本发明专利技术涉及一种用于能量储存和转换的装置，该装置使点火线圈中的可储存能量的水平提高，该装置采用了一线圈，该线圈具有位于一初级磁芯中的永磁体，并带有闭合该初级磁芯的磁路的次级磁芯。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于能量储存和能量转换的装置和方法。
技术介绍
在实践中，用于能量储存和能量转换的装置尤其以点火线圈为人所知，这表示根据火花点火的原理，在发动机运行中可以使用能量传输高压源启动火花塞，进而点燃内燃机的燃烧室中的燃料混合物。在这种体现为点火线圈的储能装置和变压器中，通常由车辆的直流电路系统提供的相对较低的电压电能在所需的时间点可以被转换成高压电能，在该时间点，一点火脉冲将被发送至火花塞。为了将电能转换成磁能，汽车的系统电流流过第一线圈，从而围绕该线圈形成磁场，该第一线圈通常为铜线绕组，该磁场具有特定的方向，并且是闭合线磁场。为了以高压脉冲的形式传送储存的电能，先前建立的磁场必须通过切断电流改变其方向，从而在第二线圈内形成高电压，该第二线圈在结构上靠近第一线圈并具有更多的匝数。此时火花塞内电能的转换将会使先前建立的磁场消除，并使点火线圈放电。第二绕组的设计可以根据需要设置内燃机点火过程中的高压、火花电流和火花持续时间。所有点火线圈均具有由铁磁材料(例如铁)制成的I型铁芯。因此该I型铁芯为杆状铁芯或矩形铁芯，其截面可以由软铁皮层组成。在公知的相关技术中，线圈和I型铁芯的布置有很多种变化，然而，这些线圈通常被径向叠置并与I型铁芯同心设置。除了这种I型铁芯以外，在实践中通常也采用由铁磁材料制成的外围铁芯，该外围铁芯环绕线圈的纵向范围，并被描述为“O型铁芯”或“铁磁回路”。为了减少建立和破坏磁场时的损耗，这种外围铁芯通常也是分层铁片的组合。为了能够安装绕组或线圈，I型铁芯以及铁磁回路的外围芯体不可能是整体式的，而必须由不同的零部件组装而成。典型的配置为I型铁芯和O型铁芯形成闭合的O型结构，在组装点火线圈时，I型铁芯与围绕其的绕组一起被插入O型铁芯的内部，从而在安装时使这两个铁芯的片层堆位于同一平面。为了以特定方式影响磁场，铁磁回路通常被空间或气隙阻断，这也被称为“磁剪切”。而且，还可以在这种空间内设置永磁体，从而可以在特定条件下进一步增加磁能。这种气隙和永磁体的系统优选地位于I型铁芯和O型铁芯的连接处。公知的为点火线圈设计的用于能量储存和能量转换的装置存在的问题在于，在磁致激活的铁芯元件的设计中，必须保持基于制造公差以及将I型铁芯插入O型铁芯的插入空间的装配间隙。这种间隙与基于能量考虑所期望的间隙的大小是相矛盾的。因此，例如，当一个永磁体位于I型铁芯和O型铁芯之间的I型铁芯的一端部区域内时，该永磁体和O型铁芯之间不期望有气隙。出于制造原因必定形成的气隙必须通过适当措施或改型作用来补偿，这些措施或作用体现在外形尺寸上，并最终还体现在附加的成本上。博世公司的专利号为7，212，092的美国专利公开了一种用于能量储存和转换的装置，其克服了上述的一些问题。参见图1，一种紧凑型点火线圈具有位于中心的软磁的I型铁芯。第一线圈架2围绕磁致激活的I型铁芯同心地设置，该线圈架2上设置有一绕组，该绕组连接至由车辆电路系统提供的电源电压并被作为初级绕组。第二内部线圈架3径向地位于第一线圈架2内，该第二内部线圈架3围绕I型铁芯，并具有一绕组，该绕组作为次级绕组连接至高压端子，该高压端子连接至火花塞。在一端部区域内，该I型铁芯I位于线圈架2和3内，并具有一永磁体4。该I型铁芯以及线圈架2和3被插入外围铁芯5内的通槽中。补偿制造公差的装配间隙6位于永磁体4和外围铁芯5之间。在各种实施例中，该间隙6可以通过永磁体4来封闭。在该装置中，永磁体安置在磁芯的两个独立部分之间。在这种结构中，由于初级电流相对于时间呈非线性关系，因此只有当I型铁芯上具有磁性区域并且在初级和次级线圈之间的所有接口处均无间隙时，才有可能从线圈获得更高的能量。