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Dokumentenidentifikation DE102004012482B4 29.12.2005
Titel Transformationsvorrichtung zum Erzeugen einer Zündspannung für Verbrennungskraftmaschinen
Anmelder era AG, 75015 Bretten, DE
Erfinder Weißgerber, Tycho, Dr.-Ing., 44579 Castrop-Rauxel, DE;
Bayard, Guido, Dr.-Ing., 44369 Dortmund, DE
Vertreter Schaumburg, Thoenes, Thurn, Landskron, 81679 München
DE-Anmeldedatum 15.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004012482
Offenlegungstag 06.10.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.12.2005
IPC-Hauptklasse H01F 38/12
IPC-Nebenklasse H01F 27/32   
Zusammenfassung Gezeigt wird eine Transformationsvorrichtung zum Erzeugen einer Zündspannung für Verbrennungskraftmaschinen, mit einer Primärwicklung (12), einer Sekundärwicklung (26), einem ferromagnetischen Kern (28) und einer Elektrode (32), die einem Ende (38) des Kernes (28) gegenübersteht, die mit der Sekundärwicklung (26) verbunden ist und die mit einer Funkenstrecke verbindbar ist. Das genannte Ende (38) des ferromagnetischen Kernes hat einen kontinuierlich gekrümmten Übergang zwischen Mantelfläche und Stirnfläche und/oder die Elektrode (32) ist an ihrer dem Kern (28) zugewandten Seite konkav ausgebildet.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transformationsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Erzeugen einer Zündspannung für Verbrennungskraftmaschinen. Eine solche Transformationsvorrichtung hat eine Primärwicklung, an die eine Primärspannung anlegbar ist, eine Sekundärwicklung, in der eine Sekundärspannung induzierbar ist, einen ferromagnetischen Kern, der in der Primärwicklung und der Sekundärwicklung angeordnet ist, und eine Elektrode, die einem Ende des ferromagnetischen Kerns gegenübersteht, die mit der Sekundärwicklung verbunden ist und die mit einer Funkenstrecke verbindbar ist.

Eine derartige Transformationsvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 101 43 055 A1 bekannt. Bei der darin beschriebenen Transformationsvorrichtung sind die Primär- und die Sekundärwicklung, der ferromagnetische Kern und die Elektrode in einem Gehäuse untergebracht und mit Vergußmasse vergossen. Das Gehäuse ist an einem Ende offen und kann unmittelbar auf eine Zündkerze aufgesteckt werden, die in einen Motorblock eingeschraubt ist. Dadurch wird eine kompakte Anordnung geschaffen, bei der die Zündspannung genau dort erzeugt wird, wo sie benötigt wird, d.h. in unmittelbarer Nähe der Zündkerze. Dies hat den Vorteil, daß Hochspannungszuleitungen zur Funkenstrecke und die damit verbundene EMV (elektromagnetische Verträglichkeit)-Problematik vermieden werden.

Eine Transformationsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US 6 522 232 B2 und der EP 1 284 488 A2 bekannt. Diese bekannten Transformationsvorrichtungen haben eine Elektrode, die an ihrer dem ferromagnetischen Kern zugewandten Seite konkav ausgebildet ist.

Die EP 0 827 163 A2 zeigt eine Transformationsvorrichtung, bei der an einem Ende des ferromagnetischen Kernes eine Kappe aus magnetischem Gummi angeordnet ist. Die DE 101 02 342 A1 zeigt eine Transformationsvorrichtung mit einem ferromagnetischen Kern, an dessen Enden Permanentmagneten angeordnet sind, die sich im Längsschnitt nach außen trapezförmig verjüngen. Weiterer Stand der Technik ist in den Patentschriften US 6 191 674 B1, GB 725 722 und US 2 107 973 offenbart.

Da derartige Transformationsvorrichtungen im Motorblock angeordnet sind, typischerweise in Vertiefungen im Zylinderkopf, müssen sie notwendigerweise klein und kompakt ausgelegt sein. Die Kompaktheit derartiger Transformationsvorrichtungen gewinnt zunehmend an Bedeutung, da Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen und im Motorsportbereich in Relation zu ihrer Leistung immer kleiner konstruiert werden. Die Erzeugung von hohen Sekundärspannungen auf engem Raum führt wiederum unvermeidlich zu starken elektrischen Feldern innerhalb der Transformationsvorrichtung. Damit es nicht zu elektrischen Durchschlägen zwischen Komponenten mit unterschiedlichem elektrischen Potential kommt, müssen diese wirksam gegeneinander isoliert sein.

In der Praxis tritt das Problem auf, daß die Isolierstoffe innerhalb der Transformationsvorrichtung relativ rasch altern. Unter dem Begriff der Alterung wird laut einer IEC-Richtlinie für die Bewertung und Kennzeichnung von Isoliersystemen elektrischer Betriebsmittel von 1953 (IEC 505) die "nicht umkehrbare, schädliche Änderung der Betriebsfähigkeit von Isoliersystemen" verstanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transformationsvorrichtung anzugeben, bei der die Alterung der Isolierstoffe verlangsamt ist. Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wie im folgenden näher erläutert wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfinder haben in experimentellen Untersuchungen Teilentladungsphänomene in kleinen, zum Teil mikroskopischen Hohlräumen als Hauptursache für die Alterung der Isolierstoffe identifiziert. Derartige Hohlräume in den Isolierstoffen können bei Transformationsvorrichtungen der eingangs genannten Art aus unterschiedlichen Gründen auftreten. In Vergußwerkstoffen können bei Verwendung unvollständig entgaster Giesharze oder durch chemische Nebenreaktionen Hohlräume, sogenannte Lunker auftreten. Ferner können an Grenzflächen zwischen unterschiedlichen Isolierstoffen beispielsweise durch thermomechanische Belastung Spalte entstehen. Schließlich können bei großer elektrischer Belastung durch sogenanntes "electrical treeing" langgestreckte verästelte Hohlräume parallel zur Feldrichtung entstehen.

