EP0516773B1 - Verfahren zur herstellung von spulen - Google Patents

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EP0516773B1 EP91920318A EP91920318A EP0516773B1 EP 0516773 B1 EP0516773 B1 EP 0516773B1 EP 91920318 A EP91920318 A EP 91920318A EP 91920318 A EP91920318 A EP 91920318A EP 0516773 B1 EP0516773 B1 EP 0516773B1
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primary winding
winding
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coil
mandrel
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José Luis ALMENDRO
Fernando Garcia
Eduardo Ramirez
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Robert Bosch GmbH
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    • Y10T29/49073—Electromagnet, transformer or inductor by assembling coil and core

Definitions

  • the invention is based on a method for producing coils, in particular ignition coils according to the preamble of claim 1.
  • a winding body is used for their primary winding and secondary winding.
  • the heat generated in its windings during operation must be effectively dissipated. This applies in particular to the primary winding covered by the secondary winding, the maximum operating temperature of which ultimately limits the performance of the ignition coil.
  • the inventive method for producing coils according to the characterizing features of claim 1 has the advantage that the primary winding of the ignition coil can be created without a winding body and the heat transfer from the primary winding to the immediately adjacent iron core can be particularly effective. This makes it possible to achieve an increased power yield in the case of such an ignition coil with a predetermined outer diameter, a structure which is conventional compared to an ignition coil.
  • FIG. 1 a partial section through a winding machine 11 is shown in a schematic representation in FIG. 1, with a drive element 12 which is cylindrical in the basic form and an axially aligned shaft-shaped mandrel 13 which is offset from the drive element 12.
  • the mandrel 13 has flange-like boundaries at both ends as a collar 14 and stop 16, which limit the winding area for a primary winding 17 to be wound on the mandrel for an indicated ignition coil 18 and which have an at least the same diameter as the outer diameter of the primary winding 17 .
  • the collar 14 is part of a connector plug 21 which is pushed over the mandrel 13 before the primary winding 17 is wound and is mounted in a rotationally fixed manner in an axial groove 22 provided in the drive member 12.
  • the stop 16 is reversibly attached to the free end of the mandrel 13 by means not shown.
  • the primary winding 17 is wound onto the mandrel 13 between the collar 14 and the stop 16 in the form of a layer winding and the beginning of the primary coil 17, as in FIG 1, the beginning of the primary coil 17 is connected to a first connection element 23 and the end of the primary coil 17 is connected to a second connection element 24 by welding, whereby other connection techniques, such as soldering or clamping, can also be used.
  • connection elements 23, 24 are electrically insulated from one another in the usual way.
  • a secondary winding 26 is manufactured and mounted coaxially to the primary winding 17, as shown in FIG. 2.
  • the hollow cylindrical bobbin 27 carrying the secondary winding 26 is divided into a plurality of chambers 29 by radially directed webs 28 pointing away from the mandrel 13. Due to the series-connected chamber windings, the voltage difference between the individual chambers 29 is limited and voltage flashovers within the secondary winding 26 are avoided.
  • the stop 16 is removed and an iron core 31 is struck axially on the now free end of the mandrel 13, as shown in FIG.
  • the iron core 31 is overmolded in an electrically insulating, skin-like manner and the overmolded iron core 31 has the same, preferably square or rectangular, cross-sectional shape as the mandrel 13.
  • the overmolded iron core 31 and the mandrel 13 have the same external dimensions; the outer dimensions of the overmolded iron core 31 could, however, also be one game less than the outer dimensions of the mandrel 13.
  • the association 33 consisting of the primary winding 17, the secondary winding 26 and the connector 21 is pushed in the axial direction of the mandrel 13 over its free end onto a part of the iron core 31, whereby the iron core assumes the supporting effect for the primary winding 17.
  • the iron core 31 is fixed in a pot-shaped housing 34, the open cover side 36 of which faces the drive element 12 and the lateral surface 37 of which is directed parallel to the mandrel 13, so that when the dressing 33 is pushed onto the iron core, it dips into the housing 34 so far, that only a part of the connector plug 21 projects beyond it.
  • the secondary winding 26 is connected at its end to a high-voltage connection 38 which penetrates the housing 34 on its bottom side 39.
  • the connection is made using a conductive adhesive 41; however, it could also be different, for example stuck.
  • the iron core 31 is supplemented by a transverse yoke 42 and the cover side 36 of the housing 34 is closed in such a way that the part of the connector plug 21 which projects beyond the housing 34 is sealed off from an interior 43 which is now enclosed by the housing 34.
