专利名称：内燃机的点火线圈的制作方法
本申请涉及并要求日本专利申请(Hei-6-306380，Hei-6-302298)的优先权，其内容作参照而结合在此。
本发明涉及用于内燃机的点火线圈，特别涉及具有敞开磁通路结构的用于内燃机的点火线圈。
传统上，许多形式的点火线圈是已知的，该点火线圈是向内燃机火花塞供应高电压。
例如，日本专利(公开号Hei-3-154311，Hei-2-228009；Hei-3-13621)建议一种筒形点火线圈。
这种形式的点火线圈应该可装容在内燃机的塞孔中，因此，为了提供大功率的点火火花于火花塞上，点火线圈必须能产生足够的能量而同时尺寸又要小。
由此，偏磁体的采用已在现有技术中被提出来了，但是，它们单独被使用是不能在制造微型化和输出高电压两个要求上都满足的。
在铁芯形状上的改进是一种技术，这种技术已被建议用来创造变压器，例如，日本专利(公开号Sho-50-88532，Sho-51-38624，Hei-3-165505，等)公开一种铁芯，该铁芯大致呈圆柱形的断面是由层叠的各种硅钢片形成的。
然而，传统的技术不能提高由铁芯覆盖的面积与为铁芯提供的面积之比率(以下称占有率)，制造的高水平是达不到的。
就前述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提出一种尺寸小并且输出电压高的点火线圈。
而且，本发明的目标是对细长筒形点火线圈提高其输出能量并减少其尺寸。本发明的另一目的是借助于对于细长筒形点火线圈采用最佳的磁回路来减小其尺寸并增大其输出能量。此外，本发明的目的是借助于细长筒形点火线圈最佳的铁芯减小尺寸并增大输出能量。
为达到这些目的，本发明的一个方面是提供一种内燃机点火线圈以使之供应高电压到内燃机的火花塞上，该点火线圈包含壳，包封在壳内的圆柱形的磁路的构成件。以及在壳内的包封的设置在圆柱形磁路构成件的铁芯外圆周上的线圈，该线圈包含初级线圈和次级线圈，其中的磁路构成件是由在磁路构成件的直径方向层叠的多片磁钢片形成的，该磁钢片具有不同的宽度而在磁路构成件直径方向的断面大致上是圆；是由层叠的磁钢片形成的，该磁钢片界定磁钢片的限定边缘的圆，该圆具有的直径大约不大于15mm；是由层叠磁钢片形成的，该磁钢片每片分离的片具有的厚度不大于片的限定边缘的圆的直径的8％；是由不少于6种宽度的层叠磁钢片形成的；是由至少12片磁钢片层叠而形成的，以使层叠磁钢片覆盖不小于90％的限定钢片的圆面积。
以此方式，当这芯被包容在其内轮廓相应于限定圆的线轴内时，剩余的空间不大于10％，于是，绕在线轴外圆周上的线圈这间的电压转换的效率改善了。而且，成形的芯是被嵌抵在线轴内的，于是金属片能借助于正好嵌入圆筒止挡而被保持在一起，这圆筒止挡的直径需要稍为小于限制圆的直径以使之用压迫或类似情况来固定。于是，层叠磁片在直径方向的运动防止了。因此，因为没有昂贵的压模和类似件，成本下降了。
本发明的另一方面提出其中有多片层叠的金属片的点火线圈，该金属片具有至少11种宽度，多片层叠金属片包含至少22片；并且多片层叠磁金属片覆盖不小于限定片的边缘的圆的面积的95％。以此方式，对于铁芯的剩余空间下降到不大于5％。
在本发明的再一个方面，厚度不大于0.5mm的磁片与另一相同厚度的磁片重叠。以此方法，能量损失由于涡电流而减小了，于是，在电压转换效率中的下降被防止了。
在本发明还有的一个方面，磁片是定向的硅钢片。
在本发明的再一个方面，点火线圈中的磁路构成件在其直径方向上的断面面积Sc为39≤Sc≤54(mm2)，壳的线圈壳部的外径小于24mm。
以此方式，因为磁路构成件的直径方向的断面面积Sc设置成Sc≥39(mm2)，这就可能产生30mJ的电能，这是内燃机所要求的，并且，因为直径方向的断面面积Sc设置成Sc≤54mm2，这就可能使得壳的外径小于24mm。所以没有使壳的外径大于24mm，就可产生内燃机要求的30mJ的电能。因此，用于内燃机的点火线圈能被装配内径为24mm的塞管中并且有效花火进发所需电能能被供给到火花塞上。
本发明另一方面提出一种点火线圈，其中，磁路构成件界定限定磁路构成件的圆，该圆的直径不大于8.5mm。
本发明的再一方面提出一种点火线圈，其中磁路构成件由层叠为棒形磁钢片形成的，并且在磁路上于两端处设置有磁体。
以此方法，因为磁路构成件由叠层的钢片制成，涡流损失能被减小。因此，在线圈中产生增大的电能效果。
本发明还有一个方面提出一种点火线圈，其中，磁路构成件的端表面是与磁体接触的，该端表上设置有沟槽，沟槽的方向是与多片金属层叠片相交叉的，而多片层叠的金属片是由沟槽而连接在一起的。
