiments d'enroulement voisins, ce compartiment d'isolement garantissant l'isolement entre les compartiments d'enroulement et servant en même temps de chambre de passage du fil d'enroulement entre lesdits compartiments.It is known to have, for this purpose an isolation compartment between the two neighboring winding compartments, this isolation compartment guaranteeing the insulation between the winding compartments and at the same time serving as a passage chamber for the wire. 'winding between said compartments.
Pour cela les parois délimitant les compartiments d'enroulement présentent des fentes. Ces fentes permettent de faire passer le fil d'enroulement d'une section d'enroulement à haute tension à l'autre voisine de façon telle qu'après le complet bobinage d'une section d'enroulement on peut conduire le fil à travers une fente de la paroi du compartiment d'enroulement considéré, dans le compartiment d'isolement et, par le bas de celui-ci à la section d'enroulement du compartiment suivant.For this, the walls delimiting the winding compartments have slots. These slots allow the winding wire to pass from one high-voltage winding section to the next neighboring one so that after the complete winding of a winding section the wire can be led through a slot in the wall of the winding compartment in question, in the isolation compartment and, from the bottom thereof to the winding section of the next compartment.
Afin d'améliorer encore l'effet d'isolement, il est prévu que les fentes dans les parois soient décalées les unes des autres de 180° autour de l'axe du corps isolant. Une bobine d'allumage utilisant de tels enroulements haute tension est décrite et représentée sur le document FR-A-2 326 769.In order to further improve the insulation effect, it is provided that the slots in the walls are offset from each other by 180 ° around the axis of the insulating body. An ignition coil using such high voltage windings is described and shown in document FR-A-2 326 769.
Lorsque l'ensemble secondaire est enrobé d'un matériau isolant conformément au préambule de la revendication 1, notamment du polybutylèneteréphalate (P.B.T.), l'incompatibilité de cette matière au point de vue adhérence avec celle qui compose le support isolant et l'émail du fil d'enroulement haute tension fait que l'enrobage de matière plastique ne joue pas son rôle mécanique, à savoir le maintien des spires de chaque section d'enroulement entre elles et desdites sections dans leurs compartiments respectifs.When the secondary assembly is coated with an insulating material in accordance with the preamble of
Il s'ensuit une détérioration rapide de la bobine d'allumage.This results in rapid deterioration of the ignition coil.
Or l'utilisation du PBT est pourtant recommandée pour ses autres qualités comme sa facilité de moulage, sa fluidité lui permettant de s'insérer dans des espaces étroits etc...However, the use of PBT is however recommended for its other qualities such as its ease of molding, its fluidity allowing it to fit into narrow spaces etc ...
Pour remédier aux inconvénients énumérés ci-dessus, l'une des solutions actuellement mise en oeuvre, par exemple pour la fabrication des bobines décrites dans le document mentionné ci-dessus, est de procéder avant enrobage à une imprégnation de l'ensemble de la bobine par coulage d'une résine à l'intérieur du boîtier.To remedy the drawbacks listed above, one of the solutions currently implemented, for example for the manufacture of the coils described in the document mentioned above, is to impregnate the entire coil before coating. by pouring a resin inside the housing.
Cette mise en oeuvre est délicate car la bonne tenue de la résine sur le plan mécanique et diélectrique dépend essentiellement de la précision de sa composition, de la température à laquelle elle est coulée dans le boîtier, et du temps nécessaire à son durcissement.This implementation is delicate because the good behavior of the resin on the mechanical and dielectric level depends essentially on the precision of its composition, on the temperature at which it is poured into the casing, and on the time necessary for its hardening.
Il s'agit donc d'une opération coûteuse par les moyens à mettre en oeuvre, moyens d'autant plus importants que le temps nécessaire au durcissement de la résine est très long, de l'ordre de plusieurs heures.It is therefore an expensive operation by the means to be implemented, means which are all the more important as the time necessary for the curing of the resin is very long, of the order of several hours.
