专利名称：具有逆磁场的点火线圈的制作方法
技术领域：
本发明要求1997年9月18日申请的日本9-253175的优先权。
本发明涉及在机动车内燃机中特别有用的点火线圈。更具体地说，本发明涉及一种插入发动机火花塞孔内的独立点火型点火线圈。发明背景日本OPI8-213259描述了应用于内燃机中的普通的点火线圈。如
图11和12所示，具有敞开的磁路的点火线圈包括由初级线圈3组成的互感器，初级线圈3包围次级线圈5，后者又包围磁芯1。为防止磁漏，外圆柱体9配置在互感器7的周围。该结构较为紧凑，直径小。
板形磁性件11处在磁芯1的一端或两端，为磁场B1提供逆偏磁，而磁场又由初级线圈3产生。由初级线圈3产生的在磁芯1中残余的磁通密度因磁性件11的矫磁力而减小。当以脉冲方式将一直流电压施加于初级线圈3时，磁芯1中磁通密度的变化增加，于是在次级线圈5上产生了更有效的收回。
为补充磁芯1，设置了外圆柱体9。然而，由于磁芯1和外圆柱体9之间的磁路中断，实际的磁漏比较大。这损害了磁场B1的应用，使能量收回效率减小。
自磁芯1所述端到外圆柱体9所述端延伸的大部分磁场B1是沿垂直于磁芯轴线的方向的。由磁性件11产生的磁场A1是沿该磁性件的厚度方向、即沿磁芯1的轴向形成的。结果，磁场B1没有被磁性件11所削弱，相反，在磁芯1和外圆柱体9之间形成的磁场B1避开了磁性件11。因此，逆偏磁磁场A1不能有效地抵取磁场B1。这额外地阻止了次级输出的增加。图11和12表示由磁场B1和磁场A1形成的合成磁场C1。尤其在图12中所以看到，合成磁场C1避开了磁场11，因而未被削弱。
日本OPI3-154311公开了一种带环形永久磁体作为逆偏磁磁性件的点火线圈。然而，该专利没有提及由磁性件产生的磁场的方向，因此，逆偏磁磁场的施加状态不清楚。若磁性件沿其厚度轴线产生一磁场，如同图11和图12所示常规技术的情况，则由于上面所述的理由而不能获得一个适当的逆偏磁磁场。另一方面，若磁性件沿径向产生一个磁场，则永久磁体的强度会不足，因为它必须处在环形磁芯内。出于这一理由，在此状态下不能获得一个具有足够强度的逆偏磁磁场。
因此，本发明的一个目的是提供这样一种磁场，它能以有效的方式利用由初级线圈产生的磁场，并能施加一个被偏磁成与由初级线圈产生的磁场相反的适当而足够的磁场。当实现这一目的时，便能获得更有效的收回能量，同时允许有更紧凑的结构，使直径更小。
在实施本发明中，设有一个带一互感器的点火线圈，该互感器包围一圆柱形磁芯。该互感器包括通常的初级线圈，直流电压以脉冲方式施加于初级线圈，因而初级线圈产生一个初级磁场，还包括一个收回感应的电动势的次级线圈。一外圆柱件包围该互感器。
在本发明的一个实施例中，设有若干环形磁场，其中内周和外周具有彼此相反的极性。连续的环形磁体缩小了尺寸。因此它们能相互套叠。套叠的环形磁体邻近至少互感器的一端沿磁芯的轴线设置。它们处在磁芯和外圆柱体之间，从而对其施加一逆磁场。这个逆磁场与初级磁场的方向相反。
在该实施例的一个优先形式中，磁芯为硅钢合金。然而，因为这种合金难以机加工，该磁芯由若干叠层板构成是有利的，这些叠层板沿磁芯的轴线延伸。为避免机加工问题，在叠层之前，将各板冲压成所希望的预定形状。
同时希望互感器紧靠在磁芯的外部。为达到最好的效果，磁芯应轴向延伸，超出外圆柱体的远离环形磁体的一端。
在本发明的第二实施例中，设有一个向外伸出超过磁芯外周的凸缘。该凸缘靠近至少磁芯的一端设置，一环形磁体设置在磁芯的外周面和外圆柱体内周面之间。环形磁体的内周面有一磁场，极性与其外周面的相反。
在该实施例中，该磁芯包括所述凸缘和一个磁芯组件，后者自所述凸缘向远离磁芯组件的点火线圈的该端沿点火线圈的轴向延伸。希望该磁芯组件和凸缘两者由硅钢合金制成。如在第一实施例中那样，关于磁芯组件的机加工问题通过这样方式来克服，先冲压出若干板，然后将它们层叠，使彼此紧贴，它们沿磁芯的轴向延伸。