Die Theorie der Teilentladungsprozesse in Hohlräumen ist beispielsweise in der Dissertationsschrift "Bewertung von Teilentladungen in spaltförmigen Isolierstoffdefekten" von Katrin Engel, Universität Dortmund (1998) ausführlich erläutert und beschrieben. Kennzeichnend für Teilentladungen in Hohlräumen ist ein Gasentladungsprozeß, der mit dem Isolierstoff wechselwirkt. Dabei verändert der Gasentladungsprozeß durch damit einhergehendes Ladungsträgerbombardement und UV-Strahlung die Oberfläche des Isolierstoffs durch chemische Zersetzung und Erosion, was letztlich zur Alterung des Isolierstoffes führt. Die Teilentladung wird durch das Vorliegen eines sogenannten Startelektrons gezündet, sofern die vorliegende elektrische Feldstärke einen Schwellenwert, die sogenannte Einsetzfeldstärke übersteigt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Teilentladungen und somit die Alterung des Isolierstoffs unterdrückt werden können, wenn das elektrische Feld, das zwischen der Elektrode und dem ihr gegenüberstehenden Ende des ferromagnetischen Kernes durch die Sekundärspannung hervorgerufen wird, überall unterhalb der Einsetzfeldstärke für Teilentladungen liegt. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß das der Elektrode zugewandte Ende des ferromagnetischen Kernes einen kontinuierlich gekrümmten Übergang zwischen Mantelfläche und Stirnfläche hat.

Gemäß dem ersten Merkmal dieser Lösung wird eine Kante zwischen der Mantelfläche und der Stirnfläche, wie sie bei bekannten ferromagnetischen Kernen üblich ist, vermieden und damit eine lokal erhöhte Feldstärke im Bereich einer derartigen Kante, die auf eine erhöhte Ladungsträgerdichte im Kantenbereich zurückzuführen ist, ebenfalls vermieden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Teilentladungen im Bereich des Endes des ferromagnetischen Kernes in der Praxis deutlich verringert, und die Alterung des Isolierstoffs wird signifikant verlangsamt.

Vorzugsweise ist darüber hinaus die Elektrode an ihrer dem Kern zugewandten Seite konkav ausgebildet. Dies bewirkt eine Entzerrung und Homogenisierung des elektrischen Feldes zwischen dem ferromagnetischen Kern und der Elektrode und somit ebenfalls eine Verringerung der lokalen Feldstärken, wie unten anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert wird.

Es wird betont, daß jedes der beiden Merkmale geeignet ist, die Stärke des elektrischen Feldes zwischen der Elektrode und dem ferromagnetischen Kern zu verringern. So gesehen ermöglichen beide Merkmale jeweils für sich die Lösung der Aufgabe. Ein besonders gutes Ergebnis wird jedoch durch die Kombination beider Merkmale erhalten.

Das im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs beschriebene Ende des ferromagnetischen Kernes mit kontinuierlichem Übergang zwischen Mantelfläche und Stirnfläche kann dadurch erhalten werden, daß ein zylindrischer oder eckiger Magnetkern an seinem der Elektrode zugewandten Ende abgerundet wird. Dieses Abrunden des Endes eines Magnetkernes ist im Stand der Technik unüblich, da der Kern zur Vermeidung von Wirbelströmen aus gegeneinander elektrisch isolierten Schichten besteht, die bei der Bearbeitung des Endes des Kernes durch Drehen oder Schleifen auseinandergerissen würden. Insoweit besteht ein technisches Vorurteil gegen diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des ferromagnetischen Kernes. Es ist den Erfindern jedoch gelungen, die Schichten des ferromagnetischen Kernes so fest miteinander zu verbinden, daß eine Bearbeitung des Endes des ferromagnetischen Kernes ohne Trennung der Schichten möglich ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Enden des ferromagnetischen Kerns durch Permanentmagneten gebildet. In diesem Fall wird der oben beschriebene kontinuierlich gekrümmte Übergang zwischen Mantelfläche und Stirnfläche durch geeignete Abrundung zumindest des Permanentmagneten an der der Elektrode zugewandten Seite des ferromagnetischen Kernes erreicht. Derartig abgerundete Permanentmagneten sind ebenfalls unüblich, da Permanentmagneten üblicherweise in einem Sinterprozeß in Strangprofilen hergestellt und dann in Tablettenform gebrochen werden.

Vorzugsweise ist die der Elektrode gegenüberstehende Stirnfläche des ferromagnetischen Kernes konvex. Dabei nimmt vorzugsweise die Krümmung der konvexen Stirnfläche mit zunehmendem Abstand von der Mittelachse des ferromagnetischen Kernes zu. Somit ist die Krümmung der konvexen Stirnfläche im Bereich der Mittelachse, d.h. in dem Bereich, der am weitesten in Richtung auf die Elektrode vorsteht, am geringsten, wodurch die Flächenladungsdichte gegenüber Bereichen stärkerer Krümmung verringert wird und daher die elektrische Feldstärke in diesem Bereich ebenfalls verringert wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung hat die Elektrode einen becherförmigen Abschnitt, dessen Öffnung dem ferromagnetischen Kern zugewandt ist. Durch die Becherform wird das elektrische Feld zwischen der Elektrode und dem ferromagnetischen Kern einerseits auf einen größeren Raumbereich verteilt und damit gewissermaßen entzerrt, wodurch die Feldstärke verringert wird, andererseits wird die Feldstärke räumlich homogenisiert, wodurch das Auftreten lokal erhöhter Feldstärken vermieden wird. Diese Wirkung des becherförmigen Abschnittes der Elektrode wird unten anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Für eine möglichst homogene Gestaltung des Feldes zwischen dem becherförmigen Abschnitt und dem ferromagnetischen Kern wäre eine Anordnung ideal, bei der die Innenfläche des becherförmigen Abschnittes parallel zur Oberfläche des ihm zugewandten Endes des ferromagnetischen Kernes ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird diese ideale Anordnung insoweit angenähert, als der becherförmige Abschnitt einen Bodenabschnitt hat, der quer zur Mittelachse des ferromagnetischen Kernes angeordnet ist, und einen Wandabschnitt hat, der einen zwischen dem Bodenabschnitt und der Stirnfläche des ferromagnetischen Elementes befindlichen Raum umgibt, wobei der Abstand zwischen einem jeden Punkt auf dem dem ferromagnetischen Kern zugewandten Teil der Oberfläche des Wandabschnittes und dem ferromagnetischen Kern das 0,5- bis 2,5-fache, vorzugsweise das 0,75- bis 1,8-fache des Abstandes zwischen dem Bodenabschnitt und dem Schnittpunkt der Stirnfläche mit der Mittelachse des ferromagnetischen Kernes beträgt. Durch diese Anordnung wird ein für praktische Zwecke ausreichend homogenes Feld erzeugt, das zur Vermeidung von Teilentladungen wirksam beiträgt.

Vorzugsweise hat die Transformationsvorrichtung einen hülsenförmigen Sekundärwicklungsträger, auf dem die Sekundärwicklung angeordnet ist und der an einem Ende mit dem becherförmigen Abschnitt verschlossen ist.

