| 专利名称： | 具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈及其制备方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Pencil ignition coil with high-magnetic-saturation iron core and preparing method thereof | ||
| 专利号： | CN201310568768.4 | 申请时间： | 20131115 |
| 公开号： | CN103578723A | 公开时间： | 20140212 |
| 申请人： | 昆山凯迪汽车电器有限公司 | ||
| 申请地址： | 215300 江苏省苏州市昆山市青阳支路100号 | ||
| 发明人： | 沈势业 | ||
| 分类号： | H01F38/12; H01F27/245; H01F41/02 | 主分类号： | H01F38/12 |
| 代理机构： | 苏州广正知识产权代理有限公司 32234 | 代理人： | 何邈 |
| 摘要： | 本发明涉及一种具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，包括高磁饱和度铁芯，所述的高磁饱和度铁芯采用厚度在0.3mm以下的有取向硅钢片叠片在一起通过激光焊接形成圆柱体，由于采用先进的激光焊接法（取消了铆扣）使之提高铁芯的磁饱和度和铁芯密度，减少磁损，以达到降低磁能转换过程中产生的热量，从而提高线圈的输出能量。使得本发明具有以下优点：制作工艺简单，材料利用率高；取消了铆扣，采用了取向硅钢片使得成型后的铁芯具有很宽的饱和度及高磁电转换率；线圈在工作过程中，采用了激光焊接的铁芯比铆扣连接的铁芯密度高、强度好，同时减少振动带来的开裂，使线圈使用寿命加长。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to a pencil ignition coil with a high-magnetic-saturation iron core. The coil comprises the high-magnetic-saturation iron core which is formed in the mode that orientation silicon steel sheets with the thickness below 0.3mm are stacked together and welded to form a cylinder through laser. Due to the fact that the magnetic saturation and the density of the iron core are improved by the adoption of the advanced laser welding method, rivets are eliminated in the laser welding method, magnetism loss is reduced, heat produced in the magnetism conversion process is reduced, and output energy of the coil is improved. The coil has the advantages that the manufacturing process is simple, and the utilization rate of materials is high; the rivets are eliminated, and due to the adoption of the orientation silicon steel sheets, the formed iron core has high saturation and high magneto-electricity conversion efficiency; in the working process of the coil, the iron core in laser welding is higher in density of the iron core and better in strength than an iron core in a rivet connection mode, meanwhile, cracking caused by vibration is reduced, and service life of the coil is prolonged. | ||
1.一种具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，其特征在于:包括高磁饱和度铁芯，所述的高磁饱和度铁芯采用厚度在0.3mm以下的有取向硅钢片叠片在一起通过激光焊接形成圆柱体。
2.根据权利要求1所述的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，其特征在于：所述的有取向硅钢片的厚度在0.2-0.3mm范围内。
3.根据权利要求1所述的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，其特征在于：所述的圆柱体中包括14-16种不同宽度值的有取向硅钢片，每个有取向硅钢片的宽度值均在10mm以下。
4.根据权利要求1所述的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，其特征在于：所述的圆柱体的两端部焊接固定在一起。
