專利名稱：帶有次級(jí)線圈組件的點(diǎn)火線圈及次級(jí)線圈組件連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有次級(jí)線圈組件的點(diǎn)火線圈，及一種次級(jí)線圈組件的連接方法。
背景技術(shù)：
點(diǎn)火線圈用于點(diǎn)燃內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火塞。點(diǎn)火線圈包括中央芯部、初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。初級(jí)線圈包括纏繞在初級(jí)繞線管周圍的初級(jí)繞組。次級(jí)線圈包括纏繞在次級(jí)繞線管周圍的次級(jí)繞組。供應(yīng)給初級(jí)線圈的電流斷路，以使得在次級(jí)線圈中產(chǎn)生高電壓。通過焊接，將初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的兩端分別連接到預(yù)定端子上。次級(jí)繞組的線匝數(shù)目遠(yuǎn)大于初級(jí)繞組的線匝數(shù)目。次級(jí)繞組的直徑遠(yuǎn)小于初級(jí)繞組的直徑。因此，直徑相當(dāng)小的次級(jí)繞組，很難和布置在高壓側(cè)的小直徑次級(jí)端子相連接。
在日本專利申請(qǐng)JP-A-2003-45735中公開了一種線圈金屬絲的傳統(tǒng)連接方法，其包括三個(gè)過程。
如圖8A、8B和9所示，具有電絕緣包層的線圈金屬絲81，纏繞在次級(jí)繞線管80周圍，且線圈金屬絲81的金屬絲端纏繞在線圈端子82周圍，其中在第一過程中空氣從空氣噴嘴87供應(yīng)到該線圈端子82。
在線圈端子82和焊炬85的電極86之間產(chǎn)生電弧，以使得在線圈端子82中產(chǎn)生熱，且在第二過程的第一加熱步驟中，電絕緣包層從繞組部分83的線圈金屬線18處閃蒸。
在線圈端子82和焊炬85的電極86之間產(chǎn)生電弧，以使得線圈端子82被焊接，且在第三過程的第二加熱步驟中，線圈端子82和繞組部分83的線圈金屬線18相連接。
該傳統(tǒng)連接方法的目的在于，去除電絕緣包層且使用簡(jiǎn)單的方法使線圈金屬線81和線圈端子82相連接，其中在該方法中線圈端子82被加熱兩次。電絕緣包層在第一加熱步驟(即第二過程)中從線圈金屬線81處去除。在去除線圈金屬線81的電絕緣包層之后，在第二加熱步驟(即第三過程)中焊接線圈端子82。
當(dāng)次級(jí)金屬線在次級(jí)端子上纏繞非常多的匝數(shù)(例如20000匝)時(shí)，次級(jí)端子變得很細(xì)。在這種情況下，次級(jí)金屬線的直徑會(huì)變得非常小，例如50μm。這種傳統(tǒng)的連接方法可以應(yīng)用于細(xì)的次級(jí)端子，其中非常小直徑的次級(jí)金屬線在該細(xì)的次級(jí)端子上纏繞非常多的匝數(shù)。在這種情況下，電場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)增加，并且會(huì)因次級(jí)端子和次級(jí)金屬線被焊接的連接部分的尖銳形狀而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，可能形成電樹(electric tree)，且由于熱循環(huán)的重復(fù)進(jìn)行，使得位于連接部分周圍的電絕緣樹脂中可能產(chǎn)生破裂，其中在該熱循環(huán)中，加熱和冷卻次級(jí)線圈組件。
在該傳統(tǒng)連接方法中，連接方法的末端是燈泡形；但是，沒有描述電場(chǎng)的增加和電絕緣樹脂的破裂。此外，也沒有描述次級(jí)繞組的匝數(shù)、次級(jí)繞組的直徑和連接部分周圍的電絕緣樹脂。在該傳統(tǒng)連接方法中，根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)的描述，次級(jí)繞組的匝數(shù)可能較小，次級(jí)繞組的直徑可能較大。在這種結(jié)構(gòu)中，次級(jí)端子可能較厚，在連接部分的末端中的電場(chǎng)的增加可能并不是一個(gè)嚴(yán)重的問題。但是，當(dāng)次級(jí)線圈的繞組的數(shù)量很小時(shí)，在次級(jí)線圈中產(chǎn)生的電壓可能會(huì)很低。此外，在這種傳統(tǒng)的連接方法中，加熱方法被分成兩個(gè)過程。因此，在該傳統(tǒng)連接方法中，連接過程較長(zhǎng)，且制造費(fèi)用會(huì)增加。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明的目的是生產(chǎn)一種點(diǎn)火線圈，該點(diǎn)火線圈包括帶有非常小直徑的次級(jí)繞組的次級(jí)線圈組件，其中該次級(jí)繞組可以纏繞非常多的匝數(shù)，且和較細(xì)的次級(jí)端子的末端相連接，同時(shí)可以限制在次級(jí)端子中的電場(chǎng)，防止電絕緣樹脂形成電樹和產(chǎn)生破裂。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是生產(chǎn)一種點(diǎn)火線圈，其中次級(jí)繞組的端子端可以容易地和次級(jí)端子的末端穩(wěn)固地相連接；甚至當(dāng)次級(jí)繞組的直徑非常小、次級(jí)繞組的匝數(shù)非常多、次級(jí)端子是很細(xì)的結(jié)構(gòu)時(shí)，也是如此。
