点火线圈结构设计

■
4.1
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
■ 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）
3.1续1
图16d
●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0.2~0.3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）。
铜套管
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 专用精密逆变焊 机，直接将漆包 线点焊至引线片 上 （图11）
图10 端子外套铜套管点焊
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
2.4续3
接 （图12）
5. 微电流氩弧焊
引出线
插入带细 齿端子
2.1
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，再绕线。
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
用插头片插接（图13）
2.4续4
在槽壁沿径向开0.2~0.3 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）
3.2
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。
■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）。
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。
插片 插片 初级骨架 引线槽 引出线 引出线 过渡插 座片 初级 骨架 引线 槽
3.3续1
图18
图19
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。
●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0.05~0.1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。
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
图6 过线槽布置
2.3续1
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） ■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7过线槽宽，两槽间漆包线距离太近
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5~10匝。 如果结构槽不允许有过 渡槽，第一槽绕满线， 引导 槽 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）
1.5
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
1.4
●环境温度变化的要求（-40℃~125 ℃） ■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
3.4
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0.3~0.4，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0.15~0.2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
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
●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IT9）
●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
●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，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）
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=1.2√P1 初级匝数N1=√L1 *l/μ0 * μr *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=V2 *N1/V1=V2 *N1/400
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
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
■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）