本发明再一个方面是面向磁路构成件的磁体的端表面面积Sm与磁路构成件的断面面积Sc之比率设置在0.7≤Sm/Sc≤1.4。
以此方式，因为磁路构成件两端上设有磁体，磁偏流被施加了，面向磁路构成件的磁体端表面的面积Sm与磁路构成件直径方向的断面积之比率设在Sm/Sc≥0.7，则磁偏流作用好；而且设置Sm/Sc≤1.4，则可能使壳的外径小于24mm。因此，进一步有效地增大了线圈中产生的电能而没有使壳的外径大于24mm。而且，因为需要的磁体数为两个，比起传统内燃机用点火线圈更可能减少磁体数，并可能提供便宜的内燃机用点火线圈。
本发明的再一个方面是线圈绕在沿磁路构成件轴线方向而磁路构成件的轴向长度Lc与线圈绕圈的宽度L之比率设在0.9≤Lc/L≤1.2并且绕圈宽度L(mm)是50≤L≤90。
以此方法，因为磁路构成件轴向长度Lc和在线圈上的绕圈宽度L之比率设在Lc/L≥0.9，设置在磁路构成件两端的磁体不是较大地进入线圈绕圈宽度L的范围，并由于磁体的抗磁场被阻止。因为Lc/L设置在Lc/L≤1.2，磁体的间隔相对线圈绕圈宽度L不是太宽，并且，在磁偏流作用好的范围内，磁体能被设置在磁路构成件的两端，还可能进一步增大线圈中电能的产生而没有增大壳的外径。因此，相应于内燃机要求的次级能的量，壳的外径可设置得较小，例如24mm。需要的磁体数可为1个，或者没有用任何磁体的结构也是能采用的，这样做能提供内燃机用的便宜点火线圈。
本发明的另一方面提出一种内燃机点火线圈而用来将高电压供应到内燃机火花塞上，该点火线圈包含壳，包容在壳内的圆柱形磁路构成件，包封在壳内侧并设置在磁路构成件的铁芯的外圆周上的线圈，该线圈包含初级线圈和次级线圈，其中，磁路构成件的垂直其长度的断面面积Sc(mm2)为39≤Sc≤54，壳的线圈壳部份的外径小于24mm。
本发明再一个方面是磁路构成件的断面大致上为圆形，它的断面界定一圆，该圆限定断面并具有的直径不大于8.5mm。
本发明的另一个方面提供一种点火线圈，其中，磁路构成件是由不同宽度的层叠磁钢片形成的。
本发明的再一个方面是磁体设置在磁路构成件的两端。
在本发明的又一个方面中，面向磁路构成件的磁体的端表面的面积Sm与磁路构成件的断面面积Sc之比率设在0.7≤Sm/Sc≤1.4。
本发明还有一个方面是沿磁路构成件轴线方向卷绕的线圈，磁路构成件的轴向长度Lc与线圈的绕圈宽度L之比率设在0.9≤Lc/L≤1.2，并且绕圈宽度L(mm)为50≤L≤90。
本发明的附加目的和优点从以下结合附图的实施例详细描述中将更容易清楚明白，其中，
图1A和1B分别是根据本发明第一实施例的内燃机点火线圈的横断面视图和侧视图；图2是安装有第一实施例的铁芯内燃机点火线圈的纵剖示视图；图3是示于图2中的3-3线的变压器组件的横断面视图；图4是显示钢片尺寸的图，该钢片形成第一实施例的铁芯；图5是根据第一实施例的点火线圈的磁模型图；图6是第一实施例的铁芯装接到次级卷线筒的圈；图7是特性曲线，示出了根据第一实施例的点火线圈的磁通NФ相对初级线圈电流I的曲线；图8是特性曲线，示出根据第一实施例的点火线圈的初级能相对磁体断面积SM与铁芯断面积Sc之比率的曲线；图9是特性曲线，示出根据第一实施例的点火线圈的磁偏磁通相对轴向长度Lc与初级和次级线圈的线圈宽度L之比率的曲线；图10是特性圆线，示出根据第一实施例的点火线圈的初级能相对轴向长度Lc与初级和次级线圈的线圈宽度L之比率的曲线；图11A-C示出第一实施例的各种不同的铁芯；图12是解释性的图，示出了铁芯的每半个限定圆，分离块片的铁芯占有率；图13是解释性的图，示出了铁芯的每半个限定圆其分离块片的数目和每分离块片的厚度与相应限定圆直径之比率之间的关系；图14是特征线图，示出了形成铁芯的钢片厚度和点火线圈输出电压的关系；图15是显示钢片材料的切割位置，以使之使钢片具有不同的宽度；图16是显示线轴材料的图，用切割过程切割钢片材料而得到；图17是表示切割滚子的图，在切割过程中，切割滚子是用来切割钢片材料的；图18是显示为了获得线轴，在切割过程中，钢片材料的切割；图19是显示在成束过程中线轴成束的图；图20是显示图19中XX箭头方向的视图；图21是解释性的图，示出在切断过程中成束层叠材料的切断；图22是解释性的图，示出在激光焊接过程中用YAG激光对切断的铁芯的焊接；图23是从图22的XXIII箭头方向的视图；图24是第一实施例铁芯的第四变型的部份立体图；图25是第一实施例铁芯的铁芯材料中构成的孔部位置的示出图。
