Transformador de núcleo segmentado.

Un transformador (10) que comprende un núcleo (12), un devanado primario (14) y un devanado secundario(16),

comprendiendo el núcleo un miembro alargado (13) que tiene un eje principal (15), una pluralidad (n) desegmentos (12.1 a 12.n) de un material magnético y entrehierros (18.1 a 18.n-1) entre segmentos dispuestosen una relación alterna a lo largo del eje principal, teniendo cada entrehierro una distancia (g) que separa lossegmentos lineales que es paralela al eje principal, siendo n mayor que 3, caracterizándose dichotransformador porque los entrehierros entre los segmentos y un entrehierro entre el núcleo y el devanadosecundario están rellenos de un medio (20) de aislamiento que tiene una resistencia dieléctrica superior a 9kV/mm.

Transformador de núcleo segmentado Introducción y antecedentes La presente invención versa acerca de transformadores, acerca de un núcleo para un transformador y acerca de un sistema de encendido para un vehículo que comprende un transformador.

Un transformador del sistema de encendido de vehículos conocido comprende un núcleo unitario macizo o laminado, tal como un núcleo de lápiz, de material magnético. Se enrollan devanados primario y secundario en torno al núcleo. El transformador debe satisfacer varios requisitos. El núcleo macizo debe proporcionar buen acoplamiento magnético entre los devanados primario y secundario para que pueda transformarse la energía del devanado primario en el devanado secundario durante un solo impulso. Las inductancias primaria y secundaria deben ser lo bastante grandes para que pueda almacenarse suficiente energía en el núcleo magnético, de modo que la corriente máxima primaria no sea demasiado elevada y para que la duración de la chispa sea suficientemente prolongada para una chispa estable. La gran inductancia secundaria requiere un gran número de vueltas. Esto da como resultado que el devanado secundario tenga una resistencia de varios kiloohmios. La resistencia da como resultado el calentamiento de los devanados, que debe ser disipado. De aquí que el transformador deba permitir una transferencia térmica suficiente desde los devanados al exterior del transformador. El diseño magnético debe ser tal que impida la saturación del núcleo durante la generación de altas tensiones. Además, se requiere suficiente material magnético para almacenar suficiente energía en el campo magnético. Se requiere un aislamiento eléctrico muy bueno entre los devanados secundarios y el núcleo magnético. La máxima tensión secundaria es normalmente mayor que 30 kV y normalmente el núcleo magnético es conductor. El aislamiento entre el núcleo y los devanados debe ser capaz de soportar la tensión máxima. También se requiere un aislamiento suficiente entre los devanados. Dado que la mayoría de los materiales magnéticos que satisfacen estos requisitos son conductores o tienen una resistencia dieléctrica reducida, se requiere una capa de aislamiento relativamente gruesa entre el núcleo y el devanado secundario, lo cual es poco deseable. Un transformador adecuado para su uso en un motor de automóvil debe ser capaz de operar a una temperatura entre aproximadamente -40°C y aproximadamente +140°C. Debido a los diferentes coeficientes de dilatación térmica entre el núcleo y el material de aislamiento, se generan tensiones mecánicas. Tras varios ciclos térmicos, pueden crearse huecos o grietas entre el material magnético y el material de aislamiento, lo que puede resultar fatal.

Lograr estos requisitos mientras también se reduce el volumen del transformador resulta muy difícil. Debido al gran número de espiras en un volumen pequeño, la capacitancia del devanado (incluyendo la capacitancia entre espiras) se vuelve grande, lo que da como resultado que haga falta más energía para generar cierta alta tensión.

El documento DE 1245487B da a conocer un transformador según el preámbulo de la reivindicación 1 del presente documento.

Objeto de la invención En consecuencia, es un objeto de la presente invención proporcionar un transformador alternativo, un núcleo para el mismo y un sistema de encendido, con los que el solicitante cree que las desventajas mencionadas anteriormente puede aliviarse al menos en parte o que pueden proporcionar alternativas útiles para los transformadores, los núcleos y los sistemas de encendido conocidos.

