DE1815082A1 - Ignition coil for magnetic flywheels - Google Patents
Ignition coil for magnetic flywheelsInfo
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Description
gilt als OrssjJnal Anmelder; Ludwigshafen/Eh., 16. 12.1968is considered to be the OrssjJnal applicant; Ludwigshafen / Eh., December 16, 1968
NOVI P.B. Societe 'Anonyme P 4611 F3/fl
.Pantin (Seine-St-Denis)/
Frankreich
Hue des'Vignes' 8-22NOVI PB Societe 'Anonyme P 4611 F 3 / fl. Pantin (Seine-St-Denis) /
France
Hue des'Vignes' 8-22
Vertreter;Representative;
PatentanwaltPatent attorney
Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer
Ludwigshafen am Rhein
Richard-Wagner-Straße 22Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer
Ludwigshafen am Rhein
Richard-Wagner-Strasse 22
Die Erfindung "bezieht sich auf eine Zündspule für magnetische Schwungräder, die eine Primärwicklung niedriger Spannung aufweist, wobei als Spannungsquelle eine Anker- wicklung des Schwungrades dient, und daß die Zündspule mit einer Sekundärwicklung hoher Spannung versehen ist, an der eine Zündkerze angeschlossen ist, wobei im Stromkreis der Primärwicklung ein Unterbrecher mit parallel geschaltetem Kondensator angeordnet ist.The invention "relates to an ignition coil for magnetic Flywheels with a primary winding of low voltage, with an armature winding as the voltage source of the flywheel is used, and that the ignition coil is provided with a secondary winding of high voltage, to which a spark plug is connected, with an interrupter in parallel in the circuit of the primary winding switched capacitor is arranged.
Es ist bekannt, daß in den letzten Jahren die Zündspulen, die eine hohe Spannung für den Funkenüberschlag bei Zündkerzen, insbesondere bei Fahrradhilfsmotoren, erzeugen, häufig getrennt worden sind, wobei ein Teil It is known that in recent years the ignition coils, which generate a high voltage for arcing in spark plugs, particularly in bicycle auxiliary motors, have been frequently disconnected , with a part
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ι . ■ι. ■
der Spule außerhalb des magnetischen Schwungrades angeordnet ist.the coil is located outside of the magnetic flywheel.
Eine derartige Anordnung erlaubt dem abgetrennten Teil ein Arbeiten bei niedriger Temperatur,·eine bessere Nutzung bei niedriger Stromstärke zu erreichen, über mehr Platz im Schwungrad zu verfügen, bessere und gleichmäßigere Leistungen zu erreichen und das Auswechseln eines Elementes am Schwungrad einfacher durchführen zu können.Such an arrangement allows the severed part to work at a low temperature to achieve better use at low amperage, to have more space in the flywheel, to achieve better and more consistent performance and the replacement of an element on the flywheel easier to do.
Neben diesen Vorteilen ergeben sich jedoch auch beachtliche Nachteile, z.B. eine Erhöhung des Herstellungspreises und die Schwierigkeit der Entstörung.In addition to these advantages, there are also considerable disadvantages, e.g. an increase in the Manufacturing price and the difficulty of filtering.
Es ist wichtig festzuhalten, daß die bekannten Spulen immer in der Art ausgeführt worden sind, daß die Kopplung der Primärwicklung und der Sekundärwicklung 'maximal" ist oder auch "vollständig", da die Fachwelt der Meinung ist, daß eine derartige Anordnung die technisch günstigste Lösung bedingt. Die relativ schwache Kapazität der Sekundärwicklung hoher Spannung, die eine Streuinduktivität von praktisch Null aufweist, erzeugt nicht die für starke Funken günstige Überspannung. Der Schwingbereich des Sekundärkreises war beträchtlich gedämpft, wobei die Sekundärwicklung auf die Primärwicklung zurückwirkte, was eine Erhöhung des Verschleißes des Unterbrechers, infolge der Spannungserhöhungen bei der Rückwirkung auf die Primärwicklung, zur Folge hat.It is important to note that the known coils have always been designed in the manner that the coupling of the primary winding and the secondary winding is "maximum" or "complete", since experts are of the opinion that such an arrangement requires the technically most advantageous solution. The relatively weak capacitance of the high voltage secondary winding, which has a leakage inductance of has practically zero, does not generate the overvoltage that is favorable for strong sparks. The vibration range of the The secondary circuit was considerably attenuated, with the Secondary winding acted back on the primary winding, which increased wear on the breaker, as a result of the voltage increases in the reaction on the primary winding.