  • the housing 34 which is closed on all sides, is dried on the inside by means not shown and poured out with casting resin, which forms a plastic block around the dressing 33 and stabilizes its arrangement.
  • the mandrel 13 and the iron core 31 can alternatively have a different cross-sectional area, for example with a round cross-sectional area, from the exemplary embodiment described above.
  • the manufactured ignition coil 18 it is possible in the manufactured ignition coil 18 to save the winding body for the primary winding 17, while maintaining the winding body 27 required for the secondary winding 26 because of the required high voltage flashover resistance, the heat loss of the primary winding 17 by means of the iron core 31 lying directly on the primary winding 17 derive quickly and so to create an ignition coil 18 which, compared to an ignition coil with a conventional structure, each with a winding former for the primary winding 17 and the secondary winding 26, enables an increased power yield, based on the construction volume of the ignition coil 18.

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Abstract

Bei einer Zündspule (18) ist die Wärmeableitung der bei Betrieb entstehenden Verlustwärme zu verbessern. Dazu wird gegenüber einer Zündspule mit konventionellem Aufbau, die durch je einen Wickelkörper (27) für die Primärwicklung (17) und die Sekundärwicklung (26) gekennzeichnet ist, durch ein geändertes Herstellverfahren der Wickelkörper der Primärwicklung (17) eingespart. Dazu wird die Primärwicklung (17) auf einen Dorn (13) gewickelt, mit einem Anschlußstück (21) kontaktiert und mit einer auf dem Wickelkörper (27) angebrachten Sekundärwicklung (26) umhüllt. Anschlußstecker (21), Primärwicklung (17) und Sekundärwicklung (26) bilden einen Verband (33). Dieser Verband (33) wird auf einen Eisenkern (31), der an dem Dorn (13) achsgleich angeschlagen ist und der, bezüglich des Dornes (13) gleichen Querschnitt aufweist, durch Längsverschiebung übertragen, so daß die Eisenkern (31) die Stützwirkung für die Primärwicklung (17) und die unmittelbare Wärmeabführung der aus der Primärwicklung (17) enstehenden Verlustwärme übernimmt. Dieses Verfahren zur Herstellung von Spulen wird bei Zündspulen (18) angewandt.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Spulen, insbesondere von Zündspulen nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Bei bekannten Zündspulen wird für deren Primärwicklung und Sekundärwicklung jeweils ein Wickelkörper verwendet. Um bei einer Zündspule bei vorgegebener Baugröße eine möglichst hohe Leistungsausbeute zu erhalten, muß die bei Betrieb in ihren Wicklungen entstehende Wärme wirksam abgeführt werden. Dies gilt insbesondere für die von der Sekundärwicklung überdeckte Primärwicklung, deren maximale Betriebstemperatur letztlich die Leistungsfähigkeit der Zündspule begrenzt.
  • Dabei ist es von Nachteil, wenn die Abgabe der beim Betrieb in der Primärwicklung entstehende Verlustwärme in den der Primärwicklung benachbarten Eisenkern durch die Trennwirkung des die Wärme schlecht leitenden Primärwicklungskörpers behindert wird.
  • Durch die DE-OS 34 33 065 ist bekannt, den wärmeübergang von der Primärwicklung zum Eisenkern dadurch zu verbessern, daß die äußeren Lamellen des Eisenkerns aus Aluminium, das eine bessere Wärmeleitfähigkeit als das Eisen aufweist, gefertigt sind.
  • Diese Art der Wärmeabführung steht einer wirtschaftlichen Fertigung der Zündspule entgegen und ist zuweilen noch unzulänglich.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Spulen nach dem kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Primärwicklung der Zündspule ohne Wickelkörper erstellt werden und der Wärmeübergang von der Primärwicklung auf den unmittelbar benachbarten Eisenkern besonders wirksam erfolgen kann. Dadurch ist es möglich, bei einer solchen Zündspule mit vorgegebenen Außendurchmesser, eine, gegenüber einer Zündspule konventionellen Aufbaus, erhöhte Leistungsausbeute zu erzielen.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung und der Zündspule möglich.
  • So ist nach den Ansprüchen 2 bis 4 die Möglichkeit gegeben, den Anschlußstecker mit dem Dorn mitzuführen, und dessen Anschlußelemente nach dem Wickeln der Primärwicklung ohne weitere Montage- und Sicherungsvorgänge mit den Enden der Primärwicklung zu kontaktieren.
