CN1292926A - 高脉冲重复频率点火源 - Google Patents

Abstract

一种以大于1千赫的脉冲重复频率工作的高脉冲重复频率点火系统点燃燃气透平内的燃料混合物。该系统包括驱动电子设备和一个采用铁磁非晶体金属带作为磁介质的环形绕制铁芯线圈组装件。从而产生一个提供电压迅速上升,高峰值电流和允许脉冲重复频率充分提高到高于常规点火源的迅速充电与放电周期的感应储存系统。由于这些性质,该系统能容易地驱动极端结污的火花塞。这些电子设备和铁芯线圈以比常规点火系统显著低的价格来制造。点火基本上是瞬间的。该系统表示一种对柴油机内热塞的便宜的替代。

Description

高脉冲重复频率点火源

发明背景

1．发明领域

本发明涉及以柴油、天然气或代用燃料工作的燃气透平及要求最初点火源的柴油机的火花点火系统。

2．现有技术说明

诸如用于混合的电动车辆和发电的电力生产的目前的燃气透平由于采用了难以点燃的低挥发性燃料而要求极高能量的火花点火系统。一般高能量点火系统为用于航空电子工业中的那些点火系统，作为辅助动力设备(APUS)。这些系统中的一些具有苛刻如排放控制要求，这些要求通过提供极高能量点火源以便在太多的未燃燃料经排气系统释放之前起动发动机才能被满足。柴油机要求一些热塞(glo-plugs)来开始燃烧。在此情况下，该热塞顶端被加热到高于2000°F的温度，它通常需用大电流量(约每塞8安)和漫长的加热时间。

发动不点火增加了危险的废气排放。无数的没有充分加热燃烧室内火花塞绝缘子的冷起动使绝缘子积炭，这能导致不点火。该导电的积炭降低了点火过程可用的电压。使电压极快上升的火花点火感器可将因积炭结污的不点火减至最少。

为达到为点火所需的火花点火性能，同时减少因火花塞积炭结污的发动机不点火的事故，火花点火互感器铁芯材料必须具有某种特性。这种铁芯材料必须具有高的导磁率，在运转期间必须不是磁饱和，且须有低的磁损。这些所要求的性质的综合严重地剥夺了一些适用铁芯材料的可用性。铁芯材料可能的选择包括硅钢，铁淦氧磁体和铁基非晶体金属。通常用于通用互感器铁芯的普通硅钢是便宜的，但其磁损失太大。具有低磁损失的较薄的标准规格硅钢太贵。铁淦氧磁体不贵，但其饱和感应通常小于0．5T，且铁芯磁感应近乎零的居里点接近200℃。该温度太低，因为火花点火互感器的上工作温度一般为180℃左右。铁基非晶体金属有低的磁损失和大于1．5T的高饱和感应，然而，它显示了较高的导磁率。能达到适于火花点火互感器的导磁率值的铁基非晶体金属是需要的。采用这种材料，便能构成一种满足所需输出特性的实际尺寸规范的环形铁芯结构线圈。目前的汽车点火系统并不对火花塞产生足够的能量传输。这些系统的电压升高时间太慢，且输出阻抗太高使结污的火花塞下载到点火系统。这些系统中的脉冲重复频率受限于该线圈的充电和放电周期。相对于最高脉冲重复频率约为110Hz而言，一般的充电时间为5．5微秒，放电时间为4．5微秒。一般的汽车点火系的峰值火花电流约为100毫安，对于大多数的汽车应用场合可以是足够的，但对于起动应用场合却导致火花强度较弱。由于汽车点火线圈的高输出阻抗和实际的导线电阻，来自电瓶的许多能量存储到线圈和火花塞内，而不发生实际的火花。一般电磁线圈极高的二次感应，与高的实际导线电阻耦合的E或C型铁芯绕组降低了峰值功率传输。另一种诸如电容放电系统(CD)的技术依靠直流-直流(DC-DC)电压变换器来将一电容器充电到400-600伏。该电容器经一脉冲互感器型线圈放电，将能量传输到火花塞的控制放电装置。提供充足功率来操作一高脉冲重复频率点火系统的DC-DC变换器的价格是相当高的。诸如航空电子学点火系统的混合型系统能存储极高能量(500毫焦耳)到火花塞的控制放电装置，但由于功率消耗问题一般在10Hz或不足10Hz下工作，并还包括DC-DC变换器。

