專利名稱：具有低阻抗和高感應(yīng)系數(shù)的點(diǎn)火線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與點(diǎn)火系統(tǒng)以及其他裝置一起使用的傳導(dǎo)高電壓脈沖的點(diǎn) 火線，比如那些用于火花塞和其他放電裝置的點(diǎn)火線。更具體地，本發(fā)明涉 及具有鐵芯、圍繞該芯的線圈和外部絕緣外皮的點(diǎn)火線。
技術(shù)背景
車輛點(diǎn)火系統(tǒng)和其他裝置，利用內(nèi)燃機(jī)或利用高壓脈沖以點(diǎn)燃燃料， 通常需要用于將該高壓脈沖從電壓源傳導(dǎo)到預(yù)定裝置的點(diǎn)火線，例如從點(diǎn)火 線圈至火花塞。這個(gè)點(diǎn)火線可包括鐵芯，環(huán)繞該芯纏繞的線圈和圍繞整個(gè)點(diǎn) 火線的外部的絕緣外皮。
有多個(gè)變量會(huì)影響這種點(diǎn)火線的性能，這些變量包括不同零件的材料 成分、不同零件的相對直徑和該線圈環(huán)繞該芯纏繞的匝數(shù)，在此僅舉這幾個(gè) 例子。盡管人們進(jìn)行了許多嘗試以優(yōu)化這種點(diǎn)火線對于各種應(yīng)用環(huán)境的運(yùn)行 性能的各種特性，但仍需要改進(jìn)這個(gè)性能的某些方面。 發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種高電壓點(diǎn)火線，具有鐵芯、圍繞該芯 的線圈以及圍繞該芯和該線的絕緣外皮，其中該高電壓點(diǎn)火線表現(xiàn)出的阻抗 為13.5-16.5歐姆/英尺。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種點(diǎn)火線，其具有鐵芯、圍繞該芯的 線圈以及圍繞該芯和該線的絕緣外皮，其中該線圈的直徑為0.081-0. 099英 寸，每英寸140-160匝，以及由理論上的純銅制成。


當(dāng)結(jié)合下面的詳細(xì)描述和附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu) 點(diǎn)將變得顯而易見，其中
圖1是本發(fā)明點(diǎn)火線一實(shí)施例的部分截去的立體視圖，示出該線的各 個(gè)構(gòu)成層，以及
圖2是圖1的高電壓點(diǎn)火線的橫截面視圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1和圖2，示出一種點(diǎn)火線IO，其能夠傳輸包括大于50， 000 伏特的高電壓點(diǎn)火脈沖。盡管所說明的實(shí)施例指用于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)和各種非車 用發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火線，但是本發(fā)明的其他實(shí)施例可用于向用在如高爐、干燥器 或鍋爐中的工業(yè)點(diǎn)火器提供電流，或者在飛機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)或者任何其它需要傳 輸高壓點(diǎn)火脈沖的應(yīng)用中提供電流。
點(diǎn)火線10具有高感應(yīng)系數(shù)和低阻抗，并且可用來將高壓點(diǎn)火脈沖從車 輛點(diǎn)火系統(tǒng)傳輸?shù)交鸹ㄈ?。點(diǎn)火線的高感應(yīng)系數(shù)減少了發(fā)出的射頻干擾量 (RFI)，而其低電阻降低在電壓脈沖傳輸過程中經(jīng)歷的能量損失。點(diǎn)火線IO 可提供各種尺寸并且通常包括細(xì)長的鐵芯12，同軸纏繞的線圈14，和絕緣外 皮16。
鐵芯12增加點(diǎn)火線10的電磁感應(yīng)系數(shù)，從而降低在高壓脈沖傳輸過 程中由該線產(chǎn)生的RFI的量。該鐵芯12為細(xì)長的，線狀的零件，其沿點(diǎn)火線 IO的縱軸延伸，并且優(yōu)選地包括位于中央的由芯涂層圍繞的基線。根據(jù)優(yōu)選 的實(shí)施例，該基線由編織的或編結(jié)的玻璃纖維制成?；€的直徑是大約0. 052 英寸(±10%)。該芯涂層優(yōu)選地由具有高導(dǎo)磁率的鐵素體漿料形成，其幫助 增加點(diǎn)火線的感應(yīng)系數(shù)，并且涂覆并滲透該基線，從而該鐵芯12整體的直徑 為大約O， 080英寸(±10%)。舉例來說，該鐵芯涂層可包括，按重量計(jì)算， 大約5. 0-8. 4%碳，31.7-37. 8%氧，1.5-1.7%銅，0. 6-0. 8%鋁，0.卜O. 2%硫， 7.0-11.6%鋅，2.4-3.3%鎳，以及余量鐵和微量雜質(zhì)。 一種適合的鐵芯12由 Jelliff Corporation, I^GM Division (www.jelliff.corn)銷售。
線圈14傳導(dǎo)由點(diǎn)火線10傳輸?shù)母邏狐c(diǎn)火脈沖，并且環(huán)繞該鐵芯12 纏繞，這樣這兩個(gè)零件通常是同軸的。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，線圈14具有以下 物理的，組成的和結(jié)構(gòu)特征。第一，線圈14優(yōu)選由EPT (基本上純的)銅制 成。第二，該線圈14是螺旋形的元件，其圍繞該鐵芯12同軸纏繞，從而通常沿該芯長度圍繞該芯。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，線圈14包括140至160圈或匝/ 英寸。第三，該線圈14由直徑大約為0.005英寸(即，36號(hào))的線組成。
