ITMI20110654A1 - Dispositivo per la trasformazione di energia - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
“Dispositivo per la trasformazione di energiaâ€
La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per la trasformazione di energia.
In particolare la presente invenzione riguarda una bobina di accensione (detta anche Ignition coil) particolarmente utilizzata nei motori a combustione interna per trasformare la corrente di bassa tensione proveniente dalla batteria in corrente ad alta tensione necessaria alla produzione della scintilla all’interno della camera di combustione.
Sono note numerose varianti di bobine di accensione. In particolare la stessa Richiedente produce e commercializza da diversi anni una bobina di accensione il cui circuito elettromagnetico comprende un nucleo a I provvisto di almeno una superficie laterale ed almeno una superficie di testa.
Sul nucleo a I sono disposti un avvolgimento primario ed un avvolgimento secondario. Inoltre un nucleo periferico a forma di parentesi quadra eventualmente arrotondata forma un percorso magnetico con il nucleo a I mediante due porzioni di interazione in cui una prima porzione di interazione comprende almeno una parte di una superficie di testa del nucleo ad I ed almeno una parte di una superficie laterale del nucleo periferico ed una seconda porzione di interazione comprende almeno una parte di una superficie di testa del nucleo periferico ed almeno una parte di una superficie laterale del nucleo a I. Un magnete permanente à ̈ disposto in corrispondenza della prima porzione di interazione.
Sia il nucleo ad I che il nucleo periferico sono realizzati preferibilmente mediante una pluralità di lamelle sovrapposte che generano superfici irregolari sia in corrispondenza delle superfici di testa che delle superfici laterali od anche mediante materiale magnetico sinterizzato che può comunque generare superfici non planari e quindi causa di concentrazione di stress meccanici.
Il contatto fra il nucleo a I ed il nucleo periferico può quindi realizzare zone ad elevata pressione di contatto. Inoltre la struttura risulta molto rigida e sottoposta ad elevati stress meccanici. Inoltre la struttura essendo rigida non si adatta ad ammortizza i rumori generati dalle vibrazioni causate dagli effetti magnetostrittivi.
In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ proporre un dispositivo per la trasformazione di energia provvisto di un circuito elettromagnetico per la trasformazione di energia che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.
In particolare, Ã ̈ scopo della presente invenzione mettere a disposizione un dispositivo per la trasformazione di energia provvisto di un circuito elettromagnetico per la trasformazione di energia in grado di limitare gli stress meccanici e le zone ad elevata pressione di contato e di ridurre il rumore delle bobine.
Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ proporre un dispositivo per la trasformazione di energia provvisto di un circuito elettromagnetico per la trasformazione di energia in grado di essere assemblato facilmente e velocemente.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un dispositivo per la trasformazione di energia provvisto di un circuito elettromagnetico per la trasformazione di energia, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo per la trasformazione di energia, come illustrato negli uniti disegni in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica frontale di una prima forma di realizzazione di una porzione del dispositivo per la trasformazione di energia in particolare una porzione del circuito elettromagnetico per la trasformazione di energia secondo la presente invenzione;
- la figura 2 Ã ̈ una vista schematica frontale di una seconda forma di realizzazione di una porzione del dispositivo per la trasformazione di energia in particolare una porzione del circuito elettromagnetico per la trasformazione di energia secondo la presente invenzione, in cui alcuni componenti sono stati omessi rispetto alla figura 1;
- la figura 3 Ã ̈ una vista schematica frontale di una terza forma di realizzazione di una porzione del dispositivo per la trasformazione di energia in particolare una porzione del circuito elettromagnetico per la trasformazione di energia secondo la presente invenzione, in cui alcuni componenti sono stati omessi rispetto alla figura 1.
Con riferimento alla figura 1, con 1 Ã ̈ stata complessivamente indicata una porzione di un dispositivo per la trasformazione di energia in particolare una porzione del circuito elettromagnetico per la trasformazione di energia.
Il dispositivo per la trasformazione di energia o bobina di accensione à ̈ particolarmente utilizzato nei motori a combustione interna per trasformare la corrente di bassa tensione in corrente ad alta tensione necessaria alla produzione della scintilla all’interno della camera di combustione.
