EP1540676A1 - Ignition coil having an improved power transmission - Google Patents

Ignition coil having an improved power transmission

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EP1540676A1
EP1540676A1 EP03750558A EP03750558A EP1540676A1 EP 1540676 A1 EP1540676 A1 EP 1540676A1 EP 03750558 A EP03750558 A EP 03750558A EP 03750558 A EP03750558 A EP 03750558A EP 1540676 A1 EP1540676 A1 EP 1540676A1
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EP
European Patent Office
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winding
ignition coil
primary
section
windings
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Withdrawn
Application number
EP03750558A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Horst Hendel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TE Connectivity Germany GmbH
Original Assignee
Tyco Electronics AMP GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Tyco Electronics AMP GmbH filed Critical Tyco Electronics AMP GmbH
Publication of EP1540676A1 publication Critical patent/EP1540676A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/12Ignition, e.g. for IC engines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/045Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core
    • H01F2017/046Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core helical coil made of flat wire, e.g. with smaller extension of wire cross section in the direction of the longitudinal axis
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823Wires

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

The invention relates to an ignition coil for ignition systems, particularly a rod ignition coil for internal combustion engines, comprising at least one primary winding (4) and at least one secondary winding (5), whereby a high voltage is induced in the secondary winding when there is a flow of current in the primary winding. A ferromagnetic core (2) is partially surrounded by the primary winding and by the secondary winding and, in addition, one of the two windings is at least partially surrounded by the other. The aim of the invention is to provide an improved ignition coil that guarantees an increased operational reliability and energy efficiency as well as a reduced risk of overheating during operation. To this end, at least one of the windings comprises at least one section having a winding thickness that is greater than the remaining winding thickness, whereby the diameter of the innermost windings in the at least one section is less than the diameter of the innermost windings in the remaining winding sections.

Description

Zündspule mit verbesserter Energieübertragung Ignition coil with improved energy transfer
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündspule für Zündanlagen, insbesondere eine Stabzündspule für Brennkraftmaschinen, mit mindestens einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung, wobei bei Stromfluss in der Primärwicklung eine Hochspannung in der Sekundärwicklung induziert wird. Ein ferromagnetischer Kern ist von der Primärwicklung und der Sekundärwicklung teilweise umschlossen und zusätzlich wird eine der beiden Wicklungen von der anderen wenigstens teilweise umgeben.The present invention relates to an ignition coil for ignition systems, in particular a pencil ignition coil for internal combustion engines, with at least one primary winding and at least one secondary winding, a high voltage being induced in the secondary winding when current flows in the primary winding. A ferromagnetic core is partially enclosed by the primary winding and the secondary winding, and in addition one of the two windings is at least partially surrounded by the other.
Zündspulen dieser Art sind üblicherweise extrem volumen- und gewichtsminimiert gestaltet und werden vorwiegend in Brennkraftmaschinen eingesetzt, bei denen jeder Brennkraftzylinder mit einer eigenen Zündspule ausgestattet ist und direkt ohne aufwändige Halteelemente auf der Zündkerze sitzt. Solche Zündspulen werden auch als Ein- zelfunkenzündspulen oder Stabzündspulen bezeichnet und müssen besonders rüttelfest und temperaturbelastbar sein, da sie direkt mit dem Schwingungen erzeugenden und aufgeheizten Motorblock Kontakt haben.Ignition coils of this type are usually designed to be extremely volume and weight minimized and are predominantly used in internal combustion engines in which each internal combustion cylinder is equipped with its own ignition coil and sits directly on the spark plug without complex holding elements. Such ignition coils are also referred to as single-spark ignition coils or pencil-type ignition coils and must be particularly vibration-proof and temperature-resistant, since they have direct contact with the engine block which generates and heats up.
Eine solche Einzelfunkenzündspule weist neben der primären und sekundären Indukti- onsspule einen speziellen Magnetkreis auf und kann zudem ein elektronisches Schaltelement beinhalten, beispielsweise eine Endstufe, die mit den Induktionsspulen zu einer Einheit verbunden ist. Zwei Steckverbinder, einer für die Verbindung des Hochspannungsanschlusses zur Zündkerze hin und ein in der Regel vierpoliger Steckverbinder für die Stromversorgung aus dem Bordnetz und die Ansteuerleitung, vervollständigen eine solche Zündspule. Die Ansteuerung der Zündsysteme erfolgt durch die Motorelektronik, welche aus einer Vielzahl von dynamischen Motorkenndaten den Zündzeitpunkt bestimmt.In addition to the primary and secondary induction coils, such a single spark ignition coil has a special magnetic circuit and can also contain an electronic switching element, for example an output stage, which is connected to the induction coils to form a unit. Two plug connectors, one for connecting the high-voltage connection to the spark plug and a generally four-pin plug connector for the power supply from the vehicle electrical system and the control line, complete such an ignition coil. The ignition systems are controlled by the engine electronics, which determine the ignition timing from a large number of dynamic engine characteristics.
Derartige Einzelfunken-Zündsysteme besitzen gegenüber einem Zündsystem, das aus einer einzigen Zündspule gespeist wird und nach dem Verteilerprinzip arbeitet, den Vorteil, dass sämtliche Hochspannungsleitungen einschließlich des mechanischen Antriebs- und Verteileraufbaus, der im Betrieb nachteilig einem Verschleiß sowie der Ver- unreinigung unterliegt, die den Zündzeitpunkt beeinflussen oder die Zündleistung beeinträchtigen, entfallen können.Single spark ignition systems of this type have the advantage over an ignition system that is fed from a single ignition coil and works according to the distributor principle that all high-voltage lines, including the mechanical drive and distributor structure, are disadvantageous in operation and wear and tear. cleanliness is subject to influence, which affect the ignition timing or impair the ignition performance.
Für solche Zündspulen gelten die im Folgenden erläuterten physikalischen Wirkprinzi- pien der Energieübertragung. Dabei wird von einer fremdbestromten Primärspule und dem damit einhergehenden Aufbau eines Magnetfeldes, der bei Primärstromunterbrechung zu einer induktiven Übertragung auf die Sekundärwicklung führt, ausgegangen.The physical principles of energy transmission explained below apply to such ignition coils. It is assumed that an externally energized primary coil and the associated build-up of a magnetic field, which leads to inductive transmission to the secondary winding when the primary current is interrupted.
