CN107533903B - 点火线圈 - Google Patents

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Abstract

本发明的点火线圈中，由配置在初级线圈(2)及次级线圈(3)的内侧的中央铁芯(1)、配置在初级线圈(2)及次级线圈(3)的外侧并与中央铁芯(1)抵接的第1侧芯(4)及第2侧芯(6)、以及配置在第1侧芯(4)与第2侧芯(6)之间的磁体(5)形成磁路，并使在第1侧芯(4)与第2侧芯(6)的抵接部形成的空间部的形状成为形成相对于所述磁路倾斜配置的磁体(5)的插入部、以及在磁体(5)的两端部相对于所述磁路垂直的空隙的形状。

Description

点火线圈
技术领域
本发明涉及点火线圈，尤其涉及将高压提供给内燃机的火花塞的点火线圈。
背景技术
现有的内燃机用点火线圈中所使用的闭磁路结构的磁路构成为包括：中央铁芯，该中央铁芯配置在初级线圈及次级线圈的内侧；以及侧芯，该侧芯的一个端面与中央铁芯的一个端面抵接，另一个端面经由磁体与中央铁芯的另一个端面抵接。
此外，例如，如日文专利特开平10-275732号公报(专利文献1)所公开的那样，已知有如下结构，即：在位于初级线圈及次级线圈之外的侧芯上，与铁芯的截面积相比面积更大的板状的磁体以相对于磁路倾斜的方式粘接于铁芯，并配置于在距初级线圈或次级线圈的绕组中央部等距离的垂直线上交错的位置。根据该专利文献1所公开的结构，空隙的位置成为距初级线圈、次级线圈最远的位置，因此具有能减小因从空隙部泄漏的磁通的影响而导致的耦合的下降的优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平10-275732号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1所公开的内燃机用点火线圈中，在磁体的两端形成有空隙，该空隙与磁体相同，相对于磁路倾斜地形成。因此，从一个铁芯端面泄漏出的磁通经由所述空隙到达位于对向侧的另一个铁芯端面，然而由于空隙的方向相对于磁路倾斜，导致磁路长度变长，磁阻增加，磁特性下降。在希望降低空隙部具有的磁阻的情况下，虽然可以使磁体变薄，但存在强度下降、组装变得困难且生产性下降的问题。
此外，所述内燃机用点火线圈在相当于磁体插入部的空隙周边没有进行定位的突起等，因此存在以下问题，即：因磁路的组装时、初级线圈通电时产生的磁通所带来的磁力的影响而导致磁体的位置发生偏移，生产性、性能下降。为了解决该问题，存在用粘接剂对磁体与铁芯进行固定的方法，然而需要粘接剂涂布用的设备，生产线的成本上升。
本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种点火线圈，该点火线圈能抑制磁路电阻的增大，并且能防止向初级线圈通电、不通电时的位置偏移，从而抑制性能及生产性下降。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的点火线圈包括：中央铁芯，该中央铁芯配置在初级线圈及次级线圈的内侧；第1侧芯及第2侧芯，该第1侧芯及第2侧芯配置在所述初级线圈及所述次级线圈的外侧，与所述中央铁芯抵接；以及磁体，该磁体配置在所述第1侧芯与所述第2侧芯之间，该点火线圈形成经由所述中央铁芯、所述第1侧芯及所述第2侧芯、以及所述磁体的磁路，其特征在于，所述第1侧芯及所述第2侧芯在两者的抵接部形成空间部，所述空间部的形状是形成相对于所述磁路倾斜配置的所述磁体的插入部、以及在所述磁体的两端部相对于所述磁路垂直的空隙的形状。
发明效果
根据本发明所涉及的点火线圈，能使空隙部的磁路长度变得最小，因此磁阻减少，磁特性得以改善。此外，空隙面具有磁保持的作用，因此除了能在组装时进行磁体的定位，还能抑制因初级线圈通电时的磁力而引起的磁体的位置偏移，并能防止线圈的性能下降。
本发明的上述以外的目的、特征、观点及效果通过参照附图的以下本发明的详细说明可以进一步明确。
附图说明
图1是示出本发明实施方式1所涉及的点火线圈的剖视图。
图2是示出图1的侧芯的俯视图。
图3是示出现有的内燃机用点火线圈的磁路的一个示例的剖视图。
图4是图3的局部放大图。
图5是示出本发明实施方式1所涉及的点火线圈的磁路的剖视图。
图6是图5的局部放大图。
图7是图5所示的磁路中的磁通的分布图。
图8是图3所示的磁路中的磁通的分布图。
图9是表示贯通本发明实施方式1所涉及的点火线圈的磁体的端面与第2侧芯之间的空隙的位置处的次级线圈的磁通密度比率的图。
图10是表示本发明实施方式2所涉及的点火线圈的能量特性的图。
图11是表示本发明实施方式2所涉及的点火线圈的能量特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的点火线圈的优选实施方式进行说明。另外，以内燃机用点火线圈为例进行说明。
实施方式1.
图1是示出本发明实施方式1所涉及的内燃机用点火线圈的剖视图，图2是示出图1的侧芯的俯视图。
如图1、图2所示，在实施方式1所涉及的内燃机用点火线圈中，在层叠电磁钢板而构成的大致呈I字形的中央铁芯1的外侧设置有初级线圈2。在初级线圈2的外侧设置有次级线圈3。中央铁芯1的一个端面与L字形的第1侧芯4的一个端面相抵接。第1侧芯4的另一个端面与磁体5的一个端面相抵接。磁体5在与由初级线圈2的通电而产生的磁通的方向相反的方向上被磁化。磁体5的另一个端面与L字形的第2侧芯6的一个端面相抵接。第2侧芯6的另一个端面与中央铁芯1抵接，由中央铁芯1、第1侧芯4、磁体5以及第2侧芯6构成了闭磁路结构。然后，如上所述构成的内燃机用点火线圈被收纳在壳体7中。另外，如上所述，构成了经由中央铁芯1、第1侧芯4、磁体5以及第2侧芯6的闭磁路，然而根据需要，也可以采用经由对所述闭磁路增加了磁体5以外的磁体、或中央铁芯1、第1侧芯4及第2侧芯6以外的磁性体而得的闭磁路的结构。