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于能量储存和转换的装置，该装置使点火线圈中的可储存能量 的水平提高，该装置采用了一线圈，该线圈具有位于一初级磁芯中的永磁体，并带有闭合该初级磁芯的磁路的次级磁芯。在本专利技术的一个实施例中提供了一种用于能量储存和能量转换的装置，该装置包括带有用于储存能量的扩大区域的初级磁芯；与该初级磁芯形成磁路的次级磁芯，其中，该次级磁芯的每端与该初级磁芯的各端之间分别形成一间隙；以及容置在该初级磁芯中的永磁体。在本专利技术的另一个实施例中提供了一种在点火线圈中的用于能量储存和转换的装置，该装置包括一线圈，该线圈具有容置在一初级磁芯中的永磁体，以及闭合该初级磁芯的磁路的次级磁芯。在本专利技术的又一个实施例中提供了一种用于储存和转换能量的方法，该方法包括将一永磁体容置在一初级磁芯中；米用一次级磁芯与该初级磁芯形成一磁路，其中，该次级磁芯的每端与该初级磁芯的各端之间分别形成一间隙；以及在该初级磁芯的扩大区域内储存能量。在本专利技术的一个方面中，该扩大区域包括两个在线圈充电时储存能量的磁饱和部分。在本专利技术的另一个方面中，该磁饱和部分被定义为从永磁体到初级磁芯的内缘的一段距离。在本专利技术的又一个方面中，该初级磁芯的形状大致为E型。在本专利技术的再一个方面中，该次级磁芯的形状大致为I型。在本专利技术的一个方面中，该装置为汽车点火系统的点火线圈。根据优选实施例的详细说明，本专利技术的上述及其它特征和优点对本领域技术人员来说将会更加显而易见。以下对伴随详细说明的附图进行描述。附图说明图I示出了根据公知紧凑型点火线圈的线圈和铁芯元件的系统的纵向剖视示意图；图2示出了依照本专利技术的一个实施例的线圈和铁芯元件的系统在装配前的纵向首丨J视图;图3示出了依照图2的线圈和铁芯元件的系统在装配完成后的纵向剖视图；图4示出了在使用根据图I的标准线圈的情况下的初级电流以及在使用根据图2的本专利技术的情况下的初级电流的曲线图。具体实施例方式本专利技术涉及一种用于能量储存和转换的装置，该装置使点火线圈中的可储存能量的水平提高，该装置采用了一线圈，该线圈具有位于一初级磁芯中的永磁体，并带有闭合该初级磁芯的磁路的次级磁芯。·优势在于，通过本专利技术的布置，可以使具有特定几何尺寸的磁芯的点火线圈中的可储存能量的水平提高，该尺寸通常通过在发动机上确定的空间和尺寸所决定，以配置各点火线圈。因此，发动机的尺寸可以以较小尺寸设计，从而降低能量损耗，并减少排放量。本专利技术使得用于内燃机的点火线圈在给定空间内具有较高的储能容量。人们意识至|J，较高的储存容量将引起区域6和7内的局部磁短路。围绕该磁体的多余的铁将由磁体产生的部分磁通量导入到E型铁芯的外部区域，因此该E型铁芯未磁饱和。储能容量方面的性能深受区域6和7内的铁芯磁饱和度以及E型铁芯的外部区域内的铁芯磁饱和度的平衡状态影响。铁芯区域6和7的磁饱和度将增大初级电流的初始斜率。该初始斜率可以通过区域6和7的尺寸、槽15的尺寸以及永磁体的能级来修正。当初级线圈被激励时，其产生与永磁体方向相反的磁通量。当流入初级回路的初级电流达到某一值时,将从磁饱和的局部区域6和7中流出磁通量，初级电流继续呈线性特性地流入直至达到所需的最终电流值。相比于初级电流始终具有线性特性的线圈来说，本专利技术的点火线圈的储能提高了。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的线圈和铁芯元件的系统在装配前的纵向剖视图。该点火线圈2包括初级磁芯10 (E型铁芯)和次级磁芯25 (I型铁芯)。该初级磁芯10具有E型形状，并带有能够容置永磁体20的槽15。该次级磁芯25呈I型本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：马西莫·奥古斯托·戴尔雷，吉塞普·富契尼，保罗·皮格纳缇，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔点火公司，
类型：
国别省市：
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