Der sekundäre Stromaufbau im Hochspannungsteil erfolgt allein nach dem Induktions- prinzip aus der Magnetflussreduzierung, die durch das Abschalten des Primärstroms und die damit einhergehende Magnetflussänderung hervorgerufen wird. Dieser Stromaufbau und die einsetzende Entladung verläuft jedoch nicht kontinuierlich, sondern in vier Phasen, entsprechend der jeweils dominierenden physikalischen Einflussgrößen. Dabei beginnt der Stromaufbau aufgrund der Kapazität der Sekundärwicklung bereits vor der eigentlichen Entladung über die Zündkerzenelektroden unmittelbar nach dem Einsetzen der primären Stromabsenkung.The secondary current build-up in the high-voltage section takes place solely on the basis of the induction principle from the magnetic flux reduction, which is caused by switching off the primary current and the associated change in magnetic flux. However, this current build-up and the onset of discharge do not run continuously, but in four phases, depending on the dominating physical factors. Due to the capacity of the secondary winding, the current build-up begins before the actual discharge via the spark plug electrodes immediately after the primary current reduction has started.
Die erste Phase des sekundären Stromaufbaus setzt verzögerungsfrei beim Start der primären Stromabsenkung ein. Dabei kommt es zu einer Ladungsverschiebung entspre- chend der Kapazität der Sekundärwicklung mit einhergehender Bildung entsprechender elektrischer Felder an den Zündkerzenelektroden, die dann den eigentlichen Stromdurchbruch bewirken. Für die Bildung der für den sekundären Stromdurchbruch nötigen elektrischen Felder ist eine erhebliche primäre Stromabsenkung erforderlich, ausgehend vom Höchstwert des Primärstroms. Sie beträgt ca. 30% mit einer Wirkdauer von 2 bis 5 μsec und wird mitbestimmt vom Zündspulenkonzept und dem elektronischen Schalter, der die Abschaltgeschwindigkeit des Primärstroms beeinflusst.The first phase of the secondary current build-up starts without delay when the primary current reduction starts. This results in a charge shift corresponding to the capacity of the secondary winding, with the associated formation of corresponding electrical fields at the spark plug electrodes, which then cause the actual current breakdown. For the formation of the electrical fields required for the secondary current breakdown, a substantial primary current reduction is necessary, starting from the maximum value of the primary current. It is approx. 30% with a duration of action of 2 to 5 μsec and is determined by the ignition coil concept and the electronic switch, which influences the switch-off speed of the primary current.
Bei verlustfreier Betrachtung sowie für einen offenen Stromkreis gilt für Induktions- und Selbstinduktionsvorgänge die BeziehungWhen viewed losslessly and for an open circuit, the relationship applies to induction and self-induction processes
ΔΦ Uindu = N — oder At ΔΦ Uindu = N - or At
Die zweite Phase des sekundären Stromverlaufs ist ein sprunghafter Anstieg ohmschen Charakters einhergehend mit dem Stromdurchbruch. Er hat im Wesentlichen keine in- duktive Ursache, vielmehr resultiert er aus der kapazitiven Entladung der in der ersten Phase angestauten Ladung der Sekundärwicklung.The second phase of the secondary current curve is a sudden increase in the ohmic character associated with the current breakdown. It has essentially no inductive cause; rather, it results from the capacitive discharge of the charge of the secondary winding that has accumulated in the first phase.
In der dritten Phase des sekundären Stromanstiegs dominieren reine Induktionsvorgänge, wobei durch weitere Absenkung des Primärstroms und den dadurch bedingten An- stieg des Sekundärstroms die Magnetflussänderung als Differenz der zugehörigen Amperewindungen (Primärseite sinkt, Sekundärseite steigt) wirkt und dementsprechend verläuft der Anstieg des Sekundärstroms flacher, obwohl die Absenkung des Primärstroms zu diesem Zeitpunkt noch gleichbleibend verläuft. Erst gegen Ende der primären Stromabsenkung verflacht sich der Verlauf und der Anstieg des Sekundärstroms erreicht in einem weichen Auslauf seinen Höchstwert. Das physikalische Prinzip des sekundären Stromanstiegs kommt dadurch zum Ausdruck, dass in jeder Phase des Anstiegs immer maximal nur soviel sekundäre Amperewindungen sich einstellen können, wie zuvor pri- märseitig an Amperewindungen induziert wurden, da als Energiegröße bei der Induktion allein das Magnetfeld (ursprünglich erzeugt von der Primärwicklung) auftritt und ent- sprechend dem Energieerhaltungssatz sich selbst nicht vermehren kann, auch nicht mit noch so schneller Primärstromabsenkung.In the third phase of the secondary current increase, pure induction processes dominate, whereby by further lowering the primary current and the consequent increase in the secondary current, the change in magnetic flux acts as the difference between the associated ampere windings (primary side decreases, secondary side increases) and accordingly the increase in the secondary current is flatter, although the lowering of the primary current is still constant at this time. Only at the end of the primary current reduction does the course flatten out and the increase in the secondary current reaches its maximum value in a soft outlet. The physical principle of the secondary current increase is expressed by the fact that in each phase of the increase only as much secondary ampere windings can occur as have been induced on the primary side of ampere windings because the magnetic field (originally generated by of the primary winding) occurs and cannot increase itself according to the energy conservation rate, not even with the quickest reduction in primary current.
Somit gilt für die Phase des sekundären Stromanstiegs folgender Zusammenhang mit der primären Stromabsenkung bei verlustfreier Betrachtung:For the phase of the secondary current increase, the following relationship applies to the primary current reduction when viewed without loss:
" ^sekundär X θlsekundar — pπmär X dprimar"^ secondary X θl se kundar - pπmar X dprimar
Dieses physikalische Prinzip wirkt weitgehend unabhängig von der Geschwindigkeit der primären Schaltvorgänge, sofern ausreichend Spannung induziert wird, um die ohm- sehen Widerstände zu überwinden. Diese Abläufe entstehen außerdem unabhängig vom Vorhandensein eines Eisenkreises. Die vierte Phase des sekundären Stromverlaufs stellt das magnetische Freilaufen des Eisenkreises dar, insbesondere des magnetischen Spulenkerns, wobei die Gegeninduktion der Sekundärspule die Wirkdauer des magnetischen Freilaufens maßgeblich bestimmt. Die Primärwicklung ist in dieser Phase bereits stromlos und ein Einfluss auf die Sekundärseite wäre, sofern wegen der Kleinheit nennenswert, nur über Kapazität möglich.This physical principle is largely independent of the speed of the primary switching processes, provided sufficient voltage is induced to overcome the ohmic resistances. These processes also occur regardless of the presence of an iron circle. The fourth phase of the secondary current curve represents the magnetic freewheeling of the iron circuit, in particular of the magnetic coil core, the mutual induction of the secondary coil decisively determining the effective duration of the magnetic freewheeling. The primary winding is already de-energized in this phase and an influence on the secondary side would only be possible via capacitance, insofar as it is small due to its small size.