La présente invention vise à réaliser, pour les moteurs à combustion interne, une bobine d'allumage sans pertes dans laquelle les décharges par effluves de l'enroulement haute tension, les avaries de l'isolant d'enrobage et les courts-circuits qui en résultent sont évités.The present invention aims to achieve, for internal combustion engines, a lossless ignition coil in which the discharges by corona from the high-voltage winding, the damage to the coating insulation and the short circuits which result are avoided.
A cet effet l'invention prévoit une bobine d'allumage du type comportant entre autre un ensemble dit "secondaire" constitué d'un enroulement haute tension compartimenté dont les différentes sections d'enroulement sont réparties dans plusieurs compartiments d'enroulement d'un corps isolant, lesquels sont disposés espacés les uns des autres dans la direction axiale de la bobine par un compartiment d'isolement, les différentes sections de l'enroulement haute tension étant reliées les unes aux autres en série par le fil d'enroulement passant dans chacune des fentes de liaison successivement décalées, qui traversent les parois limitant les compartiments d'enroulement et d'isolement, et une enveloppe isolante en matière thermoplastique surmoulée sur ledit ensemble, caractérisée en ce que l'ensemble secondaire est imprégné d'un vernis adhérent sous son enveloppe isolante.To this end, the invention provides an ignition coil of the type comprising, among other things, a so-called "secondary" assembly consisting of a compartmentalized high voltage winding, the various winding sections of which are distributed in several winding compartments of a body. insulator, which are arranged spaced from each other in the axial direction of the coil by an isolation compartment, the different sections of the high-voltage winding being connected to each other in series by the winding wire passing through each successively offset connecting slots which pass through the walls limiting the winding and insulation compartments, and an insulating envelope of thermoplastic material overmolded on said assembly, characterized in that the secondary assembly is impregnated with an adhesive varnish under its insulating envelope.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, dessins dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue éclatée en perspective de l'ensemble primaire de la bobine d'allumage sur laquelle l'invention est appliquée ;
- la figure 2 est une vue en perspective de l'ensemble primaire de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble secondaire de la bobine d'allumage après imprégnation de vernis mais avant enrobage ;
- la figure 3A représente une vue en coupe fait selon la ligne III-III ;
- la figure 3B représente schématiquement le passage du fil d'enroulement haute tension d'une section d'enroulement d'un compartiment d'enroulement à une autre section voisine d'un autre compartiment à travers deux parois successives limitant les compartiments d'enroulement et d'isolement ;
- la figure 4 représente en perspective l'ensemble secondaire de la figure 3 après enrobage de matière plastique ;
- la figure 4A représente une vue en coupe faite selon la ligne IV-IV de la figure 4 ;
- la figure 5 représente l'ensemble complet de la bobine en perspective éclatée.
- FIG. 1 represents an exploded perspective view of the primary assembly of the ignition coil on which the invention is applied;
- Figure 2 is a perspective view of the primary assembly of Figure 1;
- Figure 3 is an exploded perspective view of the secondary assembly of the ignition coil after impregnating varnish but before coating;
- Figure 3A shows a sectional view taken along line III-III;
- FIG. 3B schematically represents the passage of the high-voltage winding wire from one winding section from one winding compartment to another neighboring section of another compartment through two successive walls limiting the winding and isolation compartments;
- Figure 4 shows in perspective the secondary assembly of Figure 3 after coating of plastic;
- Figure 4A shows a sectional view taken along the line IV-IV of Figure 4;
- FIG. 5 represents the complete assembly of the coil in exploded perspective.