L’intero sistema di accensione, non illustrato, può essere suddiviso in un circuito di alimentazione, che comprende i componenti che si interfacciano con la corrente a bassa tensione proveniente dalla batteria, un circuito elettronico di pilotaggio (driver) che pilota la bobina di accensione in regime impulsivo, un circuito elettromagnetico composto da nuclei e avvolti che genera l’alta tensione necessaria alla scintilla ed infine la candela di accensione dove scocca la scintilla.
Genericamente si intende per bobina di accensione un componente unico comprendente il circuito elettromagnetico, ed eventualmente anche il circuito elettronico di pilotaggio, e comprensiva di connessioni elettriche di entrata e di uscita, di connessioni meccaniche e di geometrie idonee per l'installazione nel vano motore.
La figura 1 illustra quindi schematicamente una porzione del circuito elettromagnetico della bobina di accensione comprendente il nucleo e gli avvolti.
In particolare à ̈ previsto un nucleo a I 2 comprendente almeno una superficie laterale 3 ed almeno una superficie di testa 4. Con 5 à ̈ stato indicato un asse longitudinale del nucleo a I.
Secondo l'esempio di figura 1, il nucleo a I ha sezione a forma di rettangolo in cui le superfici laterali 3 corrispondono a lati lunghi del rettangolo e le superfici di testa 4 corrispondono a lati corti del rettangolo.
Secondo l'esempio di figura 2 o 3, il nucleo a I può presentare almeno un'estremità allargata 6 e quindi una superficie di testa maggiore dell'altra.
Con 7 Ã ̈ stato indicato un avvolgimento primario, rappresentato schematicamente in figura 1, disposto attorno al nucleo a I 2 e adatto per esempio ad essere collegato ad un dispositivo elettronico di pilotaggio (driver), non illustrato.
Con 8 à ̈ stato indicato un avvolgimento secondario, rappresentato schematicamente in figura 1, disposto attorno al nucleo a I e adatto a generare l’alta tensione necessaria alle candele di accensione e idoneo ad essere collegato elettricamente tramite opportuni contatti alla candela di accensione, non illustrata.
In accordo con una possibile forma di realizzazione alternativa i suddetti avvolgimenti possono esser anche invertiti.
Il circuito elettromagnetico della bobina di accensione comprende inoltre un nucleo periferico 9 comprendente almeno una superficie laterale 10 ed almeno una superficie di testa 11.
Il nucleo periferico 9 forma un percorso magnetico con il nucleo a I 2 mediante almeno due porzioni di interazione, descritte successivamente con riferimento alle forme di realizzazione illustrate.
In particolare il circuito elettromagnetico della bobina di accensione comprende almeno una prima porzione di interazione 12a comprendente almeno una parte di una superficie di testa 4 del nucleo ad I 2 ed almeno una parte 10a di una superficie laterale 10 del nucleo periferico 9 ed una seconda porzione di interazione 12b comprendente almeno una parte di una superficie di testa 11 del nucleo periferico 9 ed almeno una parte 3a di una superficie laterale 3 del nucleo a I 2.
Il circuito elettromagnetico della bobina di accensione può comprendere inoltre un magnete permanente 13 interposto fra il nucleo a I 2 ed il nucleo periferico 9 in corrispondenza di una delle suddette porzioni di interazione e adatto a mantenere l'accoppiamento fra il nucleo ad I 2 ed il nucleo periferico 9.
Vantaggiosamente il circuito elettromagnetico della bobina di accensione comprende inoltre uno strato divisorio ammortizzante 14 interposto fra il nucleo a I 2 ed il nucleo periferico 9 in corrispondenza di una delle porzioni di interazione almeno differente da quella comprendente il magnete permanente 13, se presente. Lo strato divisorio ammortizzante 14 Ã ̈ adatto ad evitare il contatto diretto fra il nucleo ad I 2 ed il nucleo periferico 9.
Preferibilmente il magnete permanente 13 Ã ̈ interposto fra il nucleo a I 2 ed il nucleo periferico 9 in corrispondenza della prima porzione di interazione 12a mentre lo strato divisorio ammortizzante 14 Ã ̈ interposto fra il nucleo a I 2 ed il nucleo periferico 9 in corrispondenza della seconda porzione di interazione 12b.