Sämtliche der bisher bekannten kleinvolumigen Zündspulen, wie sie beispielsweise in der DE 199 62 279 A1 , der DE 199 27 820 C1 , der WO 99/36693, der DE 199 50 566 A1 , der EP 1 111 630 A2 oder der EP 0 959 481 A2 gezeigt sind, sind im Betrieb der Gefahr einer Überhitzung ausgesetzt. Diese resultiert aus der Eigenerwärmung vor allem durch die beträchtliche Strombelastung (15 Ampere) der Primärwicklung, aber auch durch die Verlustleistung der Sekundärwicklung. Hinzu kommt die thermische Belastung durch die relativ große Umgebungstemperatur des Motorblocks (bis 125°C). Der gerin- gere Wärmewert an kleinvolumigen Zündspulen erschwert weiter die Erreichung eines vertretbar temperierten Gleichgewichtszustands (maximal 160°C), vor allem im Dauerbetrieb mit maximaler Zündfrequenz.All of the previously known small-volume ignition coils, as described, for example, in DE 199 62 279 A1, DE 199 27 820 C1, WO 99/36693, DE 199 50 566 A1, EP 1 111 630 A2 or EP 0 959 481 A2 are exposed to the risk of overheating during operation. This results from self-heating primarily due to the considerable current load (15 amperes) in the primary winding, but also due to the power loss of the secondary winding. In addition, there is the thermal load due to the relatively high ambient temperature of the engine block (up to 125 ° C). The lower calorific value on small-volume ignition coils further complicates achieving an acceptable tempered state of equilibrium (maximum 160 ° C), especially in continuous operation with the maximum ignition frequency.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 959 481 A2 ist ein Ausführungsbeispiel einer kleinvolumigen Stabzündspule bekannt, bei dem die Gefahr einer Überhitzung insbesondere der elektronischen Endstufe herabgesetzt werden soll, wodurch auch bei hohen thermischen Belastungen die Betriebssicherheit erreicht werden soll. Dabei wird der Uberhitzung passiv vorgebeugt, indem man die einzelnen Wärmequellen mittels einer Trennlücke zu entkoppeln versucht. Diese Lösung bietet allerdings den Nachteil, dass der eigentlichen Entstehung der unerwünschten Wärme nicht entgegengewirkt wird.From the European patent application EP 0 959 481 A2 an embodiment of a small-volume pencil ignition coil is known, in which the risk of overheating, in particular of the electronic output stage, is to be reduced, as a result of which operational safety is to be achieved even under high thermal loads. Overheating is prevented passively by trying to decouple the individual heat sources by means of a separation gap. However, this solution has the disadvantage that the actual generation of the undesired heat is not counteracted.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Zündspule für Zündanlagen, insbesondere eine Stabzündspule für Brennkraftmaschinen, anzugeben, die eine erhöhte Betriebssicherheit und Energieeffizienz sowie eine verringerte Gefahr der Überhitzung im Betrieb gewährleistet.The object of the present invention is therefore to provide an improved ignition coil for ignition systems, in particular a pencil ignition coil for internal combustion engines, which ensures increased operational safety and energy efficiency and a reduced risk of overheating during operation.
Diese Aufgabe wird durch eine Zündspule für Zündanlage, insbesondere eine Stabzündspule für Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die hohe Wärmebelastung einer Zündspule aktiv herabgesetzt werden kann, indem die einzelnen Wärmequellen betrachtet und die elektrischen und magnetischen Verlustleistungen an den Induktionsspulen herabgesetzt werden. Diese erfindungsgemäße Erhöhung des Energieübertragungswirkungsgrades wird durch eine Einschnürung des Magnetfeldes in mindestens einem Abschnitt mit gegenüber der übrigen Wicklungsdichte erhöhter Wicklungsdichte erzielt, in welchem der Durchmesser der innersten Windungen geringer ist als in den übrigen Wicklungsabschnitten.This object is achieved by an ignition coil for ignition system, in particular a pencil ignition coil for internal combustion engines with the features of patent claim 1. The present invention is based on the finding that the high thermal load on an ignition coil can be actively reduced by considering the individual heat sources and reducing the electrical and magnetic power losses at the induction coils. This increase in energy transfer efficiency according to the invention is achieved by constricting the magnetic field in at least one section with a higher winding density than the remaining winding density, in which the diameter of the innermost turns is smaller than in the other winding sections.
Durch eine vergleichsweise niedrige Bestromung der Primärwicklung wird die elektronische Endstufe außerdem thermisch wie auch elektrisch entlastet und damit die Betriebssicherheit gesteigert. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Ausführung der Zündspule den Vorteil einer Reduzierung des Bauvolumens um etwa 15% gegenüber den derzeit bekannten und vergleichbaren Zündspulenkonzepten. So hat eine übliche Topfzündspule beispielsweise ein Bauvolumen von mehr als 300 cm3 (Durchmesser 5,9 cm, Länge 11 ,5 cm). Die Stabzündspule in der erfindungsgemäßen Ausführung kommt einschließlich des Hochspannungsanschlusses mit einem Volumen von etwa 30 cm3 aus (Durchmesser etwa 2,2 cm, Länge 8,2 cm).A comparatively low current supply to the primary winding also relieves the thermal and electrical stress on the electronic output stage, thereby increasing operational reliability. In addition, the design of the ignition coil according to the invention has the advantage of reducing the construction volume by approximately 15% compared to the currently known and comparable ignition coil concepts. For example, a conventional pot ignition coil has a construction volume of more than 300 cm 3 (diameter 5.9 cm, length 11.5 cm). The pencil ignition coil in the embodiment according to the invention manages, including the high-voltage connection, with a volume of approximately 30 cm 3 (diameter approximately 2.2 cm, length 8.2 cm).
Schließlich bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass die Zündleistung im gesamten Bereich der Arbeitstemperatur (-40°C bis maximal +180°C) nur verhältnismäßig geringen Schwankungen unterliegt.Finally, the solution according to the invention offers the advantage that the ignition power is subject to only relatively slight fluctuations in the entire range of the working temperature (-40 ° C. to a maximum of + 180 ° C.).