Bei bekannten Transformationsvorrichtungen sind die Zwischenräume zwischen den Komponenten der Transformationsvorrichtung mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse gefüllt, die ein Kunstharz und einen Füllstoff enthält. Der Füllstoff hat dabei u.a. die Funktion, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Vergussmasse dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Komponenten, z.B. dem Ausdehnungskoeffizient des Metalls der Elektrode anzupassen.

Die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Teilentladungen im Isolierstoff, d.h. in diesem Fall in der Vergussmasse, wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung dadurch wesentlich verringert, dass die Dielektrizitätskonstante des Füllstoffes das 0,5-fache bis 1,5-fache, vorzugsweise das 0,8-fache bis 1,25-fache und besonders bevorzugt das 0,9-fache bis 1,2-fache der Dielektrizitätskonstante des Kunstharzes beträgt.

Die Erfinder haben festgestellt, dass die räumliche Verteilung des Füllstoffes in der Vergussmasse nicht notwendigerweise bzw. nicht überall homogen ist. Beispielsweise kann an der Oberfläche der Sekundärwicklung eine erhöhte Füllstoffkonzentration auftreten, während zwischen den Windungen der Sekundärwicklung nur das reine Kunstharz vorliegt, weil die Zwischenräume zwischen den Windungen der Sekundärwicklung zu klein sind, als dass die Füllstoffpartikel in sie eindringen könnten. In diesem Beispielsfall wirkt die Sekundärwicklung gewissermaßen als Filter für den Füllstoff.

Da bei herkömmlichen Vergussmassen die Dielektrizitätskonstante des Füllstoffes erheblich von derjenigen des Kunstharzes abweicht, führen räumliche Schwankungen in der Konzentration des Füllstoffes zu räumlichen Schwankungen der Dielektrizitätskonstante der Vergussmasse. Die räumlichen Schwankungen in der Dielektrizitätskonstante führen wiederum zu räumlichen Schwankungen im elektrischen Feld, das die Vergussmasse durchsetzt, da die Stärke des elektrischen Feldes invers proportional zu der Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums ist, das es durchsetzt.

Die räumlichen Schwankungen der elektrischen Feldstärke wirken sich in dreifacher Weise negativ auf das Alterungsverhalten des Isolierstoffes, d.h. der Vergussmasse aus. Erstens bewirken sie lokal erhöhte elektrische Feldstärken, die zu Teilentladungen in Hohlräumen führen können. Zweitens treten an Orten, an denen sich die Feldstärke infolge einer sprunghaften Änderung der Dielektrizitätskonstante ebenfalls sprunghaft ändert, mechanische Kräfte auf. Da diese Kräfte im Betrieb der Transformationsvorrichtung kontinuierlich anliegen, beanspruchen sie auf längere Sicht das Material, und der Verbund des Materials wird nach und nach geschwächt, wodurch Spalte auftreten können, in denen dann wiederum Teilentladungen stattfinden können.

Drittens haben die Erfinder in experimentellen Untersuchungen festgestellt, dass die auf einer inhomogenen Verteilung des Füllstoffes beruhenden räumlichen Schwankungen der elektrischen Feldstärke nicht nur das Entstehen von Hohlräumen bewirken, sondern darüber hinaus das Wachstum von bestehenden Hohlräumen bzw. Fehlstellen im Isolierstoff in der Praxis signifikant beschleunigen. Wie oben bereits erläutert wurde, wird der Isolierstoff durch Teilentladungen in Hohlräumen erodiert. Diese Erosion führt zu einem Wachstum der Hohlräume, das beispielsweise als „electrical treeing" bekannt ist. Dieses Wachstum findet umso schneller statt, je öfter Teilentladungen im Hohlraum auftreten. Wenn die elektrische Feldstärke aufgrund einer inhomogenen Füllstoffverteilung räumlich stark schwankt, treten lokal erhöhte Feldstärken auf, die Teilentladungen zünden können und das Wachstum des Hohlraumes beschleunigen.

Im hier beschriebenen Fall kommt erschwerend hinzu, dass die räumliche Verteilung der Füllstoffe statistischer Natur ist und somit nicht nur inhomogen, sondern auch mikroskopisch ungeordnet ist. Die Unordnung oder Undefiniertheit der Verteilung der Füllstoffkonzentration führt zu einer ungeordneten Verteilung von lokal überhöhten elektrischen Feldstärken, die wiederum zu Teilentladungen in unterschiedlichen Abschnitten eines sich ausbreitenden Hohlraumes führt und dessen Wachstum in unterschiedliche Richtung ermöglicht. Durch die Ungeordnete Verteilung lokal erhöhter Feldstärken ergeben sich weitaus mehr Möglichkeiten für das Wachstum von Hohlräumen durch Teilentladungen, als es beispielsweise bei einer entlang einer definierten Grenzfläche zwischen zwei unterschiedlichen Dielektrika auftretenden Überhöhung des elektrischen Feldes der Fall ist. Somit können sich die Hohlräume aufgrund der Ungeordneten Feldüberhöhung leichter und schneller ausbreiten.

Zusammenfassend haben die Erfinder erkannt, dass die räumlichen Schwankungen in der Füllstoffkonzentration ursächlich für die Entstehung von Fehlstellen im Isolierstoff, für das Auftreten von Teilentladungen in bereits existierenden Fehlstellen und für das beschleunigte Wachstum der Fehlstellen sind, und somit die Alterung des Isolierstoffes beschleunigen.

Diese Ursache für beschleunigte Alterung kann auf die oben beschriebene Weise durch die Angleichung der Dielektrizitätskonstanten des Füllstoffes und des Kunstharzes wirksam unterbunden werden. Wenn nämlich die Dielektrizitätskonstanten des Füllstoffes und des Kunstharzes nur in dem beschriebenen Maße voneinander abweichen, ist die Dielektrizitätskonstante der Vergussmasse als Ganzes selbst dann annähernd homogen, wenn der Füllstoff nicht homogen in dem Kunstharz verteilt ist. Somit werden selbst bei inhomogener Verteilung des Füllstoffes Teilentladungen in der Vergussmasse vermieden und das Entstehen und das Wachstum von Fehlstellen unterdrückt, wodurch die Alterung der Vergussmasse wirksam verzögert wird.

Die beschriebene Angleichung der Dielektrizitätskonstanten des Füllstoffes und des Kunstharzes gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung trägt also zur Lösung der gleichen Aufgabe bei, wie es die Merkmale des Anspruchs 1 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung tun. Es wird aber betont, dass der zweite Aspekt auch unabhängig vom ersten Aspekt realisiert werden kann.

