用于能量儲存和轉(zhuǎn)換的點火線圈制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于能量儲存和轉(zhuǎn)換的裝置，該裝置使點火線圈中的可儲存能量的水平提高，該裝置采用了一線圈，該線圈具有位于一初級磁芯中的永磁體，并帶有閉合該初級磁芯的磁路的次級磁芯。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于能量儲存和能量轉(zhuǎn)換的裝置和方法。
技術(shù)介紹
在實踐中，用于能量儲存和能量轉(zhuǎn)換的裝置尤其以點火線圈為人所知，這表示根據(jù)火花點火的原理，在發(fā)動機運行中可以使用能量傳輸高壓源啟動火花塞，進而點燃內(nèi)燃機的燃燒室中的燃料混合物。在這種體現(xiàn)為點火線圈的儲能裝置和變壓器中，通常由車輛的直流電路系統(tǒng)提供的相對較低的電壓電能在所需的時間點可以被轉(zhuǎn)換成高壓電能，在該時間點，一點火脈沖將被發(fā)送至火花塞。為了將電能轉(zhuǎn)換成磁能，汽車的系統(tǒng)電流流過第一線圈，從而圍繞該線圈形成磁場，該第一線圈通常為銅線繞組，該磁場具有特定的方向，并且是閉合線磁場。為了以高壓脈沖的形式傳送儲存的電能，先前建立的磁場必須通過切斷電流改變其方向，從而在第二線圈內(nèi)形成高電壓，該第二線圈在結(jié)構(gòu)上靠近第一線圈并具有更多的匝數(shù)。此時火花塞內(nèi)電能的轉(zhuǎn)換將會使先前建立的磁場消除，并使點火線圈放電。第二繞組的設(shè)計可以根據(jù)需要設(shè)置內(nèi)燃機點火過程中的高壓、火花電流和火花持續(xù)時間。所有點火線圈均具有由鐵磁材料(例如鐵)制成的I型鐵芯。因此該I型鐵芯為桿狀鐵芯或矩形鐵芯，其截面可以由軟鐵皮層組成。在公知的相關(guān)技術(shù)中，線圈和I型鐵芯的布置有很多種變化，然而，這些線圈通常被徑向疊置并與I型鐵芯同心設(shè)置。除了這種I型鐵芯以外，在實踐中通常也采用由鐵磁材料制成的外圍鐵芯，該外圍鐵芯環(huán)繞線圈的縱向范圍，并被描述為“O型鐵芯”或“鐵磁回路”。為了減少建立和破壞磁場時的損耗，這種外圍鐵芯通常也是分層鐵片的組合。為了能夠安裝繞組或線圈，I型鐵芯以及鐵磁回路的外圍芯體不可能是整體式的，而必須由不同的零部件組裝而成。典型的配置為I型鐵芯和O型鐵芯形成閉合的O型結(jié)構(gòu)，在組裝點火線圈時，I型鐵芯與圍繞其的繞組一起被插入O型鐵芯的內(nèi)部，從而在安裝時使這兩個鐵芯的片層堆位于同一平面。為了以特定方式影響磁場，鐵磁回路通常被空間或氣隙阻斷，這也被稱為“磁剪切”。而且，還可以在這種空間內(nèi)設(shè)置永磁體，從而可以在特定條件下進一步增加磁能。這種氣隙和永磁體的系統(tǒng)優(yōu)選地位于I型鐵芯和O型鐵芯的連接處。公知的為點火線圈設(shè)計的用于能量儲存和能量轉(zhuǎn)換的裝置存在的問題在于，在磁致激活的鐵芯元件的設(shè)計中，必須保持基于制造公差以及將I型鐵芯插入O型鐵芯的插入空間的裝配間隙。這種間隙與基于能量考慮所期望的間隙的大小是相矛盾的。因此，例如，當(dāng)一個永磁體位于I型鐵芯和O型鐵芯之間的I型鐵芯的一端部區(qū)域內(nèi)時，該永磁體和O型鐵芯之間不期望有氣隙。出于制造原因必定形成的氣隙必須通過適當(dāng)措施或改型作用來補償，這些措施或作用體現(xiàn)在外形尺寸上，并最終還體現(xiàn)在附加的成本上。博世公司的專利號為7，212，092的美國專利公開了一種用于能量儲存和轉(zhuǎn)換的裝置，其克服了上述的一些問題。參見圖1，一種緊湊型點火線圈具有位于中心的軟磁的I型鐵芯。第一線圈架2圍繞磁致激活的I型鐵芯同心地設(shè)置，該線圈架2上設(shè)置有一繞組，該繞組連接至由車輛電路系統(tǒng)提供的電源電壓并被作為初級繞組。第二內(nèi)部線圈架3徑向地位于第一線圈架2內(nèi)，該第二內(nèi)部線圈架3圍繞I型鐵芯，并具有一繞組，該繞組作為次級繞組連接至高壓端子，該高壓端子連接至火花塞。在一端部區(qū)域內(nèi)，該I型鐵芯I位于線圈架2和3內(nèi)，并具有一永磁體4。該I型鐵芯以及線圈架2和3被插入外圍鐵芯5內(nèi)的通槽中。補償制造公差的裝配間隙6位于永磁體4和外圍鐵芯5之間。在各種實施例中，該間隙6可以通過永磁體4來封閉。在該裝置中，永磁體安置在磁芯的兩個獨立部分之間。在這種結(jié)構(gòu)中，由于初級電流相對于時間呈非線性關(guān)系，因此只有當(dāng)I型鐵芯上具有磁性區(qū)域并且在初級和次級線圈之間的所有接口處均無間隙時，才有可能從線圈獲得更高的能量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)涉及一種用于能量儲存和轉(zhuǎn)換的裝置，該裝置使點火線圈中的可儲存能量 的水平提高，該裝置采用了一線圈，該線圈具有位于一初級磁芯中的永磁體，并帶有閉合該初級磁芯的磁路的次級磁芯。