该凸缘通常也是由硅钢合金制成，在此情况下，冲压出叠层板，并按一个在另一个顶上的贴靠关系叠置。它们的直径大于磁芯组件的直径。
在第二实施例的变型中，该凸缘包括一环形磁性件，其内径与磁芯外径配合。尤其希望环形磁性件和磁芯组件两者均由硅钢合金制成。磁芯组件按与前述同样的方式由叠层板制成。然而，在该变型中，该环磁性件包括若干环形叠层环。这些叠层环经冲压后层叠在一起制成。
在该实施例中，在组成凸缘的叠层中设有至少一个径向狭长切口。最好，在该性件中，制出若干这样的狭长切口。当由初级线圈产生的初次磁场发生变化时，可减少磁性件中沿磁芯轴线周围产生的伴随电涡流。结果，还减少能量损失，且能充分收回次级能量。
在该装置的又一个变型中，该凸缘包括若干彼此紧贴的叠层。这些叠层沿磁芯的轴向延伸。
在构成本说明书一部分的这些附图中，相同的标号标注相同的部件，其中图1是本发明第一实施例的点火线圈的一横剖面图；图2是图1点火线圈的顶视图；图3是在图1的点火线圈中所采用的标准永久磁体的透视图；图4是图3磁体的横剖面；图5是图1点火线圈一端的放大横剖面，表示由磁体和初级线圈产生的磁场。
图6是类同于图5的视图，表示复合的磁场；图7是类同于图1的本发明第二实施例的视图；图8是用于图7的点火线圈中的磁芯的透视图；图9是类同于图8的视图，表示图8磁芯的另一实施例；图10是图8磁芯第二替代实施例的分解的透视图；图11是类同于图5的视图，表示先有技术点火线圈的磁场；图12是类同于图6的视图，表示在先有技术装置中形成的复合磁场。发明详述参照图1至6，点火线圈21包括互感器49，磁芯23，外圆柱体33和环形磁体41、43、45和47。互感器49由在第一线圈架29上的初级线圈25和在第二线圈架31上的次级线圈27组成。外圆柱体33包围互感器49，而环形磁体41、43、45和47处在磁芯23上端23a和外圆柱体33的上端33a之间。直接电压以脉冲方式施加于初级线圈25，而次级线圈27用于收回感应电动势。
磁芯23最好为硅钢合金。然而，因为这种合金难于机加工或成形，磁芯23由若干薄硅钢板48制成。为避免机加工问题，板48是经冲压成适当的预定形状来成形的。此后，将它们层叠在一起，如附图中所示。
如在图2至4中更详细表示的那样，环形磁体41、43、45和47具有内周面51和外周面53。后者具有外径R2，而前者具有内径R1。R2和R1之差是环形磁体的径向厚度T。业已发现，即使径向厚度T是外径R2的十分之一或更小，便能避免在制造期间环形磁体的开裂和剥落，或使其减至最少。可以具有两种不同的磁体41、43、45和47，取向于由初级线圈25产生的磁场的方向。具体地说，由环形磁体形成的磁场的方向与由初级线圈产生的磁场的方向相反。这样，内周面51的南北极的选择(外周面53相反)取决于初级线圈磁场的方向。
顺序的环形磁体41、43、45和47相互叠套，其整个组件插在磁芯23和外圆柱体33之间。环形磁体47的内周面51紧贴在磁芯23的外周面上，环形磁体41的外周面53紧贴在外圆柱体33的内周面上。
如图5和6所示，由初级线圈25产生的初级磁场B2施加在磁芯23和外圆柱体33之间。由环形磁体41、43、45和47产生的逆偏磁磁场A2与初级磁场B2反向，并用于削弱它，因此，形成复合磁场C2。这样，若干环形磁体的设置，每一磁体具有与另外磁体相同的极向，加强了逆偏磁磁场A2，从而能使它和初级磁场B1最有效地对抗。
在图7至10中表示本发明的第二实施例。点火线圈61大致相同于图1中所示的点火线圈21的结构。然而，磁芯63包括磁芯组件65和凸缘67。磁芯组件65和凸缘67分别由硅铜合金板69和71构成。前者基本上按与本发明第一实施例相同的方式来叠层。至于凸缘67，硅钢板71是经冲压制成的，但其直径大于磁芯组件65的直径。板71按贴合关系彼此堆叠。环形磁体41插在外圆柱体33的内壁和凸缘67的外缘63b之间。