以下参考附图对本发明的推荐实施例作描述。
根据本发明的用于内燃机的点火线圈的实施例可用图1至25来解释。
图1A和1B示出芯502平面和侧面的视图。铁芯502用作为示于图2中的点火线圈2的变压器5的零件。
如图2和3所示，用于内燃机的点火线圈2主要由圆柱形变压器5，控制回路部份7以及连接部份6组成，该控制回路部份7位于该变压器部5的一端处，它是用来断开变压器部份5的初级回路的，该连接部份6位于变压器部份5的另一端，它是将变压器部份产生的次级电压供应到火花塞(没示出)上的。
点火线圈2具有以树脂制成的圆筒形壳100，该壳100具有的外径A为23毫米，并且其尺寸是可使其装配到塞管的内径中的，该塞管在图中没示出，壳腔102形成在壳100的内侧。壳腔102包容着产生高压的变压器部份5、控制回路5和充满变压器部份5周围的绝缘油29。壳腔的上端设置有连接件9以用来输入控制信号，而壳腔102的下端部具有底部104，该底部用盖帽15的底部来密封，这将在下面描述。盖帽15的外圆周用位于壳100下端处的连接部份6来覆盖。
容纳火花塞(没示出)的圆筒部份105形成在连接部份6内，用橡胶制成的塞帽13将在圆筒部份105的敞开端，金属的盖帽15的作用如同传导件，盖帽15是被嵌入并且是模制在树脂材料的壳100内的底部104中，该底部位于圆筒形部105的上端，这样就导致壳腔102和连接部份6被分开，以便使将来不会有流体在二者之间相互交换。
用盖帽15的底部约束的弹簧17是压缩圈弹簧，当花火塞插入到连接部份6中时，火花塞的电极部(没示出)使之与弹簧17的另一端电连接。
用来安装点火线圈2的托架11与壳100一体地形成并具有模制在其中的金属环21。用于内燃机的点火线圈2用螺栓固定在发动机缸头(缸盖)上，缸头没有示出，螺栓在图中没示出，是穿过环21而设置的。
用于控制信号输入的连接件9包含连接件壳18和连接件针19，连接件壳18是与壳100一体地形成的。三个连接件针19穿透壳100并形成，由于它们的插入将外侧电连接到连接件壳18内，该针是位于连接件18内侧的。
在壳100的顶部处形成有敞口100a以用来包封变电器部份5，控制信号回路部份7，绝缘油29和类似物于壳腔102中，用“O”形环32将敞口100a保持紧密的封闭。此外，金属帽33固定在壳100的上部上以使之覆盖辐射材料的盖帽31的表面。
由铁芯502，磁体504，506，次级卷线筒510，次级线圈512，初级卷线筒514，和初级线圈516组成变压器部份5。
如图1和4所示，圆柱形铁芯502由层叠定向硅钢片组装而成(参考下述钢片)，该钢片具有相同的长度，但其宽度是不同的，以便使钢片的结合断面成为大致的圆形。简言之，如图1A和4所示，用类似钢片的带材，它们的宽度W是选择13种型号宽度的，其宽度W在2.0-7.2毫米内。根据渐增的宽度，将钢片层叠，该宽度是从钢片501a的窄宽度2.0毫米，然后逐渐到钢片501b，501c，501d，501e，501f，501g，501i，501j，501k，501e直到具有最大宽度7.2毫米的钢片501m，以便使这些层叠钢片的横断面大致为半圆形。此外，在钢片501的顶上的钢片501n，501o，，501p，501q，501r，501s，501t，501u，501v，501w，501x，501y其宽度的渐减小的而被层叠直到宽度最小的2.0毫米宽度的钢片501z，所以，所有这些层叠钢片的横断面大致上为圆形。对于本实施例，只要每个钢片501a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，n，o，p，q，r，s，t，u，v，w，x，y，z具有的厚度为0.27毫米(以下总的说来参考钢片501a-z)，铁芯502的圆周直径为7.2毫米。并且，相对限定圆的铁芯502的占有率不小于95％。
通过下述激光焊接工艺借助于焊接502a和502b的端部，钢片501a-z形成的铁芯502变成为连接在一起了。具有相反方向磁性的磁体504，506用粘接胶带分别固定在铁芯502的两个端头上，磁通方向是由线圈电流磁化的。
这些磁体504、506例如可由钐-钴磁体，如图2所示，磁体504，506的厚度T设在2.5毫米以上，再如，钕磁体也是能用的。这是因为借助于装在初级卷线筒514外侧的辅助芯508的所谓半封闭磁通路结构减小了磁体504，506上的抗磁场作用达2到3千奥斯特(Koe，Kilo-oersteds)，这是小于封闭磁通路的。对于磁体504，506用了钕磁体，甚至在150℃下可用的点火线圈其构成成本是低的。