Vantaggiosamente lo strato divisorio ammortizzante 14 comprende un nastro con eventualmente una o due superfici adesive. Preferibilmente la superficie adesiva à ̈ disposta a contatto con il nucleo a I 2 per esempio avvolgendo una parte di almeno una delle superfici laterali 3 e la superficie di testa 4 del nucleo a I 2.
In alternativa lo strato divisorio ammortizzante 14 Ã ̈ realizzato mediante una vernice.
In accordo con una possibile forma di realizzazione, lo strato divisorio ammortizzante 14 ha uno spessore compreso fra 0.01 mm e 4mm, preferibilmente 0,03 e 2 mm. Con riferimento in particolare alla figura 1 o 2, il nucleo periferico 9 ha forma di parentesi quadra eventualmente arrotondata in cui un braccio della parentesi à ̈ leggermente più lungo dell'altro. Il nucleo periferico 9 à ̈ associato al nucleo a I 2 mediante la prima porzione di interazione 12a e la seconda porzione di interazione 12b.
Le due porzioni di interazione sono disposte rispettivamente in corrispondenza delle estremità del nucleo ad I.
In particolare il magnete permanente 13 à ̈ interposto fra il nucleo a I 2 ed il nucleo periferico 9 in corrispondenza della prima porzione di interazione 12a disposta in prossimità di un'estremità nucleo periferico. Inoltre lo strato divisorio ammortizzante 14 à ̈ interposto fra il nucleo a I 2 ed il nucleo periferico 9 in corrispondenza della seconda porzione di interazione 12b disposta in prossimità di un'estremità del nucleo a I 2 opposta alla prima porzione di interazione 12a.
Con riferimento in particolare alla figura 3, il nucleo periferico 9 comprende due porzioni 9a aventi rispettivamente forma di parentesi quadra eventualmente arrotondata in cui un braccio della parentesi à ̈ leggermente più lungo dell'altro. Ciascuna porzione 9a à ̈ associata al nucleo a I 2 mediante una prima porzione di interazione 12a ed una seconda porzione di interazione 12b.
Le due prime porzioni di interazione 12a sono contigue e disposte in corrispondenza di superfici di testa 11 delle porzioni a forma di parentesi quadra 9a disposte affacciate e per esempio a contatto lungo una zona di giunzione 15. Le due seconde porzioni di interazione 12b sono disposte su lati opposti del nucleo a I 2 rispetto ad un suo asse longitudinale 5.
Vantaggiosamente il magnete permanente 13 Ã ̈ interposto fra il nucleo a I 2 ed il nucleo periferico 9 in corrispondenza delle prime porzioni di interazione 12a a cavallo della zona di giunzione 15 fra le superfici di testa 11 delle porzioni 9a. Inoltre lo strato divisorio ammortizzante 14 Ã ̈ interposto fra il nucleo a I 2 ed il nucleo periferico 9 in corrispondenza delle seconde porzioni di interazione 12b.
Con particolare riferimento alla figura 3, anche se può essere previsto anche nel caso delle figure 1 e 2, lo strato divisorio ammortizzante 14 à ̈ disposto a contatto con il nucleo a I 2, preferibilmente mediante una sua superficie adesiva, avvolgendo una parte di almeno una delle superfici laterali 3 e la superficie di testa 4 del nucleo a I 2.
In accordo con una possibile forma di realizzazione, lo strato divisorio ammortizzante 14 à ̈ realizzato in materiale polimerico oppure può essere utilizzato direttamente un deposito di materiale polimerico deposto tramite apposita tecnologia (spray , verniciatura ecc). Vantaggiosamente in tutte le forme di realizzazione descritte ed illustrate à ̈ previsto che una porzione prevalente dei nuclei sia ricoperta di materiale polimerico preferibilmente tecnopolimero o gomma siliconica al fine di ammortizzare gli stress meccanici. In particolare tale ricopertura à ̈ ottenuta mediante costampaggio. Vantaggiosamente lo strato costampato ricopre lo strato divisorio ammortizzante.
