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Dokumentenidentifikation DE102005048544A1 12.04.2007
Titel Magnetkreis für Zündspule oder Trafos
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Grözinger, Stefan, 87544 Blaichach, DE;
Escher, Günter, 87561 Oberstdorf, DE;
Detels, Lothar, 87545 Burgberg, DE;
Lindenthal, Konstantin, 87544 Blaichach, DE;
Breckle, Thomas, 87544 Blaichach, DE;
Hautmann, Nikolaus, 87480 Weitnau, DE;
Skowronek, Tim, 87547 Missen-Wilhams, DE;
Steinberger, Werner, 87509 Immenstadt, DE
DE-Anmeldedatum 11.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005048544
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse H01F 3/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetkreis für eine Zündspule oder einen Trafo, umfassend einen inneren, im Wesentlichen stabförmigen Kern (2) und einen äußeren Kern (3). Der äußere Kern (3) umfasst ein streifenförmiges Element (3a, 3b) mit einer Dicke (D), einer Länge (L) und einer Breite (B) und ist derart um den inneren Kern (2) angeordnet, dass das streifenförmige Element an Stirnseiten des inneren Kerns (2) mit seiner Dicke (D) senkrecht zur Längsrichtung (X-X) des inneren Kerns (2) angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetkreis für eine Zündspule oder einen Trafo sowie eine Zündspule bzw. einen Trafo mit einem derartigen Magnetkreis.

Zündspulen werden beispielsweise in Fahrzeugen mit Ottomotor zur Ansteuerung einer Zündkerze verwendet, um ein Brennstoffgemisch in einem Brennraum des Ottomotors zu entzünden. Zündspulen sind beispielsweise als Stabzündspulen aufgebaut, bei denen um einen zentral angeordneten Stabkern aus einem magnetisierbaren Material eine Primärspule und eine Sekundärspule angeordnet sind. Eine speicherbare magnetische Energie für die Zündspule hängt dabei wesentlich vom Aufbau ihres Magnetkreises ab. Ein bekannter Magnetkreis ist in den 6a und 6b dargestellt. Wie aus 6b ersichtlich, weist dieser Magnetkreis eine sogenannte O-I-Kern-Anordnung auf. Ein innerer Kern 10 und ein äußerer Kern 11 des Magnetkreises ist jeweils aus einer Vielzahl von plattenartigen Lamellen aufgebaut. Die Lamellen des äußeren Kerns 11 weisen dabei eine im Wesentlichen O-förmige Gestalt mit einem Ansatz 11a auf. Die Lamellen des äußeren Kerns 11 werden dabei durch Stanzen hergestellt, wobei aus fertigungstechnischen Gründen eine bestimmte Mindestbreite Y aufrechterhalten werden muss. Die Breite Y ist dabei deutlich größer als eine Dicke Z der einzelnen Lamellen (vgl. Schnittzeichnung 6a, welche entlang der Linie A-A von 6b geschnitten ist).

Aufgrund der immer kleiner werdenden Bauformen von Trafos und Zündspulen werden an den Magnetkreis derartiger Bauteile immer höhere Anforderungen hinsichtlich Wirkungsgrad und Bauraum gestellt. Dabei ist im Besonderen auf gleiche Querschnitte und Luftspaltfreiheit beim Einsatz von Magneten zu achten. Kommen keine Magnete zum Einsatz, so ist ein definierter Luftspalt anstelle des Magneten vorzusehen. Des Weiteren wird aufgrund der geforderten Überdeckung zwischen dem inneren und äußeren Kern der Bauraum in Richtung der Höhe (in Richtung der Dicke Z der übereinander gestapelten Lamellen) nur ungenügend genutzt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Magnetkreis mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass er bei einem verbesserten Wirkungsgrad eine kleineren Bauraum aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass eine Orientierung des aus Lamellen hergestellten äußeren Kerns um 90° geändert wird. Erfindungsgemäß umfasst der äußere Kern einen streifenförmiges Element (Lamelle) mit einer bestimmten Dicke (Blechstärke) und ist derart um den inneren Kern angeordnet, dass das streifenförmige Element an den Stirnseiten des inneren Kerns mit seiner Dicke senkrecht zur Längsrichtung des inneren Kerns angeordnet ist. Hierdurch kann erfindungsgemäß eine verbesserte Überdeckung zwischen dem inneren und dem äußeren Kern erreicht werden und der Bauraum insbesondere in Richtung der Längsachse des inneren Kerns reduziert werden. Dies ist erfindungsgemäß möglich, da eine Dicke (Blechstärke) einer Lamelle immer kleiner ist als eine beim Stanzvorgang einer Lamelle für den äußeren Kern möglichen Breite Y (vgl. 6a und 6b).

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise ist ein zwischen einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich des äußeren Kerns gebildeter Spalt an einer Stirnseite des inneren Kerns angeordnet.

Weiter bevorzugt ist ein Permanentmagnet zwischen dem inneren Kern und dem äußeren Kern angeordnet. Der Permanentmagnet ist dabei vorzugsweise im Bereich des Spaltes des äußeren Kerns angeordnet.