如图2和3所示，次级卷线筒510用作为线轴是由树脂模制成的，并形成为圆筒形，在其端头具有底部和凸缘部510a，b，铁芯502和磁体506被包封在次级卷线筒510的内侧，次级线圈512绕在次级卷线筒510的外圆周上，次级卷线筒510内部具有铁芯壳孔510d，该孔具有大致呈圆的横断面。次级卷线筒的下端实质上被底部510c封闭。
接线端板34电连接到导引线(没示出)，导引线是从次级线圈512的一端抽出来的，接线端板被固定在次级卷线筒510的底部510c，与盖帽15接触的弹簧27固定在这接线端板34上。接线端板34和弹簧27起到卷线筒端侧传导件的作用，次级线圈512感应的高电压通过接线端板34，弹簧27，盖帽15和弹簧17而供给到火花塞(没示出)的电极杆部。还有是，与次级卷线筒510连接的管形部510f被形成在次级卷线筒510的相对端510a处。
如图6所示，在其一端部固定的具有磁体506的铁芯插入到次级卷线筒510的铁芯壳孔510d中。如图2和3所示，次级线圈512绕在次级卷线筒510的外圆周上。在此必须指出的是，虽然通过YAG激光焊接将形成铁芯的502的钢片501a-z固定在一起，其它方法也可用来将钢片保持在一起，例如，在铁芯502的端部502a，502b处用附加的圆束圈环来将钢片501a-z固定在一起。此外，形成在次级卷线筒510的内侧铁芯壳腔510d的内径小于铁芯的外径，铁芯插入时还可固定钢片。
如图2和3所示，以树脂模制成的初级卷线筒514形成为圆筒形，并其两端具有底和凸缘部514a，b，而初级卷线筒514的上端实质上被凸缘部514a封闭。初级线卷516绕在初级卷线筒514的外圆周上。管形部514f与初级卷线筒514中心区连接并延伸到初级卷线筒514上端而形成盖部514c。当管形部514f，次级卷线筒510以及次级卷线筒514组装在一起时，管形部514f位于次级卷线筒510的管形部510f的中心地的内侧。这就导致当初线卷线筒514和次级卷线筒510组装在一起时，在两个端头具有磁体504、506的铁芯502被夹在初级卷线筒514的凸缘部514a和次级卷线筒510的底部510a之间。
控制回路部份7由功率晶体管和树脂模制的控制回路组成，该功率晶体管间歇地向初级线圈516供应电流，该树脂控制回路是触发器用来产生功率晶体管的控制信号。分离的散热器702固定在控制回路部份7上以用来从功率晶体管和类似件上释放热。
如图2和3所示，以初级线圈516绕在其上的初级卷线筒514的外圆周安装辅助芯508，该辅助芯508具有缝隙508a，是用薄硅金属片卷成的管然后再沿轴向形成缝隙508a，以使被卷钢片的开始端不与被卷钢片的端头接触，辅助芯508从磁体504的外圆周一起延伸到磁体506的外圆周处，以此方式，沿辅助芯508圆周产生的涡旋电流减小了。
同时，辅助芯508也可用例如两片钢片来形成，该钢片的厚度为0.35毫米。
以下将对点火线圈2的初线线圈516需要供应的电能予以解释(以下称“初级能”)。
一般地说，用火花塞放出火花点燃混合气，20mJ以上的电能必须供应到火花塞上。为此，考虑到由于火花塞的能量损失5mJ以及附加的安全系数，次级线圈512必须产生的最小电能为30mJ(以下次级线圈512产生的电能称为“次级电能”)。
就此而论，基于图5所示的磁性模型，在初级线圈516中需要的初级电能的计算是用根据有限元方法的磁场分析来计算的(以下称为“TEM磁场分析”)。而且，初级和次级电能值是通过一套实验来获得的，以此结果，考虑所需状况，对于次级能要达到30mJ。
这里，用获得的图7所示阴影区域S的区域能计算初级能，特别是用TEM磁场分析计算公式1。W=∫oΦN·IdΦ···1]]>公式1中，W代表初级能[J]，N是初级线圈匝数，I是初级线圈电流[A]，Ф是初级线圈磁通[Wb]。
而且，通过实验已确定，为了在次级线圈512中产生30mJ的次级能，必须在初级线圈516中产生36mJ的初级能。
根据图5所示的磁性模型进行的FEM磁场分析的结果示于图8到10中。
初级能和磁偏磁通特征的表示是用铁芯502的横断面面积Sc，铁芯502轴向长度Lc，和磁体504，506的横断面面积SM作参数的。
以变化的磁体断面积SM与铁芯502断面积Sc的比率，用6.5A电流通过220匝的初级线圈516而获得的初级能特征示于图8中。这里，图8中的虚线部份是估算的，没有执行数据收集。