根據(jù)本發(fā)明的點(diǎn)火線圈，包括中央芯部、次級(jí)線圈、初級(jí)線圈和外芯部。該次級(jí)線圈布置在中央芯部的外周側(cè)。該次級(jí)線圈包括次級(jí)繞線管和次級(jí)繞組。該次級(jí)繞線管具有布置在次級(jí)繞線管的端部上的高壓支架。該高壓支架具有次級(jí)端子。該次級(jí)繞組纏繞在次級(jí)繞線管的周圍。該初級(jí)線圈布置在中央芯部的外周側(cè)。該初級(jí)線圈包括初級(jí)繞線管和初級(jí)繞組。該初級(jí)繞組纏繞在初級(jí)繞線管的周圍。該次級(jí)線圈和該初級(jí)線圈大致同軸布置。該外芯部布置在次級(jí)線圈和初級(jí)線圈這兩個(gè)元件中的一個(gè)元件的外周側(cè)。該元件布置在次級(jí)線圈和初級(jí)線圈這兩個(gè)元件中的另一個(gè)元件的外周側(cè)。該次級(jí)端子在其末端包括燈泡形的第一連接部分。該第一連接部分和次級(jí)線圈的次級(jí)繞組的端部相連接。該第一連接部分覆蓋有電絕緣樹脂。
次級(jí)線圈組件包括次級(jí)線圈和高壓支架，其中在該次級(jí)線圈中，次級(jí)繞組纏繞在次級(jí)繞線管周圍。該高壓支架布置在次級(jí)繞線管的端側(cè)。該高壓支架包括次級(jí)端子，該次級(jí)端子包括金屬末端部分和第一部分。次級(jí)線圈組件的連接方法包括纏繞過程和焊接過程。
在纏繞過程中，次級(jí)線圈的次級(jí)繞組的端部纏繞在第一部分周圍。該第一部分布置在相對(duì)于金屬末端部分的次級(jí)繞線管一側(cè)，其中該金屬末端部分是大致的棒形，且布置在次級(jí)端子的末端一側(cè)。在焊接過程中，焊接次級(jí)端子的金屬末端部分，以形成大致燈泡形的第一連接部分，其中當(dāng)金屬末端部分凝固時(shí)，次級(jí)線圈組件的次級(jí)繞組的端部嵌入該第一連接部分中。


通過以下參考附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。其中圖1是一個(gè)局部剖切側(cè)視圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的點(diǎn)火線圈；圖2是一個(gè)側(cè)視圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的次級(jí)線圈組件；圖3是一個(gè)放大側(cè)視圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的次級(jí)線圈的次級(jí)端子；圖4是一個(gè)放大示意圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的次級(jí)端子的連接部分和金屬末端部分；圖5是一個(gè)總體圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電弧焊裝置；圖6是一個(gè)圖表，顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電流和通電時(shí)間之間的關(guān)系；
圖7是一個(gè)示意性側(cè)視圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的次級(jí)線圈組件；圖8A是一個(gè)總體圖，顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電弧焊裝置；圖8B是一個(gè)剖面放大側(cè)視圖，顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)、纏繞在線圈端子周圍的線圈金屬線；以及圖9是一個(gè)圖表，顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電流和通電時(shí)間之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)如圖1所示的點(diǎn)火線圈，包括線圈部分10、高壓塔部(towerportion)35和控制部分(未示)。線圈部分10是點(diǎn)火線圈的軸向中間部分。高壓塔部35位于線圈部分10的下端側(cè)。控制部分位于線圈部分10的上端側(cè)。線圈部分10包括殼體11、中央芯部12、次級(jí)線圈組件13、初級(jí)線圈17和外芯部30。中央芯部12容置在殼體11中。次級(jí)線圈組件13位于中央芯部12的徑向外側(cè)。初級(jí)線圈17位于次級(jí)線圈組件13的徑向外側(cè)。初級(jí)線圈17包括初級(jí)繞線管18和初級(jí)繞組19。初級(jí)繞組19纏繞在初級(jí)繞線管18的周圍。
如圖1-3所示，次級(jí)線圈組件13包括次級(jí)線圈16和高壓支架23(圖2)。該次級(jí)線圈16包括次級(jí)繞線管14和次級(jí)繞組21。該次級(jí)繞組21纏繞在次級(jí)繞線管14的外周邊的周圍。高壓支架23和次級(jí)繞線管14的一個(gè)端部相連接。次級(jí)端子25從高壓支架23延伸出來，且次級(jí)端子25沿次級(jí)繞線管14的周向彎曲。次級(jí)繞組21具有端部22(圖3)，該端部22和次級(jí)端子25相連接。電絕緣樹脂20填充到多個(gè)間隙內(nèi)，例如在中央芯部12和次級(jí)繞線管14之間形成的間隙、布置在次級(jí)繞線管14和初級(jí)繞線管18之間的次級(jí)繞組21周圍的間隙、布置在初級(jí)繞線管18和殼體11之間的初級(jí)繞組19周圍的間隙以及次級(jí)端子25周圍的部分。外芯部30布置在初級(jí)線圈17的外周側(cè)。
如圖1所示，高壓塔部35具有圓筒形形狀，且包括塔形殼體36、彈簧37和插塞蓋38。塔形殼體36和線圈部分10的下端相連接。彈簧37容置在形成于塔形殼體36中的內(nèi)部空間中，使得彈簧37和點(diǎn)火塞(未示)彈性地連接。插塞蓋38由橡膠制成，且和塔形殼體36的下端相連接，以使得插塞蓋38和點(diǎn)火塞相電絕緣。