5.一种用于如以上任一权利要求所述的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于，依次按照如下步骤制备高磁饱和度铁芯： 步骤1）选用有取向的硅钢片作为原材料，将各硅钢片依照取向方向按不同的宽度进行开料； 步骤2）按规定的长度下料，并根据宽度筛选分开包装； 步骤3）将不同宽度的材料进行组合成圆柱体，放置在规定的治具上； 步骤4）将治具放置在激光焊接设备上进行焊接连接。
6.根据权利要求5所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的有取向硅钢片的厚度在0.3mm以下。
7.根据权利要求6所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的有取向硅钢片的厚度在0.2-0.3mm范围内。
8.根据权利要求5所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的圆柱体中包括14-16种不同宽度值的有取向硅钢片，每个有取向硅钢片的宽度值均在10mm以下。
9.根据权利要求5所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的圆柱体的两端部焊接固定在一起。
10.根据权利要求5所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的激光焊接设备包括红外线焊接机。
1.一种具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，其特征在于:包括高磁饱和度铁芯，所述的高磁饱和度铁芯采用厚度在0.3mm以下的有取向硅钢片叠片在一起通过激光焊接形成圆柱体。
2.根据权利要求1所述的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，其特征在于：所述的有取向硅钢片的厚度在0.2-0.3mm范围内。
3.根据权利要求1所述的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，其特征在于：所述的圆柱体中包括14-16种不同宽度值的有取向硅钢片，每个有取向硅钢片的宽度值均在10mm以下。
4.根据权利要求1所述的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，其特征在于：所述的圆柱体的两端部焊接固定在一起。
5.一种用于如以上任一权利要求所述的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于，依次按照如下步骤制备高磁饱和度铁芯： 步骤1）选用有取向的硅钢片作为原材料，将各硅钢片依照取向方向按不同的宽度进行开料； 步骤2）按规定的长度下料，并根据宽度筛选分开包装； 步骤3）将不同宽度的材料进行组合成圆柱体，放置在规定的治具上； 步骤4）将治具放置在激光焊接设备上进行焊接连接。
6.根据权利要求5所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的有取向硅钢片的厚度在0.3mm以下。
7.根据权利要求6所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的有取向硅钢片的厚度在0.2-0.3mm范围内。
8.根据权利要求5所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的圆柱体中包括14-16种不同宽度值的有取向硅钢片，每个有取向硅钢片的宽度值均在10mm以下。
9.根据权利要求5所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的圆柱体的两端部焊接固定在一起。
10.根据权利要求5所述的高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其特征在于：所述的激光焊接设备包括红外线焊接机。
翻译：技术领域
本发明涉及一种用于汽车发动机上的笔式点火线圈及该铁芯的制造方法。
背景技术
在汽车发动机点火系统中，点火线圈是一种为点燃发动机气缸内的空气和燃油混合物提供点火能量的执行部件。它是一种基于电磁感应原理的特殊脉冲升压器，它将8-16V的低电压按设定频率通断使之次级产生20-40KV的电压通过火花塞产生电火花。
现有传统技术下，笔式汽车点火线圈已得到广泛的应用，但由于能源及环保的原因，燃料将由一种混合性的汽油或生物燃料来代替，如汽油和醇醚类按一定比例混合使用等等，它在市场上已广泛的得到应用。由于混合燃料比纯汽油的燃点低，所以要求点火线圈的能量就更大，而现有的笔式点火线圈较难满足点火要求，结合附图1说明其缺点如下：
1. 普通硅钢片材料容易产生磁回路饱和而产生热量，降低了磁能转换率。
2. 硅钢片叠成圆柱体1，采用几个铆扣2连接，磁能量损失大，材料利用率低（约45%利用率）。
3. 由于叠成圆柱体1，成型铆接困难，所以花费太多人力，工艺复杂。
4. 铆扣2的连接由于电磁震动很大，硅钢片之间容易开裂，对线圈的使用寿命产生不良。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明的第一个目的是提供一种高饱和度磁芯在笔式点火线圈应用，本发明第二个目的是提供一种生产工艺简单、材料利用率高（约95%利用率）的笔式点火线圈铁芯的制造方法。
