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文档简介

1、点火线圈结构设计,2009-8-24,1. 点火线圈结构的基本要求,1.1,性能要求 点火能量 ( mJ )由初级断电电流(I1)和初级电感量(L1)决定。初级磁场单次储能E=0.5 *L1 *I12 单次点火能量e=0.4*E 线圈功率 取决于发动机的转速(rpm)和单次储能(E) 由能量和转速决定铁芯尺寸,初级匝数 每秒初级线圈磁能E1=E * n *K/2 *60 n-转速,K-缸数 其值为点火线圈的功率P1 铁芯截面S=1.2P1 初级匝数N1=L1 *l/0 * r *S 负载电压(KV) 取决定次级与初级的匝比 初级电感电压V1一般在400V左右,次级电压 V2=V1 * N2/N

2、1=400 *V2/V1 次级匝数=V2 *N1/V1=V2 *N1/400,1.2,安装要求 安装尺寸符合发动机上的安装要求 安装部分有足够的强度,能承受发动机长期高温、振动和冲击 安装的部位不同对线圈要求不同 安装在发动机旁 安装在发动机火花塞上端 安装在车梁上,1.3,耐高压要求(绝缘长期承受脉冲高压冲击) 内部结构设计要使电场分布合理 层绕 槽绕 变形的层绕(笔杆式) 绝缘距离、材料耐压等级及厚度与内部电场分布相匹配 金属联接件避免尖角,使电场分布均匀,1.4,环境温度变化的要求(-40125 ) 应能承受的温度 铁芯表面: 150 C 环氧树脂:155 C 次级线圈:160 C 采取

3、措施解决各结构件膨胀系数不一致可能引起的开裂 用热塑弹性体包铁芯(TEO,TPE) 加发泡塑料或橡胶垫 垫到两种材料热应变相 差最大处,如笔形铁芯的端部 采用带填料的环氧树脂,1.4续,采用无机填料增强的工程塑料 生产中,选择合理的环氧树脂的固化温度,降低内应力 外壳材料要考虑冷热冲击不开裂,兼顾耐热,模缩率,断裂伸长率等指标(内包铁芯的线圈必须选合适外壳材料) 内装点火模块用硅胶覆盖模块上的元器件,1.5,零部件结构的工艺性 塑料件 拔模斜度、壁厚及均匀度、加强筋、圆角、镶嵌件定位的工艺孔、镶嵌件入模的引导锥、镶嵌件防拉脱防转动、避免内凹等 冷冲压件 避免清角、圆角,孔,悬臂,窄槽,孔间,孔

4、边尺寸与材料及厚度的关系、无搭边冲裁、精度等级(低于IT9,1.5续,机加工件 退刀槽、材料的切削性能、 倒角、作为嵌件的防转防拉脱、嵌件 定位处的精度,1.6,组装要求 初级骨架 内孔中间四角加气隙垫保证组装气隙 初级骨架与外壳、插头座与外壳、高压插座与外壳等结合处采用无密封胶的密封结构,靠塑料件紧密插接密封,提高装配效率,避免漏胶 初、次级骨架之间,骨架、外壳、插头座、高压端子等之间的结构联接,要设计准确的定位、导向,使装配快捷,位置准确,外形美观,1.6续,内部电气联接方式:初级绕组与低压插座,次级绕组引线与高压引线片,高压引线片与高压端子、模块与线圈等联接及铁芯之间的联接尽可能采用点焊

5、、激光焊、超声波焊、微电流氩弧焊、铆接、插接等,尽量避免用锡焊,以提高效率实现自动组装 线圈骨架 起始端及末端的引出线能自动引出或自动挂角,1.7,其它要求 外表面状态 光面 雾面 有一种极细发黑的雾面极易划出印记,应尽量避免 内包铁芯壳内表面应部分外露,使浇灌树脂渗入铁芯片间,避免工作噪音 标准化、通用化、系列化,2 . 次级线圈的结构,2.1,合理的电压分布 层绕 每绕一层,垫一层绝缘纸。电压沿径向分布,用于油浸线圈和早期的干式线圈 槽绕 沿轴向布置若干个槽,电压沿轴向分布到各槽中,干式线圈基本采用此种方式(图1) 层绕的变型 骨架为圆柱形,在起始端按设定的程序,使漆包线逐层堆积,垒起一圆

6、锥面,然后,以圆锥面为绕线平台,逐层沿轴向推进,即每来回绕一层,线针沿轴向行进一距离,直至完成线圈的绕制 。此种方式实际上是层间不垫绝缘纸的层绕,电压沿轴向分布开(图2,2.1续,2.2,等绝缘强度设计 按电场强度的大小确定绝缘层的厚度及绝缘距离 单头点火线圈 (图3) 次级骨架底部与初级 绕组电位差在高压输端 最大,一是加大绝缘距 离(图3a),另一方法是 加绝缘材料厚度(图3b,2.2续,双头点火线圈 次级骨架底部与初级绕 组电位差在两端高压输端 最大,一是加大两端绝缘 距离(图4a),另一方法 是 两端加绝缘材料厚度 (图4b) 笔式线圈增加绝缘强度的措施 由于笔式线圈空间小,初级及次级