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Schließlich erlaubte die schwache Induktion der Primärseite keine Reduktion des Stromes.Finally, the weak induction on the primary side did not allow the current to be reduced.
Durch eine völlig andere Ausführung einer Zündspule nach der vorliegenden Erfindung können erheblich verbesserte Ergebnisse erzielt werden.By a completely different design of an ignition coil according to the present invention can significantly improved results are achieved.
Die erfindungsgemäße Zündspule ist dadurch gekenn-' zeichnet, daß die Primärwicklung und die Sekundärwicklung im Abstand zueinander auf einem geschlossenen Eisenkern angeordnet sind, derart, daß die magnetische * Kopplung der Wicklungen lose ist, wobei die Induktivität der Primärwicklung groß ist, während die Sekundärwicklung so ausgebildet ist, daß zwei Resonanzkreise mit großer Überspannung entstehen,und zwar ein Reihenresonanzkreis mit der Streuinduktivität und der Induktivität der Sekundärwicklung und ein Parallelresonanzkreis mit der Induktivität und der Kapazität des Sekundärkreises.The ignition coil according to the invention is characterized by ' draws that the primary winding and the secondary winding at a distance from one another on a closed Iron core are arranged in such a way that the magnetic * coupling of the windings is loose, with the inductance the primary winding is large, while the secondary winding is designed so that two resonance circuits with large Overvoltage arise, namely a series resonance circuit with the leakage inductance and the inductance of the Secondary winding and a parallel resonance circuit with the inductance and capacitance of the secondary circuit.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen.Further features of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment in FIG Connection with the drawing and the claims.
Es zeigen, in schematischen Skizzen,It show, in schematic sketches,
Figur 1 einen vertikalen.Querschnitt durch denFigure 1 is a vertical cross section through the
magnetischen Kern mit der Primärwicklung und Sekundärwicklung einer Zündspule nach der Erfindung,magnetic core with the primary winding and secondary winding of an ignition coil the invention,
Figur 2 einen Querschnitt der Sekundärwicklung,Figure 2 shows a cross section of the secondary winding,
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Figur 5 einen Querschnitt der Primärwicklung undFigure 5 shows a cross section of the primary winding and
Figur 4- das elektrische Schaltbild derFigure 4- the electrical circuit diagram of the
Zündspule und ihrer Verbindungen mit dem magnetischen Schwungrad einerseits und mit der Zündkerze des Motors t andererseits.Ignition coil and its connections with the magnetic flywheel on the one hand and with the spark plug of the engine t on the other hand.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform W ist mit 1 der magnetische Kern der Zündspule, mit 2 die Primärwicklung und mit 3 die Sekundärwicklung gekennzeichnet. Mit 4- ist eine Ankerwicklung bezeichnet, in der über das magnetische Schwungrad Spannungen induziert werden, wobei die Wicklung 4 mit der Primärwicklung verbunden ist. Mit 5 ist ein klassischer Unterbrecher des magnetischen Schwungrades bezeichnet, zu dem parallel ein Kondensator Q* geschaltet ist und mit 6 ist die Zündkerze des Motors beziffert, die von der Sekundärwicklung 3 gespeist ist. In the embodiment W shown in the drawing, 1 is the magnetic core of the ignition coil, 2 is the primary winding and 3 is the secondary winding. 4- is an armature winding, in which voltages are induced via the magnetic flywheel, the winding 4 being connected to the primary winding. 5 denotes a classic breaker of the magnetic flywheel, to which a capacitor Q * is connected in parallel, and 6 the spark plug of the engine, which is fed by the secondary winding 3, is numbered.