Preferibilmente il circuito elettromagnetico à ̈ inglobato con polimeri con elevata rigidità dielettrica tali da evitare scariche elettriche causate dalla alta tensione presente sull'avvolgimento secondario. In questo caso possono essere vantaggiosamente previste finestre nel costampaggio in modo da permettere ai polimeri di inglobamento di penetrare tra i lamierini del nucleo per ridurre ulteriormente i rumori di magnetostrizione.
Il dispositivo per la trasformazione di energia comprendente il circuito elettromagnetico secondo la presente invenzione consente di semplificare l'assemblaggio, di diminuire gli stress meccanici evitando il contatto diretto fra i nuclei, di diminuire le zone ad elevata pressione di contatto e di ridurre la rumorosità del nucleo.
Tale effetto à ̈ raggiunto da una sinergia di caratteristiche fra cui la presenza del magnete permanente e dello strato divisorio ammortizzante adatto ad evitare il contatto diretto fra il nucleo ad I ed il nucleo periferico.
Tale effetto à ̈ ulteriormente incrementato in una struttura in cui un nucleo periferico forma un percorso magnetico con il nucleo a I mediante almeno due porzioni di interazione di cui una formata da almeno una parte di una superficie di testa del nucleo ad I ed almeno una parte di una superficie laterale del nucleo periferico e l’altra formata da almeno una parte di una superficie di testa del nucleo periferico ed almeno una parte di una superficie laterale del nucleo a I.
Prevedendo il magnete permanente in particolare in corrispondenza di detta prima porzione di interazione e lo strato divisorio ammortizzante in corrispondenza della seconda porzione di interazione si crea una struttura semplice ed efficace.
L’utilizzo di un nastro o vernice come strato divisorio ammortizzante semplifica l’applicazione, in particolare se disposto a contatto con il nucleo a I per esempio avvolgendo una parte di almeno una delle superfici laterali e la superficie di testa del nucleo a I.
Selezionando uno spessore come sopra indicato si ottiene un ottimo compromesso fra le caratteristiche di ammortizzazione dello strato ammortizzante e le caratteristiche di funzionamento del dispositivo.
L’utilizzo di una o due porzioni del nucleo periferico consente di realizzare dispositivi di potenza differenziata.
L’utilizzo di materiale polimerico come strato divisorio ammortizzante consente di realizzare uno strato ammortizzante efficace ed affidabile.
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la trasformazione di energia comprendente un circuito elettromagnetico comprendente : un nucleo a I (2) con almeno una superficie laterale (3) ed almeno una superficie di testa (4), un avvolgimento primario (7) disposto attorno al nucleo a I (2) e adatto ad essere collegato per esempio ad un dispositivo elettronico di pilotaggio, un avvolgimento secondario (8) disposto attorno al nucleo a I (2) adatto a generare alta tensione e ad essere collegato ad un candela di accensione, un nucleo periferico (9) comprendente almeno una superficie laterale (10) ed almeno una superficie di testa (11), detto nucleo periferico (9) formando un percorso magnetico con detto nucleo a I (2) mediante almeno due porzioni di interazione (12a, 12b), uno strato divisorio ammortizzante (14) interposto fra il nucleo a I (2) ed il nucleo periferico (9) in corrispondenza di una delle porzioni di interazione e adatto ad evitare il contatto diretto fra il nucleo ad I (2) ed il nucleo periferico (9), in cui una prima porzione di interazione (12a) comprende almeno una parte di una superficie di testa (4) del nucleo ad I (2) ed almeno una parte (10a) di una superficie laterale (10) del nucleo periferico (9) ed in cui una seconda porzione di interazione (12b) comprende almeno una parte di una superficie di testa (11) del nucleo periferico (9) ed almeno una parte (3a) di una superficie laterale (3) del nucleo a I (2).
- 2. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo la rivendicazione 1, in cui detto circuito elettromagnetico comprende un magnete permanente (13) interposto fra il nucleo a I (2) ed il nucleo periferico (9) in corrispondenza di una delle porzioni di interazione preferibilmente almeno differente da quella comprendente detto strato divisorio ammortizzante (14).