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Sekundärwicklung gegenüber der Primärwicklung so angeordnet, dass jeweils ein Abschnitt mit erhöhter Wicklungsdichte an der einen Wicklung mit einem Abschnitt übriger Wicklungsdichte an der anderen Wick- lung in axialer Richtung korrespondiert. Durch dieses Durchdringen des Volumens der beiden Wicklungen kann die Energieübertragung wesentlich verbessert werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind Primärwicklung und Sekundärwicklung so angeordnet, dass die Primärwicklung die Sekundärwicklung umschließt, und dass der Abschnitt mit erhöhter Wicklungsdichte ein Anfangs- und/oder Endabschnitt der Primärwicklung ist. Die Sekundärwicklung ist in dem übrigen Wicklungsab- schnitt der Primärwicklung angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass die hochohmige Sekundärwicklung in Kernnähe angeordnet ist und die niederohmige Primärwicklung, die keine besondere Isolation benötigt, außen angeordnet ist. Dadurch kann ein besonders geringer Baudurchmesser der Zündspule erreicht werden. Grundsätzlich lässt sich bereits durch das Vorsehen nur eines Abschnitts mit erhöhter Wicklungsdichte und ver- ringertem Durchmesser der innersten Windungen ein den Wirkungsgrad steigernder Effekt erzielen. Dabei wird dieser Bereich zweckmäßigerweise aufgrund der Isolationsvorteile am hochspannungsabgewandten Endauslauf der Primärwicklung vorgesehen. Sieht man dagegen sowohl im Anfangs- wie auch im Endabschnitt der Primärwicklung einen solchen Bereich mit erhöhter Wicklungsdichte und verringertem Durchmesser der innersten Windungen vor, so hat dies den Vorteil, dass die Sekundärwicklung von drei Seiten magnetisch umschlossen ist.According to an advantageous development, the secondary winding is arranged with respect to the primary winding in such a way that a section with increased winding density on one winding corresponds in the axial direction to a section with other winding density on the other winding. This penetration of the volume of the two windings can significantly improve the energy transfer. According to a further advantageous embodiment, the primary winding and secondary winding are arranged such that the primary winding encloses the secondary winding and that the section with increased winding density is a start and / or end section of the primary winding. The secondary winding is arranged in the remaining winding section of the primary winding. This offers the advantage that the high-resistance secondary winding is arranged near the core and the low-resistance primary winding, which does not require any special insulation, is arranged on the outside. A particularly small overall diameter of the ignition coil can thereby be achieved. In principle, the provision of only one section with increased winding density and reduced diameter of the innermost windings can achieve an effect which increases the efficiency. In this case, this area is expediently provided on the end outlet of the primary winding facing away from the high voltage due to the insulation advantages. On the other hand, if one provides such a region with increased winding density and reduced diameter of the innermost turns both in the beginning and in the end section of the primary winding, this has the advantage that the secondary winding is magnetically enclosed on three sides.
Sieht man an der Sekundärwicklung weiterhin eine Vorwicklung und/oder eine Endwicklung vor, die von dem Anfangs- und/oder Endabschnitt der Primärwicklung um- schlössen ist, so kann das zur Verfügung stehende Volumen in besonders effektiver Weise genutzt werden.If a preliminary winding and / or a final winding, which is enclosed by the start and / or end section of the primary winding, is further provided on the secondary winding, the available volume can be used in a particularly effective manner.
Verwendet man anstelle der üblichen Runddrahtwicklung eine Flachdrahtwicklung für mindestens eine der Wicklungen, so kann die Stromdichte erhöht und dadurch die Ein- schnürwirkung auf das Magnetfeld weiter erhöht werden. Der Einsatz von Flachdraht hat gegenüber einem Runddraht weiter den Vorteil, dass eine größere Wickeldichte erreichbar ist und somit die notwendige Windungszahl der Primärwicklung niederohmiger herstellbar ist, ohne mehr Wickelvolumen zu benötigen. Das großflächige Aneinanderliegen der einzelnen Windungen aus Flachdraht ermöglicht außerdem einen weit besseren Wärmefluss nach außen hin, als das bei einem Runddraht mit einer Linien- bzw. Punktberührung der Windungen untereinander der Fall ist. Um das Magnetfeld optimal zu führen, kann die Zündspule weiterhin eine weichmagnetische Hülse aufweisen, welche die Wicklungen und den Kern umschließt.If, instead of the usual round wire winding, a flat wire winding is used for at least one of the windings, the current density can be increased and the constriction effect on the magnetic field can be further increased. The use of flat wire has the advantage over a round wire that a larger winding density can be achieved and the necessary number of turns of the primary winding can thus be produced with less resistance without requiring more winding volume. The large area of the individual turns of flat wire also allows a far better heat flow to the outside than is the case with a round wire with a line or point contact of the turns with each other. In order to optimally guide the magnetic field, the ignition coil can furthermore have a soft magnetic sleeve which encloses the windings and the core.
Eine Segmentierung der Sekundärwicklung kann für eine Verbesserung der Span- nungsfestigkeit vorgesehen sein.A segmentation of the secondary winding can be provided to improve the dielectric strength.
Zur Sicherstellung der Isolationsfestigkeit zur Primärwicklung hin bei gleichzeitiger Einhaltung geringster Volumenbelegung können die Wickelhöhen dieser sekundären Segmentwicklungen kaskadenförmig abnehmend in der Wickelhöhe ausgeführt sein. Ent- sprechend der ansteigenden Hochspannung von Segment zu Segment werden die Wandstärken der Isolation zur Primärwicklung hin gesteigert.To ensure the insulation strength to the primary winding while at the same time maintaining the lowest volume occupancy, the winding heights of these secondary segment windings can be made cascade-decreasing in the winding height. In accordance with the increasing high voltage from segment to segment, the wall thicknesses of the insulation towards the primary winding are increased.
Des weiteren kann, wenn die Endausläufe der Sekundärwicklung in einem axialen Verlauf an die Stirnseiten der Induktionsspulen herausgeführt werden, der mindestens eine Abschnitt mit erhöhter Wicklungsdichte der Primärwicklung exzentrisch mit Bezug auf den Kern und den übrigen Wicklungsbereich der Primärwicklung angeordnet sein.Furthermore, if the end outlets of the secondary winding are led out in an axial course to the end faces of the induction coils, the at least one section with increased winding density of the primary winding can be arranged eccentrically with respect to the core and the other winding region of the primary winding.
Sind dabei Anfangs- und Endbereich der Primärwicklung als Abschnitte mit erhöhter Wicklungsdichte ausgeführt, ist es vorteilhaft für die magnetfeldeinschnürende Wirkung, eine radial um 180° versetzte Anordnung der Exzentrizität zu wählen.If the start and end areas of the primary winding are designed as sections with increased winding density, it is advantageous for the magnetic field constricting effect to choose a radially offset arrangement of the eccentricity.
Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Ausgestaltungen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende Einzelheiten des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of the advantageous embodiments shown in the accompanying drawings. Similar or corresponding details of the subject matter of the invention are provided with the same reference numerals. Show it:
Fig. 1 ein Schnittbild einer erfindungsgemäßen Zündspule gemäß einer ersten Ausführungsform;Figure 1 is a sectional view of an ignition coil according to the invention according to a first embodiment.