如图8所示，初级能随比率SM/Sc的增加而增大，而且，初级能依据Sc值的增大而增大。这是因为较大的SM/Sc的作用，较好的磁偏磁通，是由于设置在铁芯502两端的磁体504，506构成磁通路的一部份。在此还能看到，如上所述，为了产生对于初级线圈516来说最小的初级能超过36mJ的初级能，铁芯502的断面积Sc应该不小于39mm2。
此外，SM/Sc必须是至少为0.7并且Sc至少为39mm2，这里，因为铁芯502是用定向硅钢片层叠而构成的，示于图5的铁芯502的外径D由于在外圆周上的凸出升起而变得很大。例如，从制造观点来说当使用定向硅钢片的片厚度为0.27mm时，需要至少7.2mm的外径D以使得实际的铁芯502的断面积为39mm2。然而，因为覆盖着初级线圈516外圆周的壳100的外径尺寸A的限制，设置SM/Sc超过1.4并且Sc超过54mm2是有困难的，这就要求SM/Sc必须不大于1.4并且Sc必须不大于54mm2。如同上述一样，使这断面面积Sc不大于54mm2，外径D为8.5mm是需要的。
因此，分别地SM/Sc设在0.7≤Sm/Sc≤1.4范围并且Sc设在39mm2≤Sc≤54mm2，这将可能与设计说明的低成本一致，而且可能没有构筑大尺寸的壳100而使之增大次级能。
由于磁体504，506而产生的磁偏磁通的特征曲线示于图9中，它是由改变铁芯502的轴向长度Lc与初级和次级线圈线卷的宽度L之比率来获得的，是对于没有电流流过220匝初级线圈516的状况，是没有产生初级能的，并且辅助芯508的轴向长度设成固定的70mm。这里，初级和次级线圈的线卷的宽度L为65mm。根据初级线圈516的设计说明，初级线圈是趋向于影响壳100的尺寸与构造的。因为构成触发器的功率晶体管产生的热量以及内燃机的起动特性，需要使初级线圈516的阻抗值在0.5到1.4Ω范围内，而且还需要壳100的外径A在最大为23mm，因此，初级和次级线圈线卷的宽度L在50mm≤L≤90mm范围。
如图9所示，磁体504，506的磁偏磁通随Lc/L的增大而减小。这是因为Lc/L较大，铁芯502的轴向长度Lc变得较长，磁体504和磁体506之间的距离变得较大，磁体504，506的磁力的影响变得较小。这种磁偏磁流的减小影响初级能的增加被示于图10中。
初级能的特性曲线示于图10中，它是改变铁芯502的轴向长度Lc与初级和次级线圈的线圈的宽度L之比率来获得的，是当6A的电流流过220匝的初级线圈516时的，并且辅助芯508设置成轴向长度La为固定的70mm。
如图10所示，在1.0≤Lc/L≤1.1的范围内，初级能接近一近似最大值，而在这范围的每一侧时则减小。初级能当Lc/L变小时减小是因为如上述的当Lc/L较小时磁偏磁流增大，但在与辅助芯508的轴向长度结合，表现出磁通路的磁阻增大。当Lc/L变得小于1.0并且磁通减小，而有一固定的激励力固定，初级能减小了。而且，当Lc/L变得大于1.1时，如上所述，因为磁偏磁通当Lc/L的增大而减小，初级能减小了。
如已认确的那样，当Lc/L变得小于0.9时，因为磁体504和磁体506之间的间隔变窄并且较大地进入各自的初级线圈516和次级线圈512的绕线范围，由初级线圈516产生的有效磁通由于磁体504，506的抗磁场而减小了。当Lc/L大于1.2时，相对初级和次级线圈的线圈宽度L，磁体504，506之间的间隔变宽了，因此需要Lc/L是不大于1.2，是因为磁偏磁通停止影响。因此，Lc/L设置在0.9≤Lc/L≤1.2范围，就可能进一步增加由初级线圈516产生的初级能。
根据本实施例的用于内燃机的点火线圈，分别地设置成铁芯502的横断面积Sc(mm2)为39≤Sc≤54；磁体504，506的断面面积SM与铁芯502的断面面积Sc的比率为0.7≤Sm/Sc≤1.4；铁芯502的轴向长度Lc与初级和次级线圈的线圈宽度L之比率为0.9≤Lc/L≤1.2；线圈宽度L(mm)为50≤L≤90。这样在没有增加壳100的外径A的情况下，初级线圈516产生的初级能能被增大。因此，次级线圈512中产生的次级能能增大。稀土磁体的使用可减少。由于增大了次级能而没有使壳100的尺寸和构型增大，点火线圈23可应用于传统的塞套并且内燃机中混合气的点火性能被改善，此外，由于所用的相对昂贵的稀土磁体减少，点火线圈2简单而成本低。
在这实施例中，虽然初级线圈516位于次级线圈512的外侧，初级线圈516是可以位于次级线圈512的内侧的，这样做能获得同样的效果。
在此实施例中，磁体504，504设置在铁芯502的上和下端，但是没有必要对此进行限制，根据内燃机要求的初级能的数量可以被设置在铁芯的合适的断面面积处，一种结构中有一个磁体或者一种结构中没有用磁体是可行的。