Im Sekundärkreis ist die Streuinduktivität durch 1« ^ dargestellt sowie die. Kapazität des SekundärkreisesIn the secondary circuit, the leakage inductance is represented by 1 «^ as well as the. Secondary circuit capacity
durch Co, wobei I2 und C« fiktive Elemente darstellen. Diese Schematisierung ist notwendig, um die Vorteile des Kreises zu erklären.by Co, where I2 and C «represent fictitious elements. This schematic is necessary to explain the advantages of the circle.
Ii* ist die Induktivität der Primärwicklung und L« die · Induktivität der Sekundärwicklung. Ii * is the inductance of the primary winding and L «is the inductance of the secondary winding.
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Die Aufgabe der außenliegenden Zündspule 1, 2, 3 besteht darin, an der Kerze 6 des Motors die notwendige hohe Spannung für den Zündfunken zu erzeugen. Diese Spule wirkb in der gleichen Weise wie die bekannte Induktionsspule, die die Kerzen direkt mit hoher Spannung versorgt. Sie weist jedoch den Vorteil auf, eine größere elektrische Energie liefern zu können unter weniger kritischen Bedingungen für die Materialien, so daß die Teile nicht bis zu ihrer maximalen Beanspruchbarkeit genutzt werden müssen.The task of the external ignition coil 1, 2, 3 is to attach the necessary to the candle 6 of the engine to generate high voltage for the ignition spark. This coil works in the same way as the known one Induction coil that directly supplies the candles with high voltage. However, it has the advantage to be able to deliver a greater amount of electrical energy under less critical conditions for the Materials so that the parts do not have to be used to their maximum strength.
Es ist bereits bekannt, daß die Zündspulen auf einem magnetischen Schwungrad sich von denjenigen unterscheiden, die von einer Batterie gespeist werden. Letztere besitzen dabei der Reihe nach vom Kern nach außen.einen magnetischen Kern, die Sekundärwicklung, die Primärwicklung und das magnetische Joch, um den Kreis zu schließen. Die Primärwicklung, die die Tendenz hat, sich durch die Joule'sehe Wirkung zu erhitzen, kann sich außen besser abkühlen. Außerdem kann ihr elektrischer Widerstand, der demzufolge erhöht ist, da die mittlere Windungszahl größer ist, den Batteriestrom begrenzen und im Gegensatz dazu, ist die Sekundärwicklung, die man immer nur sehr schwierig ausführen kann, leichter auf den Eisenkern direkt zu wickeln.It is already known that the ignition coils on a magnetic flywheels are different from those powered by a battery. The latter in turn have a magnetic core, the secondary winding, from the core to the outside. the primary winding and the magnetic yoke to complete the circuit. The primary winding that has the tendency has to be heated by the Joule effect, can cool off better on the outside. In addition, their electrical resistance, which is consequently increased, can since the average number of turns is greater, limit the battery current and, on the contrary, the secondary winding, which is always very difficult to perform can, easier to wind directly on the iron core.
Bei den bekannten Spulen, die mit magnetischen Schwungrädern verbunden sind, ist gerade das Umgekehrte der Fall, nämlich der Widerstand der Primärwicklung muß minimal sein, da die zur Verfügung stehende Energie begrenzt ist und man sie mit dem besten Nutzeffekt verwenden muß. Ferner ist der Leistungsbereich derIn the case of the known coils which are connected to magnetic flywheels, the reverse is precisely the case Case, namely the resistance of the primary winding must be minimal, since the available energy is limited and must be used with the best efficiency. Furthermore, the range of services is the
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mm Ό "■ mm Ό "■
Impulse, der im allgemeinen gewählt wird, derart, daß die Eigenerwärmung unberücksichtigt bleiben kann, wobei aus diesen beiden Gründen die Primärwicklung innerhalb der Sekundärwicklung angeordnet sein kann und muß.Pulse, which is generally chosen in such a way that the self-heating can be disregarded, for these two reasons, the primary winding can be arranged within the secondary winding and have to.