Fig. 2 die zeitlichen Stromverläufe von Primärseite und Sekundärseite einer erfindungsgemäßen Zündspule im Vergleich zu einem herkömmlichen Zündsystem; Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Flachdrahtwicklung im Vergleich zu einer Runddrahtwicklung;2 shows the current curves over time of the primary side and secondary side of an ignition coil according to the invention in comparison with a conventional ignition system; 3 shows a schematic sectional illustration of a flat wire winding in comparison to a round wire winding;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Zündspule gemäß einer zweiten Ausführungsform;4 shows a sectional illustration of an ignition coil according to the invention in accordance with a second embodiment;
Fig. 5 einen Schnitt durch die Zündspule der Fig. 4 entlang der Schnittlinie A-A.Fig. 5 shows a section through the ignition coil of Fig. 4 along the section line A-A.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zündspule 10 gemäß ei- ner ersten Ausführungsform. Wie aus dieser schematischen Darstellung ersichtlich, besteht die Zündspule 10 zu ca. 45% aus hochwirksamen Isoliermaterial 1 , das meist aus Kunststoff mit einer Durchschlagsfestigkeit von ca. 30kV/mm gefertigt wird und vor allem die hochspannungsführende Sekundärwicklung 5 von den übrigen Bestandteilen elektrisch isoliert.1 shows a longitudinal section through an ignition coil 10 according to the invention in accordance with a first embodiment. As can be seen from this schematic representation, the ignition coil 10 consists of approximately 45% highly effective insulating material 1, which is usually made of plastic with a dielectric strength of approximately 30 kV / mm and, above all, the high-voltage secondary winding 5 is electrically insulated from the other components.
Der Eisenkreis, der einen weichmagnetischen Kern 2 mit hoher Sättigungsinduktion und eine die äußere Hülle bildende weichmagnetische Hülse 3 aufweist, die beide annähernd in der vollen Länge der Zündspule 10 ausgeführt sind, beansprucht ca. 25% des Bauvolumens. Die niederohmige Primärwicklung 4 belegt ein Volumen von ca. 20% und ist damit vom Volumen her in der Regel doppelt so groß wie die hochohmige Sekundärwicklung 5 mit ca. 10% Anteil am Gesamtvolumen.The iron circuit, which has a soft magnetic core 2 with high saturation induction and a soft magnetic sleeve 3 forming the outer shell, both of which are approximately the full length of the ignition coil 10, takes up approximately 25% of the construction volume. The low-resistance primary winding 4 occupies a volume of approx. 20% and is therefore usually twice as large in volume as the high-resistance secondary winding 5 with approx. 10% share of the total volume.
Weil zur Erreichung dieses relativ kleinen Bauvolumens sämtliche Bestandteile der Zündspule 10 in der Dimensionierung stark beschränkt sein müssen, bleibt es nicht aus, dass der weichmagnetische Kern 1 eigentlich eine Unterdimensionierung aufweist, die nur teilweise dadurch kompensiert werden kann, dass der Eisenkreis an den Stirnseiten magnetisch offen gestaltet ist. Dies hat zur Folge, dass bei der Bestromung einer herkömmlichen zylindrischen Primärspule mit ihrem gleichbleibenden und wegen der notwendigen Isolation relativ großen Durchmesser ihrer innersten Wicklungen beträchtliche magnetische Streuflüsse auftreten, die nicht nur dem Nutzfluss verloren gehen, sondern darüber hinaus diesen noch weiter schwächen, da der Streufluss dem Nutzfluss bei der Primärstromabsenkung teilweise entgegenwirkt. Der gesamte Innenraum der Primärspule führt den magnetischen Fluss, da der Eisenkern gänzlich in magnetische Sätti- gung getrieben werden muss, um die notwendige Induktion in Sekundärwicklung sicherzustellen. Um den Magnetflussumsatz zu steigern, können an den Stirnflächen des weichmagnetischen Kerns gegenpolig zum Magnetfeld der Primärwicklung 4 Dauermagnete angeordnet sein. Damit ist eine höhere Zündleistung erzielbar, die jedoch nur mit entsprechender Steigerung des Primärstroms erreichbar ist, wodurch eine erhöhte thermische Belastung auftritt. Der magnetische Streufluss ist mit dieser Methode nicht reduzierbar, im Gegenteil ist davon auszugehen, dass der magnetische Streufluss vor allem an den Endausläufen der Primärwicklung 4 aufgrund der entgegengesetzten Polung der Dauermagnete zum Primärmagnetfeld prozentual steigt.Because in order to achieve this relatively small construction volume, all components of the ignition coil 10 must be severely limited in size, it does not fail to appear that the soft magnetic core 1 is actually undersized, which can only be partially compensated for by the fact that the iron circle is magnetic at the end faces is open. The result of this is that when a conventional cylindrical primary coil is energized with its constant and, due to the necessary insulation, relatively large diameter of its innermost windings, considerable magnetic stray fluxes occur which are not only lost to the useful flow, but also further weaken it, since the Stray flux partially counteracts the useful flow during primary current reduction. The entire interior of the primary coil carries the magnetic flux, since the iron core is completely must be driven to ensure the necessary induction in the secondary winding. In order to increase the magnetic flux conversion, 4 permanent magnets can be arranged on the end faces of the soft magnetic core opposite to the magnetic field of the primary winding. A higher ignition power can thus be achieved, but this can only be achieved with a corresponding increase in the primary current, as a result of which an increased thermal load occurs. The magnetic leakage flux cannot be reduced with this method; on the contrary, it can be assumed that the magnetic leakage flux increases as a percentage especially at the end outlets of the primary winding 4 due to the opposite polarity of the permanent magnets to the primary magnetic field.
Daher wird erfindungsgemäß der magnetische Streufluss vor allem an der Primärwicklung und insbesondere an deren Endausläufen dadurch reduziert, dass die Endausläufe der Primärwicklung 4 auf einer Länge von jeweils ca. 20% der Gesamtlänge der Primärspule auf mindestens die Hälfte des Innendurchmessers im übrigen Bereich verringert wird und gleichzeitig in diesen Anfangs- und Endabschnitten 6a, 6b die magnetische Feldstärke durch eine höhere Windungszahl im Vergleich zu dem Mittelbereich der Primärspule 4 auf ca. das Doppelte gesteigert wird. Dadurch kann der spezifische Magnet- fluss in diesen Abschnitten 6a, 6b in etwa verdoppelt werden.Therefore, according to the invention, the magnetic leakage flux, especially at the primary winding and in particular at its end outlets, is reduced in that the end outlets of the primary winding 4 are each reduced to at least half the inner diameter in the remaining area over a length of approx. 20% of the total length of the primary coil at the same time in these start and end sections 6a, 6b the magnetic field strength is increased to approximately twice by a higher number of turns in comparison to the central region of the primary coil 4. As a result, the specific magnetic flux in these sections 6a, 6b can be approximately doubled.