Um eine einfache, schnelle und kostengünstige Montage des Magnetkreises zu ermöglichen, ist der innere Kern und der Permanentmagnet in einem inneren Bereich des äußeren Kerns mittels einer Klemmverbindung fixiert. Es sei angemerkt, dass eine Verbindung zwischen innerem und äußerem Kern bzw. Permanentmagneten auch mittels Kleben oder Schweißen oder einem anderen thermischen Verfahren möglich ist.

Um einen besonders guten Wirkungsgrad aufzuweisen, ist der innere Kern vorzugsweise asymmetrisch ausgebildet. Besonders bevorzugt ist an einem Endbereich des inneren Kerns ein in Radialrichtung nach außen gerichteter ringförmiger Fortsatz gebildet. Der ringförmige Fortsatz ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls asymmetrisch zu einer durch eine die Mittellinie des inneren Kerns einschließenden Ebene gebildet.

Für eine einfache Herstellbarkeit ist der äußere Kern vorzugsweise aus genau einem Blechstreifen oder aus zwei Blechstreifen hergestellt. Hierdurch kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Gesamtlänge des Magnetkreises in Axialrichtung sowie in Breitenrichtung des inneren Kerns klein ist, so dass der Magnetkreis einen möglichst kleinen Bauraum aufweist. Eine Breite des äußeren Kerns wird dabei derart gewählt, dass aus magnetischen Gesichtspunkten ein optimaler Wirkungsgrad möglich wird.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Zündspule oder einen Trafo, umfassend einen erfindungsgemäßen Magnetkreis. Die erfindungsgemäßen Zündspulen werden vorzugsweise in Fahrzeugen verwendet. Aufgrund des kleinen Bauraums sowie ihres geringen Gewichts können sie in Fahrzeugen besonders vorteilhaft eingesetzt werden.

Zeichnung

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Schnittansicht eines Magnetkreises gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

2 eine schematische Draufsicht des in 1 gezeigten Magnetkreises,

3 eine Draufsicht eines streifenförmigen Elements, welches zum äußeren Kern im ersten Ausführungsbeispiel umgeformt wird,

4 eine Draufsicht eines Magnetkreises gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

5 eine Draufsicht eines Magnetkreises gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und

6a und 6b Ansichten eines Magnetkreises gemäß dem Stand der Technik.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Magnetkreis 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst der Magnetkreis 1 einen inneren Kern 2 und einen äußeren Kern 3. Der äußere Kern 3 ist aus einem ersten streifenförmigen Element 3a und einem zweiten streifenförmigen Element 3b gebildet. Der innere Kern 2 ist ein Stabkern und ist in Längsrichtung X-X des Stabkerns 2 im Wesentlichen zylindrisch aufgebaut. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der innere Kern 2 asymmetrisch aufgebaut. Hierbei ist an seiner einen in Längsrichtung X-X liegenden Stirnseite ein radial nach außen vorstehender Ringbereich angeordnet, welcher seinerseits ebenfalls asymmetrisch zur Längsrichtung X-X ist. Genauer ist in eine Radialrichtung ein kleiner radialer Fortsatz 2a gebildet und in die entgegengesetzte Radialrichtung ein größerer radialer Fortsatz 2b ausgebildet. An der mit den asymmetrischen Fortsätzen 2a, 2b liegenden Stirnseite des inneren Kerns 2 ist ferner ein Magnetelement 5 zwischen dem inneren Kern 2 und dem äußeren Kern 3 angeordnet. Das Magnetelement 5 weist dabei eine Form auf, welche der Stirnseite mit den Fortsätzen 2a, 2b des inneren Kerns 2 entspricht. Die Breitenrichtung des Magnetkreises ist mit C bezeichnet.

Wie erwähnt, ist der äußere Kern 3 aus einem ersten und einem zweiten streifenförmigen Element 3a und 3b hergestellt. 3 zeigt eine Ausgangsform eines streifenförmigen Elements vor der Montage um den inneren Kern 2. Das streifenförmige Element 3 ist aus einem Blech ausgestanzt und weist eine Gesamtlänge L, eine Breite B sowie eine Dicke entsprechend der Blechdicke auf. In 3 sind die Biegelinien, um welche der äußere Kern 3 jeweils um 90° gebogen wird, um die in den 1 und 2 ersichtliche Gestalt einzunehmen, mit B1, B2, B3 und B4 gekennzeichnet. Die durch den Biegevorgang entstehenden einzelnen Flächenstücke des äußeren Kerns sind mit L1, L2, L3, L4 und L5 bezeichnet. Eine Breite des streifenförmigen Elements ist mit B bezeichnet.