- 3. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo la rivendicazione 2, in cui detto magnete permanente (13) Ã ̈ interposto fra il nucleo a I (2) ed il nucleo periferico (9) in corrispondenza di detta prima porzione di interazione (12a) e detto strato divisorio ammortizzante (14) Ã ̈ interposto fra il nucleo a I (2) ed il nucleo periferico (9) almeno in corrispondenza di detta seconda porzione di interazione (12b).
- 4. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo una o più delle rivendicazioni 1-3, in cui detto strato divisorio ammortizzante (14) comprende un nastro avente una o due superfici adesive oppure una vernice.
- 5. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo la rivendicazione 4, in cui detta almeno una superficie adesiva à ̈ disposta a contatto con il nucleo a I (2) preferibilmente avvolgendo una parte di almeno una delle superfici laterali (3) e la superficie di testa (4) del nucleo a I (2).
- 6. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato divisorio ammortizzante (14) ha uno spessore compreso fra 0.01 e 4mm, preferibilmente fra 0,03 e 2 mm.
- 7. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto nucleo periferico (9) ha forma di parentesi quadra eventualmente arrotondata, in cui un braccio della parentesi à ̈ preferibilmente leggermente più lungo dell'altro, associata al nucleo a I (2) mediante detta prima porzione di interazione (12a) e detta seconda porzione di interazione (12b).
- 8. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo la rivendicazione 7 quando dipendente dalla rivendicazione 2, in cui detto magnete permanente (13) à ̈ interposto fra il nucleo a I (2) ed il nucleo periferico (9) in corrispondenza di detta prima porzione di interazione (12a) disposta in prossimità di un'estremità del nucleo periferico (9) ed in cui detto strato divisorio ammortizzante (14) à ̈ interposto fra il nucleo a I (2) ed il nucleo periferico (9) in corrispondenza di detta seconda porzione di interazione (12b) disposta in prossimità di un'estremità del nucleo a I (2) opposta a detta prima porzione di interazione (12a).
- 9. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo una o più delle rivendicazioni 1-6, in cui detto nucleo periferico (9) comprende due porzioni (9a) aventi rispettivamente forma di parentesi quadra eventualmente arrotondata, in cui un braccio della parentesi à ̈ preferibilmente leggermente più lungo dell'altro, ciascuna associata al nucleo a I (2) mediante detta prima porzione di interazione (12a) e detta seconda porzione di interazione (12b), in cui dette prime porzioni di interazione (12a) sono contigue ed in corrispondenza di superfici di testa (11) delle porzioni a parentesi quadra (9a) disposte affacciate e preferibilmente a contatto ed in cui dette seconde porzioni di interazione (12b) sono disposte su lati opposti del nucleo a I (2) rispetto ad un suo asse longitudinale (5).
- 10. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo la rivendicazione 9 quando dipendente dalla rivendicazione 2, in cui detto magnete permanente (13) Ã ̈ interposto fra il nucleo a I (2) ed il nucleo periferico (9) in corrispondenza di dette prime porzioni di interazione (12a) a cavallo di una zona di giunzione (15) fra superfici di testa (11) delle porzioni a parentesi quadra (9a) ed in cui detto strato divisorio ammortizzante (14) Ã ̈ interposto fra il nucleo a I (2) ed il nucleo periferico (9) in corrispondenza di dette seconde porzioni di interazione (12b).
- 11. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato divisorio ammortizzante (14) à ̈ disposto a contatto con il nucleo a I (2) preferibilmente avvolgendo una parte di almeno una delle superfici laterali (3) e la superficie di testa (4) del nucleo a I (2).
- 12. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato divisorio ammortizzante (14) à ̈ realizzato in materiale polimerico oppure mediante un deposito di materiale polimerico deposto tramite apposita tecnologia per esempio spray , verniciatura o altro.
- 13. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui una porzione prevalente del nucleo periferico, preferibilmente >90% della superficie, à ̈ ricoperta da uno strato di ricopertura di materiale polimerico preferibilmente tecnopolimero o gomma siliconica al fine di ammortizzare gli stress meccanici.
- 14. Dispositivo per la trasformazione di energia secondo la rivendicazione 13, in cui lo strato di ricopertura ricopre lo strato divisorio ammortizzante (14).
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2011
- 2011-04-18 IT IT000654A patent/ITMI20110654A1/it unknown
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