Die Sekundärwicklung 5 wird erfindungsgemäß in dem hohlraumbildenden Mittelbereich der Primärwicklung 4 angeordnet, und ihre Anschlussenden 5c, 5d sind sicher in dem Isoliermaterial 1 eingebettet und werden unterhalb der einschnürenden Windungen stirnseitig nach außen herausgeführt.According to the invention, the secondary winding 5 is arranged in the cavity-forming central region of the primary winding 4, and its connection ends 5c, 5d are securely embedded in the insulating material 1 and are led out to the outside below the constricting turns.
Ein den Wirkungsgrad steigernder Effekt lässt sich bereits durch eine nur einseitige Ausbildung eines Bereichs mit geringerem Durchmesser und erhöhte Wicklungsdichte erzielen, wobei dann der hochspannungsabgewandte Endauslauf 6b der Primärwicklung 4 wegen der Isolationsvorteile zu bevorzugen ist.An efficiency-increasing effect can already be achieved by forming an area with a smaller diameter and increased winding density on one side only, in which case the end outlet 6b of the primary winding 4 facing away from the high voltage is to be preferred because of the insulation advantages.
Das von der Primärwicklung 4 ausgehende Magnetfeld teilt sich in einen Verlauf im weichmagnetischen Kern 2, der den Hauptanteil bildet und einen Parallelverlauf, dessen Volumen einerseits durch die innersten Windungen der Primärwicklung 4 und andererseits durch die Oberfläche des weichmagnetischen Kerns 2 begrenzt wird. Der Quer- schnitt dieses Parallelvolumens ist nicht zuletzt wegen der dicken Isolationswandungen größer als der Querschnitt des Kerns 2 und dementsprechend ist eine erhebliche Leistungssteigerung durch die nahezu volle Nutzung auch dieses Magnetfelds für die Energieübertragung auf die Sekundärwicklung 5 möglich. Durch die magnetfeldeinschnüren- de Wirkung und die aus der höheren Windungszahl resultierende Steigerung der magnetischen Feldstärke kann zum einen der magnetische Widerstand an den magnetisch offenen Enden des Eisenkreises ausgeglichen werden und es kann erreicht werden, dass das primäre Magnetfeld die Sekundärwicklung 5 in wesentlich größerem Maße zu durchdringen vermag, um auch diesen Magnetfeldanteil bei der Energieübertragung wirksam zu nutzen.The magnetic field emanating from the primary winding 4 is divided into a course in the soft magnetic core 2, which forms the main part, and a parallel course, the volume of which is limited on the one hand by the innermost turns of the primary winding 4 and on the other hand by the surface of the soft magnetic core 2. The cross The cut of this parallel volume is not least due to the thick insulation walls larger than the cross section of the core 2 and accordingly a considerable increase in performance is possible due to the almost full use of this magnetic field for the energy transfer to the secondary winding 5. Due to the magnetic field constricting effect and the increase in the magnetic field strength resulting from the higher number of turns, on the one hand the magnetic resistance at the magnetically open ends of the iron circuit can be compensated for and it can be achieved that the primary magnetic field increases the secondary winding 5 to a much greater extent can penetrate to effectively use this magnetic field component in energy transmission.
In der gezeigten Ausführungsform ist (ebenso wie in der zweiten Ausführungsform der Fig. 4 und 5) die Sekundärwicklung 5 in einzelne Segmente unterteilt, was üblicherweise aus Spannungsfestigkeitsgründen erforderlich ist. Diese Segmentierung hat eine redu- zierende Wirkung auf die Gegeninduktion bei der sekundären Stromentladung. Die Folge ist eine verkürzte Wirkdauer (Brenndauer) der Stromentladung, die für eine zuverlässige Entflammung der brennbaren Gasmoleküle kritisch werden kann, vor allem wenn ein inhomogenes Gasgemisch oder ein nicht ideales Mischungsverhältnis vorliegt, wie dies beispielsweise in der Motorstartphase oder in einer Wechselphase der Motorleis- tung der Fall sein kann.In the embodiment shown (as in the second embodiment of FIGS. 4 and 5), the secondary winding 5 is divided into individual segments, which is usually necessary for reasons of dielectric strength. This segmentation has a reducing effect on the mutual induction in the secondary current discharge. The result is a shortened duration of action (burning time) of the current discharge, which can become critical for a reliable ignition of the flammable gas molecules, especially if there is an inhomogeneous gas mixture or a non-ideal mixture ratio, such as in the engine start phase or in an alternating phase of the engine power tion may be the case.
Daher ist, wie in Fig. 1 gezeigt, die Sekundärwicklung 5 mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Segmenten (hier beispielhaft fünf) ausgeführt und diese dafür in einer möglichst großen Wickelhöhe gestaltet. Die Isolationsfestigkeit innerhalb eines Seg- mentes kann durch eine geringere Wickelbreite eingehalten werden. Zur Sicherstellung der Isolationsfestigkeit zur Primärwicklung hin bei Einhaltung geringster Volumenbelegung werden die Wickelhöhen der sekundären Segmentwicklungen kaskadenförmig abnehmend in der Wickelhöhe ausgeführt. Entsprechend der ansteigenden Hochspannung von Segment zu Segment werden die Wandstärken der Isolation zur Primärwicklung 4 hin gesteigert. Eine größere Wickelhöhe der sekundären Wicklungssegmente steigert zudem auch die positive Wirkung des erfindungsgemäßen Prinzips einer eingeschnürten Primärwicklung dadurch, dass auch die Ausführung einer Primärwicklung mit größeren Durchmesserunterschieden zwischen dem Mittelbereich und dem Einschnürbereich möglich wird und die Sekundärwicklung noch intensiver von drei Seiten durch die Primärwicklung 4 umschlossen ist.Therefore, as shown in FIG. 1, the secondary winding 5 is designed with a comparatively small number of segments (here five by way of example) and for this purpose it is designed with the largest possible winding height. The insulation strength within a segment can be maintained by a smaller winding width. To ensure the insulation strength to the primary winding while maintaining the lowest volume occupancy, the winding heights of the secondary segment windings are made cascading in decreasing winding height. In accordance with the increasing high voltage from segment to segment, the wall thicknesses of the insulation towards the primary winding 4 are increased. A larger winding height of the secondary winding segments also increases the positive effect of the principle of a constricted primary winding according to the invention in that the execution of a primary winding with larger diameter differences between the central region and the constricted region is possible and the secondary winding is enclosed more intensely on three sides by the primary winding 4.