Resumen de la invención Según la invención, se proporciona un transformador que comprende un núcleo, un devanado primario y un devanado secundario, comprendiendo el núcleo un miembro alargado que tiene un eje principal, una pluralidad (n) de segmentos de un material magnético y entrehierros entre segmentos dispuestos en una relación alterna a lo largo del eje principal, teniendo cada entrehierro una distancia que separa los segmentos lineales que es paralela al eje principal, siendo n mayor que 3, y los entrehierros entre los segmentos y un entrehierro entre el núcleo y el devanado secundario están rellenos de un medio de aislamiento que tiene una resistencia dieléctrica superior a 9 kV/mm.

Cada segmento puede comprender un cuerpo cilíndrico que tiene un eje principal y que comprende una pared lateral que se extiende entre paredes terminales opuestas primera y segunda. El entrehierro entre los segmentos adyacentes primero y segundo puede extenderse entre la segunda pared terminal del primer segmento y la primera pared terminal del segundo segmento. Los ejes principales de los segmentos pueden alinearse con el eje principal del miembro. Al menos zonas centrales respectivas de las paredes terminales opuestas primera y segunda pueden extenderse paralelas entre sí. Los bordes entre las paredes terminales y la pared lateral pueden ser redondeados. El cuerpo puede ser circular en sección transversal o generalmente rectangular. En este caso, las zonas de las esquinas de la pared lateral también pueden ser redondeadas.

El valor de n puede ser mayor que uno cualquiera de 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10.

Los segmentos pueden ser macizos o laminados y estar dispuestos linealmente.

Los segmentos pueden tener la misma longitud y estar separados de forma equidistante, de modo que la anchura de los entrehierros sea igual. En otras realizaciones, al menos algunos de los segmentos pueden tener longitudes diferentes y al menos algunos de los entrehierros pueden tener anchuras diferentes.

Los devanados primario y secundario pueden estar enrollados concéntricamente en torno al núcleo. El devanado secundario puede estar situado concéntricamente más cerca del núcleo que el devanado primario.

Los devanados primario y secundario pueden estar enrollados concéntricamente en torno al núcleo desde un extremo del núcleo hasta el otro. Ambos devanados pueden estar enrollados concéntricamente en torno a una parte de los segmentos dispuestos linealmente. Los devanados pueden estar enrollados linealmente a lo largo de la disposición lineal de los segmentos, de modo que cada devanado comprenda una pluralidad de espiras dispuestas linealmente y colindantes. Los devanados primario y secundario pueden solaparse mutuamente o pueden no solaparse.

El transformador puede comprender una camisa exterior de un material magnético que aloja al núcleo, al devanado primario y al devanado secundario.

La camisa exterior puede comprender un único cuerpo cilíndrico hueco alargado.

Alternativamente, la camisa exterior puede comprender una pluralidad de segmentos de camisa. Cada segmento de camisa puede ser de configuración cilíndrica hueca y los segmentos de camisa pueden estar dispuestos linealmente.

El medio de aislamiento puede comprender al menos uno de un líquido y un sólido.

Todos los vacíos (entre los devanados, entre los segmentos, entre los devanados y los segmentos y entre los devanados y la camisa exterior) pueden rellenarse con el medio de aislamiento.

La invención también incluye dentro de su ámbito un núcleo que comprende un miembro alargado que tiene un eje principal, una pluralidad (n) de segmentos de un material magnético y entrehierros entre segmentos dispuestos en una relación alterna a lo largo del eje principal, teniendo cada entrehierro una distancia que separa los segmentos lineales que es paralela al eje principal, siendo n mayor que 3, y estando rellenos los entrehierros de un medio de aislamiento.

También está incluido en el ámbito de la presente invención un sistema de encendido para un vehículo que comprende un transformador según se define y/o se describe en el presente documento y en el que un extremo del devanado secundario está conectado a al menos una bujía y en el que el transformador es excitado de manera resonante por un circuito oscilante conectado al devanado primario.