同时，包封着变压器部份5和类似物的壳腔102的内部充以绝缘液体29到这一程度而使壳腔102的顶端部留有一小间隔空间，漏过初级卷线筒514的底端开口，设置在初级卷线筒514盖514c大致中心部处的开口514d，次级卷线筒510上端开口和开口(没示出)的绝缘液体29保证铁芯502，次级线圈512，初级线圈516，辅助芯508以及类似件的理想的相互绝缘。
以下，图13到15用来解释铁芯在铁芯壳腔510d中的占有率，该壳腔是包封着铁芯的。
这里，形成铁芯壳腔内壁的轮廓的圆500示于图11中，这圆相当于上述、下述的限定圆，以“限定圆500”标示。
相对限定圆500面积的铁芯502的占有率是根据层叠片的数而变化的，该叠层片有不同的宽度。例如，图11A示出的状况是当6片不同宽度的钢片层叠的在限定圆的半圆内的；以使形成铁芯502。简言之，图1A中示出的上述13种宽度的形成铁芯502半圆的钢片501a-m以示于图11A中的芯片代替了，该芯片包含钢片561，562，563，564，565和566。这里，钢片561，562，563，564，565和566具有相同的厚度而它们的最大宽度是在限定圆500之内的。因此，如图11B所示，占有率随着独立的钢片的厚度减小和层叠钢片的数目的增加而增大。由于减小每片分离的钢片厚度而使层叠钢片数目的增大与占有率的关系能用几何关系表示。图12示出了层叠金属片的数目与占有率是指的相关关系。必须指出的是图11示出金属层叠片占有率占有限定圆500一半，还需指出层叠金属片数目是以块片的术语表示。如图12所示，限定圆500的半圆占有率随块片数增加而增加，至少6个块片需要来粘成铁芯502，占有率至少为90％。铁芯502的占有率设置成不小于90％，以便使由点火线圈的变压器组件5产生的点火线圈2的输出电压不小于30Kv。这里，图11A中示出的变型中具有6片块片，而图11B中示出的第二种状况具有11片块片。
同时，可设想块片相当于一种金属片，稍少的块片，每块片就较厚，图13示出了块片数目和每片块片厚度与限定圆500直径之比的关系。
如图13所示，当6片块片占居半个限定圆500时，每片块片的厚度相当于限定圆500直径的8％，因此，例如，当限定圆500直径为15mm时，每片块片的厚度为1.2mm。换句话说，示于图11A中的每片块片561-565的厚度为1.2mm。同时，图14示出每片独立的金属片厚度与点火线圈2输出电压的关系。从图14可看到，当块片厚度不小于0.5mm时，点火线圈的输出电压不大于30Kv。这是因为涡流损失变大，该涡流损失出现在金属片的断面上，当金属片较厚时，涡流损失就较大。因此，如果点火线圈2的输出电压不小于30Kv，每片金属片的厚度要不大于0.5mm。于是，当有6片块片占据半个限制圆500时，每块应该由层叠两片或更多钢片来形成，该钢片的独立厚度为0.5mm并且其宽度相同。
图11C示出第三种宽型，其中具有6个分隔的块片，每个分隔的块片由层叠的两片金属片形成的。根据第三例，因为减小了形成一块的宽度相同的金属片591a，591b的厚度，增加的涡流损失能被减小，点火线圈产生的输出电压不小于30Kv。
在示于图11B中的第二变型例中，当具有11块分隔的块片时，铁芯502的占有率为95％是能达到的，相当于一个分隔块片的每个金属片571-581设置成厚度为大约0.5mm。以此方式，铁芯502占有率不小于90％能达到，同时保证点火线圈2的输出电压不小于30Kv。
铁芯502的制造过程用图15-23来解释。
由执行以下过程来制造铁芯切割过程，切割金属片材料701来获得长条材料702；成束过程用来长条材料702做成成束层叠材料705；切断过程用来将成束层叠材料切成预定长度的铁芯材料707；激光焊接过程用来以YAG激光焊接铁芯材料707的端部。上述每一过程讨论如下。
切割过程解释如下如图16所示，在这切割过程中，切割器710将宽的带形钢片701切割成帘形长条材料702。如图15所示，在这切割过程中，从钢片材料701的外侧到内侧，从长条701a开始根据以宽度渐增加来分布长条，该长条701a是宽度最窄的，并继续地增加长条701b-1宽度直到长条701m，该长条701m是宽度最大的并且大致布置在长条材料701的中心部。以此方式，从钢片材料另一外侧到它的内侧，长条分布是根据从长条701z开始宽度增加并继续增加长条宽度701y，701x等等直到长条701n，该长条701z是最窄的。用这方式，将由于切割的材料702成为长条701a-z并且它以上述方式分布，这些长条能在成束过程中被容易地层叠，成束过程以下讨论。