In der Fig. 2 sind die elektrischen Kenndaten einer mit den erfinderischen Merkmalen gestalteten Zündspule im Vergleich zu bekannten Zündsystemen gleicher Kategorie als Stromdiagramm dargestellt. Dabei bedeuten die Kurven 11 uns 13 den primärseitigen und sekundärseitigen Stromverlauf an einer herkömmlichen Zündspule und die Kurven 12 und 14 den primärseitigen und sekundärseitigen Stromverlauf an einer gemäß der vorliegenden Erfindung gestalteten Zündspule. Wie aus dem Diagramm erkennbar, ent- spricht der primäre Stromverlauf charakteristisch dem sekundären Stromverlauf mit dem Unterschied, dass der Primärstrom einen ansteigenden Verlauf, der Sekundärstrom dagegen zeitlich versetzt einen abfallenden Verlauf aufweist und die dazugehörigen Stromstärken sich entsprechend dem Produkt aus Stromstärke und Windungszahl verhalten. Ansonsten ist die Charakteristik der Stromverläufe exakt spiegelbildlich, was aus dem gemeinsamen Magnetkreis resultiert.2 shows the electrical characteristic data of an ignition coil designed with the inventive features in comparison to known ignition systems of the same category as a current diagram. Curves 11 and 13 mean the primary-side and secondary-side current profile on a conventional ignition coil and curves 12 and 14 the primary-side and secondary-side current profile on an ignition coil designed according to the present invention. As can be seen from the diagram, the primary current profile corresponds to the secondary current profile with the difference that the primary current has an increasing profile, the secondary current, on the other hand, has a declining profile and the associated current strengths behave according to the product of current strength and number of turns. Otherwise, the characteristics of the current profiles are exactly mirror images, which results from the common magnetic circuit.
Eine weitere Steigerung der magnetfeldeinschnürenden Wirkung der Abschnitte 6 mit erhöhter Wicklungsdichte und verringertem Durchmesser erhält man bei unveränderter Beibehaltung der erforderlichen Isolationswandstärken, indem die Primärspule 4 als Flachdrahtwicklung anstelle einer üblichen Runddrahtwicklung gestaltet ist. Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, ist die den Magnetfluss einschnürende Wirkung der Flachdrahtwicklung beträchtlich, insbesondere im Vergleich zu einem üblicherweise bei Primärwicklungen verwendeten Runddrahtdurchmesser von ca. 0,7 mm. Setzt man beispielsweise anstelle eines Runddrahtes mit einem Durchmesser von 0,7 mm einen Flachdraht von ca. 0,3 mm Dicke und gleicher Querschnittsfläche wie dem Runddraht ein, kann das Magnetfeld um etwa 15% eingeschnürt und der Wirkungsgrad der Energieübertragung in ähnlicher Größenordnung gesteigert werden. Dies ist vor allem auf die in dieser Anordnung erhöhte Stromdichte zurückzuführen. Wie aus Fig. 3 weiterhin erkennbar ist, berühren sich außerdem die einzelnen Flachdrahtwindungen in einem we- sentlich größeren Oberflächenbereich und gewährleisten dadurch eine bessere Wärmeabfuhr nach außen. Die Größenordnung der das Magnetfeld einschnürenden Wirkung kann, wie in Fig. 4 gezeigt, dadurch erweitert werden, dass die Endausläufe der Sekundärwicklung 5c und 5d auf kürzestem Wege in axialem Verlauf an die Stirnseiten der Zündspule 10 herausgeführt sind. Somit sind die relativ starken Isolationswandlungen rund um den Kern nicht mehr erforderlich, sondern es wird lediglich eine partielle Isolierung im Bereich der Durchführungen der sekundären Anschlussenden 5c und 5d notwendig. Es entfällt also an dem Kern 2 die massive Rundumausbildung der Isolation 3 in einem weiten Bereich. In dieser Ausführungsform sind die einschnürenden Abschnitte 6a, 6b nicht mehr konzentrisch zur Mittelachse des weichmagnetischen Kerns 2 und dem übrigen Mittelbe- reich der Primärwicklung 4 angeordnet. Es ist jedoch ein bedeutender Anteil der Primärwindungen näher an den Eisenkern herangeführt als bei der Ausführungsform der Fig. 1 und es kann damit eine entsprechende Steigerung der magnetischen Einschnürwirkung erzielt werden. Vorteilhaft für die einschnürende Wirkung ist die in Fig. 4 und der zugehörigen Schnittdarstellung der Fig. 5 gezeigte radial um 180° zueinander ver- setzte Anordnung der Exzentrizität der einschnürenden Abschnitte 6a, 6b der Primärwicklung.A further increase in the magnetic field constricting effect of the sections 6 with increased winding density and reduced diameter is obtained while maintaining the required insulation wall thicknesses by designing the primary coil 4 as a flat wire winding instead of a conventional round wire winding. As shown schematically in FIG. 3, the effect of the flat wire winding constricting the magnetic flux is considerable, in particular in comparison to a round wire diameter of approximately 0.7 mm which is usually used in primary windings. If, for example, a flat wire with a diameter of approx. 0.3 mm and the same cross-sectional area as the round wire is used instead of a round wire with a diameter of 0.7 mm, the magnetic field can be constricted by about 15% and the efficiency of energy transmission can be increased by a similar order of magnitude , This is primarily due to the increased current density in this arrangement. As can also be seen from FIG. 3, the individual flat wire turns also touch in a substantially larger surface area and thereby ensure better heat dissipation to the outside. The magnitude of the effect constricting the magnetic field can, as shown in FIG. 4, be expanded in that the end outlets of the secondary windings 5c and 5d are led out in the shortest possible way in an axial course to the end faces of the ignition coil 10. The relatively strong insulation changes around the core are therefore no longer necessary, but only partial insulation in the area of the bushings of the secondary connection ends 5c and 5d is necessary. So there is no massive all-round formation of the insulation 3 on the core 2 in a wide range. In this embodiment, the constricting sections 6a, 6b are no longer arranged concentrically to the central axis of the soft magnetic core 2 and the remaining central region of the primary winding 4. However, a significant proportion of the primary windings are brought closer to the iron core than in the embodiment in FIG. 1, and a corresponding increase in the magnetic constriction effect can thus be achieved. The arrangement of the eccentricity of the constricting sections 6a, 6b of the primary winding, which is shown in FIG. 4 and the associated sectional view of FIG. 5, is advantageous for the constricting effect, and is arranged radially offset by 180.degree.
Obwohl im Vorangegangenen nur zylindrische Zündspulen gezeigt wurden, ist die vorliegende Erfindung selbstverständlich auf jeden anderen Querschnitt, beispielsweise auf einen rechteckigen Querschnitt, anwendbar. Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung auch bei anderen Übertragern, insbesondere bei solchen mit einem verringerten Volumen des Eisenkreises, vorteilhaft eingesetzt werden. Although only cylindrical ignition coils have been shown above, the present invention is of course applicable to any other cross section, for example a rectangular cross section. Furthermore, the present invention can also be used advantageously in other transmitters, in particular in those with a reduced volume of the iron circuit.