Zu den oben genannten Komponenten, deren Zwischenräume mit der Vergussmasse gefüllt sind, kann eines oder mehrere der folgenden Teile gehören: ein Primärwicklungsträger, ein Sekundärwicklungsträger, eine Elektrode, die mit einer Sekundärwicklung verbunden ist und mit einer Funkenstrecke verbindbar ist, ein ferromagnetischer Kern und/oder ein Metallgehäuse.

Sofern die genannten Komponenten aus Kunststoff bestehen, beträgt die Dielektrizitätskonstante des Kunststoffs in einer vorteilhaften Weiterbildung das 0,5-fache bis 1,5-fache, vorzugsweise das 0,8-fache bis 1,25-fache und besonders vorzugsweise das 0,9-fache bis 1,2-fache der Dielektrizitätskonstante der Vergussmasse. Dadurch wird ein übermäßiger Sprung in der Dielektrizitätskonstante an der Grenzschicht zwischen der Vergussmasse und der Komponente zusammen mit den oben beschriebenen negativen Folgen vermieden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Kunstharz ein Epoxydharz und der Füllstoff Quarz.

Eine weiterer Aspekt der Erfindung ist auf die elektromagnetische Verträglichkeit der Transformationsvorrichtung gerichtet. Die Erfinder haben in Simulationen und experimentellen EMV-Tests festgestellt, daß der Zündfunke die wichtigste Quelle elektromagnetischer Störungen ist.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung eine leitende Schicht angeordnet, die mit dem Massepotential verbunden ist. Dadurch wird verhindert, daß die durch den Zündfunken bewirkte Störung durch kapazitive Kopplung zwischen der Sekundärwicklung und der Primärwicklung auf das mit der Primärwicklung verbundene Bord-Netz eines Kraftfahrzeuges übertragen wird. Dadurch können Störungen elektronischer Steuerungseinrichtungen, die mit dem Bord-Netz verbunden sind, wirksam vermieden werden.

Es wird betont, dass die Verwendung einer leitenden, mit Massepotential verbundenen Schicht zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung bei einer Transformationsvorrichtung auch unabhängig von den oben beschriebenen Merkmalen der Transformationsvorrichtung möglich und vorteilhaft ist. Dieses Merkmal stellt auch für sich genommen einen wesentlichen und vorteilhaften Beitrag zum Stand der Technik dar.

Die leitende Schicht ist vorzugsweise unmittelbar an die Primärwicklung angrenzend angeordnet. Dies hat zur Folge, dass die leitende Schicht maximal weit von der Sekundärwicklung entfernt ist. Dadurch kann die Stärke des elektrischen Feldes zwischen der leitenden Schicht und der Sekundärwicklung gering gehalten werden.

Die leitende Schicht kann durch eine Folie gebildet sein oder auf ein Trägermaterial aufgebracht, insbesondere aufgedampft oder aufgedruckt sein.

Vorzugsweise ist die Sekundärwicklung zumindest teilweise innerhalb der Primärwicklung angeordnet. Diese Anordnung, bei der die Sekundärwicklung innen und die Primärwicklung außen liegt, führt im Vergleich zur üblichen, umgekehrten Anordnung bei gleichem Durchmesser der Transformationsvorrichtung zu einer verringerten elektrischen Feldstärke im Inneren der Transformationsvorrichtung und trägt zur Vermeidung von Teilentladungen bei.

Die Transformationsvorrichtung hat vorzugsweise einen hülsenartigen Primärwicklungsträger, auf dem die Primärwicklung angeordnet ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die oben genannte leitende Schicht auf der Außenumfangsfläche des Primärwicklungsträgers angeordnet. Der Primärwicklungsträger dient dann dazu, die leitende Schicht von der Sekundärwicklung zu beabstanden und gegenüber dieser zu isolieren. Vorzugsweise ist der oben genannte Sekundärwicklungsträger innerhalb des Primärwicklungsträgers angeordnet und der Zwischenraum zwischen dem Primärwicklungsträger und dem Sekundärwicklungsträger mit Vergußmasse ausgefüllt.

In einer alternativen Ausführungsform können die Windungen der Primärwicklung durch leitfähigen Backlack oder leitfähigen Klebstoff verbunden sein, welche die leitfähige Schicht bilden. Dann wird kein Primärwicklungsträger benötigt.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert wird. Darin zeigen:

1 eine Längsschnittsansicht einer Primärwicklung und eines Primärwicklungsträgers im auseinandergenommenen Zustand,

2 eine Längsschnittsansicht der Primärwicklung und des Primärwicklungsträgers im zusammengesetzten Zustand,

3 eine perspektivische Ansicht der Primärwicklung und des Primärwicklungsträgers im zusammengesetzten Zustand,

4 eine Längsschnittsansicht einer Sekundärwicklung, eines Sekundärwicklungsträgers, eines ferromagnetischen Kernes, eines leitenden Stiftes und einer Elektrode im auseinandergenommenen Zustand,

5 eine Längsschnittsansicht der Komponenten von 4 im zusammengesetzten Zustand,

6 eine perspektivische Ansicht der Komponenten von 4 im zusammengesetzten Zustand,

7 eine Längsschnittsansicht einer Zündtransformationsvorrichtung nach einer Weiterbildung der Erfindung,

8 eine perspektivische Ansicht der Zündtransformationsvorrichtung von 7,

9 eine schematische Darstellung des Verlaufes des elektrischen Feldes zwischen einer Elektrode und einem Ende eines ferromagnetischen Kernes nach dem Stand der Technik,

10 eine schematische Darstellung des Verlaufes des elektrischen Feldes zwischen einer Elektrode und einem ferromagnetischen Kern bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

11 eine schematische Darstellung eines radialen Schnittes durch einen Teil der Transformationsvorrichtung von 7,

12 den Verlauf des elektrostatischen Potentials in radialer Richtung in dem in 11 gezeigten Teil der Transformationsvorrichtung für zwei Vergussmassen mit unterschiedlichen Füllstoffen.

13 den der 12 entsprechenden Verlauf des elektrischen Feldes,

14 eine schematische Darstellung des Störpfades eines durch einen Zündfunken hervorgerufenen Störimpulses bei einem Zündtransformator nach dem Stand der Technik und

15 eine schematische Darstellung des Störpfades eines durch einen Zündfunken hervorgerufenen Störimpulses bei einem Zündtransformator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In 1 sind ein Primärwicklungsträger 10 und eine Primärwicklung 12 im auseinandergenommenen Zustand im Längsschnitt gezeigt, und in 2 sind der Primärwicklungsträger 10 und die Primärwicklung 12 im zusammengesetzten Zustand im Längsschnitt gezeigt. Der Primärwicklungsträger 10 besteht aus isolierendem Kunststoff und hat eine hülsenartige Form mit einem annähernd zylindrischen Hohlraum 14. An einem Ende des Hohlraums 14 befindet sich eine Öffnung 16, deren Durchmesser gegenüber dem Durchmesser des Hohlraums 14 verringert ist.