點(diǎn)火線10的設(shè)計(jì)，包括上述三個(gè)特征中的至少一個(gè)或者多個(gè)，使該點(diǎn) 火線具有有益特性的組合；B卩，低電阻和高電磁感應(yīng)系數(shù)。導(dǎo)電涂層(未示) 設(shè)在該線圈頂部上方，其對線圈14的阻抗有很小的影響或者沒有影響但卻將 線圈保持就位。一種適合的導(dǎo)電涂層是由Key Polymer(www. keypolymer. com) 制造的Durabond WC2193，但是也可使用其他類型的導(dǎo)電涂層，如帶有石墨 的導(dǎo)電橡膠材料。然后，脫模劑位于該導(dǎo)電涂層之上以允許在點(diǎn)火線10的絕 緣外皮16的末端需要?jiǎng)兂那闆r下分離該導(dǎo)電涂層和該絕緣外皮16。 一種 適合的脫模劑是由Harvey， Illinois的Fuchs Lubricants Co銷售的 Lubrodal EC 1145， 一種膠體石墨可與諸如Down Corning HV-490的乳液混 合。 一種適合的混合比率是5加侖Lubrodal加入300ml乳液。
絕緣外皮16圍繞，保護(hù)鐵芯12和線圈14以與外部環(huán)境絕緣。該外皮 優(yōu)選地包括絕緣層20，編織層22和護(hù)套24。在可選的實(shí)施例中，該外皮也 可包括涂層26。當(dāng)所有這些層都存在時(shí)，通常互相同軸并且沿點(diǎn)火線10的 縱軸延伸。絕緣層20是外皮16徑向最里層并且提供圍繞以及保護(hù)該鐵芯12 和線圈14的半導(dǎo)體絕緣層。該絕緣層可由硅或含硅基片制成，但是也可由其 他的本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的絕緣熱塑性聚合物材料制成。圍繞該絕緣層的是 編織層22，它使該點(diǎn)火線具有抗拉強(qiáng)度。其優(yōu)選地由具有8.5P.P.L的標(biāo)準(zhǔn) 方平織物(basket weave)的天然玻璃纖維紗制成，當(dāng)然也可以使用其他纖 維和織物。護(hù)套層24設(shè)在該編織層22上并且圍繞該編織層，從而保護(hù)點(diǎn)火 線10不會(huì)撕開，磨損以及過熱。 一個(gè)適當(dāng)?shù)淖o(hù)套層材料的例子是硅化物，其 最高工作溫度超過600華氏度，但是也可使用其他護(hù)套材料。此外，該護(hù)套 層的外部表面可使用多種技術(shù)完成以獲得需要的外觀。最后，該可選的涂層 26可涂覆在護(hù)套層24上并且進(jìn)一步使該線具有光滑的以及具有美感的外表 面。該涂層26可以是大約一微米厚并且由透明硅基涂層制成。
在制造過程中，鐵芯12通過將基線浸在鐵素體漿料中制成，當(dāng)鐵素 體漿料變干時(shí)就變成芯涂層。然后通過傳統(tǒng)的纏繞工藝將線圈14圍繞鐵芯 12纏繞以形成線圈14。 一旦纏繞完成，在線圈上涂上導(dǎo)電涂層和脫模劑。至 于絕緣外皮16，首先通過傳統(tǒng)的擠壓工藝將絕緣層20擠在芯12和線圈14 之上。然后根據(jù)傳統(tǒng)的編織工藝在絕緣層20之上編織編織層22。接著，在編織層22之上也通過傳統(tǒng)的擠壓工藝擠出護(hù)套24。最后當(dāng)設(shè)置涂層26時(shí)， 通過化學(xué)結(jié)合工藝將涂層26與護(hù)套24化學(xué)結(jié)合。該化學(xué)結(jié)合工藝最好能在 護(hù)套24和涂層26分子之間建立共價(jià)原子鍵。
這樣就完成點(diǎn)火線10的一般裝配，之后，該點(diǎn)火線被切成適當(dāng)?shù)拈L度， 并剝除軸端(未示)以露出大約15mm的裸露的芯12和線圈14。該裸露的線 然后在絕緣外皮16上向后折并且固定(stapled)以將其保持在適合的位置。 將一個(gè)合適的電氣端子與該剝除的和固定的點(diǎn)火線端連接，并且將傳統(tǒng)的保 護(hù)罩(boot)安裝在該端子上。所使用的準(zhǔn)確的端子和引出罩將由具體應(yīng)用 確明。例如，適于連接火花塞的點(diǎn)火線與那些與點(diǎn)火線圈連接的不同。
使用中，點(diǎn)火線IO將高壓點(diǎn)火脈沖從車輛點(diǎn)火系統(tǒng)傳輸?shù)交鸹ㄈ?且利用相對于許多現(xiàn)有的點(diǎn)火線所具有的減小的電阻和增加的電磁感應(yīng)系數(shù) 來做到。本發(fā)明的點(diǎn)火線的設(shè)計(jì)，特別是上述的鐵芯12和線圈14的特點(diǎn)， 使點(diǎn)火線10呈現(xiàn)出優(yōu)選地在13. 5歐姆/英尺至16. 5歐姆/英尺的電阻，更理 想的電阻為大約15歐姆/英尺。芯直徑，鐵組分和每英寸匝數(shù)的組合導(dǎo)致感 應(yīng)系數(shù)的最小值大約170微亨/英尺。