Trotz dieser technischen Unterschiede gibt es zahlreiche gemeinsame Punkte bei den Batteriespulen und den Schwungradspulen, wobei der Zweck dieser Spulen in etwa der gleiche ist. Folglich ist die Wahl der Induktivität der Primärwicklung L. für alle diese Spulen ein Kompromiß. Eine schwache Induktivität ermöglicht eine rasche Aufeinanderfolge von Funken mit schwacher Energie, während eine hohe Induktivität die Funkenfolge verlangsamt, wobei jedoch die Energie der Funken größer ist.Despite these technical differences, there are numerous points in common with the battery coils and the flywheel coils, the purpose of these coils is roughly the same. Consequently, the choice of inductance of the primary winding L. is for all of these Coils a compromise. A weak inductance enables a rapid succession of sparks with low energy, while high inductance slows down the spark sequence, but with the energy the spark is bigger.
K soll der magnetische Kopplungsfaktor zwischen der Primär- und Sekundärwicklung sein und wenn M die Gegeninduktivität ist, so erhält man:K should be the magnetic coupling factor between the primary and secondary windings and if M is the Mutual inductance, we get:
Bei allen bekannten Zündspulen, sei es, daß sie an einem Schwungrad oder an einer Batterie angeordnet sind, stellt man fest, daß der Koeffizient sehr nahe Eins liegt. Wenn K gleich Eins ist, dann ist die Kopplung vollständig.In all known ignition coils, be it that they are arranged on a flywheel or on a battery it is found that the coefficient is very close to unity. If K is one, then it is Coupling complete.
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Im Gegensatz dazu ist die erfindungsgemäße Zündspule in ganz anderer Art und Weise ausgeführt.In contrast to this, the ignition coil according to the invention is designed in a completely different manner.
Sie besitzt einen magnetischen Kreis, der über zwei Schenkel des Kerns 1 geschlossen ist.It has a magnetic circuit that is closed by two legs of the core 1.
Die Primär- und Sekundärwicklung sind nebeneinander' auf dem gleichen Schenkel angeordnet oder aber jede für sich auf einem anderen Schenkel. Die Konzeption der Wicklungen und ihre Anordnung auf dem Kern 1 sind * derart,- daß folgende Merkmale auftreten: eine primäre Induktivität L., eine lose Kopplung zwischen Primärwicklung und Sekundärwicklung und ein derart angelegter Sekundär kr6 is , daß er aus zwei Resonanzkreisen . besteht, und zwar einem Reihenresonanzkreis zwischen der Streuinduktivität Ip und der Kapazität Cp und einem Parallelreeonanzkreis zwischen der sekundären Induktivität Lp und der Kapazität Cp. Beide Resonanzkreise besitzen eine große Überspannung.The primary and secondary windings are next to each other ' arranged on the same leg or each on a different leg. The conception of the windings and their arrangement on the core 1 are * such, - that the following features occur: a primary Inductance L., a loose coupling between primary winding and secondary winding and a secondary kr6 is applied in such a way that it consists of two resonance circuits. exists, namely a series resonance circuit between the leakage inductance Ip and the capacitance Cp and a parallel resonance circuit between the secondary inductance Lp and the capacitance Cp. Both resonance circles have a large overvoltage.
Die Induktivität L^ erlaubt eine gute Ausnutzung der primären Amperewindungen, wobei der Spitzenstrom begrenzt ist, so daß die Kontakte des Unterbrechers geschont werden, wobei L,. durch ihre Selbstinduktion noch eine bedeutende Energie liefert (W B X LI^ ).The inductance L ^ allows good utilization of the primary ampere turns, the peak current being limited so that the contacts of the breaker are protected, L ,. still supplies a significant amount of energy through its self-induction (W B X LI ^).