在本專利技術(shù)的一個實施例中提供了一種用于能量儲存和能量轉(zhuǎn)換的裝置，該裝置包括帶有用于儲存能量的擴大區(qū)域的初級磁芯；與該初級磁芯形成磁路的次級磁芯，其中，該次級磁芯的每端與該初級磁芯的各端之間分別形成一間隙；以及容置在該初級磁芯中的永磁體。在本專利技術(shù)的另一個實施例中提供了一種在點火線圈中的用于能量儲存和轉(zhuǎn)換的裝置，該裝置包括一線圈，該線圈具有容置在一初級磁芯中的永磁體，以及閉合該初級磁芯的磁路的次級磁芯。在本專利技術(shù)的又一個實施例中提供了一種用于儲存和轉(zhuǎn)換能量的方法，該方法包括將一永磁體容置在一初級磁芯中；米用一次級磁芯與該初級磁芯形成一磁路，其中，該次級磁芯的每端與該初級磁芯的各端之間分別形成一間隙；以及在該初級磁芯的擴大區(qū)域內(nèi)儲存能量。在本專利技術(shù)的一個方面中，該擴大區(qū)域包括兩個在線圈充電時儲存能量的磁飽和部分。在本專利技術(shù)的另一個方面中，該磁飽和部分被定義為從永磁體到初級磁芯的內(nèi)緣的一段距離。在本專利技術(shù)的又一個方面中，該初級磁芯的形狀大致為E型。在本專利技術(shù)的再一個方面中，該次級磁芯的形狀大致為I型。在本專利技術(shù)的一個方面中，該裝置為汽車點火系統(tǒng)的點火線圈。根據(jù)優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明，本專利技術(shù)的上述及其它特征和優(yōu)點對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將會更加顯而易見。以下對伴隨詳細(xì)說明的附圖進行描述。附圖說明圖I示出了根據(jù)公知緊湊型點火線圈的線圈和鐵芯元件的系統(tǒng)的縱向剖視示意圖；圖2示出了依照本專利技術(shù)的一個實施例的線圈和鐵芯元件的系統(tǒng)在裝配前的縱向首丨J視圖;圖3示出了依照圖2的線圈和鐵芯元件的系統(tǒng)在裝配完成后的縱向剖視圖；圖4示出了在使用根據(jù)圖I的標(biāo)準(zhǔn)線圈的情況下的初級電流以及在使用根據(jù)圖2的本專利技術(shù)的情況下的初級電流的曲線圖。具體實施例方式本專利技術(shù)涉及一種用于能量儲存和轉(zhuǎn)換的裝置，該裝置使點火線圈中的可儲存能量的水平提高，該裝置采用了一線圈，該線圈具有位于一初級磁芯中的永磁體，并帶有閉合該初級磁芯的磁路的次級磁芯。·優(yōu)勢在于，通過本專利技術(shù)的布置，可以使具有特定幾何尺寸的磁芯的點火線圈中的可儲存能量的水平提高，該尺寸通常通過在發(fā)動機上確定的空間和尺寸所決定，以配置各點火線圈。因此，發(fā)動機的尺寸可以以較小尺寸設(shè)計，從而降低能量損耗，并減少排放量。本專利技術(shù)使得用于內(nèi)燃機的點火線圈在給定空間內(nèi)具有較高的儲能容量。人們意識至|J，較高的儲存容量將引起區(qū)域6和7內(nèi)的局部磁短路。圍繞該磁體的多余的鐵將由磁體產(chǎn)生的部分磁通量導(dǎo)入到E型鐵芯的外部區(qū)域，因此該E型鐵芯未磁飽和。儲能容量方面的性能深受區(qū)域6和7內(nèi)的鐵芯磁飽和度以及E型鐵芯的外部區(qū)域內(nèi)的鐵芯磁飽和度的平衡狀態(tài)影響。鐵芯區(qū)域6和7的磁飽和度將增大初級電流的初始斜率。該初始斜率可以通過區(qū)域6和7的尺寸、槽15的尺寸以及永磁體的能級來修正。當(dāng)初級線圈被激勵時，其產(chǎn)生與永磁體方向相反的磁通量。當(dāng)流入初級回路的初級電流達(dá)到某一值時,將從磁飽和的局部區(qū)域6和7中流出磁通量，初級電流繼續(xù)呈線性特性地流入直至達(dá)到所需的最終電流值。相比于初級電流始終具有線性特性的線圈來說，本專利技術(shù)的點火線圈的儲能提高了。圖2示出了根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例的線圈和鐵芯元件的系統(tǒng)在裝配前的縱向剖視圖。該點火線圈2包括初級磁芯10 (E型鐵芯)和次級磁芯25 (I型鐵芯)。該初級磁芯10具有E型形狀，并帶有能夠容置永磁體20的槽15。該次級磁芯25呈I型本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬西莫·奧古斯托·戴爾雷，吉塞普·富契尼，保羅·皮格納緹，
申請(專利權(quán))人：費德羅莫格爾點火公司，
類型：
國別省市：