为了达到上述第一个目的，本发明所采用的技术方案是：一种具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，包括高磁饱和度铁芯，所述的高磁饱和度铁芯采用厚度在0.3mm以下的有取向硅钢片叠片在一起通过激光焊接形成圆柱体，由于采用先进的激光焊接法（取消了铆扣）使之提高铁芯的磁饱和度和铁芯密度，减少磁损，以达到降低磁能转换过程中产生的热量，从而提高线圈的输出能量。
本发明采用有取向进一步的改进在于，所述的有取向硅钢片的厚度在0.2-0.3mm范围内。
本发明采用有取向进一步的改进在于，所述的圆柱体中包括14-16种不同宽度值的有取向硅钢片，每个有取向硅钢片的宽度值均在10mm以下。
本发明采用有取向进一步的改进在于，所述的圆柱体的两端部焊接固定在一起。
为了达到上述第二个目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于如以上所述的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，依次按照如下步骤制备高磁饱和度铁芯：
步骤1） 选用有取向的硅钢片作为原材料，将各硅钢片依照取向方向按不同的宽度进行开料；
步骤2） 按规定的长度下料，并根据宽度筛选分开包装；
步骤3） 将不同宽度的材料进行组合成圆柱体，放置在规定的治具上；
步骤4） 将治具放置在激光焊接设备上进行焊接连接，以达到无铆扣连接。
本发明采用有取向进一步的改进在于，采用厚度在0.3mm以下的硅钢片，由于是圆柱体，所以越薄越接近圆，越接近圆其圆的面积越大，其线圈的能量越高，效果最好。
本发明采用有取向进一步的改进在于，所述的有取向硅钢片的厚度在0.2-0.3mm范围内。
本发明采用有取向进一步的改进在于，所述的圆柱体中包括14-16种不同宽度值的有取向硅钢片，每个有取向硅钢片的宽度值均在10mm以下。
本发明采用有取向进一步的改进在于，所述的圆柱体的两端部焊接固定在一起。
本发明采用有取向进一步的改进在于，所述的激光焊接设备包括红外线焊接机。
由于采用了上述技术方案，使得本发明具有以下优点：
1. 制作工艺简单，材料利用率高。
2. 取消了铆扣，采用了取向硅钢片使得成型后的铁芯具有很宽的饱和度及高磁电转换率。
3. 线圈在工作过程中，采用了激光焊接的铁芯比铆扣连接的铁芯密度高、强度好，同时减少振动带来的开裂，使线圈使用寿命加长。
附图说明
附图1为现有技术中采用硅钢片铆扣叠制的笔式点火线圈的主剖视图。
附图2为根据本发明的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的主剖视图。
附图3是无取向铆扣叠制铁芯和本发明采用有取向，激光焊接圆柱铁芯的笔式点火线圈磁饱和状态下它们的输入电流及输出电压的对比波形（左为本发明波形）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图2所示，本实施例中的具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈，其包括高磁饱和度铁芯，高磁饱和度铁芯采用厚度在0.3mm以下的有取向硅钢片叠片在一起形成圆柱体1，圆柱体1的两端部3通过激光焊接固定在一起，由于采用先进的激光焊接法（取消了铆扣）使之提高铁芯的磁饱和度和铁芯密度，减少磁损，以达到降低磁能转换过程中产生的热量，从而提高线圈的输出能量。
在另一个优选地的实施例中，有取向硅钢片的厚度在0.2-0.25mm范围内，以使加工难易程度、最终产品性能达到最佳值。
在另一个优选地的实施例中，圆柱体中包括14-16种不同宽度值的有取向硅钢片，每个有取向硅钢片的宽度值均在10mm以下。
进一步的，本实施中给出一种用于如以上具有高磁饱和度铁芯的笔式点火线圈的制造方法，其依次按照如下步骤制备高磁饱和度铁芯：
步骤1） 选用有取向的硅钢片作为原材料，尽量控制材料的厚度，越薄越好，将各硅钢片依照取向方向按不同的宽度进行开料；
步骤2） 按规定的厚度下料，并根据宽度筛选分开包装；
步骤3） 将不同宽度的材料进行组合成圆柱体，放置在规定的治具上；
步骤4） 将治具放置在红外线焊接机上对圆柱体1的两端3进行焊接连接，以达到无铆扣连接。
在一个优选地的实施例中，采用厚度在0.3mm以下的硅钢片，由于是圆柱体，所以越薄越接近圆，越接近圆其圆的面积越大，其线圈的能量越高，效果最好。在另一个优选地的实施例中，有取向硅钢片的厚度在0.2-0.25mm范围内，以使加工难易程度、最终产品性能达到最佳值。
在另一个优选地的实施例中，圆柱体中包括14-16种不同宽度值的有取向硅钢片，每个有取向硅钢片通过使用特制刀具将其宽度值控制在10mm以下。
附图3是无取向铆扣叠制铁芯和本发明采用有取向激光焊接圆柱铁芯的笔式点火线圈磁饱和状态下它们的输入电流及输出电压的对比波形（左为本发明波形）。可以看到在本案例中，无取向铆扣叠制铁芯（右）输出电压38KV; 本发明采用有取向激光焊接圆柱铁芯输出电压为43KV,相差5KV。据瞬间能量：W=3/5*V*I*T计算结果，传统技术的无取向铆扣叠制铁芯的笔式点火线圈能量为44.8mJ；而本发明采用有取向材料激光焊接圆柱铁芯的笔式点火线圈为51.2mJ。由此可见，本发明的笔式汽车点火线圈具有能量高、原材料利用率高。
综合以上，由于铁芯加工结构和材料不同，在相同的条件下，由于硅钢片的取向性和铆扣破坏性的原因，使得磁饱和提前，而采用本发明的方法所生产的铁芯磁饱和明显滞后，使得本发明具有以下优点：制作工艺简单，材料利用率高；取消了铆扣，采用了取向硅钢片使得成型后的铁芯具有很宽的饱和度及高磁电转换率；线圈在工作过程中，采用了激光焊接的铁芯比铆扣连接的铁芯密度高、强度好，同时减少振动带来的开裂，使线圈使用寿命加长。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