Die Umfangsfläche des Primärwicklungsträgers 10 ist mit einer leitenden Schicht 18 beschichtet, die durch eine Folie gebildet ist oder auf dem Primärwicklungsträger 10 aufgedampft oder aufgedruckt ist. Die leitende Schicht 18 wird bei der vollständig zusammengesetzten Transformationsvorrichtung mit dem Massepotential verbunden (siehe 15). Die Primärwicklung 12 hat zwei Anschlüsse 20 und 22 zum Anlegen einer Primärspannung. In 3 sind der Primärwicklungsträger 10 und die Primärwicklung 12 im zusammengesetzten Zustand perspektivisch dargestellt.

In 4 sind ein Sekundärwicklungsträger 24, eine Sekundärwicklung 26, ein ferromagnetischer Kern 28, ein leitender Stift 30 und eine Elektrode 32 im auseinandergenommenen Zustand im Längsschnitt gezeigt.

Der Sekundärwicklungsträger 24 besteht ebenso wie der Primärwicklungsträger 10 von den 1 bis 3 aus isolierendem Kunststoff und ist hülsenförmig mit einem zylindrischen Hohlraum 34. Der ferromagnetische Kern 28 besteht aus einem zylindrischen Weicheisenstab 36, der aus einer Vielzahl von gegeneinander elektrisch isolierten Lamellen besteht, und Permanentmagneten 38, die an den Enden des Weicheisenstabes 36 angeordnet sind. Die Permanentmagneten 38 magnetisieren den Weicheisenstab 36 mit einer Polarität, die der Polarität des Magnetfeldes, das beim Anlegen einer Primärspannung an die Anschlüsse 20, 22 der Primärwicklung 12 erzeugt wird, entgegengesetzt ist.

Durch das Anlegen der Primärspannung an den Anschlüssen 20, 22 der Primärwicklung 12 wird demnach der Weicheisenstab 36 entgegen der Polarisierung der Permanentmagneten 38 magnetisiert. Wenn zum Erzeugen der Zündspannung die Primärspannung unterbrochen wird, nimmt der Weicheisenkern seine Ausgangsmagnetisierung an, und die zum Zünden benötigte Sekundärspannung wird in der Sekundärwicklung 26 induziert. Durch die Vormagnetisierung mit den Permanentmagneten wird die im Magnetfeld gespeicherte Energie erhöht, was einen erhöhten Ladungsfluss über die Funkenstrecke ermöglicht.

Die Elektrode 32 hat einen becherförmigen Abschnitt 40 mit einem Bodenabschnitt 42 und einem Wandabschnitt 44, und einen Gewindeabschnitt 46. Über den Gewindeabschnitt 46 kann auf hier nicht gezeigte Weise eine elektrische Verbindung mit einer Zündkerze hergestellt werden.

In 5 sind die Komponenten von 4 im zusammengesetzten Zustand im Längsschnitt dargestellt. Der ferromagnetische Kern 28 ist im Hohlraum 34 des Sekundärwicklungsträgers 24 angeordnet. Ein Ende des Sekundärwicklungsträgers 24 ist mit dem becherförmigen Abschnitt 40 der Elektrode 32 verschlossen. Nach dem Einsetzen des ferromagnetischen Kerns 28 in den Hohlraum 34 des Sekundärwicklungsträgers 24 wird der Hohlraum 34 mit isolierender Vergußmasse 48 ausgegossen. Damit beim Ausgießen des Hohlraumes 34 im Bereich des becherförmigen Abschnittes 44 der Elektrode 32 keine Luft eingeschlossen wird, sind sowohl im becherförmigen Abschnitt 44 als auch im Sekundärwicklungskörper 24 Luftaustrittsöffnungen 47 bzw. 49 (siehe 4) ausgebildet, durch die die Luft beim Ausgießen entweichen kann.

Der leitende Stift 30 ist mit einem Ende der Sekundärwicklung 26 leitend verbunden und ist zur Verbindung mit dem Massepotential bestimmt. Das andere Ende der Sekundärwicklung 26 ist mit der Elektrode 32 verbunden. 6 zeigt die zusammengesetzten Komponenten von 5 in einer perspektivischen Darstellung.

7 zeigt eine Längsschnittsansicht, bei der der Sekundärwicklungsträger 24 inklusive Sekundärwicklung 26 und Elektrode 32 im Hohlraum 14 des Primärwicklungsträgers 10 (siehe 1 und 2) angeordnet ist. Dabei ist der Gewindeabschnitt 46 der Elektrode 32 durch die Öffnung 16 (siehe 1) im Primärwicklungsträger 10 gesteckt. Der Zwischenraum zwischen dem Primärwicklungsträger 10 und dem Sekundärwicklungsträger 24 ist mit isolierender Vergußmasse 48 gefüllt.

Man beachte, daß der Verguß in zwei unabhängigen Schritten erfolgen kann: Zunächst kann der Hohlraum 34 des Sekundärwicklungsträgers 24 mit dem darin befindlichen ferromagnetischen Kern 28 vergossen werden und dann der Hohlraum 14 des Primärwicklungsträgers 10 mit dem darin befindlichen Sekundärwicklungsträger 24. In diesem zweischrittigen Verguß ist es einfacher, die Bildung von Lunkern zu vermeiden, in denen die für die Alterung maßgeblich verantwortlichen Teilentladungen stattfinden können.