參看圖2-3，次級(jí)繞線管14包括圓柱體15a，該圓柱體15a在兩個(gè)軸端側(cè)具有一對(duì)套環(huán)部分15b。次級(jí)繞組21由銅線形成，該銅線覆蓋有電絕緣包層。次級(jí)繞組21纏繞在沿軸向形成于在套環(huán)部分15b之間的凹形區(qū)的周圍?？紤]到點(diǎn)火線圈的使用情況，次級(jí)繞組21的電絕緣包層由熱穩(wěn)定的氨基甲酸酯制成。
高壓支架23與次級(jí)繞線管14的端部形成一體。次級(jí)端子25從高壓支架23開始在大致徑向上延伸。次級(jí)繞組21的端部22與次級(jí)端子25的末端的一部分相連接。次級(jí)端子25由磷青銅制成，且覆蓋有電絕緣包層。
該次級(jí)端子25的末端，從該次級(jí)端子25的末端的一側(cè)開始，依次具有大致燈泡形的連接部分(第一連接部分)26、小徑的主線匝部分29、大徑部分31和小徑的無效線匝(dead turn)部分34。次級(jí)繞組21的端部22分別纏繞在第一小徑部分(第一部分)28和第二小徑部分33周圍，以使得形成主線匝部分29和無效線匝部分34。如圖4所示，連接部分26的外徑B大致是第一小徑部分28的寬度A的兩倍。次級(jí)繞組21和次級(jí)端子25在連接部分26和主線匝部分29中彼此電連接。棒形部分(金屬末端部分)27，由雙點(diǎn)劃線來表示，且從第一小徑部分28突伸出來。使用電弧加熱來焊接棒形部分27，且在棒形部分27凝固的過程中，次級(jí)繞組21的端部22被覆蓋上焊接的棒形部分27。這樣，就形成了大致燈泡形的連接部分26和主線匝部分29。從橫截面(即軸截面)來看，棒形部分27形成為大致正方形的形狀。正方形形狀的橫截面(即棒形部分27的橫切斷面)的每一側(cè)邊長(zhǎng)為大致0.3mm。燈泡形的連接部分26的直徑為大致0.4mm。
以下參看圖3-6，來描述使用電弧焊接裝置將次級(jí)線組21的端部22和次級(jí)線圈組件13中的次級(jí)端子25相連接的連接過程。如圖5所示的電弧焊接裝置用于TIG焊接。電弧焊接裝置包括惰性氣體供應(yīng)部分41、電源43、焊炬45和一對(duì)空氣噴嘴47。氬氣從惰性氣體供應(yīng)部分41供應(yīng)到焊炬45中，其中該焊炬45具有一個(gè)由鎢制成的電極46。電極46布置在焊炬45的末端上。焊炬45和高壓支架23都由電源43來供應(yīng)電能，從而在焊炬45的電極46和次級(jí)線圈組件13的次級(jí)端子25之間產(chǎn)生電弧?？諝鈬娮?7供應(yīng)空氣，用于在連接部分26(圖3)中點(diǎn)燃次級(jí)繞組21的電絕緣包層。
首先，次級(jí)繞組21纏繞在次級(jí)繞線管14(圖2)的周圍，其中匝數(shù)大致為20000匝，且具有次級(jí)端子25的高壓支架23組裝到該次級(jí)繞線管14上。次級(jí)繞組21的直徑大致為0.05mm。次級(jí)繞組21的端部22(圖3)纏繞在次級(jí)端子25的第一小徑部分28和第二小徑部分33周圍，以使得形成主線匝部分29和無效線匝部分34。棒形部分27和第一小徑部分28的總突伸長(zhǎng)度大致為2.3mm。棒形部分27的橫截面大致為正方形，其尺寸例如是0.3mm×0.3mm。也就是說，棒形部分27具有邊長(zhǎng)大致為0.3mm的正方形橫截面。棒形部分27的上述橫截面和突伸長(zhǎng)度是這樣確定的，即能夠燃燒次級(jí)繞組21的電絕緣包層，且通過在棒形部分27的焊接部分中的電弧加熱來熔化次級(jí)端子25。
焊炬45的電極46和次級(jí)線圈組件13的次級(jí)端子25彼此相對(duì)，以形成之間距離為0.5mm-1.0mm的間隙。如圖6所示，焊炬45被通有預(yù)定電流I(A)，且持續(xù)預(yù)定時(shí)段t(毫秒)，同時(shí)電極46被遮蔽，以使得在次級(jí)端子25和電極46之間產(chǎn)生電弧。與此同時(shí)，從焊炬45的末端供應(yīng)惰性氣體，且從空氣噴嘴47向棒形部分27的熔化部分(連接部分26)供應(yīng)少量的空氣，使得空氣不影響電極46。預(yù)先確定空氣噴嘴47的角度和位置，使得從空氣噴嘴47僅向連接部分26供應(yīng)少量的空氣。
在電極46和次級(jí)端子25之間產(chǎn)生的熱能，熔化了棒形部分27(圖3)和次級(jí)端子25的第一小徑部分28的一部分，使得次級(jí)繞組21的電絕緣包層閃蒸，即瞬時(shí)升華。次級(jí)繞組21的端部22被包藏到棒形部分27的熔化材料中，使得燈泡形連接部分26形成于熔化材料凝固過程中。隨后，次級(jí)端子25在次級(jí)繞線管14的周向在預(yù)定的內(nèi)徑范圍內(nèi)彎曲，使得次級(jí)線圈組件13可以插入到初級(jí)線圈17的圓筒形內(nèi)部空間。電絕緣樹脂20填充在次級(jí)線圈組件13中，且連接部分26覆蓋有電絕緣樹脂20。這樣，制成了次級(jí)線圈組件13。
次級(jí)繞組21的端部22和次級(jí)端子25的末端即金屬末端部分在連接部分26中相連接，其中連接部分26在上述點(diǎn)火線圈中形成為燈泡形，從而使得可以在連接部分26中縮減邊緣部分。在連接部分26(棒形部分27)被加熱和冷卻的一個(gè)熱循環(huán)中，電場(chǎng)易于在該邊緣部分中增加，且在該邊緣部分中易于出現(xiàn)應(yīng)力集中。在連接部分26中可以縮減邊緣部分，使得連接部分26周圍的電絕緣樹脂20中的破裂開始點(diǎn)可以減少，即可以防止電絕緣樹脂20的破裂。根據(jù)電場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果，與具有棱邊形狀的末端的連接部分26相比，在該實(shí)施例中的燈泡形連接部分26中的電場(chǎng)強(qiáng)度大致減少了25％。
此外，棒形部分27的橫截面是大致正方形，使得燈泡形連接部分26可以穩(wěn)固地與主線匝部分29相連接，且燈泡形連接部分26的形狀很容易變得穩(wěn)定?？梢跃鶆虻亟档腿刍夷痰闹骶€匝部分29和連接部分26的總長(zhǎng)度，大致在1.2mm-1.4mm范圍內(nèi)。
當(dāng)連接部分26冷卻和凝固時(shí)，連接部分26可能收縮，且次級(jí)繞組21可能被拖拉到連接部分26的一側(cè)。此外，由于銅線的線性熱膨脹系數(shù)和次級(jí)繞組21的電絕緣包層的線性熱膨脹系數(shù)之間的不同所引起的熱應(yīng)力，次級(jí)繞組21可能會(huì)因?yàn)闊釕?yīng)力而被拉伸。在這種環(huán)境下，次級(jí)繞組21可能會(huì)與連接部分26斷開連接。相反在上述結(jié)構(gòu)中，無效線匝部分34形成于根側(cè)，即在次級(jí)端子25中相對(duì)于主線匝部分29的次級(jí)繞線管14一側(cè)，以使得次級(jí)繞組21的長(zhǎng)度有一個(gè)富余，即順應(yīng)性。因此，可以防止次級(jí)端子25斷開連接。
在上述連接方法中，次級(jí)繞組21的端部22可以容易和穩(wěn)固地和次級(jí)端子25的末端相連接，甚至次級(jí)繞組21具有相當(dāng)小的直徑，例如0.05mm，且次級(jí)端子25具有小的橫截面，例如0.3mm邊長(zhǎng)的正方形。
其原因在于，首先棒形次級(jí)端子25的末端橫截面是大致的正方形，且棒形次級(jí)端子25的末端大致正方形橫截面的每一側(cè)邊長(zhǎng)是大致0.3mm。
其次，次級(jí)繞組21的材料是銅，其包覆有電絕緣的氨基甲酸酯。次級(jí)端子25的材料是磷青銅。在這種材料的組合當(dāng)中，次級(jí)端子25熔化的溫度和次級(jí)端子25凝固的溫度之差變成大致為180℃，使得連接部分26易于成形為大致的燈泡形，即大致的球形。
第三，次級(jí)繞組21的電絕緣包層幾乎在次級(jí)端子25的棒形部分27熔化的同時(shí)瞬時(shí)閃蒸，使得可以在一個(gè)步驟中完成連接過程。如圖6所示，焊炬45被通有預(yù)定電流I(A)，且持續(xù)預(yù)定時(shí)段t(ms)。這樣，可以減少除去次級(jí)繞組21的電絕緣包層的額外過程和額外處理。預(yù)定電流I(A)優(yōu)選為12(A)，預(yù)定時(shí)段t(ms)優(yōu)選為11(ms)。
在該結(jié)構(gòu)中，次級(jí)線圈16的次級(jí)繞組21的線匝的數(shù)目相當(dāng)大，次級(jí)繞組21的直徑相當(dāng)小，且次級(jí)端子25的棒形部分27的末端較細(xì)。具體而言，次級(jí)繞組21的線匝的數(shù)目的范圍是從大致10000到大致30000。次級(jí)繞組21的直徑的范圍是從大致40μm到大致60μm。大致燈泡形的連接部分26的半徑是大致0.4mm，其中在該連接部分26中，次級(jí)線圈16的次級(jí)繞組21的端部22至少被局部地焊接。甚至在這種結(jié)構(gòu)中，次級(jí)繞組21可以穩(wěn)定地和連接部分26相連接，而不會(huì)在點(diǎn)火線圈中斷開連接。
連接部分26的直徑優(yōu)選大于棒形部分27的末端的寬度和棒形部分27的末端的厚度。也就是說，連接部分26的直徑優(yōu)選大于第一小徑部分28的寬度和第一小徑部分28的厚度。具體而言，連接部分26的直徑優(yōu)選大于第一小徑部分28的橫截面的寬度和第一小徑部分28的橫截面的厚度。
連接部分26的直徑設(shè)置成較大，使得連接部分26變成燈泡形，且大于棒形部分27的末端(即第一小徑部分28)的厚度和寬度。這樣，可以限制連接部分26(即棒形部分27的末端)中的電場(chǎng)和應(yīng)力集中的增加。此外，連接部分26的外徑優(yōu)選是棒形部分27的末端的寬度的1.2-2.5倍和棒形部分27的末端的厚度的1.2-2.5倍。
次級(jí)線圈組件13的連接方法包括纏繞過程和焊接過程。當(dāng)連接方法應(yīng)用在高壓側(cè)(即次級(jí)線圈組件13中的點(diǎn)火塞一側(cè))時(shí)，這種次級(jí)線圈組件13的連接方法特別有效。這種次級(jí)線圈組件13的連接方法可應(yīng)用在低壓側(cè)，即次級(jí)線圈組件13的點(diǎn)火塞一側(cè)的相反側(cè)。
次級(jí)線圈16的次級(jí)繞組21的端部22，在纏繞過程中纏繞在次級(jí)端子25的棒形部分27的末端的周圍。棒形部分27的末端由金屬制成。
在棒形部分27的末端與次級(jí)繞組21焊接和連接之前，棒形部分27至少具有將要被焊接的末端和第一小徑部分28，其中次級(jí)繞組21的端部22纏繞到該第一小徑部分28上。棒形部分27的末端和第一小徑部分28的總長(zhǎng)度在大致2.0mm-2.6mm的范圍內(nèi)。此外，第二小徑部分33可設(shè)置于根側(cè)(即在次級(jí)端子25中相對(duì)于第一小徑部分28而言位于次級(jí)繞線管14一側(cè))。從次級(jí)繞組21的端部22延伸到次級(jí)繞線管14一側(cè)的次級(jí)繞組21的部分，纏繞在第二小徑部分33的周圍，以成為無效線匝部分34。
次級(jí)端子25的末端被焊接，使得形成連接部分26?；蛘?，次級(jí)端子25的末端的一部分和第一小徑部分28彼此焊接在一起，從而形成連接部分26。次級(jí)端子25的末端和類似部分的橫截面是這樣確定的，即可使得焊接之后在連接部分26中不形成尖銳部分。次級(jí)端子25的末端的橫截面可以是大致的矩形形狀(例如大致正方形和正交形狀)、大致正多邊形和大致圓形。當(dāng)次級(jí)端子25的末端的橫截面具有大致矩形形狀時(shí)，橫截面的長(zhǎng)度和寬度之間的長(zhǎng)寬比可以在大致1∶1到大致1∶5的范圍內(nèi)。橫截面的長(zhǎng)度和寬度之間的長(zhǎng)寬比優(yōu)選在大致1∶1到大致1∶2的范圍內(nèi)。在該結(jié)構(gòu)中，棒形部分27的末端和次級(jí)繞組21在次級(jí)端子25中彼此穩(wěn)定連接在一起。當(dāng)次級(jí)端子25的末端的橫截面是大致的正方形時(shí)，大致正方形的每一側(cè)邊長(zhǎng)大致在0.3-0.5mm之間的范圍內(nèi)。
次級(jí)線圈16的次級(jí)繞組21和次級(jí)端子25的材料是這樣確定的，即可使得焊接后在連接部分26中不形成尖銳部分。次級(jí)繞組21的典型材料是銅，次級(jí)繞組21的電絕緣包層的典型材料是氨基甲酸酯。次級(jí)繞組21的電絕緣包層的材料可以是聚酯或酯化酰亞胺。次級(jí)端子25的材料是銅(純銅)或銅合金，具體而言是磷青銅(Cu、Sn或磷化物)、青銅(Cu、Al、Ni或Mn)，或白銅(Cu或Ni)。次級(jí)端子25的材料可以是銅鋅合金、純銅、無氧銅、青銅類材料或白銅類材料。次級(jí)端子25優(yōu)選覆蓋有電絕緣包層。可選擇地，由銅和鋅制成的端子主體可以例如覆蓋有錫。
次級(jí)端子25的末端使用電弧焊或類似方法來焊接，使得在焊接過程中形成連接部分26?？蛇x擇地，次級(jí)端子25的末端的一部分和第一小徑部分28使用電弧焊或類似方法彼此焊接在一起，使得在焊接過程中形成連接部分26。次級(jí)線圈16的次級(jí)繞組21的端部22，在焊接過程中在焊接部分凝固的過程中嵌入到大致燈泡形連接部分26中。電弧焊裝置包括惰性氣體供應(yīng)部分41、焊炬45和空氣噴嘴47及類似物。
TIG(鎢絲惰性氣體)焊接可以用作一種典型的電弧焊，其中在該鎢絲惰性氣體焊接過程中，在惰性氣體(例如氬氣)氣氛內(nèi)在電極46和次級(jí)端子25之間產(chǎn)生電弧。
次級(jí)端子25的金屬末端被焊接，使得該金屬末端不形成任何尖銳部分。該金屬末端的典型形狀是大致的燈泡形，即大致的球形或大致的球體形。但是，金屬末端的形狀不限于大致的燈泡形，且金屬末端的形狀可以是類似于大致燈泡形的一個(gè)形狀，例如圓弧形或大致的卵形。形成于次級(jí)端子25的末端上的連接部分的長(zhǎng)度，可以在大致1.2mm-1.4mm的范圍內(nèi)。
(變型)次級(jí)繞組21的端部22中的初始線匝的至少一部分，優(yōu)選不完全地在連接部分26中熔化；與此相反地，在上述的結(jié)構(gòu)中，次級(jí)繞組21的端部22的全部線匝在連接部分26中完全熔化。具體而言，次級(jí)繞組21的端部22具有一個(gè)末端，其嵌入連接部分26中，且端部22的末端至少局部地在中間焊接在連接部分26中?？蛇x擇地，端部22的末端至少局部未焊接在連接部分26中。具體而言，在焊接過程中預(yù)定電流I(A)和預(yù)定時(shí)段t(ms)被控制，從而控制次級(jí)繞組21在連接部分26中的焊接條件。
當(dāng)初始線匝的一部分(即次級(jí)繞組21的端部22中的嵌入部分)沒有在連接部分26中完全熔化時(shí)，次級(jí)繞組21的初始線匝的該部分具有與該連接部分26的其他部分不同的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，在次級(jí)繞組21的一部分(其中，次級(jí)繞組21在該部分中沒有完全熔化)和連接部分26之間形成有邊界面，使得可以在連接部分26中松弛次級(jí)繞組21的張緊度，且可以防止次級(jí)繞組21斷開連接。結(jié)果使得，即使在次級(jí)繞組21的端部22上作用有高的張力時(shí)，次級(jí)繞組21也不會(huì)撕斷。
次級(jí)繞組21的端部22的主要成分是銅，且銅不擴(kuò)散，即不在上述結(jié)構(gòu)中在連接部分26的表面中沉積?；蛘?，可以這樣焊接次級(jí)繞組21和連接部分26，即能夠使得銅(即次級(jí)繞組21的銅成分)以大致50％-70％的比例沉積在連接部分26的表面中。次級(jí)繞組21的主要成分(內(nèi)含物，即銅)優(yōu)選這樣沉積在連接部分26的表面中，即能夠使得棒形部分27的末端和次級(jí)繞組21可以在次級(jí)端子25中穩(wěn)定地彼此連接在一起。此外，該主要成分(即銅)的顏色不同于連接部分26的顏色，使得可以從視覺上確認(rèn)銅焊接的存在。
具體而言，在焊接過程中預(yù)定電流I(A)和預(yù)定時(shí)段t(ms)被控制，從而控制次級(jí)繞組21在連接部分26中的焊接條件。
在焊接過程中，次級(jí)繞組21的電絕緣包層被燃燒，并且會(huì)產(chǎn)生燃燒氣體。燈泡形的連接部分26中的纏繞匝數(shù)，也就是次級(jí)繞組21在將要形成連接部分26的棒形部分27上的纏繞匝數(shù)，可以較大。然而，當(dāng)纏繞匝數(shù)較大時(shí)，焊接過程中次級(jí)繞組21的電絕緣包層的燃燒氣體量變大。燃燒氣體可能會(huì)將焊接金屬吹走，而且燃燒氣體可能會(huì)在燈泡形的連接部分26中形成多個(gè)吹孔。在這種情況下，燈泡形的連接部分26的結(jié)構(gòu)和形狀均不佳。因此，連接部分26中的纏繞匝數(shù)優(yōu)選等于或大于1，并且優(yōu)選等于或小于10。連接部分26中的纏繞匝數(shù)更優(yōu)選等于或大于2，并且更優(yōu)選等于或小于5。
初級(jí)線圈17和次級(jí)線圈16中的一個(gè)可以布置在內(nèi)側(cè)，初級(jí)線圈17和次級(jí)線圈16中的另一個(gè)可以布置在外側(cè)。
(第二實(shí)施例)如圖7所示的點(diǎn)火線圈，除了在第一實(shí)施例中的次級(jí)線圈組件13的上述結(jié)構(gòu)外，還具有高壓二極管50。高壓二極管50布置在次級(jí)繞組21的端部22和次級(jí)端子25之間的高壓側(cè)，用于限制接通電壓(ON-voltage)。具體而言，高壓二極管50的一對(duì)導(dǎo)線51、52沿兩個(gè)突起54、55而布置，該兩個(gè)突起54、55設(shè)置于次級(jí)繞線管14的套環(huán)部分15b上。
高壓二極管50的導(dǎo)線(第一導(dǎo)線)51使用電弧焊通過連接部分(第二連接部分)57而和次級(jí)繞組21的端部22相連接。高壓二極管50的導(dǎo)線(第二導(dǎo)線)52和次級(jí)端子25相連接，其中該導(dǎo)線52相對(duì)于高壓二極管50布置在導(dǎo)線51的相反側(cè)；具體而言，使用電弧焊，該導(dǎo)線52和次級(jí)端子25的末端(棒形部分27)相連接。
次級(jí)線圈16的次級(jí)繞組21的端部22的直徑是D1。次級(jí)端子25的末端的直徑是D2。高壓二極管50的每個(gè)導(dǎo)線51、52的直徑是D3。當(dāng)直徑D1、D2和D3相比較時(shí)，次級(jí)繞組21的端部22的直徑D1是直徑D1、D2和D3中最小的。次級(jí)端子25的末端的直徑D2和高壓二極管50的導(dǎo)線51、52的直徑D3大體相等。因此，次級(jí)繞組21的端部22通過燈泡形的連接部分57和高壓二極管50的導(dǎo)線51相連接。此外，高壓二極管50的導(dǎo)線52通過燈泡形的連接部分(第一連接部分)58和次級(jí)端子25的末端相連接。
以下，描述連接方法的第二實(shí)施例。具有次級(jí)端子25的高壓支架23組裝到次級(jí)繞線管14上。直徑大致是0.05mm的次級(jí)繞組21纏繞在次級(jí)繞線管14的周圍，且大致是20000匝。高壓二極管50的導(dǎo)線51、52附著到設(shè)置于次級(jí)繞線管14的套環(huán)部分15b上的兩個(gè)突起54、55內(nèi)。在這種情況下，在導(dǎo)線51中形成主線匝部分和無效線匝部分，使得次級(jí)繞組21能夠以與第一實(shí)施例相同的方式纏繞在主線匝部分和無效線匝部分的周圍。次級(jí)繞組21的端部22纏繞在高壓二極管50的導(dǎo)線51周圍，隨后使用電弧焊形成連接部分57，以使得次級(jí)繞組21和導(dǎo)線51彼此相連接。高壓二極管50的導(dǎo)線52纏繞在次級(jí)端子25的周圍，隨后使用電弧焊形成連接部分58，以使得次級(jí)端子25和導(dǎo)線52彼此相連接。
焊炬45通有預(yù)定電流，且持續(xù)預(yù)定時(shí)段，同時(shí)電極46被遮蔽。與此同時(shí)，從焊炬45的末端供應(yīng)惰性氣體，且在電弧焊過程中從空氣噴嘴47向連接部分57、58的熔化部分供應(yīng)少量的空氣，其方式與第一實(shí)施例相同。隨后，高壓二極管50的導(dǎo)線51、52和次級(jí)端子25分別在預(yù)定的內(nèi)徑范圍內(nèi)在次級(jí)繞線管14的周向彎曲，使得次級(jí)線圈組件13可以插入到初級(jí)線圈17的圓筒形內(nèi)部空間。這樣，就制成了次級(jí)線圈組件13。
高壓二極管50可以布置在次級(jí)線圈組件13的低壓側(cè)。甚至在這種結(jié)構(gòu)中，也可以產(chǎn)生相同的效果。
當(dāng)初級(jí)線圈17通電時(shí)，在次級(jí)線圈16中感應(yīng)出接通電壓。在這種情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)中容易導(dǎo)致提前點(diǎn)火。然而，高壓二極管50布置在次級(jí)繞組21的端部22和次級(jí)端子25之間，使得可以限制或防止在次級(jí)線圈16中感應(yīng)出接通電壓，且限制了在發(fā)動(dòng)機(jī)中出現(xiàn)提前點(diǎn)火。
此外，高壓二極管50的導(dǎo)線51通過大致燈泡形的連接部分57而很容易地和次級(jí)繞組21的端部22穩(wěn)固連接。此外，高壓二極管50的導(dǎo)線52穩(wěn)固地通過大致為燈泡形的連接部分58而很容易地和次級(jí)端子25的末端相連接。通過利用次級(jí)繞組21的端部22、高壓二極管50的導(dǎo)線51、52和棒形部分27(即次級(jí)端子25的末端)之間的直徑差異和材料差異，可以獲得上述的效果。
這樣，在初級(jí)線圈17停止通電時(shí)，插入于次級(jí)繞組21和次級(jí)端子25之間的高壓二極管50，可以限制或防止在次級(jí)線圈16中感應(yīng)接通電壓，以使得可以在發(fā)動(dòng)機(jī)中限制產(chǎn)生提前點(diǎn)火。
不偏離本發(fā)明的主旨，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種的改變和替換。
權(quán)利要求
1.一種點(diǎn)火線圈，包括中央芯部(12)；次級(jí)線圈(16)，其布置在中央芯部(12)的外周側(cè)，該次級(jí)線圈(16)包括次級(jí)繞線管(14)，其具有布置在次級(jí)繞線管(14)的端部上的高壓支架(23)，該高壓支架(23)具有次級(jí)端子(25)；次級(jí)繞組(21)，其纏繞在次級(jí)繞線管(14)的周圍；初級(jí)線圈(17)，其布置在中央芯部(12)的外周側(cè)，該初級(jí)線圈(17)包括初級(jí)繞線管(18)；初級(jí)繞組(19)，其纏繞在初級(jí)繞線管(18)的周圍，其中次級(jí)線圈(16)和初級(jí)線圈(17)大致同軸布置；以及外芯部(30)，其布置在次級(jí)線圈(16)和初級(jí)線圈(17)這兩個(gè)元件中的一個(gè)元件的外周側(cè)，該元件布置在次級(jí)線圈(16)和初級(jí)線圈(17)這兩個(gè)元件中的另一個(gè)元件的外周側(cè)；其特征在于次級(jí)端子(25)在其末端包括燈泡形的第一連接部分(26、58)；第一連接部分(26、58)和次級(jí)線圈(16)的次級(jí)繞組(21)的端部(22)相連接；以及第一連接部分(26、58)覆蓋有電絕緣樹脂(20)。
2.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于該次級(jí)端子(25)還包括和第一連接部分(26、58)相連接的第一部分(28)，該第一部分(28)相對(duì)于第一連接部分(26、58)布置在次級(jí)繞線管(14)所在一側(cè)；第一連接部分(26、58)的直徑大于第一部分(28)的橫截面的寬度；以及第一連接部分(26、58)的直徑大于第一部分(28)的橫截面的厚度。
3.如權(quán)利要求2所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于第一連接部分(26、58)的直徑大致是第一部分(28)的橫截面的寬度的兩倍；以及第一連接部分(26、58)的直徑大致是第一部分(28)的橫截面的厚度的兩倍。
4.如權(quán)利要求3所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于第一連接部分(26、58)的直徑大致是0.4mm。
5.如權(quán)利要求1-4中任一所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于次級(jí)繞組(21)的端部(22)具有一個(gè)末端，其嵌入第一連接部分(26、58)中；以及次級(jí)繞組(21)的端部(22)的末端至少局部地在中間焊接在第一連接部分(26、58)中。
6.如權(quán)利要求1-4中任一所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于次級(jí)繞組(21)的端部(22)具有一個(gè)末端，其嵌入第一連接部分(26、58)中；以及次級(jí)繞組(21)的端部(22)的末端至少局部未焊接在第一連接部分(26、58)中。
7.如權(quán)利要求1-4中任一所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于次級(jí)繞組(21)纏繞在次級(jí)繞線管(14)的周圍，其中纏繞了多匝，匝數(shù)等于或大于10000，且等于或小于30000；以及次級(jí)繞組(21)的直徑等于或大于40μm，且等于或小于60μm。
8.如權(quán)利要求1-4中任一所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于還包括二極管(50)，其包括具有第二連接部分(57)的第一導(dǎo)線(51)，該第二連接部分(57)是大致的燈泡形；其中次級(jí)線圈(16)的次級(jí)繞組(21)的端部(22)通過二極管(50)而和次級(jí)端子(25)的第一連接部分(58)相連接；以及次級(jí)線圈(16)的次級(jí)繞組(21)的端部(22)和二極管(50)的第一導(dǎo)線(51)的第二連接部分(57)相連接。
9.如權(quán)利要求8所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于，該二極管(50)包括第二導(dǎo)線(52)，其和次級(jí)端子(25)的第一連接部分(58)相連接。
10.如權(quán)利要求1-4中任一所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于，次級(jí)線圈(16)的次級(jí)繞組(21)由銅線制成，該銅線包覆有電絕緣包層。
11.如權(quán)利要求10所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于，次級(jí)繞組(21)的銅線含有銅成分，該銅成分以大致50％-70％的比例沉積在連接部分(26、58)的表面中。
12.如權(quán)利要求1-4中任一所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于，次級(jí)端子(25)由純銅和銅合金中之一制成。
13.如權(quán)利要求12所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于，次級(jí)端子(25)由磷青銅、青銅、白銅、銅鋅合金、純銅和無氧銅中之一制成；且次級(jí)繞組(21)的電絕緣包層由氨基甲酸酯、聚酯和酯化酰亞胺中之一制成。
14.如權(quán)利要求1-4中任一所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于，次級(jí)端子(25)的第一部分(28)的橫截面具有大致矩形形狀，該橫截面的長(zhǎng)度和寬度之間的長(zhǎng)寬比在大致1∶1到大致1∶5的范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1-4中任一所述的點(diǎn)火線圈，其特征在于次級(jí)端子(25)還包括第二部分(33)，其相對(duì)于第一部分(28)布置在次級(jí)繞線管(14)所在一側(cè)；次級(jí)線圈(16)的次級(jí)繞組(21)具有一個(gè)從次級(jí)繞組(21)的端部(22)延伸到次級(jí)繞線管(14)所在一側(cè)的部分；所述次級(jí)繞組(21)的所述從端部(22)延伸到次級(jí)繞線管(14)所在一側(cè)的部分纏繞在第二部分(33)周圍。
16.一種次級(jí)線圈組件(13)的連接方法，該次級(jí)線圈組件(13)包括次級(jí)線圈(16)和高壓支架(23)，其中次級(jí)繞組(21)在該次級(jí)線圈(16)中纏繞在次級(jí)繞線管(14)周圍，該高壓支架(23)布置在次級(jí)繞線管(14)的端部所在一側(cè)，且該高壓支架(23)包括次級(jí)端子(25)，該次級(jí)端子(25)包括金屬末端部分(27)和第一部分(28)，該連接方法包括以下步驟將次級(jí)線圈(16)的次級(jí)繞組(21)的端部(22)纏繞在第一部分(28)周圍，其中該第一部分(28)相對(duì)于金屬末端部分(27)布置在次級(jí)繞線管(14)所在一側(cè)，該金屬末端部分(27)是大致的棒形，且在纏繞過程中布置在次級(jí)端子(25)的末端所在一側(cè)；和焊接次級(jí)端子(25)的金屬末端部分(27)，以形成大致燈泡形的第一連接部分(26)，其中當(dāng)金屬末端部分(27)在焊接過程中凝固時(shí)，次級(jí)線圈組件(13)的次級(jí)繞組(21)的端部(22)嵌入該第一連接部分(26)中。
17.如權(quán)利要求16所述的連接方法，其特征在于，在纏繞過程中，次級(jí)線圈(16)的次級(jí)繞組(21)由銅線制成，其中該銅線覆蓋有電絕緣包層。
18.如權(quán)利要求17所述的連接方法，其特征在于，次級(jí)繞組(21)的銅線含有銅成分，其中在焊接過程中，該銅成分以大致50％-70％的比例沉積在連接部分(26)的表面中。
19.如權(quán)利要求16-18中任一所述的連接方法，其特征在于，在纏繞過程中，次級(jí)端子(25)由純銅和銅合金中之一制成。
20.如權(quán)利要求19所述的連接方法，其特征在于在纏繞過程中，次級(jí)端子(25)由磷青銅、青銅、白銅、銅鋅合金、純銅和無氧銅中之一制成；在纏繞過程中，次級(jí)繞組(21)的電絕緣包層由氨基甲酸酯、聚酯和酯化酰亞胺中之一制成。
21.如權(quán)利要求16-18中任一所述的連接方法，其特征在于在纏繞過程中，次級(jí)端子(25)的金屬末端部分(27)的橫截面具有大致矩形形狀，該橫截面的長(zhǎng)度和寬度之間的長(zhǎng)寬比可以在大致1∶1到大致1∶5的范圍內(nèi)。
22.如權(quán)利要求16-18中任一所述的連接方法，其特征在于在纏繞過程中，次級(jí)端子(25)還包括第二部分(33)，其相對(duì)于第一部分(28)布置在次級(jí)繞線管(14)所在一側(cè)；次級(jí)線圈(16)的次級(jí)繞組(21)具有一個(gè)從次級(jí)繞組(21)的端部(22)延伸到次級(jí)繞線管(14)所在一側(cè)的部分；所述次級(jí)繞組(21)的所述從端部(22)延伸到次級(jí)繞線管(14)所在一側(cè)的部分纏繞在第二部分(33)周圍。
23.如權(quán)利要求16-18中任一所述的連接方法，其特征在于次級(jí)繞組(21)的端部(22)具有一個(gè)末端，其在焊接過程中嵌入第一連接部分(26)中；次級(jí)繞組(21)的端部(22)的末端至少局部地在中間焊接在第一連接部分(26)中。
24.如權(quán)利要求16-18中任一所述的連接方法，其特征在于次級(jí)繞組(21)的端部(22)具有一個(gè)末端，其在焊接過程中嵌入第一連接部分(26)中；以及次級(jí)繞組(21)的端部(22)的末端至少局部未焊接在第一連接部分(26)中。
25.如權(quán)利要求16-18中任一所述的連接方法，其特征在于在焊接過程中，當(dāng)次級(jí)端子(25)的金屬末端部分(27)焊接時(shí)，次級(jí)繞組(21)的電絕緣包層至少局部地閃蒸。
26.如權(quán)利要求16-18中任一所述的連接方法，其特征在于在焊接過程中，第一部分(28)和第一連接部分(26)相連接；第一部分(28)相對(duì)于第一連接部分(26)布置在次級(jí)繞線管(14)所在一側(cè)；第一連接部分(26)的直徑大于第一部分(28)的橫截面的寬度；以及第一連接部分(26)的直徑大于第一部分(28)的橫截面的厚度。
27.如權(quán)利要求26所述的連接方法，其特征在于在焊接過程中，第一連接部分(26)的直徑大致是第一部分(28)的橫截面的寬度的兩倍；以及第一連接部分(26)的直徑大致是第一部分(28)的橫截面的厚度的兩倍。
28.如權(quán)利要求27所述的連接方法，其特征在于在焊接過程中，第一連接部分(26)的直徑大致是0.4mm。
29.如權(quán)利要求16-18中任一所述的連接方法，其特征在于次級(jí)繞組(21)纏繞在次級(jí)繞線管(14)的周圍，其中纏繞了多匝，匝數(shù)等于或大于10000，且等于或小于30000；以及次級(jí)繞組(21)的直徑等于或大于40μm，且等于或小于60μm。
全文摘要
一種點(diǎn)火線圈，包括中央芯部(12)、次級(jí)線圈(16)、初級(jí)線圈(17)和外芯部(30)。該次級(jí)線圈(16)和該初級(jí)線圈(17)大致同軸地布置在中央芯部(12)的外周側(cè)。該次級(jí)線圈(16)包括次級(jí)繞組(21)，該次級(jí)繞組(21)纏繞在次級(jí)繞線管(14)的周圍。該次級(jí)繞線管(14)具有高壓支架(23)，該高壓支架(23)包括次級(jí)端子(25)。該初級(jí)線圈(17)包括纏繞在初級(jí)繞線管(18)周圍的初級(jí)繞組(19)。該外芯部(30)布置在點(diǎn)火線圈中的外周側(cè)。該次級(jí)端子(25)在其末端包括燈泡形的第一連接部分(26)。該第一連接部分(26)和次級(jí)繞組(21)的端部(22)相連接。該第一連接部分(26、58)覆蓋有電絕緣樹脂(20)。
文檔編號(hào)H01F38/12GK1637970SQ200410103680
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者小島政美, 青山雅彥, 末金貴典, 武山正一, 加藤秀幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