第1侧芯4及第2侧芯6呈层叠电磁钢板而形成的L字形。为了将磁体5配置为相对于磁路倾斜角度θ，第1侧芯4的铁芯内周侧与外周侧相比在长边方向上变得更长，第2侧芯6的铁芯外周侧与内周侧相比在长边方向上变得更长。磁体5的插入部8采用磁体5的宽度以上的尺寸。第1侧芯4与第2侧芯6的内周侧端部9a、9b以及外周侧端部10a、10b在θ＝90°被切断、即相对于磁路垂直地被切断。由此，在第1侧芯4的外周侧端部10a的部分形成90+θ°的角，并在第2侧芯6的内周侧端部9b的部分也形成90+θ°的角。若经由磁体5组装第1侧芯4及第2侧芯6，则在磁体5的两端形成相对于磁路垂直且呈平面的空隙11a、11b。
由此，在实施方式1所涉及的内燃机用点火线圈中，由配置在初级线圈2及次级线圈3的内侧的中央铁芯1、配置在初级线圈2及次级线圈3的外侧并作为与中央铁芯1抵接的2个侧芯的第1侧芯4及第2侧芯6、以及配置在第1侧芯4及第2侧芯6之间的磁体5形成磁路，在第1侧芯4与第2侧芯6之间形成的空间部的形状成为形成相对于磁路倾斜配置的磁体5的插入部8、以及在磁体5的两端部相对于磁路垂直的空隙11a、11b的形状。
现有的内燃机用点火线圈中，如图3及其局部放大图即图4所示，由于在磁体5的两端形成的空隙的方向相对于磁路长度倾斜，因此空隙的磁路长度lg1比磁体5的厚度t更大，磁阻增加。与此相对，实施方式1所涉及的内燃机用点火线圈中，如图5及其局部放大图即图6所示，由于空隙方向相对于磁路长度平行，因此空隙部的磁路长度lg2与磁体5的厚度t相同，磁阻下降，磁特性提高。
此外，在组装时，虽然磁体5因磁力与第1侧芯4及第2侧芯6吸附，但利用第1侧芯4的外周侧部10a及第2侧芯6的内周侧部9b的角能抑制组装时所产生的位置偏移。并且，在初级线圈2通电时、由初级线圈2产生的磁通超过了磁体5的反向磁通的情况下，虽然磁体5会因磁力而要移动，但利用第1侧芯4的外周侧端部10a或第2侧芯6的内周侧端部9b的角将移动保持在最小限度，能抑制性能下降。
此外，实施方式1中，如图7所示，构成为空隙11a位于距初级线圈2的绕组长度的中心轴12为±10％的轴线上。
现有的内燃机用点火线圈的磁路中，空隙11a接近中央铁芯1与第2侧芯6的抵接面，因此磁通的分布如图8所示，从第1侧芯4泄露出的磁通φ避开第2侧芯6到达中央铁芯1。该情况下，磁通φ交链的次级线圈3的绕组数减少，初级线圈2与次级线圈3的耦合特性下降。与此相对，实施方式1所涉及的内燃机用点火线圈中，采用空隙11a的位置在以磁路长度来观察时远离中央铁芯1与第1侧芯4及第2侧芯6的抵接面的结构，因此磁通φ如图7所示，成为从第1侧芯4到达第2侧芯6的分布，能使与次级线圈3的交链磁通数增加，并能改善耦合特性。图9中，示出了贯通空隙11a的位置处的次级线圈3的磁通密度。根据图9，可知若将现有结构中的贯通磁通密度的最大值设为100％，则在空隙11a位于距初级线圈2的中心轴12为±10％的轴线上、并且位于次级线圈3的中心轴12为±10％的轴线上的情况下，磁通密度减少大约一半，可以理解为改善了耦合特性。另外，图9的纵轴表示贯通次级线圈3的磁通密度的比率，横轴表示距次级线圈3的绕组长度中心的距离。
此外，在使空隙11a、11b的间隔g1小于磁体5的厚度t的情况下，能降低磁阻，因此能实现低切断电流下高输出的点火线圈。
另外，本实施方式1中，对于将磁体5及空隙11b配置在空隙11a的位置的右侧的情况进行了说明，然而也可以根据制作的安排，将磁体5及空隙11b配置在相反侧。
实施方式2.
接着，对本发明实施方式2所涉及的内燃机用点火线圈进行说明。
图10、图11是表示实施方式2所涉及的内燃机用点火线圈的能量特性的图，对于空隙11a、11b，使图6所示的空隙的间隔g1及g2的尺寸变化，并示出与之相对的能量特性。此处，调整空隙部的尺寸并降低了磁阻，以使得对于低切断电流获得高输出。
实施方式2所涉及的内燃机用点火线圈设计为流过初级线圈2的初级电流为6A、初级线圈2的匝数为114T。根据施加至初级侧的安培匝数以及通过中央铁芯1的磁通对输出能量进行积分计算。此外，也可以使用磁场分析来进行计算。
图10示出了将空隙11a、11b的宽度g2设为与磁体5的厚度t相同尺寸时的、使间隔g1从0开始变化为与磁体5的厚度t相同尺寸为止的情况所对应的能量特性。图10的横轴为间隔g1与磁体5的厚度t的比例，在间隔g1为0时成为0，在间隔g1与磁体5的厚度t相同时成为1。图10的纵轴为与上述比例对应的能量比率。此处，将间隔g1为0、即间隔g1与磁体5的厚度t的比例为0时的能量的大小设为1。在此情况下可知，在间隔g1为磁体5的厚度t的0.45～0.55倍时，能量最高。
图11示出了将空隙11a、11b的间隔g1设为磁体5的厚度t的0.55倍时的、使空隙11a、11b的宽度g2的大小变化时的能量特性。对于图11的横轴，在不变更磁体5的尺寸的情况下，由于宽度g2根据磁体5的角度θ变化，因此，此处将角度θ设为横轴。作为基准，将角度θ为13°下的能量设为1的情况下，根据图11，可知在成为10°≤θ≤13°的空隙11a、11b的宽度g2下，输出能量没有下降，但在除此以外的范围内下降。
如上所述，在实施方式2所涉及的内燃机用点火线圈中，在空隙11a、11b的间隔g1成为磁体5的厚度t的0.45～0.55倍、且空隙11a、11b的宽度g2成为角度10°≤θ≤13°的尺寸的情况下，能实现低切断电流下高输出的线圈。
以上，对本发明的实施方式1及2进行了说明，然而本发明可以在其发明范围内对各实施方式进行自由组合，并能对各实施方式进行适当变形、省略。