Die Transformationsvorrichtung mit dem in den 1 bis 8 gezeigten Komponenten ist im besonderen Maße alterungsbeständig, wie im folgenden näher erläutert wird. In 9 ist eine geschnittene Darstellung einer Elektrode 32' und eines ferromagnetischen Kerns 28' mit einem Weicheisenstab 36' und einem Permanentmagneten 38' gezeigt, wie sie in herkömmlichen Transformationsvorrichtungen aus dem Stand der Technik verwendet werden. Zwischen der Elektrode 32' und dem ihr zugewandten Ende des ferromagnetischen Kernes 28', das durch den Permanentmagneten 38' gebildet wird, liegt ein elektrisches Feld 50' vor, das durch Feldlinien schematisch dargestellt ist. Der Permanentmagnet 38' ist zylindrisch und hat somit am Übergang zwischen seiner Mantelfläche 38a' und seiner Stirnfläche 38b' eine scharfe Kante 38c'. An dieser scharfen Kante ist die Ladungsträgerdichte lokal erhöht und daher auch die Feldliniendichte des elektrischen Feldes 50' erhöht. Somit liegt im Bereich der Kante 38c' ein verhältnismäßig starkes elektrisches Feld vor. Der Zwischenbereich zwischen der Elektrode 32' und dem ferromagnetischen Kern 28' ist mit einer isolierenden Vergußmasse (in 9 nicht gezeigt) gefüllt. Die elektrische Feldstärke im Bereich der Kante 38c' ist ausreichend groß, um Teilentladungen in mikroskopischen Hohlräumen in der Vergußmasse zu zünden, die maßgeblich zu deren Alterung beitragen.

Der herkömmlichen Anordnung von 9 ist in 10 die Anordnung nach einer Weiterbildung der Erfindung gegenübergestellt. Diese unterscheidet sich im wesentlichen durch zwei Merkmale von derjenigen aus dem Stand der Technik. Zum einen ist der Permanentmagnet 38 (siehe auch 4, 5 und 7) abgerundet, d.h. er hat einen kontinuierlich gekrümmten Übergang zwischen einem Mantelflächenbereich 38a und einem Stirnflächenbereich 38b. Somit wird durch die Formgebung des Permanentmagneten 38 oder allgemeiner ausgedrückt, durch die Formgebung des der Elektrode 32 gegenüberstehenden Endes des ferromagnetischen Kernes 28 eine Kante bzw. Spitze und eine damit einhergehende lokale Feldstärkenerhöhung vermieden. Damit kann erreicht werden, daß die Stärke eines Feldes 50 zwischen dem ferromagnetischen Kern 28 und der Elektrode 32 überall unterhalb der sogenannten Einsetzfeldstärke für Teilentladungen bleibt.

Zum anderen hat die Elektrode 32 einen becherförmigen Abschnitt 40 mit einem Bodenabschnitt 42 und einem Wandabschnitt 44. Der Wandabschnitt 44 umgibt den Raum zwischen dem Bodenabschnitt 42 und der Stirnfläche des Permanentmagneten 38.

Wie anhand der Feldlinien des Feldes 50 von 10 zu erkennen ist, führt die becherförmige Gestalt der Elektrode 32 zu einer Entzerrung des Feldes 50, d.h. zu einer Vergrößerung des vom Feld 50 gefüllten Raumes und zu einer Homogenisierung des elektrischen Feldes. Durch die Entzerrung des Feldes wird dessen durchschnittliche Feldstärke abgesenkt, während durch die Homogenisierung des Feldes lokale Feldstärkenerhöhungen vermieden werden. Dadurch kann die Stärke des Feldes 50 überall unterhalb der Einsatzfeldstärke für Teilentladungen gehalten werden.

Ein ideal homogenes Feld 50 würde sich ergeben, wenn die Oberfläche des Permanentmagneten 38 und die Innenfläche des becherförmigen Abschnittes 40 der Elektrode 32 zueinander parallel wären. Bei der gezeigten Elektrode 32 beträgt der Abstand zwischen einem beliebigen Punkt auf dem dem Permanentmagneten 38 zugewandten Teil der Oberfläche des Wandabschnittes 44 und dem ferromagnetischen Kern das 0,75- bis 1,8-fache des Abstandes zwischen dem Bodenabschnitt 42 und dem Schnittpunkt zwischen der Stirnfläche 38b des Permanentmagneten 38 und einer Mittelachse 51 des ferromagnetischen Kernes 28. Bei einer derartigen Dimensionierung des becherförmigen Abschnittes 40 läßt sich eine zum Zwecke der Vermeidung von Teilentladungen ausreichend homogene Verteilung des Feldes 50 erreichen.

In 11 ist ein radialer Schnitt durch den Sekundärwicklungsträger 24, die Sekundärwicklung 26, den mit Vergußmasse 48 gefüllten Zwischenraum zwischen Sekundärwicklungsträger 24 und Primärwicklungsträger 10 und den Primärwicklungsträger 10 gezeigt. Die Vergußmasse 48 besteht aus einem Kunstharz und einem Füllstoff. Der Füllstoff hat u.a. die Funktion, den thermischen Ausdehnungskoeffizient der Vergußmasse 48 demjenigen der Elektrode 32 u.dgl. anzugleichen. Die Sekundärwicklung 26 ist in 11 nur schematisch angedeutet. In Wirklichkeit kann sie etwa 70 Lagen Drahtes mit einem Durchmesser von nur etwa 50 &mgr;m umfassen. Bei einem so feinen Draht sind die Zwischenräume zwischen den einzelnen Windungen so eng, daß der Füllstoff nicht in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Windungen eindringen kann. In die Sekundärwicklung 26 dringt somit nur das reine Kunstharz ein. In einem an die Sekundärwicklung 26 radial außen angrenzenden Bereich 48a, d.h. dem Bereich zwischen r1 und r2 in 11, liegt demnach eine erhöhte Konzentration des Füllstoffes vor. Im Bereich 48b zwischen r2 und r3 hat die Vergußmasse 48 die gewöhnliche Konzentration des Füllstoffes, und radial außerhalb von r3 beginnt der Primärwicklungsträger 10.

In 12 ist der radiale Verlauf des elektrostatischen Potentials entlang des Schnittes von 11, und in 13 der entsprechende radiale Verlauf der elektrischen Feldstärke gezeigt. In beiden Diagrammen 12 und 13 zeigt eine gebrochene Linie 52 bzw. 56 den Verlauf für eine herkömmliche Vergußmasse, bei der der Füllstoff eine wesentlich höhere Dielektrizitätszahl hat als das Kunstharz, und die durchgezogenen Linien 54 bzw. 58 den Verlauf gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, bei der die Dielektrizitätskonstanten des Kunstharzes und des Füllstoffes nahezu identisch sind. Für Radien < r1, d.h. im Feldschatten der Sekundärwicklung 26, liegt konstant die Sekundärspannung vor. Zwischen r1 und r3, d.h. in dem mit der Vergußmasse 48 gefüllten Raum zwischen der Sekundärwicklung 26 und dem Primärwicklungsträger 10 nimmt das Potential mit zunehmender radialer Entfernung von der Sekundärwicklung ab. Wenn, wie beim Stand der Technik, der Füllstoff eine andere, d.h. in der Regel höhere, Dielektrizitätskonstante hat als das Kunstharz, ergibt sich bei r2, wo sich die Konzentration des Füllstoffes in der Vergußmasse 48 ändert, eine Änderung der Dielektrizitätskonstante der Vergußmasse 48 als Ganzes. Dies führt zu einem Knick im Potentialverlauf (siehe Graph 52 in 12) bzw. einem Sprung im elektrischen Feld (siehe Graph 56 in 13). Dieser Sprung in der elektrischen Feldstärke bei r2 führt zu mechanischen Spannungen und bei längerer Beanspruchung zu Rissen oder Spalten, in denen wiederum die für die Alterung der Vergußmasse maßgeblichen Teilentladungen stattfinden können.