L'ensemble A dit "primaire" représenté sur les figures 1 et 2 est constitué d'un noyau magnétique 1 en "I" logé dans le moyeu 2 à section quadrangulaire d'un corps 3 en matière plastique tel que téréphtalate de polybuthylène renforcé éventuellement par 30% de fibres de verre courtes sur lequel est bobiné l'enroulement primaire 4.The assembly A called "primary" shown in Figures 1 and 2 consists of a
Le noyau 1 est constitué de manière connue par un empilage de tôles découpées et maintenues entre elles. De manière qu'aucune bavure se forme lors de l'assemblage, il est préférable que celui-ci soit réalisé par soudure au laser.The
La joue supérieure 3a du corps isolant 3 est prolongée latéralement de matière par une console 6 dans deux lumières 7 et 8 de laquelle s'engagent respectivement les extrémités en forme de queues de raccordement 9a et 10a des deux bornes de connexions 9 et 10 dites "+BAT" et "-RUPT".The upper cheek 3 of the insulating body 3 is laterally extended material by a bracket 6 in two
Les autres extrémités des bornes de connexions 9 et 10 sont conformées de manière connue en languettes de raccordement enfichables 9b et 10b.The other ends of the
Les extrémités de l'enroulement primaire 4 sont reliées par soudure aux queues de raccordement 9a et 10a respectives.The ends of the
L'ensemble "B" dit "secondaire" représenté sur les figures 3 et 4 comprend un corps 11 de section quadrangulaire et également réalisé en téréphtalate de polybutylène renforcé, autour duquel est bobiné l'enroulement secondaire 12 dont l'extrémité supérieure 12a est reliée par soudure à une agrafe 13 ancrée sur la face supérieure 11a dudit corps.The assembly "B" called "secondary" shown in Figures 3 and 4 comprises a
Les joues supérieure 11a et inférieure 11b sont prolongées latéralement par deux pattes 14 et 15, parallèles entre elles, à l'extrémité desquelles s'ancre élastiquement une borne de sortie haute tension 16 dirigée parallèlement à l'axe du bobineau 3.The upper 11a and
Les moyens d'ancrage élastiques sont réalisés sous forme de boutonnières ouvertes 17, 18 ménagées à l'extrémité des pattes 14 et 15 et dont l'entrée a une largeur plus petite que la tige 16a de la borne 16 qui la prolonge.The elastic anchoring means are produced in the form of
La borne 16 comprend, prolongeant la tige 16a réalisé avantageusement en fil métallique conducteur, un plot externe ou embout 16b formant un élément mâle en relief à l'extérieur de la bobine, une fois terminée.The
Comme représenté plus particulièrement sur les figures 3A et 3B, l'enroulement secondaire ou haute tension 12 est réparti dans plusieurs compartiments 19 du corps isolant 11, compartiments 19 espacés les uns des autres dans la direction axiale de l'ensemble secondaire B par des compartiments d'isolement 28, avantageusement de même dimension que les compartiments d'enroulement 19.As shown more particularly in FIGS. 3A and 3B, the secondary or
Les différentes sections 12c à 12i de l'enroulement haute tension 12 sont reliées les unes aux autres en série par le fil dudit enroulement 12.The
Les compartiments d'enroulement 19 et d'isolement 28 sont délimités par des parois 29.The winding 19 and
L'aménagement de compartiments d'isolement 28, placés entre les compartiments d'enroulement 19 donne pour l'enroulement haute tension un avantage considérable.The arrangement of
Il est ainsi possible de limiter l'élévation de tension d'une section à la suivante à une valeur déterminée et uniforme, cependant que les divers degrés de l'élévation de tension sont protégés les unes des autres, par des zones isolantes ou des trajets de fuite suffisamment longs.It is thus possible to limit the voltage rise from one section to the next to a determined and uniform value, while the various degrees of the voltage rise are protected from each other, by insulating zones or paths sufficiently long leakage.