Claims

Patentansprüche claims
1. Zündspule für Zündanlagen, insbesondere Stabzündspule für Brennkraftmaschinen, mit mindestens einer Primärwicklung (4) und mindestens einer Sekundärwicklung1. Ignition coil for ignition systems, in particular pencil ignition coil for internal combustion engines, with at least one primary winding (4) and at least one secondary winding
(5), wobei bei Stromfluss in der Primärwicklung (4) eine Hochspannung in der Sekundärwicklung (5) induziert wird, und mit einem ferromag netischen Kern (2), der von der Primärwicklung (4) und der Sekundärwicklung (5) zumindest teilweise umschlossen ist, wobei zusätzlich die eine der Wicklungen (4, 5) von der anderen wenigstens teilweise umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Wicklungen (4, 5) mindestens einen Abschnitt (6) mit gegenüber der übrigen Wicklungsdichte erhöhter Wicklungsdichte aufweist, wo- bei der Durchmesser der innersten Windungen in dem mindestens einen Abschnitt geringer ist als der Durchmesser der innersten Windungen in den übrigen Wicklungsabschnitten (9).(5), a high voltage being induced in the secondary winding (5) when current flows in the primary winding (4), and with a ferromagnetic core (2) which is at least partially enclosed by the primary winding (4) and the secondary winding (5) wherein, in addition, one of the windings (4, 5) is at least partially enclosed by the other, characterized in that at least one of the windings (4, 5) has at least one section (6) with a winding density that is increased compared to the other winding density, where - The diameter of the innermost turns in the at least one section is less than the diameter of the innermost turns in the other winding sections (9).
2. Zündspule nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung (5) gegenüber der Primärwicklung (4) so angeordnet ist, dass jeweils ein Abschnitt mit erhöhter Wicklungsdichte an der einen Wicklung mit einem2. Ignition coil according to claim 1, characterized in that the secondary winding (5) with respect to the primary winding (4) is arranged such that a section with increased winding density on the one winding with one
Abschnitt übriger Wicklungsdichte an der anderen Wicklung in axialer Richtung korrespondiert.Section of remaining winding density on the other winding corresponds in the axial direction.
3. Zündspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (4) die Sekundärwicklung (5) umschließt, und der mindestens eine Abschnitt mit erhöhter Wicklungsdichte ein Anfangs- und/oder Endabschnitt (6a,3. Ignition coil according to claim 1 or 2, characterized in that the primary winding (4) encloses the secondary winding (5), and the at least one section with increased winding density, a start and / or end section (6a,
6b) der Primärwicklung (4) ist und die Sekundärwicklung (5) in dem übrigen Wicklungsabschnitt (9) der Primärwicklung (4) angeordnet ist.6b) is the primary winding (4) and the secondary winding (5) is arranged in the remaining winding section (9) of the primary winding (4).
4. Zündspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung (4) weiterhin eine Vorwicklung (5a) und/oder Endwicklung (5b) mit re- duzierter Wicklungsdichte aufweist, die von dem Anfangs- und/oder Endabschnitt (6a, 6b) der Primärwicklung (4) umschlossen ist.4. Ignition coil according to claim 3, characterized in that the secondary winding (4) further a pre-winding (5a) and / or end winding (5b) with re reduced winding density, which is enclosed by the start and / or end section (6a, 6b) of the primary winding (4).
5. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Wicklungen (4, 5) eine Flachdrahtwicklung ist.5. Ignition coil according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the windings (4, 5) is a flat wire winding.
6. Zündspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine weichmagnetische Hülse (3) die Wicklungen (4, 5) und den Kern (2) umschließt.6. Ignition coil according to one of claims 1 to 5, characterized in that a soft magnetic sleeve (3) encloses the windings (4, 5) and the core (2).
7. Zündspule nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung (5) in eine Vielzahl von einzelnen Segmenten aufgeteilt ist.7. Ignition coil according to one of claims 3 to 6, characterized in that the secondary winding (5) is divided into a plurality of individual segments.
8. Zündspule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelhöhen der einzelnen Segmente kaskadenförmig abnehmend ausgeführt sind.8. Ignition coil according to claim 7, characterized in that the winding heights of the individual segments are designed to decrease in cascade.
9. Zündspule nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Abschnitt mit erhöhter Wicklungsdichte exzentrisch mit Be- zug auf die Mittelachse der Zündspule (10) angeordnet ist.9. Ignition coil according to one of claims 3 to 8, characterized in that the at least one section with increased winding density is arranged eccentrically with respect to the central axis of the ignition coil (10).
10. Zündspule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsabschnitt (6a) und der Endabschnitt (6b) der Primärspule (4) im wesentlichen um 180° versetzt exzentrisch mit Bezug auf die Mittelachse der Zündspule (10) angeordnet sind. 10. Ignition coil according to claim 9, characterized in that the start section (6a) and the end section (6b) of the primary coil (4) are arranged offset by 180 ° substantially eccentrically with respect to the central axis of the ignition coil (10).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1521012B1 (en) 2003-09-30 2008-02-20 Getrag Ford Transmissions GmbH Torsional vibration damper
TWI666993B (en) * 2014-05-21 2019-08-01 Philip Morris Products S. A. Inductive heating device and system for aerosol generation
BR112021006701A2 (en) 2018-10-11 2021-07-27 Philip Morris Products S.A. aerosol generating device for in-ductive heating of an aerosol forming substrate

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1474597A (en) * 1921-06-25 1923-11-20 Kent Arthur Atwater Induction coil
FR2321054A1 (en) * 1975-08-14 1977-03-11 Sev Marchal IGNITION COIL
JPS5961908A (en) * 1982-09-30 1984-04-09 Hitachi Ltd Split winding transformer
FR2719940B1 (en) * 1994-05-10 1996-07-05 Sagem Allumage Ignition coil.
JPH09186029A (en) * 1995-12-27 1997-07-15 Aisan Ind Co Ltd Ignition coil for internal combustion engine
JP2000100641A (en) * 1998-09-25 2000-04-07 Hitachi Ltd Ignition coil for internal combustion engine
US6094122A (en) * 1999-09-08 2000-07-25 Ford Motor Company Mechanical locking connection for electric terminals
US6650219B1 (en) * 2000-11-21 2003-11-18 Visteon Global Technologies, Inc. Ignition coil core isolation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2004027794A1 *

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KR20050057344A (en) 2005-06-16
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US7280023B2 (en) 2007-10-09
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JP2005539388A (en) 2005-12-22

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