Der äußere Kern 3 des ersten Ausführungsbeispiels wird nun derart hergestellt, dass ein erstes strahlenförmiges Element 3a und ein zweites strahlenförmiges Element 3b übereinander gelegt werden und die übereinandergelegten Bleche an den Biegelinien B1, B2, B3 und B4 jeweils um 90° gemeinsam umgebogen werden. Dadurch erhält der äußere Kern 3 eine im Wesentlichen rechteckige Form, wobei ein Spalt 4 zwischen dem Anfangs- und Endbereich des äußeren Kerns aufrecht erhalten bleibt. Eine innere Länge des äußeren Kerns in Richtung der Längsachse X-X des inneren Kerns 2 ist in 2 mit T bezeichnet. Eine Länge des inneren Kerns 2 in Längsrichtung X-X ist in 1 mit R bezeichnet und eine Länge des inneren Kerns mit dem Dauermagneten 5 ist in 1 in Längsrichtung X-X mit S gekennzeichnet. Der innere Kern 2 mit dem Dauermagneten 5 ist nun mittels einer Klemmverbindung im inneren Bereich des äußeren Kerns 2 befestigt, wobei die innere Länge T des äußeren Kerns 3 etwas kleiner ist als die Länge S des inneren Kerns mit dem Dauermagneten 5, um die Klemmung zu erreichen. Dadurch kann eine einfache Montage und ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Magnetkreises erreicht werden.

In 1 ist eine Dicke des äußeren Kerns mit D bezeichnet. Die Dicke des äußeren Kerns setzt sich dabei aus den jeweiligen Blechstärken der streifenförmigen Elemente für den äußeren Kern 3 zusammen. Die Dicke D des äußeren Kerns 3 ist im ersten Ausführungsbeispiel somit die doppelte Blechstärke eines streifenförmigen Elements. Eine Breite B des äußeren Kerns 3 entspricht dabei der Breite der streifenförmigen Elemente. Wie in 1 gezeigt, ist die Breite B des äußeren Kerns 3 etwas größer als eine maximale Länge des inneren Kerns 2 an seiner einen Stirnseite in Radialrichtung. Diese Abmessungen werden derart gewählt, um möglichst einen optimalen magnetischen Wirkungsgrad zu erreichen.

Wie insbesondere aus den 1 und 2 ersichtlich ist, wird somit insbesondere in Längsrichtung X-X ein reduzierter Bauraum des Magnetkreises 1 erreicht. Dadurch kann auch der Bauraum für eine diesen Magnetkreis umfassende Zündspule reduziert werden. Durch die Klemmverbindung zwischen dem inneren Kern 2, dem Dauermagneten 5 und dem äußeren Kern 3 kann ferner ein luftspaltfreier Magnetkreis erreicht werden. Es sei angemerkt, dass bei einer Ausführung ohne Magnet die definierten Luftspalte über die innere Länge des äußeren Kerns sowie die Länge des inneren Kerns erreicht werden. Ferner sei angemerkt, dass es auch möglich ist, einen symmetrisch ausgebildeten inneren Kern zu verwenden.

4 zeigt einen Magnetkreis 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel ein Dauermagnet 5 nicht an der Position des Spaltes 4 des äußeren Kerns 3 angeordnet, sondern am inneren Kern 2 genau entgegengesetzt zum Spalt 4. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

5 zeigt einen Magnetkreis 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei für gleiche bzw. funktional gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel verwendet wurden.

Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist der äußere Kern 3 des dritten Ausführungsbeispiels aus nur genau einem streifenförmigen Element gebildet. Dadurch können die Abmessungen und das Gewicht des Magnetkreises 1 des dritten Ausführungsbeispiels reduziert werden. Ansonsten weist der Magnetkreis des dritten Ausführungsbeispiels den Aufbau des Magnetkreises des ersten Ausführungsbeispiels auf, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.


Anspruch[de]
Magnetkreis für eine Zündspule oder einen Trafo, umfassend einen inneren, im Wesentlichen stabförmigen Kern (2) und einen äußeren Kern (3), dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kern (3) ein streifenförmiges Element (3a, 3b) mit einer Dicke (D), einer Länge (L) und einer Breite (B) umfasst, und derart um den inneren Kern (2) angeordnet ist, dass das streifenförmige Element an Stirnseiten des inneren Kerns (2) mit seiner Dicke (D) senkrecht zur Längsrichtung (X-X) des inneren Kerns (2) angeordnet ist. Magnetkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das ein zwischen einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich des äußeren Kerns (3) gebildeter Spalt (4) an einer Stirnseite des inneren Kerns (2) angeordnet ist. Magnetkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnet (5) zwischen dem inneren Kern (2) und dem äußeren Kern (3) angeordnet ist. Magnetkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (5) im Bereich des Spalts (4) angeordnet ist. Magnetkreis nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kern (2) und der Permanentmagnet (5) in einem Innenbereich des äußeren Kerns (3) mittels einer Klemmverbindung fixiert sind. Magnetkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kern (2) asymmetrisch ausgebildet ist. Magnetkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der asymmetrisch ausgebildete innere Kern (2) einen vergrößerten Querschnitt an einer Stirnseite aufweist. Magnetkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Kern (3) aus genau einem streifenförmigen Element oder aus zwei streifenförmigen Elementen (3a, 3b) gebildet ist. Zündspule oder Trafo, umfassend einen Magnetkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche.






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