发明概述

本发明提供一种引起电压迅速上升(200-500纳秒)的电磁铁芯线圈组装件(和电子部件)，具有低输出阻抗(30-100欧姆)，产生高的(大于25千伏)开路电压，经火花塞控制放电装置传输高的峰值电流(0．4-1．5安)，快的充电时间(采用12伏电源约100微秒)，快的放电时间(约150微秒)，在火花塞控制放电装置内一般的能量为每脉冲6-12毫焦耳。采用简单的电子部件以单次至4千赫范围的速率很容易实现用12伏电瓶源操作。铁芯线圈组装件实际上可采用高于5伏的任何电压来操作。在这些可供选择的电压下，铁芯线圈的工作使充量时间随现有电压源而增长或缩短。这种经一表面间隙塞(代表航空电子学火花点火系统)或一普通J型间隙火花塞或改型传输的电子系统输出利用局部加热性能产生高功率点火源。该高脉冲重复频率电弧用作一基本上是瞬时的局部加热源，在一些应用中，这意味着对热塞实际取代的代价。

总的说来，磁铁芯线圈包括一磁铁芯，由铁磁非晶体金属合金组成。该铁芯线圈组装件具有低压激磁的单个初级线圈和高压输出的次级线圈。该组装件还有一包括若干铁芯次装件的次级线圈，这些次装件在电流流入初级线圈时经一公用的初级线圈同时被激磁，储存能量在铁芯材料内的磁场中。当激磁时，该线圈的次装件适于产生次级电压。这就是说，在次装件激磁期间，初级电流迅速被中断，使铁芯内的磁场消失。因此在次级绕组的两端感应出二次电压。该二次电压是叠加的，被输送到火花塞。该磁铁芯线圈组件包括一个由铁磁非晶体金属合金组成的磁铁芯，由于铁芯材料的导磁率，与少数初级和次级绕组耦合，它具有低磁损失。当这样构成时，铁芯线圈组装件具有在激磁后的短暂时间周期内在次级线圈内产生高压的能力。

更具体地说，该铁芯由一非晶体铁磁材料组成，它显示出低的铁芯损失和范围自约100至500的导磁率。这些磁性质特别适于火花塞的迅速发火。将由于是烟结污的不发火减至最少。此外，自线圈到火花塞的能量传输以高效方式完成，其结果在放电后使极小的能量保持在铁芯内。该环形铁芯结构低的二次电阻(＜100欧姆)允许大部分能量消失在火花塞控制放电装置内而非在二次导线内。创制-多环形铁芯组装件，这允许经一由次装件的感应及其磁化性质控制的公用初级线圈将能量储存在该次装件内。当初级电流迅速减小时，感应一迅速上升的次级电压。根据该系统的总磁通量变化，这些次级装件环形铁芯两端的各次级电压迅速增高，并且次装件和次装件叠加。这提供了一种通用的结构，其中几个次装件组合在一起。该次装件采用现存的环形铁芯线圈缠绕技术缠绕以形成单个组装件，在实际尺寸是关键性的情况下，具有优良的性能。该优先实施例采用单个用大环形铁芯缠绕的铁芯线圈，其产生的输出特性类同于上述小铁芯线圈组装件多个叠式结构的输出特性。该装置以上述方式工作。

该驱动电子设备由功率源(一般为电瓶)，一个作为峰值电流供应源的等效系列电阻(ESR)电容器，一个诸如整体整流栅两极晶体管(IGBT)的开关，它能被接通(短路状态)以允许电流流经初级线圈，随后断开(开路状态)，这迅速减小经初级线圈的电流，使铁芯内的磁场消失，在次级绕组上感生电压，产生输出。要求驾驶员在适当时间接通和断开开关，要求一振子设定脉冲重复率。要求定时电路规定在磁场建立后何时断开该开关。

附图简介

当参照本发明优先实施例的下列详细说明和附图时，会更充分地理解本发明，而本发明的其它优点会变得明显，其中：

图1为发动机燃烧的简图，描绘处在火花塞顶上的线圈组装件和控制器电子部件；

图2为电子驱动装置的线圈图，适于与本发明的铁芯线圈组装件一起使用。

图3是一个组装程序指导图，表示该组装方法及用于形成铁芯线圈组装件的连接；

图4是一个组装程序指导图，表示另一实施例的组装方法及用于形成本发明的叠式结构线圈组装件的连接；

图5为一曲线图，表示相对于图4中所示组装件初级线圈上的安匝数的次级两端的输出电压；

图6是图4的铁芯线圈组装件的典型的电压和电流波动图形；

图7是一组曲线，表示通过安置与测头平行的电阻而测得的开路电压的压降，以模拟结污火花塞的状况。

优先实施例说明

参照附图1，功率源电瓶52对点火电子设备51提供能量。导线53向铁芯线圈组装件54输送低压信号。导线对53也可以是一种同轴导线组。该铁芯线圈组装件54为图4中所描绘的实施例，但也可以是图3中所描绘的实施例。或者，铁芯线圈组装件54可配置在一中间点上，如同点火电子设备51那样，在此情况下，导线53向火花塞55传输高压信号。铁芯线圈组装件的另一可选择的位置是在点火电子设备51和火花塞55之间，在此位置上，导线53可以在点火电子设备51侧承载低压，而在火花塞55侧承载高压。在图1中火花塞55被表为一J形间隙，但它也可以是一种表面间隙塞或一J形间隙变型。电容器56包封的点火区代表柴油气缸或燃气透平的典型的燃烧室外壳。图1意欲图示可采用本发明的方式。

参照图3，铁芯线圈组装件60包括一磁铁10，由包含在一绝缘罩55内的铁磁非晶体金属合金组成。自3至10初级绕组36与100至400匝次级导线50一起沿环形铁芯周围缠绕。出于高压输出考虑在初级与次级绕组之间允许有足够的空间。通常，次级绕组是这样安排的，使传输到火花塞中心电极的电压是负的。初级绕组36有一低压激磁，它由开关闭合时流过初级绕组36的电流产生。这在铁磁非晶体金属合金10内建立一磁场，以储存能量。当开关开路时，铁磁非晶体金属合金10内的磁场消失，从而在次级绕组50两端感生一高压。参照图2，能量储存电容器通常由一12伏电瓶充电到电压Vcc。一振子和定时电路控制：1)IGBT开关闭合的时间长度；ii)IGBT开关开路的时间长度；iii)该系统的脉冲重复频率。该定时向IGBT驱动器发出闭合信号，使IGBT开关闭合，以允许电流自电容器流经铁芯线圈组装件和IGBT。流经铁芯线圈组装件的电流在铁磁非晶体金属环形铁芯内感生一磁场，以储存能量。一般流经初级绕组的电流值在50-150微秒时间内为20-50安培。该定时电路此时通过IGBT驱动器断开IGBT开关，使电流迅速减小(一般小于1微秒)。电流的迅速减小使铁芯线圈内的磁场消失，对铁芯线圈的次级绕组感生高压。电压升高率在次级绕组两端一般为几百纳秒。磁铁芯10以具有包括铁基合金的高磁感应的非晶体金属为基础。铁芯线圈10的两种基本结构形式适于应用。它们为带气隙的和不带气隙的，都称为铁芯10。图4a中所示的带气隙的铁芯在一连续的磁道内具有不连续的磁区。带气隙铁芯10的一个例子是具有小狭隙的常称作气隙的环形磁铁芯。当所需导磁率明显低于铁芯本身的导磁率时，如绕制那样，带气隙的构形是优先的。磁道的气隙部分降低了总的导磁率。如图4b中所示的不带气隙的铁芯具有类同于带气隙铁芯的导磁率，但实际上是连续的具有类同于在环形磁铁芯中通常碰到的结构。均匀分布在无气隙铁芯10内的气隙的明显存在产生了术语“分布气隙铁芯”。带气隙和不带气隙结构两者在图4的铁芯线圈组装件34和图4的铁芯线圈组装件60中起作用，并只要有效的导磁率处于所要求范围内，它们是可互换的。不带气隙铁芯10原为说明目的而选择的，然而，如在本文所述的积木化设计中所体现的，本发明并不限于不带气隙铁芯材料的应用。

基本上由和图2中所示的相同的驱动器电子设备驱动的铁芯线圈组装件的另一实施例为共同未决的美国申请08／639，498所公开，在本文中引用这些公开内容供参考。

参照图4，磁铁芯线圈组装件34包括一磁铁芯10，由铁磁非晶体金属合金所组成。该铁芯线圈组装件34具有供低压激磁的单个初级线圈和一个次级线圈20，后者由和高压输出串联的铁芯次装件22，18和16的次级线圈所组成。在构成铁芯线圈组装件34中所采用的铁芯线圈次装件22，18和16经公共的初级线圈36同时被激磁。当被激磁后，该铁芯线圈次装件32适于产生次级电压，它们是叠加的，并被供给火花塞。当这样构成后，该铁芯线圈组装件34在激磁之后的短暂时间周期内能在次级线圈20(它由若干串联连接的铁芯线圈组装件32的组合次级绕组14所组成)内产生高压。通常，该次级绕组被安排成使供给火花塞中心电极的电压为负的。

磁铁芯10以具有包括铁基合金的高磁感应的非晶体金属为基础。铁芯线圈10的两种基本结构形式适于应用。它们为带气隙的和不带气隙的，都称为铁芯10。图4a中所示的带气隙的铁芯在一连续的磁道内具有不连续的磁区。带气隙铁芯10的一个例子是具有小狭隙的常称作气隙的环形磁铁芯。当所需导磁率明显低于铁芯本身的导磁率时，如绕制那样，带气隙的构形是优先的。磁道的气隙部分降低了总的导磁率。如图4b中所示的不带气隙的铁芯具有类同于带气隙铁芯的导磁率，但实际上是连续的具有类同于在环形磁铁芯中通常碰到的结构。均匀分布在无气隙铁芯10内的气隙的明显存在产生了术语“分布气隙铁芯”。带气隙和不带气隙结构两者在图4的铁芯线圈组装件34和图4的铁芯线圈组装件60中起作用，并只要有效的导磁率处于所要求范围内，它们是可互换的。不带气隙铁芯10原为说明目的而选择的，然而，如在本文所述的积木化设计中所体现的，本发明并不限于不带气隙铁芯材料的应用。

不带气隙的铁芯10由非晶体金属制成，它以铁合金为基础，并经这样处理，使铁芯的导磁率以大约1KHz的频率测量时，处在100和800之间。为通过减少电涡流损失来改善不带气隙的铁芯的效率，被绕制成较短的圆柱体，并经处理，且端对端的堆叠，以获得所希望的被称作分段铁芯的磁铁芯的数量。自分布气隙铁芯的漏磁通远少于自带气隙的铁芯的漏磁通，使不希望的无线电频率干扰很少散发到周围环境中。此外，由于闭合的磁路与一不带气间的铁芯相联，信噪比大于带气隙的铁芯，使不带气隙的铁芯特别好地适于低电磁干扰(EMI)发射具有重大意义的场合。通过初级绕组36小于60安匝和次级绕组20约110至160匝的不带气隙铁芯10，在次级绕组20上能获得大于10千伏的输出电压，供火花点火。本文中所用的术语“安匝”系指电流安培值乘以组成初级绕组的匝数。上文中所用的诸如60安匝的数值系指就4匝的初级绕组而言，在初级绕组中电流中断时，有15安电流在初级绕组中流过。中断初级绕组的一般断路时间是于1微秒量级。

图3中描绘的结构型式，其开路输出大于25千伏，是用小于120安匝获得的。先前说明的线圈包括非晶体金属带，它被绕制成内径为0．54"、外径1．06"、高为1．0"重约55克的直角圆柱体。由于本发明的成功实践，不需要完全遵守本例中所采用的特定尺寸。按照输入和输出的需要，其结构空间可有大的变化。

按照最后的构造，直角圆柱体构成环形铁芯。通过采用耐高温可塑塑料，在铁芯和导线之间可获得绝缘，它还兼作绕组结构，便于环形线圈的绕制。采用细直径导线(约36号)来绕制所需要的100-400次级绕组匝数。因为线圈的输出电压可超过25千伏，它表示相对于300匝次级绕组，绕组与绕组之间的电伏处于80伏范围内，这些导线不能被有效地重叠。最佳运行的线圈，其导线均匀分隔在环形线圈的约300°内。对于初级绕组，保持60°。

图4中所示的另一构造，把图3中所示原有的构造分成较大部件的构件，其中，这些部件可利用现有的绕线机按常规方式绕制。一般说来，图4的构造采用同样的易控制尺寸的非晶体金属铁芯材料的铁芯部分，并利用它们。这是通过形成一绝缘罩12来实现的，后者允许铁芯10被插入其内，并把次装件30作为铁芯来处理，被绕制成环形铁芯32的形式。所需要的次级匝数和原始结构相同。最终的组装件34包括一个具有足够数量(1或多于1)的这些构件的组，以获得所希望的输出特性。每隔一个环形铁芯组件32必须被相反地绕制，以利于次装件之间的电连接。这允许输出电压增加。

图4实施例的典型构件34包括逆时针(CCW)绕制的第一环形铁芯组件16，一输出导线24用作末端线圈组装件34的输出。第二环形铁芯组件18按顺时针(CW)绕制，并堆叠在第一环形铁芯16的顶部，其间有一垫圈28，以提供足够的绝缘。次级环形铁芯组件18的底部导线42连于第一环形铁芯16的上部导线40(保持导线)。下一个环形铁芯组件22按逆时针绕制，并堆叠在前两个环形铁芯16、18的顶部，为了绝缘，带有垫圈28。第三环形铁芯组件的下部导线46连于第二环形铁芯组件的上部导线44。环形铁芯组件32的总数由设计规范和实际尺寸要求所决定。末端上部导线26构成铁芯线圈组装件34的另一输出。通常，导线24连于火花塞的中心电极，且处于负电位，而导线26形成构件34的回流电路。构件34的导线24端在本文中被称作底部，因为它通常搁置在火花塞的顶部，将它连接到火花塞中心电极。构件34的导线26端在本文中被称作构件顶端，因为这是初级36可接近的位置。这些环形铁芯组件32的次级绕组14是各别绕制的，因此，环形铁芯的总共360°中的约300°被覆盖。这些环形铁芯组件32是这样堆叠的，使各环形铁芯组件32的敞开的60°竖直对准。公用的初级导线36经该铁芯线圈组装件34缠绕。该结构在本文中被称作堆积器结构。

沿原始线圈结构的电压分配类似于一自耦互感器，其第一匝处于零电压，而最后一匝处于全电压。该电压实际上是沿线圈构件的整个长度分配的。初级绕组与次级绕组保持绝缘，并处在所绕制的环形铁芯的60°空闲区的中心内。这些导线由于初级导线上使用的低压驱动状态基本上处在低电位。在高压输出端至初级导线，次级导线至次级绕组以及次级导线至铁芯的最接近点上，出现最高电压应力。最高电场应力点在环形铁芯内沿其长度存在，并在线圈的顶、底内，其磁场增强。堆积器结构电压分配稍有不同。各单独的铁芯线圈环形铁芯组件32有相同的自耦互感器的分配型式，但铁芯线圈组装件34的堆叠式分配被个别环形铁芯组件32的数量所分割。若在铁芯线圈组装件组中有3个环形铁芯组件32，则底部环形铁芯组件16会自导线24的电压变化到导线40的2／3电压，沿次级绕组电压变化近乎于线性，自导线24的电压到导线40的2／3电压，次级环形铁芯组件18自导线性的2／3电压变化到导线44的1／3电压，沿次级绕组电压变化近乎于线性，自导线42的2／3电压到导线44的1／3电压，顶部环形铁芯组件22自导线46的1／3电压变化到导线26的零电压，沿次级绕组的电压变化近乎于线性，自导线46的1／3电压到导线26的零电压，其中导线26被定位为零电压。该构形缩小了高压应力区，而电位一般是负的。自一次装件到下一次装件被称作为分段电压分配。

输出电压波形具有短的脉冲分量一般为1-3秒持续时间上升时间为100-500纳秒及长得多的低输出分量(一般为100-150微秒持续时间)。该堆叠式布置的电压分配是不同的，从而允许最高电压区处在铁芯线圈组装件34的顶部或底部，取决于接地状态。堆叠式结构的优点在于高压区能正好处在火花塞壁内的火花塞深刻。铁芯线圈组装件34顶部的电压仅在一个3组组件的1／3处电压最大。

准备一些由在铸态超过1．5T的饱和感应的铁基非晶体金属组成的磁铁芯。该铁芯有一个柱高约15．6毫米、外径约17毫米、内径约12毫米的圆柱体结构形式。这些铸芯在没有外部施加磁场的情况下被加热。图4表示一个3组铁芯线圈组装件34的组件结构的程序指导图。这些铁芯10被插入耐高温塑料绝缘罩12内。这些组件30中的几个借助机器用110至160匝铜线顺时针缠绕在一环形铁芯绕组机构上，形成次级绕组14，而另外几个被逆时针缠绕。第一环形铁芯组件16(底部)被逆时针缠绕，其底部导线24用作该系统的输出导线。第二环形铁芯组件18被顺时针缠绕，其底部导线42连于下环形铁芯16的上部导线40。第三环形铁芯组件22被逆时针缠绕，其底部导线46连于第二环形铁芯组件18的上部导线。第三环形铁芯组件22的上部导线26用作接地导线。在环形铁芯组件16、18、22之间的塑料垫圈28用作电压平衡器(itend off)。环形铁芯32的非缠绕区竖直对准。公用初级线圈36经铁芯线圈组装件34的组缠绕在空隙区内。该铁芯线圈被包封在耐高温塑料壳内，其上有一些孔供导线穿出用。然后将该组装件真空浇灌成可接受的封装化合物，作为高压绝缘整体。

有许多其它类型的封装材料。封装化合物的基本要求是它具有充足的绝缘强度，它能很好地粘附于该构件内所有的其它材料，且能经受得住苛刻的循环、温度、冲击和振动的环境要求。这希望封装化合物有一低的介电常数和低的损耗角正切值。该壳体材料应能模注，不贵，具有低的介电常数和损耗角正切值，且经受和封装化合物同样的环境状况。

对初级线圈供应电流，约在25至100微秒内迅速达到60安，但不限于该数值。图5表示在初级电流在给定的峰值安匝下迅速切断电初级电流时所达到的输出。在初级开关装置上的电压为12伏时，充电时间一般＜120微秒，在该点上，流过初级绕组36的电流中断，使次装件次级线圈32组合体两端的电压迅速上升。这些次装件成串联连接，构成有效的次级20，其两端产生总电压。该输出电压具有约1．5微秒的典型的短输出脉冲持续时间FWHM和持续约100微秒的长的低压尾部。这样，在磁铁芯组装件34内，在少于150微秒的时间间隔内，重复产生超过10千伏的高压。为获得上述的迅速多发火花区，这个特性是需要的。然而，在次级绕组内产生的压力迅速升高减少了因积炭结污的发动机不发火。

为对本发明提供更完全的理解，提出下列实例。为说明本发明的原理和实践所规定的特定技术条件、材料、性质和报告资料是示例性的，不应看作是对本发明范围的限制。

实例

具有宽约1．0"、厚约20微米的非晶体、铁基带绕在机加工的不锈钢芯棒上点焊在内、外径上，以保持间隙。内径为0．54"，而外径选为1．06"。制成的圆柱体铁芯室约55克。铁芯在430℃-450℃范围内在氮气中进行退火，保温时间为2至16小时。将经退火的铁芯置于一绝缘子罩内，并借助一环形铁芯绕线装置用300匝细直径绝缘铜线，将其绕制成次级线圈，用6匝粗线绕成初级线圈。图3中所描绘的结构型式在＜120安匝时产生＞25千伏的开路电压。无需完全符合本实例中所采用的尺寸。按照输入和输出的要求可有大的结构空间变化。这最终制成的直径角圆柱体构成细长环形铁芯。铁芯和导线之间的绝缘是通过采用耐高温可模注塑料来获得的，该塑料还兼作绕组结构用，以便于环形铁芯的绕制。

一个宽约15．6毫米厚约20微米的非晶体铁基带绕在机加工的不锈钢芯棒上，点焊在内径和外径上，以保持间隙。内径12毫米由芯棒设定，外径选为17毫米。完成的圆柱形铁芯重约10克。铁芯在430至450℃范围内在氮气中退火，保温2至16小时。将经退火的铁芯置于绝缘子罩内，借助于一环形铁芯绕制装置，用140匝细直径绝缘铜线，将其绕制成次级线圈。绕成逆时针和顺时针组件。逆时针组件用作底部和顶部组件，而顺时针为中间组件。在这些组件之间添加绝缘子垫圈。将4匝构成次级线圈的小直径导线绕在环形铁芯次装件上，在没有次级绕组的区域。中间和下部组件的导线相连接，中间和上部组件的导线也连接。将该组装件置于高温塑料壳体内，进行封装。通过这种结构，次级电伏被测定为初级电流和初级线圈匝数的函数，示于图5。

驱动器电子设备相同于图2中所描绘的，其中电压源为12伏电瓶，IGBT开关闭合约100微秒，然后迅速断开。图4中所示的结构形式在这些条件下相对于＜175安匝产生＞25千伏的开路电压。图6表示2示波器照片，第一张照片表示初级铁芯线圈电流的典型充电波形(下部轨迹)，在垂直标尺上每分度为20安，在水平标尺上，每分度为20微秒。当电流迅速减小时，组装件的输出电压迅速增加。利用一测头来测量该信号，它被显示为第一张照片的上部轨迹，在垂直标尺上，每分度为5千伏。第二张照片为次级线圈两端最初电压上升的时间过程，表示电压迅速上升，在水平时间标尺寸，每分度为1微秒，在垂直标尺上，每分度为5千伏。在此情况下，输出电压为负值，因而被这样显示。图7表示输出电压作为线圈安匝的函数的曲线，标订电阻跨接在铁芯线圈的次级。该方法以相当大的结污程度模拟结污火花塞，有效地加载次级绕组。该输出是相对于开路(未加载)状态和1兆欧、100千欧和20千欧分路电阻绘制的。这些分路电阻以100千伏负载模拟结污火花塞，代表极端结污的火花塞。这些曲线表示在次级两端仍能达到相当大百分比的无负载电压。

虽然以相当详尽的细节已这样说明了本发明，然而应当理解，无需严格遵照这种细节，精通本技术的人们他们自身能提出多种变更和修改，而所有的变更与修改均落在由主权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (13)

1．一种用以按预定的脉冲重复频率产生并提供高压激磁脉冲给表面间隙或J形间隙火花塞或J形变型，以产生为燃包透平和柴油机提供点火的火花的磁性铁芯线圈组装件和驱动电子设备，包括：

a．一个具有由铁磁非晶体金属合金组成的磁铁芯的铁芯线圈，所述铁芯线圈组件的铁芯具有一个供低压激磁的初级线圈和一个供高压输出的次级线圈；

b．一个具有由铁磁非晶体金属合金组成的磁铁芯的铁芯线圈组装件，所述铁芯线圈组装件的铁芯具有一个供低压激磁的初级线圈和一个供高压输出的二次线圈；

c．所述铁芯线圈组件包括若干铁芯线圈次装件，后者经所述铁芯线圈组装件的初级线圈被同时激磁，以便在它们的铁芯内产生一个储存能量的磁场；

d．所述铁芯线圈组件经其初级线圈被激磁，以便在其铁芯内产生一个储存能量的磁场；

e．所述线圈次装件与用以中断流经所述铁芯线圈组装件的初级线圈的电流的装置相联，使它们铁芯内的磁场消失，从而在包括它们的次级线圈的次线两端感生电压，所述一些次级铁芯线圈次装件交替地按逆时针和顺时针方向缠绕，并彼此串联连接，因此，当所述磁场消失时，所述那些铁芯线圈次装件产生一些叠加的供给一火花塞那些的次级电压；

f．所述铁芯线圈组件与用以中断流经其初级线圈的电流的装置相联，使其铁芯内的磁场消失，因而在其次级线圈的两端感生一个供给一火花塞的电压；

g．各所述铁芯线圈组装件和所述铁芯线圈组件具有在它们激磁之后的暂短时间周期内在其次级内产生一高压的能力；

h．所述铁芯线圈组装件和铁芯线圈组件各自产生一个迅速充电和放电周期，该周期允许它以大于500赫的脉冲重复频率工作。

2．按权利要求1所述的磁铁芯线圈组装件，其特征在于各所述铁芯线圈组装件和铁芯线圈组件在约200至500纳秒范围产生一电压升高，具有约30至100欧范围的输出阻抗，产生约大于25千伏的开路电压，经火花输送大于0．5安的峰值电流，提供约少于150微秒的充电时间，提供少于200微秒的放电时间，提供大于每脉冲5毫焦耳的火花能量。

3．按权利要求1所述的磁铁芯线圈组装件，其特征在于所述驱动电子设备由至少5伏的电压源驱动，并提供至少500赫的脉冲重复频率，所述驱动电子设备耦合在所述铁芯线圈组件或铁芯线圈组装件的输出与一表面间隙或J形间隙或J形变型火花塞之间，以产生一个供给燃气透平或柴机油的火花。

4．按权利要求1所述的磁铁芯线圈组装件，其特征在于所述磁铁芯通过热处理所述铁磁非晶体金属合金来制造。

5．按权利要求1所述的磁铁芯线圈组装件，其特征在于该磁铁芯包括一些分段铁芯。

6．按权利要求1所述的磁铁芯线圈组装件，其特征在于次级线圈中的输出电压在25至100微秒内在初级电流小于70安匝情况下达到大于10千伏，而在初级电流为75至200安匝的情况下大于20千伏。

7．按权利要求3所述的磁铁芯，其特征在于所述铁磁非晶体金属合金为铁基的，且还包括含有镍和钴的金属元件，形成包含硼和碳的一些元件的玻璃及包含硅的半金属元件。

8．按权利要求3所述的磁铁芯线圈组装件或磁铁芯线圈组件，其特征在于该磁铁芯是没有气隙的。

9．按权利要求3所述的磁铁芯线圈组装件或磁铁芯线圈组件，其特征在于，该磁铁芯是有气隙的。

10．按权利要求7所述的磁铁芯线圈组装件，其特征在于该磁铁芯是在接近该合金的结晶温度下经热处理的并被部分结晶化。

11．按权利要求8所述的磁铁芯线圈组装件，其特征在于该磁铁芯是在低于该合金的结晶温度下经热处理的，当完成热处理后，基本上保持非晶体状态。

12．按权利要求1所述的磁铁芯线圈组装件，其特征在于由若干单独的次装件组成，每个次装件包括一个具有一次级绕组的环形绕制区，所述次装件被这样安排，使合成的组装件电压在被公共初级激励时是单个次装件电压的总和。

13．按权利要求1所述的磁铁芯线圈组装件，其特征在于，所述组装件具有一种内电压分配，自底部到顶部分段阶跃式的，分段数由次装件数确定。

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