7、骨架底部都很薄,为了增加绝缘强度,在骨架上先包一层高耐温、耐压的聚酰亚胺薄膜,再绕线,2.3,过线槽的设计 过线部分的漆包线不能与槽绕组的上下层同时接触,否则,会使漆包线皮膜承受整个槽电压(图5) 不经过线槽过线,从槽顶跳线是不允许的 图5c,2.3续1,过线槽的上端(绕出端)漆包线的切线方向与下端(进入端)要有足够的距离,以保证可靠过线(图5a 尺寸h) 进入端槽壁有足够的刚度,不会因绕线侧压造成槽壁变形大而影响下一槽的绕线 过线槽尽量采用相邻槽 中心对称分布,使内应 力分布均匀,绝缘强度 一致(图6) 图6 过线槽布置,2.3续2,过线槽宽度合适。过窄 不好过线,过宽会造成 相邻槽的漆包线

8、靠近, 降低槽间的绝缘强度 (图7) 图7过线槽宽,两槽间漆包线距离太近 过线槽可做成连体 和断开两种形式 连体形式见(图8) 此形式可以减小槽 壁变形 图8过线槽连体形式,2.4,骨架起始端、末端的设计 如果结构允许,始、末端各加一个较窄槽作为过渡槽,过渡槽只需绕510匝。 如果结构槽不允许有过 渡槽,第一槽绕满线, 要避免引出线与槽绕组 上下层同时接触的方法: 1。在第一槽端部开缺口 (图5c) 2。在端部槽壁开引导槽 图9 起始端的引导槽 (图9,引导槽,2.4续1,引线端子基本要求 绕组经引线端子与外部连接,可用标准插针,也可根据与外部不同的连接方式,做成各种冲片或其他金属件。其结构要

9、求:便于自动绕线挂角,与引线或与外部连接牢固、可靠导通,无尖角毛刺。 引出线与引线端子连接几种结构形式 1. 锡焊 引出线绕在接线针上,直接用锡焊结。此方法效率低,助焊剂影响产品质量,2.4续2,2.引线端子外套铜套管, 用电阻焊将引出线 与端子焊接(图10) 3.用点漆包线的 图10 端子外套铜套管点焊 专用精密逆变焊 机,直接将漆包 线点焊至引线片 上 (图11,铜套管,2.4续3,4. 用带细齿的连接片压紧并挤 破漆皮,使引出线与引线片连 接 (图12) 5. 微电流氩弧焊 引出线绕在引线针上,用氩 图12 端子带细齿挤破漆皮连接 弧焊熔化引线针的端部,使 引出线与引线针熔为一体。 引线

10、片或端子与外部的连接 1. 焊接 用导线和外部连接点焊接(锡焊或点焊) 2. 插接 插接的方法很多,插入带细齿端子,引出线,2.4续4,用插头片插接(图13) 用圆杆插接(图6、图14,2.5,便于树脂可靠渗透的措施 在槽壁沿径向开0.20.3 深的沟,树脂沿沟槽渗透 到槽底部。此结构在槽较 深时使用。(见图15) 图15,3 . 初级线圈的结构,3.1,初级线圈漆包线较粗,有弹性。始端和末端引线要可靠固定,避免散包。见图16。具体结构要视结构要求而定 图16c,3.1续1,笔式线圈引出线卡入端 部的出线槽中,可把引出 线作为引线针使用,节省 了零件,简化了结构。 (见图16d) 图16d,3

11、.2,内孔插铁芯处的要求 由于铁芯叠厚尺寸有偏差,骨架内孔面上做出凸起0.20.3的定位筋,避免铁芯与骨架面接触,便于铁芯插入。对内装铁芯(即装铁芯后再浇灌)的线圈,有利于树脂渗入 (见图16a 16b),以紧固铁芯接合面,减少电磁噪音。 为了保证铁芯气隙在骨架内孔四角做出气隙垫,以保证压装铁芯后的气隙尺寸(见图16b,3.3,引出线对外连接方式 锡焊 将引出线去漆皮后,加松香焊剂,与外连接处用焊锡焊接。 直接用逆变精密焊机,将引出线与外连接片点焊,不需要去漆皮(焊接方式见图11)。 如果用一般的点 焊机直接点焊, 需先去漆皮。还 可以用图17a、 17b的方式点焊,3.3续1,以插接的方式与

12、外电路连接 1.线圈组装时单个连接或两处连接,采用插片直接卡紧的方式(见图18)。 图18 图19,插片,引出线,引出线,插片,过渡插座片,初级骨架引线槽,初级骨架引线槽,3.3续2,2.对两个接头以上的连接采用(图19)的方式插接 。在插片与引出线之间加一个过渡插座片,即使在插片长度有差异的情况下,也能保证多个插片与引出线的可靠连接,3.4,初级骨架与外壳的连接 涂胶 在连接处涂环氧胶密封,此方法效率低,胶易流出,影响外观。 超声波焊接 在骨架与外壳联接的一端,加环周的凸起筋,高0.3,在超声波作用下,环周的凸起筋与外壳熔接密封。 将联接处作成圆形或椭圆形按0.050.1过盁配合,压紧密封。此联接方式要求注塑模具

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