  • Unter Berücksichtigung von Anspruch 5 ist eine fertigungstechnisch günstige Verbindung des Endes der Sekundärwicklung mit dem Hochspannungsanschluß geschaffen.
    • Zeichnung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Wickelmaschine, sowie die Zündspule, sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1 bis 4 die einzelnen Teilschritte des Verfahrens.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In der Zeichnung ist in Figur 1 in schematischer Darstellung ein Teilschnitt durch eine Wickelmaschine 11 dargestellt, mit einem, in der Grundform zylinderförmigen Antriebsorgan 12, und einem daran achsgleich angesetzten wellenstumpfförmigen Dorn 13, der gegenüber dem Antriebsorgan 12 abgesetzt ist.
  • Der Dorn 13 weist an beiden Enden flanschartige Begrenzungen als Bund 14 und Anschlag 16 auf, die den Wickelbereich für eine, auf den Dorn zu wickelnde Primärwicklung 17 für eine angedeutet gezeichnete Zündspule 18 begrenzen und die einen zumindest gleichgroßen Durchmesser aufweisen als der Außendurchmesser der Primärwicklung 17.
  • Der Bund 14 ist Teil eines Anschlußsteckers 21, der vor dem Wickeln der Primärwicklung 17 über den Dorn 13 geschoben wird und in einer in dem Antriebsorgan 12 angebrachten Axialnut 22 verdrehfest gelagert ist.
  • Der Anschlag 16 ist an dem freien Ende des Dorns 13 durch nicht dargestellte Mittel reversibel angefügt.
  • Durch Drehungen des Antriebsorgans 12 mit dem Dorn 13 wird in bekannter Weise mit nicht näher dargestellten Mitteln die Primärwicklung 17 auf den Dorn 13 zwischen dem Bund 14 und dem Anschlag 16 in Form einer Lagenwicklung aufgewickelt und der Anfang der Primärspule 17, wie in Figur la als Draufsicht auf den Gegenstand der Figur 1 gezeigt, der Anfang der Primärspule 17 mit einem ersten Anschlußelement 23 und das Ende der Primärspule 17 mit einem zweiten Anschlußelement 24 durch Schweißen verbunden, wobei auch andere Verbindungstechniken, wie zum Beispiel Löten oder Klemmen anwendbar sind.
  • Die beiden Anschlußelemente 23, 24 sind in üblicher Weise voeinander elektrisch isoliert.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Sekundärwicklung 26 gefertigt und koaxial zur Primärwicklung 17 montiert, wie in Figur 2 dargestellt.
  • Der die Sekundärwicklung 26 tragende hohlzylindrische Wickelkörper 27 ist durch radial gerichtete, vom Dorn 13 wegweisende Stege 28 in mehrere Kammern 29 unterteilt. Durch die in Reihe verbundenen Kammerwicklungen wird die Spannungsdifferenz zwischen den einzelnen Kammern 29 begrenzt und so Spannungsüberschläge innerhalb der Sekundärwicklung 26 vermieden.
  • Nach der Montage des Wickelkörpers 27 mit der Fixierung am Anschlußstecker 21 wird der Anfang der Sekundärwicklung 26 mit dem zweiten Anschlußelement 24 verbunden.
  • In einem weiteren Arbeitsgang wird der Anschlag 16 entfernt und an das nun freie Ende des Dorns 13 ein Eisenkern 31 achsgleich angeschlagen, wie in Figur 3 gezeigt. Der Eisenkern 31 ist elektrisch isolierend hautförmig umspritzt und der umspritzte Eisenkern 31 weist die gleiche, vorzugsweise quadratische oder rechteckige Querschnittsform wie der Dorn 13 auf. Der umspritzte Eisenkern 31 und der Dorn 13 haben gleiche Außenmaße; die Außenmaße des umspritzten Eisenkerns 31 könnten aber auch um ein Fügespiel kleiner sein als die Außenmaße des Dorns 13.
  • Entsprechend den Pfeilen 32 wird der aus der Primärwicklung 17, Sekundärwicklung 26 und Anschlußstecker 21 bestehende Verband 33 in Achsrichtung des Dorns 13 über dessen freies Ende auf einen Teil des Eisenkerns 31 aufgeschoben, wodurch der Eisenkern die Stützwirkung für die Primärwicklung 17 übernimmt.