因此，顯然根據(jù)本發(fā)明提供的點(diǎn)火線，實(shí)現(xiàn)這里說明的目的和優(yōu)點(diǎn)， 特別是關(guān)于低電阻和高電磁感應(yīng)系數(shù)方面。當(dāng)然可以理解的是，前面的描述 是本發(fā)明的優(yōu)選的示范性的實(shí)施例，以及本發(fā)明并不限于示出的具體實(shí)施例。 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員各種改變和修改是顯而易見的，所有這些變化和修改 在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
如用在這個(gè)說明書和所附權(quán)利要求中的，詞語"例如"，"諸如"，和"如"， 以及動(dòng)詞"包括"，"據(jù)有"，"含有"，和他們其它動(dòng)詞形式，當(dāng)與一個(gè)或多個(gè) 零件或其他元件的羅列一起使用時(shí)，每個(gè)應(yīng)解釋為開放式的，意味著這個(gè)羅 列不應(yīng)認(rèn)為排除其他的、額外的零件或元件。其他詞語將解釋為使用它們最 寬的合理的含義，除非他們用在必須要求不同解釋的背景中。
顯然，按照上述教導(dǎo)，本發(fā)明的許多修改和變化是可能的。因此，可 以理解的是在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可采用不同于具體描述的方法 來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明由這些權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1、點(diǎn)火線(10)，包括細(xì)長的鐵芯(12)；圍繞所述鐵芯(12)的線圈(14)；以及圍繞所述線圈(14)的絕緣外皮(16)；其中所述點(diǎn)火線(10)的阻抗為13.5-16.5歐姆/英尺。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述點(diǎn)火線(10) 的阻抗為15歐姆/英尺。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述鐵芯(12)具 有增加所述線(10)的感應(yīng)系數(shù)的高導(dǎo)磁率。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述線圈(14)的 直徑為0. 081-0.099英寸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述線圈(14)包 括140-160匣/英寸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述線圈(14)基 本上是純銅。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述鐵芯(12)包 括外部芯涂層，該涂層包括離子和5. 0-8. 4%碳，31. 7-37. 8%氧，1. 5-1. 7%銅， 0.6-0. 8%鋁，0. 1-0. 2%硫，7. 0-11.6%鋅以及2. 4-3. 3%鎳。
8、 一種點(diǎn)火線(10)，包括 具有高導(dǎo)磁率的細(xì)長的鐵芯；圍繞所述鐵芯(12)的線圈，其中所述線圈(14) (i)直徑為0. 081-0. 099 英寸，(ii)包括140-160匝/英寸，以及(iii)基本上為純銅；以及 圍繞所述線圈(14)的絕緣外皮(16); 其中所述點(diǎn)火線(10)的阻抗為13.5-16.5歐姆/英尺。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述點(diǎn)火線(10) 的阻抗為15歐姆/英尺。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述線圈(14)的 直徑為0. 005英寸。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述線圈(14)包括150匝/英寸。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述鐵芯(12)包 括外部芯涂層，該涂層包括離子和5. 0-8. 4%碳，31. 7-37. 8%氧，1. 5-1. 7%銅， 0. 6-0. 8%鋁，0.1-0. 2%硫，7. 0-11.6%鋅以及2. 4-3. 3%鎳。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的點(diǎn)火線(10)，其特征在于所述鐵芯(12)包 括設(shè)在玻璃纖維基線上的鐵基涂層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高壓點(diǎn)火線(10)，該點(diǎn)火線具有鐵芯，圍繞該芯的線圈(14)和圍繞該線圈的絕緣外皮。該線圈(14)由理論上的純銅制成，線直徑為0.081-0.099英寸。該線圈(14)圍繞該芯纏繞140至160匝每英寸。該高壓點(diǎn)火線(10)的特別構(gòu)造達(dá)到13.5-16.5歐姆/英尺的有利的阻抗。
文檔編號(hào)H01C10/00GK101263566SQ200680033562
公開日2008年9月10日 申請日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月19日
發(fā)明者菲利普·法默 申請人:費(fèi)德羅-莫格爾公司