Une autre particularité du corps isolant 11 montrée sur la figure 3B réside en ce que les parois 29 délimitant les chambres d'isolement 28 et d'enroulement 19 présentent des fentes de sortie 29a et d'entrée 29b. Ces fentes permettent de faire passer l'enroulement à haute tension 12 d'une section d'enroulement 12c à l'autre 12d voisine et ainsi de suite.Another feature of the
Comme représenté schématiquement sur la figure 3B après le complet bobinage de la section 12c considérée, on peut conduire le fil à travers la fente de sortie 29a de la cloison 29, dans le compartiment d'isolement 28 puis, les fentes de sortie 29a et d'entrée 29b étant successivement décalées de 180°, à enrouler le fil au fond dudit compartiment d'isolement 28, sur 180° pour lui faire traverser la paroi suivante par le bas de la fente d'entrée 29b et de là effectuer le bobinage de la section suivante 12d.As shown diagrammatically in FIG. 3B after the complete winding of the
L'ensemble secondaire est ensuite imprégné d'un vernis connu par ses qualités d'adhérence et sa possibilité de polymérisation sur lui-même après exposition aux UV, tel qu'un composé d'une résine epoxyde et l'ester acryl, par exemple du type UV MUT 5033 commercialisé par la Société HOLDEN EUROPE.The secondary assembly is then impregnated with a varnish known by its qualities of adhesion and its possibility of polymerization on itself after exposure to UV, such as a compound of an epoxy resin and the acrylic ester, for example of the UV MUT 5033 type marketed by the company HOLDEN EUROPE.
Cette imprégnation peut être réalisée soit par trempée, pulvérisation au pistolet ou goutte à goutte ou tout autre procédé connu.This impregnation can be carried out either by dipping, spraying with a spray gun or drop by drop or any other known method.
Il s'agit donc d'une opération facile à mettre en oeuvre, ne nécessitant pas de moyens importants, et très rapide, puisque le séchage aux UV est quasi instantané.It is therefore an easy operation to implement, requiring no significant resources, and very fast, since UV drying is almost instantaneous.
L'ensemble est ensuite moulé par surmoulage dans un enrobage 38 de matière thermoplastique, tel que polybutylènetéréphtalate (PBTB) qui possède de bonnes qualités de conduction thermique favorisant l'évacuation des calories.The assembly is then molded by overmolding in a coating 38 of thermoplastic material, such as polybutyleneterephthalate (PBTB) which has good qualities of thermal conduction promoting the evacuation of calories.
Le vernis d'imprégnation a pour avantage fondamental de créer un interface d'adhérence entre la matière thermoplastique (PTO) du support isolant 11 et l'émail isolant du fil d'enroulement 12, d'une part, et la matière thermoplastique PBT d'enrobage 30, d'autre part.The fundamental advantage of impregnating varnish is to create an adhesion interface between the thermoplastic material (PTO) of the
La matière thermoplastique (PBTB) d'enrobage qui adhère le long des parois des compartiments d'isolement 28, remplit lesdits compartiments pour constituer des chicanes aux lignes de fuite et augmenter leurs chemins.The thermoplastic coating material (PBTB) which adheres along the walls of the
Les deux ensembles primaire A et secondaire B respectivement représentés sur les figures 2 et 4 sont assemblés l'un en sustentation dans l'autre comme représenté sur la figure 5 grâce notamment à des moyens de maintien décrits dans le document FR-A-2 593 962.The two primary A and secondary B assemblies respectively shown in FIGS. 2 and 4 are assembled one in lift in the other as shown in FIG. 5 thanks in particular to holding means described in document FR-A-2,593 962.