  • Der Eisenkern 31 ist in einem topfförmigen Gehäuse 34, dessen offene Deckelseite 36 zum Antriebsorgan 12 zeigt und dessen Mantelfläche 37 parallel zum Dorn 13 gerichtet ist, festgelegt, so daß mit dem Aufschieben des Verbandes 33 auf den Eisenkern dieser soweit in das Gehäuse 34 eintaucht, daß nur noch ein Teil des Anschlußsteckers 21 dieses überragt.
  • Die Sekundärwicklung 26 wird an ihrem Ende mit einem Hochspannungsanschluß 38 verbunden, der das Gehäuse 34 an dessen Bodenseite 39 durchdringt. Die Verbindung erfolgt über einen Leitkleber 41; sie könnte aber auch anders, beispielsweise gesteckt sein. Der Eisenkern 31 wird um ein Querjoch 42 ergänzt und die Deckelseite 36 des Gehäuses 34 so verschlossen, daß der Teil des Anschlußsteckers 21, der das Gehäuse 34 überragt, zu einem, nun durch das Gehäuse 34 umschlossenen Innenraum 43 hin abgedichtet ist.
  • Das allseitig geschlossene Gehäuse 34 wird durch nicht dargestellte Mittel inseitig getrocknet und mit Giesharz ausgegossen, das um den Verband 33 einen Kunststoffblock bildet und dessen Anorndung stabilisiert.
  • Bei der so fertiggestellten Zündspule 18 können alternativ vom zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Dorn 13 und der Eisenkern 31 eine abweichende Querschnittsfläche haben, beispielsweise mit einer runden Querschnittsfläche.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, bei der hergestellten Zündspule 18 unter Beibehaltung des wegen der erforderlichen Hochspannungsüberschlagsfestigkeit erforderlichen Wickelkörpers 27 für die Sekundärwicklung 26 den Wickelkörper für die Primärwicklung 17 einzusparen, die Verlustwärme der Primärwicklung 17 mittels des direkt an der Primärwicklung 17 anliegenden Eisenkerns 31 rasch abzuleiten und so einer Zündspule 18 zu schaffen, die gegenüber einer Zündspule mit konventionellem Aufbau mit je einem Wickelkörper für die Primärwicklung 17 und die Sekundärwicklung 26 eine, bezogen auf das Bauvolumen der Zündspule 18, erhöhte Leistungsausbeute ermöglicht.
  • Dabei kann beispielsweise, bei feststehender Leistungsabgabe der Zündspule 18, deren Baugröße verringert werden, was der Tendenz im Fahrzeugkomponentenbau entspricht.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Spule, insbesondere einer Zündspule für die Zündanlage einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine Primärwicklung (17) der Spule (18) auf einem Dorn (13) einer Wickelmaschine (11) gewickelt wird, daß eine Sekundärwicklung (26) der Spule (18), die auf einem Wickelkörper (27) angeordnet ist, koaxial über die Primärwicklung (17) geschoben wird, daß mit dem Herausziehen des Dornes (13) aus der Primärwicklung (17) ein achsgleich zum Dorn (13) angeordneter Eisenkern (31) in die Primärwicklung (17) eingeführt wird und ein mit dem Eisenkern (31) mitgeführtes und die Spule (18) umschließendes Gehäuse (34) mit Gießharz, das nach dem Aushärten einen Kunststoffblock bildet, ausgegossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (13) die axiale Wicklungsbreite der Primärwicklung (17) beidseitig überragt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (17) axial begrenzt wird, einerseits von einem Bund (14) und andererseits von einem Anschlag (16) und die Außenmaße der Primärwicklung (17) gleich oder kleiner sind als die zugeordneten Außenmaße von Bund (14) und Anschlag (16).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bund (14) ein Anschlußelemente (23, 24) enthaltender Anschlußstecker (21) ausgebildet ist und der Anfang der Primärwicklung (17) mit einem ersten Anschlußelement (23) und das Ende der Primärwicklung (17) mit einem zweiten Anschlußelement (24) verbunden wird und die beiden Anschlußelemente (23, 24) voneinander elektrisch isoliert sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (26) an ihrem Ende mit einem in dem Gehäuse (34) angebrachten Hochspannungsanschluß (38) vermittels eines Leitklebers verbunden wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (26) an ihrem Anfang mit dem zweiten Anschlußelement (24) verbunden wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (31) elektrisch isolierend umspritzt wird und der umspritzte Eisenkern (31) in den Außenmaßen gleich oder kleiner ist als die zugeordneten Außenmaße des Dorns (13).
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