Claims (3)

1.一种点火线圈，包括：中央铁芯，该中央铁芯配置在初级线圈及次级线圈的内侧；第1侧芯及第2侧芯，该第1侧芯及第2侧芯配置在所述初级线圈及所述次级线圈的外侧，与所述中央铁芯抵接；以及磁体，该磁体配置在所述第1侧芯与所述第2侧芯之间，
该点火线圈形成经由所述中央铁芯、所述第1侧芯及所述第2侧芯、以及所述磁体的磁路，其特征在于，
所述第1侧芯及所述第2侧芯在两者的抵接部形成空间部，所述空间部的形状是形成相对于所述磁路倾斜配置的所述磁体的插入部、以及在所述磁体的两端部相对于所述磁路垂直的空隙的形状，
所述空隙的内周侧的空隙位于距所述初级线圈的绕组长度的中心轴±10％的轴线上，并且位于距所述次级线圈的绕组长度的中心轴±10％的轴线上。
2.如权利要求1所述的点火线圈，其特征在于，
所述空隙的间隔在所述磁体的厚度以下。
3.如权利要求1所述的点火线圈，其特征在于，
所述空隙的间隔是所述磁体厚度的0.45～0.55倍，并且所述空隙的宽度是相对于磁路的角度成为θ＝10°～13°的尺寸。
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