Die magnetische Kopplung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung 3 ist lose und sehr viel niedriger als Eins, derart, daß, wenn die Primärwicklung die Sekundärwicklung beeinflußt, um den Funken zu erzeugen, das Gegenteil nicht möglich ist, wobei die Sekundär-The magnetic coupling between the primary winding and the secondary winding 3 is loose and very much lower as one, such that when the primary winding affects the secondary winding to produce the spark, the opposite is not possible, whereby the secondary
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wicklung 3 praktisch keinen nennenswerten Einfluß auf die Primärwicklung 2 "besitzt.winding 3 has practically no significant influence the primary winding has 2 ".
Dies ist insbesondere dann sehr vorteilhaft, wenn sich der Elektrodenabstand der Kerze nach längerem Gebrauch verändert oder wenn dieser zu groß ist, so daß keine Erhöhung der Potentialdifferenz an den Klemmen der Primärwicklung auftritt, was jedoch immer dann der Fall ist, wenn die Kopplung "vollständig" ist. Daraus folgt, daß an den Kontakten des Unterbrechers keine Lichtbogen entstehen, so daß deren Verschleiß gering ist.This is particularly advantageous if the electrode spacing of the candle changes after a long period of time Use changed or if this is too large, so that no increase in the potential difference the terminals of the primary winding occurs, which is always the case when the coupling is "complete" is. It follows that no arcs occur at the contacts of the interrupter, so that whose wear is low.
Die Funktionsweise des Kreises ist die, daß die Ankerwicklung 4- und der Unterbrecher 5 die Primärwicklung 2 mit Stromimpulsen beaufschlagen. Dabei öffnet sich der Unterbrecher 5 in dem Augenblick, wo die Amplitude des Stromes ihr Maximum erreicht und schließt sich bei jedem Stromstoß.The functioning of the circuit is that the armature winding 4- and the breaker 5 is the primary winding Apply current pulses to 2. The breaker 5 opens at the moment where the amplitude of the current reaches its maximum and closes with every current surge.
Die Amperewindungen,die in der Primärwicklung 2 fließen, induzieren in der Sekundärwicklung 3 eine elektromotorische Kraft, die Schwingungen bei der Eigenfrequenz des Sekundärkreises hervorbringt, dessen Kreisfrequenz cd ^ ist:The ampere turns that flow in the primary winding 2 induce an electromotive force in the secondary winding 3, which produces oscillations at the natural frequency of the secondary circuit, the angular frequency of which is cd ^ :
Dies ergibt einen modulierten Bereich mäßig gedämpfter Wellen. Der Bereich der Schwingungen im Sekundärkreis ergibt sich durch'die Amplituden und Frequenzen, wieThis gives a modulated region of moderately damped waves. The range of oscillations in the secondary circuit results through'die amplitudes and frequencies, such as
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auch immer die Geschwindigkeit des Schwungrades ist, wenn diese erst einmal· durch den Impuls hervorgerufen worden sind. Dabei ist die Überspannung !2^2whatever the speed of the flywheel is, once these have been caused by the impulse. The overvoltage is! 2 ^ 2
des Serienresonanzkreises erhöht.of the series resonance circle increased.
