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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/N1=400*V2/V1 次级匝数=V
2、2*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
3、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，孔边尺寸与材料及厚度的关系、无搭边冲裁、精度等级（低于IT
4、9）,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、激光焊、超声波焊、微电流氩弧焊、铆接、插接等，尽量避免
5、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
6、，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
7、，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
8、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
9、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
10、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,3.2,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
11、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,
12、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精度高，注塑工艺稳定。此方法效率高，外观好，适合自动化装配。,3.4续,笔式线圈初级线圈与外壳的连接几种方式示例 靠初级骨架尖锋环带，与内孔过盈0.30.4，尖锋 与内孔挤紧密封，防止灌 封漏胶。（图20）结构尺 寸允许也可用O形密封圈。在初级骨架与外壳配合处 加高0.150.2的环周筋，靠 弹性变形压入外壳后，防 止轴向窜动。（图21）,4 插头座及类似件与外壳的配合,4.1,