如图17所示，切割钢片材料的切割器710包含切割滚子712、714，这些切割滚子相互啮合，以便使它们切割钢片材料701，钢片材料701在它们之间压成类似为帘形。图18示出切割器710切割钢片材料701，同一图的右侧示出通过切割器710的钢片材料701，左侧示出得到的长条材料702。
接着，成束过程讨论如下。
如图19所示，在成束过程中，已被切割成帘形的长条材料702被拧转和成束。在这过程中，宽度最窄的长条701a和701z位于外部，在它们之间长条701b和701y，701c和701x等等根据宽度渐增而分布。用成束机720长条被层叠，以便使具有最大宽度的长条701m和701n位于中心处。
如图19和20所示，成束机720包含导引滚子722，724，而图19示出的长条材料702是从右侧被导引而送进和拧转于导引滚子722，724之间的。挤转的长条材料702变成为示于图19左侧的层叠材料705。
切断过程解释如下如图21所示，切断机730切断在成束过程中拧转的层叠材料705。示于图21中的切断机包含冲模具731和模子733，模子733是在切断之前固定层叠材料的。冲头737在直径方向剪切层叠材料705并且握持层叠材料的夹头735在切断过程中是运动的。用冲模具731和模子733固定层叠材料705，以冲头737的剪切过程来切断层叠材料705，冲头737是在直径方向运动的。以此方式，具有预定长度的铁芯707得到了。
接着在下面讨论激光焊接过程。
如图22和23所示，用压紧夹具740来握持铁芯707定位，该压紧夹具包含压紧件742，744，所以被层置的钢片501a-z其长条702a-z是不会分离开的，在这激光焊接过程中，直线的YAG激光焊接被实施在上述切断过程中形成断面707a上。因为这种YAG激光焊是直线地执行的，所以焊接路径与层叠的所有钢片501a-z的端头表面交叉，邻接的钢片相互焊接在一起了。图23示出了焊接记号707b。图22还示出YAG激光焊接过程，其中空心箭头指示图示YAG激光光线扫过方向。
以此方法，因为层叠钢片501a-z不能分开，能容易地用激光焊接将铁芯材料707焊接成铁芯702。
这里，图24示出了铁芯702的第四例。在这第四例中，在端表面707a上形成有焊接沟槽708，沟槽是在铁芯材料的端表面上横越所有层叠长条材料702而形成。在焊接沟槽708内执行YAG激光焊接工艺防止在激光焊接之后焊疤从断面707a上掉下。换言之，由于通过切削工艺或类似方法在铁芯材料707上形成的焊接沟槽的宽度比YAG激光焊来得宽，在焊接后产生的焊疤不会从断面表面707a上掉下，并且被保持在焊接沟槽708内，因此防止了在断面707a上的粗糙。图24示出了焊接标记708a。
应指出的是，焊接沟槽可以不同于切削工艺的形成工艺来形成。例如，如图25所示，激光焊接沟槽708也能事先在钢片材料701上形成多个孔部709。因为用切断工艺或类似方法形成这些孔部709，以便使它的相应地在预定位置以用来在切割工艺中切割，这些孔部709定位在预定长度处的被切断铁芯材料707的断面处。于是，没有用切削过程或类似方法，焊接沟槽708被形成在铁芯材料707上。
虽然本发明已结合附图联系推荐实施例作了充分的描述，应指出本领域技术人员可作各种改变和改进。这种改变和改进应认为是包含在本发明的权利要求界定的范畴之内的。
权利要求
1.内燃机点火线圈，该点火线圈用来向内燃机的花火塞供给高电压，所述点火线圈包含一壳；包封在所述壳内的圆柱形磁路构成件；包封在所述壳内侧的线圈，并且该线圈是设置在所述圆柱形磁路构成件的铁芯的外圆周上的，它包含初级线圈和次级线圈，其特征是，所述磁路构成件的特征是，所述磁路构成件是由在其直径方向层叠多片磁钢片而形成的，该磁钢片具有不同的宽度，而所述磁路构成件在直径方向上的断面大致上是圆；所述磁路构成件是由层叠所述磁钢片而形成的，该磁钢片界定一个限定所述磁钢片边缘的圆，所述圆具有不大于大约15mm的直径；所述磁路构成件是由所述层叠磁钢片形成的，每个分离的片具有的厚度不大于所述限定所述片的所述边缘的所述圆的直径的8％。所述磁路构成件是由不少于6种宽度的所述层叠磁钢片形成的；所述磁路构成件是由至少12片的所述层叠磁钢片形成的；被形成的所述磁路构成件是使所述层叠磁场片覆盖不小于90％的圆面积，该圆是限定所述片的边缘的所述圆。