Um dieses Problem zu umgehen wird ein Füllstoff verwendet, dessen Dielektrizitätskonstante mit derjenigen des Kunstharzes nahezu identisch ist. Beispielsweise wird für das Kunstharz ein Epoxydharz verwendet und für den Füllstoff Quarz. Dann ergibt sich ein glatter Verlauf des Potentials zwischen r1 und r3 (siehe Graph 54 in 12) bzw. ein Verlauf der elektrischen Feldstärke zwischen r1 und r3 ohne Sprünge (siehe Graph 58 in 13). Dadurch wird die Spaltenbildung im Bereich der Füllstoffkonzentrationsänderung wirksam vermieden. Außerdem wird die maximale Feldstärke (s. Graph 58 bei r3) im Vergleich zum Stand der Technik (s. Graph 56 bei r3) verringert, wodurch das Auftreten von Teilentladungen weiterhin erschwert wird.

Im Potentialverlauf der 12 ergibt sich ein weiterer Knick bei r3, verbunden mit einem Sprung in der elektrischen Feldstärke (siehe 13), der auf eine unterschiedliche Dielektrizitätskonstante der Vergußmasse 48 und des Materials des Primärwicklungsträgers 10 zurückzuführen ist. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird auch die Dielektrizitätskonstante des Materials des Primärwicklungsträgers 10 und des Sekundärwicklungsträgers 24 derjenigen des Kunstharzes angepaßt. Dadurch wird eine Spaltbildung zwischen der Vergußmasse einerseits und den Wicklungsträgern 10, 24 andererseits wirksam vermieden.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die 14 und 15 die verbesserten EMV-Eigenschaften der Transformationsvorrichtung erläutert. Zunächst wird unter Bezugnahme auf 14 eine herkömmliche Zündanordnung beschrieben. Die herkömmliche Zündanordnung von 14 umfaßt eine außenliegende Sekundärwicklung 26' und eine innenliegende Primärwicklung 12'. Die Sekundärwicklung 26' ist leitend mit einer Elektrode 32' verbunden, die wiederum über eine Kontaktfeder 60 mit einer Zündkerze 62 verbunden ist. Die Transformationsvorrichtung und die Zündkerze 62 sind gemeinsam in einem mit dem Massepotential verbundenen Gehäuse 64 untergebracht. Die Zündkerze 62 hat eine auf Massepotential befindliche Elektrode 64, die ein Ende einer Funkenstrecke bildet.

Der zeitliche Anfang eines Zündfunkens 65 stellt sich als sprunghafte Abnahme der Sekundärspannung von einem höheren Wert, der zur Ionisierung der Funkenstrecke benötigt wird, auf eine niedrigere, sogenannte Brennspannung dar, unter der der Stromfluß entlang der Funkenstrecke stattfindet. Dieser sprunghafte Spannungswechsel, der innerhalb einiger Nanosekunden stattfindet, ist nach Untersuchungen der Erfinder die Hauptursache für EMV-Probleme bei Zündvorrichtungen. In 14 ist ein Störpfad 66, entlang dem sich ein Störimpuls ausbreitet, schematisch dargestellt. Der Störpfad beginnt in der Funkenstrecke und verläuft über die Zündkerze 62, die Kontaktfeder 60 und die Elektrode 62' zur Sekundärwicklung 26'. Von dieser verläuft der Störpfad 66 aufgrund einer kapazitiven Kopplung zwischen der Sekundärwicklung 26' und der Primärwicklung 12' durch die Primärwicklung 12' und deren Anschluss 20' in das Bord-Netz 68 des Kraftfahrzeuges, in dem sie Funktionsstörungen elektronischer Steuerungseinrichtungen hervorrufen kann. Der Störimpuls gelangt über das Bord-Netz 68 zum Massepotential und damit zur Elektrode 64 der Funkenstrecke, so daß sich der Störpfad 66 schließt.

In 15 ist eine Zündvorrichtung mit der Transformationsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Zündvorrichtung beinhaltet die im Zusammenhang mit den 1 bis 8 beschriebene Transformationsvorrichtung, die hier gemeinsam mit einer Zündkerze 62 in einem mit Massepotential verbundenen metallischen Gehäuse bzw. Kesselmantel 64 untergebracht ist. Die Elektrode 32 ist mit einem Anschluß der Zündkerze 62 über eine schematisch dargestellte Steckverbindung 70 verbunden. Der Spannungsabfall infolge des Entstehens eines Zündfunkens 65 breitet sich als Störimpuls entlang eines Störpfades 72 über die Zündkerze 62, die Steckverbindung 70 und die Elektrode 32 auf die Sekundärwicklung 26 aus, die bei der gezeigten Transformationsvorrichtung innen angeordnet ist. Da zwischen der Sekundärwicklung 26 und der Primärwicklung 18 eine leitende Schicht 18 angeordnet ist, die mit dem Kesselmantel 64, d.h. dem Massepotential verbunden ist, liegt hier keine kapazitive Kopplung zwischen der Sekundärwicklung 26 und der Primärwicklung 18 vor. Der Störimpuls wird somit nicht auf das Bord-Netz 68 übertragen. Statt dessen fließt er niederimpedant über den Kesselmantel 64 zum Massepotential ab. Experimente und Simulationen der Erfinder haben gezeigt, daß mit Hilfe der leitenden Schicht 18 in der Tat der mit Abstand größte Teil der Störungen unterbunden werden kann.

In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) wird die leitende Schicht durch leitfähigen Klebstoff oder leitfähigen Backlack gebildet, mit dem die Windungen der Primärwicklung (12) verbunden sind und zusammengehalten werden. Dann wird kein Primärspulenkörper benötigt.