La frecuencia oscilante del circuito oscilante puede estar entre 100 kHz y 3 MHz.

Breve descripción de los diagramas adjuntos Ahora se describirá adicionalmente la invención, únicamente a título de ejemplo, con referencia a los diagramas adjuntos, en los que:

la Figura 1 es una sección longitudinal a través de un transformador según la invención; y

la Figura 2 es un diagrama de bloques de partes relevantes de un sistema de encendido que comprende el transformador.

Descripción de una realización preferente de la invención En las figuras se designa en general con el número de referencia 10 a un transformador según la invención.

El transformador puede encontrar aplicación particular en sistemas de encendido de vehículos.

1. Un transformador (10) que comprende un núcleo (12) , un devanado primario (14) y un devanado secundario (16) , comprendiendo el núcleo un miembro alargado (13) que tiene un eje principal (15) , una pluralidad (n) de segmentos (12.1 a 12.n) de un material magnético y entrehierros (18.1 a 18.n-1) entre segmentos dispuestos en una relación alterna a lo largo del eje principal, teniendo cada entrehierro una distancia (g) que separa los segmentos lineales que es paralela al eje principal, siendo n mayor que 3, caracterizándose dicho transformador porque los entrehierros entre los segmentos y un entrehierro entre el núcleo y el devanado secundario están rellenos de un medio (20) de aislamiento que tiene una resistencia dieléctrica superior a 9 kV/mm.

2. Un transformador según se reivindica en la reivindicación 1 en el que el devanado secundario está enrollado desde un extremo del núcleo hasta otro extremo del núcleo.

3. Un transformador según se reivindica en las reivindicaciones 1 o 2 en el que el medio de aislamiento tiene una resistencia dieléctrica superior a 20 kV/mm.

4. Un transformador según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que n es mayor que 15 uno cualquiera de 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10.

5. Un transformador según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que los segmentos son macizos, en el que el eje principal es lineal y en el que los devanados primario y secundario están enrollados concéntricamente en torno al núcleo.

6. Un transformador según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que al

menos algunos de los segmentos están laminados, en el que el eje principal es lineal y en el que los devanados primario y secundario están enrollados concéntricamente en torno al núcleo.

7. Un transformador según se reivindica en las reivindicaciones 5 o 6 en el que cada uno de los devanados primario y secundario está enrollado linealmente en torno al núcleo, de modo que cada devanado comprende una pluralidad de espiras dispuestas linealmente y colindantes.

8. Un transformador según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 en el que el devanado secundario está situado concéntricamente más cerca del núcleo que el devanado primario.

9. Un transformador según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende una camisa exterior de un material magnético que aloja al núcleo, al devanado primario y al devanado secundario y que proporciona una trayectoria de retorno magnético.

10. Un transformador según se reivindica en la reivindicación 9 en el que la camisa exterior comprende un único cuerpo cilíndrico hueco alargado.

11. Un transformador según se reivindica en la reivindicación 9 en el que la camisa exterior comprende una pluralidad de segmentos de camisa.

12. Un transformador según se reivindica en la reivindicación 11 en el que cada segmento de camisa es de 35 configuración cilíndrica hueca y en el que los segmentos de camisa están dispuestos linealmente.

13. Un transformador según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el medio de aislamiento comprende al menos uno de un líquido y un sólido.

14. Un transformador según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 en el que los vacíos

dentro de la camisa exterior están rellenados con el medio de aislamiento que comprende al menos uno de 40 entre un líquido y un sólido.

15. Un sistema de encendido para un vehículo que comprende un transformador según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que un extremo del devanado secundario está conectado a al menos una bujía y en el que el transformador es excitado de manera resonante por un circuito oscilante conectado al devanado primario.

16. Un sistema de encendido según se reivindica en la reivindicación 15 en el que la frecuencia oscilante del circuito oscilante está entre 100 kHz y 3 MHz.