2.如权利要求1所述点火线圈，其特征是，所述层叠金属片具有于少11种宽度；所述多片层叠金属片包含至少22片；所述多片层叠磁场片覆盖不少于95％的圆面积，该圆是限定所述片的边缘的圆；
3.如权利要求2所述点火线圈，其特征是，其中厚度不大于0.5mm的磁化片与相同厚度的另一可磁化片重叠。
4.如权利要求1所述点火线圈，其特征是，其中所述可磁化片是定向硅钢片。
5.如权利要求1所述点火线圈，其特征是，其中所述磁路构成件在直径方向的断面面积Sc是39≤Sc≤54mm2；所述壳的线圈包封部份的外径小于24mm。
6.如权利要求5所述点火线圈，其特征是，其中所述磁路构成件界定一个限定所述磁路构成件的圆，该圆的直径不大于8.5mm。
7.如权利要求1所述点火线圈，其特征是，其中所述磁路构成件是由层叠成棒形磁钢片形成的；所述磁路构成件的两端设置有磁体。
8.如权利要求7所述点火线圈，其特征是，与所述磁体接触的磁路构成件的端表面设置有一沟槽，该沟槽的方向是与多片层叠金属片交叉的，由于沟槽所述多片层叠金属片被连接在一起。
9.如权利要求7所述点火线圈，其特征是，面向磁路构成件的磁体的端表面面积Sm与磁路构成件的所述断面面积Sc的比率设置为0.7≤Sm/Sc≤1.4。
10.如权利要求1所述点火线圈，其特征是，所述线圈沿所述磁路构成件的轴线方向卷绕，所述磁路构成件的轴向长度Lc与所述线圈的绕圈宽度L之比率设置成0.9≤Lc/L≤1.2；所述绕圈宽度L为50mm≤L≤90mm。
11.一种内燃机点火线圈，该点火线圈用来向内燃机的火花塞供应高电压，所述点火线圈包含一壳；包封在所述壳内的圆柱形磁路构成件；包封在所述壳内侧的线圈，该线圈设置在所述磁路构成件的铁芯的外圆周上并包含初级线圈和次级线圈；其特征是，在其正交方向的磁路构成件的断面面积Sc设成为39mm2≤Sc≤54mm2；所述壳的包封线圈的部份的外径为小于24mm。
12.如权利要求11所述点火线圈，其特征是，所述磁路构成件的断面大致上是圆形，所述断面界定一圆，该圆限定所述断面，该圆的直径不大于8.5mm。
13.如权利要求12所述点火线圈，其特征是，所述磁路构成件是由不同宽度的层叠磁钢片形成的。
14.如权利要求11所述点火线圈，其特征是，磁体设置在所述磁路构成件的两端。
15.如权利要求14所述点火线圈，其特征是，面向磁路构成件的磁体端表面面积Sm与磁路构成件的断面面积Sc之比率设成为0.7≤Sm/Sc≤1.4。
16.如权利要求11所述点火线圈，其特征是，所述线圈沿所述磁路构成件的轴线方向卷绕；所述磁路构成件的轴向长度与所述线圈的卷绕宽度L之比率设成为0.9≤Lc/L≤1.2；并且，所述卷绕宽度L为50mm≤L≤90mm。
17.一种内燃机点火线圈，该线圈用来向内燃机的火花塞供给高电压，所述点火线圈包含一壳；包封在所述壳内的圆柱形磁路构成件；线圈包封在所述壳的内侧，该线圈设置在所述磁路构成件的铁芯的外圆周上并包含初级线圈和次级线圈；磁体设置在所述磁路构成件的两端，其中所述磁路构成件是由在所述磁路构成件的直径方向上层叠多片硅钢片而形成的，该钢片具有不同的宽度，而在直径方向上的所述磁路构成件的断面大致上为圆；所述磁路构成件是由所述层叠硅钢片形成的，层叠硅钢片界定一圆，该圆限定所述磁性钢片的边缘，所述圆的直径不大于大约15mm。所述磁路构成件是由所述层叠硅钢片形成的，其中每个分离的片具有的厚度不大于限定所述片的边缘的圆的直径的8％；所述磁路构成件是由不少于11种宽度的所述层叠硅钢片而形成的；所述磁路构成件是由至少22片所述层叠硅钢片形成的；形成的所述磁路构成件以使所述层叠硅钢片覆盖不少于所述圆面积的95％，该圆是限定所述片的边缘的；所述磁路构成件是由厚度不大于0.5mm的所述层叠硅钢片形成的；其中，所述磁路构成件在其径方向的断面面积Sc为39mm2≤Sc≤54mm2。面向磁路构成件的磁体端表面面积Sm与所述磁路构成件的断面面积Sc之比率设成为0.7≤Sm/Sc≤1.4；所述磁路构成件的轴向长度Lc与所述线圈的卷绕宽度L之比率设成为0.9≤Lc/L≤1.2，并且，所述卷线宽度L为50mm≤L≤90mm。
全文摘要
内燃机点火线圈主要由变压器部分，控制回路和连接部组成，变压器部分由开敞磁路，磁体，次级线轴和线圈以及初级线轴和线圈组成。铁芯断面积在39到54mm
文档编号H01F27/245GK1132311SQ95117580
公开日1996年10月2日 申请日期1995年12月6日 优先权日1994年12月6日
发明者大须贺一丰, 小岛政美, 河野惠介 申请人:日本电装株式会社