10Primärwicklungsträger 12Primärwicklung 14Hohlraum 16Öffnung im Primärwicklungsträger 10 18leitende Schicht 20Anschluß 22Anschluß 24Sekundärwicklungsträger 26Sekundärwicklung 28ferromagnetischer Kern 30leitender Stift 32Elektrode 34Hohlraum 36Weicheisenstab 38Permanentmagnet 40becherförmiger Abschnitt 42Bodenabschnitt 44Wandabschnitt 46Anschlußabschnitt 47Luftaustrittsöffnung 48Vergussmasse 49Luftaustrittsöffnung 50elektrisches Feld 51Mittelachse des ferromagnetischen Kernes 52Potentialverlauf nach dem Stand der Technik 54Potentialverlauf nach einer Weiterbildung der Erfindung 56Verlauf der elektrischen Feldstärke beim Stand der Technik 58Verlauf der elektrischen Feldstärke bei einer Weiterbildung der Erfin dung 60Kontaktfeder 62Zündkerze 64Elektrode 65Zündfunke 66Störpfad beim Stand der Technik 68Bord-Netz 70Steckverbindung 72Störpfad bei einer Weiterbildung der Erfindung

Anspruch[de]
  1. Transformationsvorrichtung zum Erzeugen einer Zündspannung für Verbrennungskraftmaschinen,

    mit einer Primärwicklung (12), an die eine Primärspannung anlegbar ist, einer Sekundärwicklung (26), in der eine Sekundärspannung induzierbar ist,

    einem ferromagnetischen Kern (28), der in der Primärwicklung (12) und der Sekundärwicklung (26) angeordnet ist, und

    einer Elektrode (32), die einem Ende (38) des ferromagnetischen Kernes (28) gegenübersteht, die mit der Sekundärwicklung (26) verbunden ist und die mit einer Funkenstrecke verbindbar ist,

    wobei zwischen dem genannten Ende (38) des ferromagnetischen Kernes (28) und der Elektrode (32) durch die Sekundärspannung ein elektrisches Feld (50) hervorgerufen wird,

    dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Ende (38) des ferromagnetischen Kernes (28) einen kontinuierlich gekrümmten Übergang zwischen Mantelfläche (38a) und Stirnfläche (38b) hat.
  2. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (32) an ihrer dem ferromagnetischen Kern (28) zugewandten Seite konkav ausgebildet ist.
  3. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des ferromagnetischen Kernes (28) durch Permanentmagneten (38) gebildet sind.
  4. Transformationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Elektrode (32) gegenüberstehende Stirnfläche (38a) des ferromagnetischen Kernes (38) konvex ist.
  5. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der konvexen Stirnfläche (38b) mit zunehmendem Abstand von der Mittelachse (51) des ferromagnetischen Kernes (28) zunimmt.
  6. Transformationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (32) einen becherförmigen Abschnitt (40) hat, dessen Öffnung dem ferromagnetischen Kern (28) zugewandt ist.
  7. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der becherförmige Abschnitt (40) einen Bodenabschnitt (42) hat, der quer zur Mittelachse (51) des ferromagnetischen Kernes (28) angeordnet ist,

    und einen Wandabschnitt (44) hat, der einen zwischen dem Bodenabschnitt (42) und der Stirnfläche (38a) des ferromagnetischen Elementes (28) befindlichen Raum umgibt,

    wobei der Abstand zwischen einem jeden Punkt auf dem dem ferromagnetischen Kern (28) zugewandten Teil der Oberfläche des Wandabschnittes (44) und dem ferromagnetischen Kern (28) das 0,5-fache bis 2,5-fache, vorzugsweise das 0,75-fache bis 1,8-fache des Abstandes zwischen dem Bodenabschnitt (42) und dem Schnittpunkt zwischen der Stirnfläche (38a) und der Mittelachse (51) des ferromagnetischen Kernes (28) beträgt.
  8. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen hülsenförmigen Sekundärwicklungsträger (24), auf dem die Sekundärwicklung (26) angeordnet ist und der an einem Ende mit dem becherförmigen Abschnitt (40) verschlossen ist.
  9. Transformationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

    bei der Zwischenräume zwischen Komponenten der Transformationsvorrichtung mit einer Vergussmasse (48) gefüllt sind, die ein Kunstharz und einen Füllstoff enthält,

    dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätskonstante des Füllstoffes das 0,5-fache bis 1,5-fache, vorzugsweise das 0,8-fache bis 1,25-fache und besonders vorzugsweise das 0,9-fache bis 1,2-fache der Dielektrizitätskonstante des Kunstharzes beträgt.
  10. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Komponenten eines oder mehrere der folgenden Teile umfassen: einen Primärwicklungsträger (10), einen Sekundärwicklungsträger (24), eine Elektrode (32), die mit einer Sekundärwicklung (26) verbunden ist und mit einer Funkenstrecke verbindbar ist, einen ferromagnetischen Kern (28), ein Metallgehäuse (64).
  11. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der mindestens eine der genannten Komponenten (10, 24) aus Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Dielektrizitätskonstante des Kunststoffs das 0,5-fache bis 1,5-fache, vorzugsweise das 0,8-fache bis 1,25-fache und besonders vorzugsweise das 0,9-fache bis 1,2-fache der Dielektrizitätskonstante der Vergussmasse (48) beträgt.
  12. Transformationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff geeignet ist, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Vergussmasse demjenigen der genannten Komponenten anzupassen.
  13. Transformationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz ein Epoxydharz ist.
  14. Transformationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Quarz ist.
  15. Transformationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

    mit einer Primärwicklung (12), an die eine Primärspannung anlegbar ist, und einer Sekundärwicklung (26), in der eine Sekundärspannung induzierbar ist,

    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Primärwicklung (12) und der Sekundärwicklung (26) eine leitende Schicht (18) angeordnet ist, die mit dem Massepotential verbunden ist.
  16. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (18) unmittelbar an die Primärwicklung (12) angrenzend angeordnet ist.
  17. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (18) durch eine Folie gebildet ist.
  18. Transformationsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (18) auf ein Trägermaterial aufgedampft oder aufgedruckt ist.
  19. Transformationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung (26) zumindest teilweise innerhalb der Primärwicklung (12) angeordnet ist.
  20. Transformationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsvorrichtung einen hülsenartigen Primärwicklungsträger (10) hat, auf dem die Primärwicklung (12) angeordnet ist.
  21. Transformationsvorrichtung nach den Ansprüchen 19, 20 und einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (18) auf der Außenumfangsfläche des Primärwicklungsträgers (10) angeordnet ist.
  22. Transformationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht durch leitfähigen Klebstoff oder leitfähigen Backlack gebildet wird, mit dem die Windungen der Primärwicklung (12) verbunden sind.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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