Die Folge davon ist, daß die bei den Klemmen der Sekundärwicklung J erzeugte Spannung sehr viel höher ist als diejenige Spannung, die direkt induziert werden würde, wenn die Kopplung der Wicklungen 2, 3The result is that the voltage generated at the terminals of the secondary winding J is much higher is than that voltage that would be induced directly if the coupling of the windings 2, 3
"vollständig" wäre. Dies ermöglicht,die Sekundär- μ would be "complete". This enables the secondary μ
wicklung 3 mit einer geringeren Anzahl von Windungen auszuführen wie bei einer "vollständigen" Kopplung» Da die Kopplung "lose" ist, kann die Primärwicklung 2 nicht den Bereich der sekundären Schwingungen dämpfen, so daß die Funken der Funkenfolge lange genug aufrechterhalten werden, was für die Zündung der Gasgemische erforderlich isto Die Erhöhung der sekundären Spannung durch die Resonanzphenomene bedingt, daß man sich mit einer geringeren Spannung an der Primärwicklung 2 begnügen kann,' was die' Befestigung dieser Wicklung vereinfacht und wodurch gleichzeitig mit der Stromverminderung die Lebensdauer der Kontakte des Unterbrechers 5 verlängert "wirdo ■ \ winding 3 with a smaller number of turns than with a "full" coupling »Since the coupling is" loose ", the primary winding 2 cannot dampen the range of secondary oscillations, so that the sparks of the spark sequence are sustained long enough, what for the ignition of the gas mixture is required o The increase in the secondary voltage due to the resonance phenomena means that one can be content with a lower voltage on the primary winding 2, 'which simplifies the' fastening of this winding and which, at the same time as the current reduction, reduces the service life of the contacts of the Interrupter 5 extended "iso ■ \
Es wurde ausgeführt, daß die Kapazität Cp des Sekundärkreises von Bedeutung isto Genauer gesagt, ergibt sie einen Vorteil bezüglich der Funkenerzeugung, da die teilweise kapazitiven Funken die Eigenschaft haben, die Isolierkörper leichter au durchschlagen, was dann geschieht, wenn die Elektroden der Kerzen verschmutzt sindeIt was stated that the capacity Cp of the secondary circuit of importance is said o Specifically, it provides an advantage in radio production, since the partial capacitive sparks have the property of the insulating bodies penetrate easier au, what happens when the electrodes of the candles dirty are
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Zu diesen rein elektrischen Vorteilen, muß man noch die technischen Vorteile für das Anfertigen der Wicklungen rechnen. So ist die Herstellung der Sekundärwicklung 3 sehr vereinfacht, da die Wicklung direkt auf einem geformten Stück hergestellt wird. Es ergibt sich ferner eine Materialersparnis, da die Anzahl der Windungen reduziert werden kann. Ferner ist die Fiabilität dieser Bewicklung erhöht, da die Isolationsprobleme zwischen den Bewicklungen beseitigt worden sind. Schließlich ist noch die mittlere Windungszahl kleiner,so daß man Kupfer sparen kann.In addition to these purely electrical advantages, there are also the technical advantages of making the Calculate windings. Thus, the production of the secondary winding 3 is very simplified, since the winding is made directly on a molded piece. There is also a material saving, since the Number of turns can be reduced. Furthermore, the stability of this winding is increased because the insulation problems between the windings have been eliminated. Finally there is that Average number of turns smaller, so that copper can be saved.
Die Primärwicklung 2 kann aus einem dünnen isolierten Metallband gefertigt sein, z.B. aus einem Walzwerkserzeugnis aus emailliertem Kupfer oder aus anodischem oxydiertem Aluminium. Wenn die Wicklung auf einem Dorn ausgeführt wird, dann kann sie direkt auf dem Kern angeordnet werden, ohne daß ein Isolationsstück vorgesehen werden muß.The primary winding 2 can be made of a thin insulated Be made of metal strip, e.g. from a rolling mill product made of enamelled copper or anodic oxidized aluminum. If the winding is done on a mandrel, then it can be done directly on the Core can be arranged without an insulation piece must be provided.
Die Verbindungen werden mit Hilfe kaltgeschweißter Kupferlamellen bewerkstelligt.The connections are made with the help of cold welded joints Copper lamellas accomplished.
Die erfindungsgemäße Ausführung ist vorteilhaft, da sie robust und fiabel ist und eine Serienherstellung mit Hilfe automatischer Vorrichtungen ermöglicht.The embodiment of the present invention is advantageous in that it is robust, fable and mass-produced made possible with the help of automatic devices.
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|---|---|---|---|
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |