高脉冲重复频率点火源
2019-11-22

高脉冲重复频率点火源

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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