Le circuit magnétique C de retour de flux est disposé pour chevaucher par ses branches 22 et 23, les extrémités du noyau magnétique 1.The magnetic flux return circuit C is arranged to overlap by its
Le circuit magnétique C est indexé dans cette position par l'intermédiaire d'un moyen d'encliquetage élastique, notamment composé, comme décrit dans le document ci-dessus cité, d'un bourrelet escamotable 26 ménagé par moulage dans la joue 3a du bobineau 3 de l'ensemble primaire A et susceptible, après escamotage par déformation élastique, de se détendre et s'ancrer dans une échancrure 27 ménagée à la base interne de la branche 22 du circuit magnétique C.C magnetic circuit is indexed in this position via a means of resilient snap-fastening, in particular compound, as described in the document cited above, a
Une fois les éléments ou ensembles A, B et C réunis, le tout est enrobé, d'une matière isolante, ne laissant libre seulement que les extrémités fonctionnelles de la borne de sortie haute tension 16 et des deux bornes de connexion, à savoir, respectivement le plot externe 16b et les languettes de raccordement 9b et 10b (figure 6).Once the elements or assemblies A, B and C are assembled, the whole is coated with an insulating material, leaving only the functional ends of the high
La matière d'enrobage 28 peut être analogue ou la même que celle utilisée pour l'enrobage 30 de l'ensemble secondaire B. Le polybutylènétéréphtalate (PBTB) utilisé, tel un polyester thermoplastique à base de résine de téréphtalate de polytétramithylène chargé ou non donne de bons résultats du fait de son coefficient de dilatation qui accepte les déformations du circuit magnétique lors de son échauffement en fonctionnement intense.The
Afin d'améliorer l'échange thermique il sera possible d'adjoindre des ailettes de dissipation dans la forme extérieure restituée par le surmoulage.In order to improve the heat exchange, it will be possible to add dissipation fins in the external form restored by overmolding.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'enrobage de thermoplastique de l'ensemble secondaire B et l'enrobage de l'ensemble des éléments A, B et C réunis peuvent être avantageusement obtenus dans une même opération de moulage.Of course, the invention is not limited to the embodiment described above and shown, from which we can provide other modes and other embodiments, without departing from the scope of the 'invention. Thus the coating of thermoplastic of the secondary assembly B and the coating of all of the elements A, B and C together can be advantageously obtained in the same molding operation.
Claims (7)
- Ignition coil, in particular for the ignition of motor vehicle internal combustion engines, of the type comprising inter alia a so called "secondary" assembly (B) constituted by a high voltage winding (12) divided into compartments, whereof the different winding sections (12c-12i) are distributed in several winding compartments (19) of an insulating body (11), which are arranged spaced apart from each other in the axial direction of the coil by an insulating compartment (28), the different sections of the high voltage winding being connected to each other in series by the winding wire (12) passing into each of the successively offset connection slots (29a, 29b), which penetrate the walls limiting the winding compartments (19) and insulating compartments (28), and an insulating casing (30) of thermoplastics material moulded over said assembly, characterised in that the secondary assembly (B) is impregnated with an adhering varnish under its insulating casing.
- Ignition coil according to Claim 1, characterised in that the adhering varnish is an epoxy resin and acrylic ester compound.
- Ignition coil according to Claim 1, characterised in that the dimensions of the winding compartments (19) are the same as those of the insulating compartments (28).
- Method for the production of an ignition coil intended in particular for the ignition of motor vehicle internal combustion engines, comprising the stage consisting of covering with an insulating casing, by the overmoulding of thermoplastics material, a high voltage winding (12) divided into compartments and whereof the different winding sections are distributed in several winding compartments (19) of an insulating body (11), characterised by the fact that it comprises the stages consisting, prior to said covering, of impregnating said winding with an adhering varnish and of proceeding with the drying of said varnish.
- Method according to Claim 4, in which said impregnation is carried out either by immersion, or by spraying with a gun, or drop by drop.
- Method according to one of Claims 4 and 5, in which said drying is carried out by exposure to UV.
- Method according to one of Claims 4 to 6, in which said winding compartments are arranged spaced apart from each other in the axial direction of the coil by an insulating compartment (28), the different sections of the high voltage winding being connected to each other in series by the winding wire (12) passing into each of the successively offset connection slots (29a, 29b) which penetrate the walls limiting the winding compartments (19) and insulating compartments (28).
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