在图8中表示磁芯63的一种形式。磁性组件65由硅钢板69制成。具有缘63b的凸缘由若干硅钢板71制成。狭长切口73沿径向和圆周方向配置在凸缘67上，自凸缘67中心径向向外的一些点到延伸到自缘63b径向向内的一些点。狭长切口73有助于减少涡电流量，这个涡电流是当由初级线圈25产生的磁场B发生变化时沿磁芯63的轴线周围产生的。
在图9中表示磁芯63的另一变型。凸缘75由环形层叠硅钢合金环76组。叠成后，将它们紧贴地安装到磁芯组件65的外周，从而完成磁芯63设有狭长切口77，其用途与图8所示的变型中的狭长切口的用途相同。
在图10中表示磁芯63的又一个变型。这里，凸缘63b和磁芯组件65由若干硅钢合金板79组成，沿平行于磁芯组件65轴线的方向延伸。本发明的这种结构减少了涡电流的产生，因而无需狭长切口73,77。
虽然清楚地叙述的仅仅是本发明的某些实施例和变型，然而这些变化对于普通熟练的专业人员是显而易见的，他们可以做出这些变化而不脱离本发明的范围和精神。环形磁体41、43、45和47可被配置在点火线圈21或61的相反端，此外还可被设置在两端。这些磁体并不限于环形，它们可以是矩形或其它形状，取决于外圆柱体33和磁芯23或63之间空间的性质。
虽然次级线圈27被表示和叙述为在初级线圈25的内部，然而，它们可以有不同的安排。初级线圈25和次级线圈27沿磁芯23或63的轴线并列配置也是处在本发明的范围内的。这些磁性件要被配置在靠近该两线圆不相邻的一端。
本发明具有许多优点。因为由初级线圈产生的磁场是在磁芯和作为磁体的外圆柱体之间，由磁体产生的逆偏磁场确实地与初级磁场相反，这会使后者更加有效。
该逆偏磁场在磁芯和外圆柱体之间靠近互感器一端形成，沿这些磁体的径向延伸。该径向磁场强烈地起作用，反抗初级磁场，从而降低了磁芯中的磁通密度。这也减弱了磁芯中由初级磁场产生的剩余磁化强度。因此，使点火线圈更加紧凑，其直径可以缩小，显著提高能量收回效率。
若干环形磁体一个在另一个内依此装配。该总成插在磁芯和外圆柱体之间。在磁体之间或在磁体和磁芯或外圆柱体之间不形成间隙。结果，各磁体的径向厚度可是十分之一或小于外径而在制造过程中没有剥落或破损出现。因此，磁体的产品合格率提高了，点火线圈的价格明显下降。
分层和/或叠层硅钢的应用提供了机加工这种合金问题的一种解决方案。因此，代替机加工，用冲压薄板来制造这些元件，将它们压在一起，构成磁芯组件和凸缘。这样，获得了硅钢合金的上等磁体性质而避开了机加工问题。
环形磁体的内外周面具有相反的极性。在一个总成内，极性的配置对其全体部件是相同的，而该总成靠近凸缘和外芯之间互感器的一端。结果得到磁芯和外圆柱体之间的磁连续性，而初级磁场在磁芯和外圆柱体穿过磁体。这样，使初级磁场和逆偏磁场两者获得有效的利用。
就逆偏磁场来说，它由靠近互感器一端的磁体沿径向产生的，并在磁芯和外圆柱体之间延伸。这就允许可靠地施加逆偏磁场去反抗也在磁芯和外圆柱体之间产生的初级磁场，因此降低了磁芯内的磁通密度和由初级磁场产生的磁芯内的残余磁化强度。这使允许缩小点火线圈的尺寸，而这种缩小是和提高能量收回效率相关联的。
在本发明中，在磁芯上可配置一凸缘。在该结构中，磁体的内外直径比在日本OPI3-154311中看到的布置方案能大更多，在日本的方案中，磁体被配置在环形磁芯内。因此，各磁体的凸缘直径可被增大，藉此能使逆偏磁场保持足够的强度。在凸缘内设置径向延伸的狭长切口，降低了在凸缘内在其轴线周围产生的涡电流，否则的话，这些涡电流会由于初级磁场的变化而产生。这样，减少了能量损失，并能从次级线圈中有效地收回所产生的能量。
虽然清楚公开的仅仅是本发明的某些实施例，然而，除了由本文所附的权利要求书的特征限定外，本发明要在广泛的意义被解释而不限于此。
权利要求
1．一种点火线圈，包括一个包围一圆柱形磁芯的互感器，所述互感器包括一个初级线圈，直流电压以脉冲方式施加于初级线圈，因此初线圈产生一初级磁场；一个次级线圈，它收回减弱的电动势；一个包围所述互感器的外圆柱体；若干环形磁体，每个具有内、外周面，其极性彼此相反，所述环形磁体一个在另一个内依此套叠，沿着所述磁芯的轴线邻近互感器的至少一端配置，所述环形磁体处在所述磁芯和外圆柱体之间，因此，所述环形磁体对所述磁芯和外圆柱体施加一逆磁场，所述逆磁场与所述初级磁场方向相反。
2．按权利要求1所述的点火线圈，其特征在于所述磁芯包括若干叠层板。
3．按权利要求2所述的点火线圈，其特征在于所述叠层板沿所述磁芯的轴线延伸。
4．按权利要求2所述的点火线圈，其特征在于所述叠层板为硅钢，且被冲压成预定的形状。
5．按权利要求1所述的点火线圈，其特征在于所述互感器紧贴所述磁芯。
6．按权利要求1所述的点火线圈，其特征在于所述磁芯轴而延伸超出所述外圆柱体的一端，所述环形磁体邻近远离它们的所述点火线圈的一端。
7．一种点火线圈，包括一个包围一圆柱形磁芯的互感器，所述磁芯包括一个凸缘和一个磁芯组件，所述互感器包括一初级线圈，直流电压以脉冲方式施加于初级线圈，因此它产生一初级磁场；一个次级线圈，它收回减弱的电动势；一个包围所述互感器的外圆柱体；所述凸缘外向伸超过所述磁芯组件的外表面，沿所述磁芯组件轴线邻近其至少一端，一环形磁体具有一内周面和一个外周面，其极性彼此相反，所述环形磁体处在所述凸缘的边缘和所述外圆柱体的内周面之间，因此，所述环形磁体对所述磁芯和所述外圆柱体施加一逆磁场，所述逆场与所述初级磁场方向相反。
8．按权利要求7所述的点火线圈，其特征在于所述磁芯组件自所述凸缘沿所述点火线圈的轴向向远离所述凸缘的所述点火线圈的一端延伸。
9．按权利要求8所述的点火线圈，其特征在于所述磁芯组件包括若干彼此紧贴且沿所述磁芯的轴向延伸的叠层板。
10．按权利要求9所述的点火线圈，其特征在于所述凸缘包括若干彼此紧贴且向外延伸超过所述外表面的叠层板。
11．按权利要求10所述的点火线圈，其特征在于所述叠层板为硅钢板，它被冲压成其直径大于所述磁芯组件直径的形状。所述叠层板为被冲压成预定形状的硅钢板。
12．按权利要求8所述的点火线圈，其特征在于所述凸缘包括一环形磁性件，其内径与所述磁芯组件的外径配合。
13．按权利要求12所述的点火线圈，其特征在于所述环形磁性件包括若干彼此紧贴的环形套叠的环。
14．按权利要求13所述的点火线圈，其特征在于所述环形套叠环为硅钢环，且被冲压成其外径大于磁芯组件外径的形状；所述磁芯组件包括右干叠层板，沿所述磁芯的轴线延伸，所述叠层板为硅钢板，被冲压成预定的形状。
15．按权利要求14所述的点火线圈，其特征在于所述环形套叠环包括至少一条径向狭长切口。
16．按权利要求15所述的点火线圈，其特征在于在所述环形套叠环上有若干狭长切口，沿其半径延伸。
17．按权利要求11所述的点火线圈，其特征在于所述叠层板包括至少一条径向狭长切口。
18．按权利要求17所述的点火线圈，其特征在于在所述叠层板上有若干径向狭长切口。
19．按权利要求9所述的点火线圈，其特征在于所述凸缘包括若干彼此紧贴的层叠层，所述层叠层沿所述磁芯的轴线延伸。
全文摘要
一种点火线圈,具有一个包围一圆柱形磁芯的互感器。该互感器具有一初级线圈,直流电位以脉冲方式施加于初级线圈,后者产生一初级磁场;一次级线圈,它收回感生的电动势。还设置一个包围互感器的外圆柱体在点火线圈的至少一端,设置至少一个环形磁体。环形磁体的内外周面的极性彼此相反。当设置若干磁体时,它们在磁芯和外圆柱体之间成一个在另一个内套叠。电磁体产生的逆偏磁场的方向与由初级线圈产生的初级磁场的方向相反。上述结构提供了一种紧凑的点火线圈,它操作有效,能有效利用所产生的感应电动磁。
文档编号H01F38/00GK1221961SQ9811929
公开日1999年7月7日 申请日期1998年9月18日 优先权日1998年9月18日
发明者冈本典也, 天野伸一 申请人:住友电装株式会社