DE112015006445T5

DE112015006445T5 - Zündspule für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112015006445T5
Application number: DE112015006445.1T
Authority: DE
Inventors: Takashi Idogawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2017-12-28
Also published as: CN107408452B; WO2016166849A1; JP6742989B2; CN107408452A; US20180240589A1; JPWO2016166849A1

Abstract

Eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor wird bereitgestellt, die in der Lage ist, eine hohe Ausgabe, selbst in einem hohen Drehzahlbereich, bereitzustellen, um eine Größenzunahme zu unterdrücken. Die Zündspule für einen Verbrennungsmotor umfassend: einen Mittelkern, angeordnet an einer Innenseite einer Primärspule und einer Innenseite einer Sekundärspule; ein Seitenkern, angeordnet an einer Außenseite der Primärspule und einer Außenseite der Sekundärspule und kombiniert mit dem Mittelkern, um einen geschlossenen Magnetschaltkreis zu bilden; ein oder eine Vielzahl an Spalten, bereitgestellt zwischen dem Mittelkern und dem Seitenkern, oder im Seitenkern; und einen Magneten, der in jedem der einen oder mehreren Spalte angeordnet ist, wobei eine Summe von Querschnittsflächen des einen oder einer Vielzahl von Spalten auf das Zweihundertfache oder mehr und Fünfhundertfache oder weniger des Durchschnittswertes der Dicke des einen oder mehrerer Spalte gesetzt ist, und eine Sperrvorspannung gleich oder höher als eine Sättigungsmagnetflussdichte des Mittelkerns wird durch den Magneten angelegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor, die an einem Verbrennungsmotor befestigt ist, zum Beispiel für ein motorisiertes Fahrzeug, und die ausgestaltet bzw. konfiguriert ist, eine Zündkerze mit Hochspannung zu versorgen, wodurch eine Zündfunkenentladung erzeugt wird.
Stand der Technik
Bisher wurden verschiedene Mittel als Zündspule für einen Verbrennungsmotor bzw. eine Verbrennungskraftmaschine verwendet, um den Wirkungsgrad und die Menge der erzeugten elektrischen Spannung zu erhöhen (siehe Beispielsweise Patentliteratur 1 und 2).
Jedoch wurde die Zündspule für einen Verbrennungsmotor bisher nur unter Berücksichtigung einer Höchstleistung (engl. peak performance) der Zündspule entwickelt.
Zitierungsliste
Patentliteratur

[PTL 1] JP 2734540 B2 (Magnetischer Schaltkreis)
[PTL 2] JP 2007-103482 A (Magnetischer Widerstand)

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In den letzten Jahren wurde ein Kompressionsverhältnis erhöht und ein Downsizing-Turbo-Fahrzeug entwickelt, um den Wirkungsgrad der Motorverbrennung bezüglich eines Bedarfs zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs zu erhöhen. Dementsprechend werden eine Erhöhung der Spannung und der Ausgabe der Zündspule gefordert, um einen sicheren dielektrischen Durchschlag und eine Verbrennung unter einem hohen Kompressionszustand durchzuführen.
Bei einigen derartigen Fahrzeugen ist ein Kompressionsverhältnis so eingestellt, dass es in einem hohen Drehzahlbereich oder auch in einem Niederspannungsbereich hoch ist, und somit ist eine Zündspule, die so konfiguriert ist, dass sie eine hohe Ausgabe von dem Niederspannungsbereich zum Hochdrehzahlbereich bereitstellt, erforderlich.
In einer Zündspule des Standes der Technik wurde ein derartiges Verfahren verwendet, bei dem eine zentrale Kernquerschnittsfläche vergrößert wird, um die Energie zu erhöhen, und ein Drahtdurchmesser einer Primärspule (ein Drahtdurchmesser einer Wicklung der Primärspule) wird erhöht, um dessen Widerstand zu verringern, wodurch die Energie im hohen Drehzahlbereich oder auch im Niederspannungsbereich erhöht wird.
Selbst in dem Fall, in dem das vorher erwähnte Verfahren verwendet wird, müssen die Kernquerschnittsfläche und der Drahtdurchmesser der Primärspule und dergleichen stark vergrößert werden, um eine hohe Drehzahlcharakteristik zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben genannte Problem gemacht und hat daher die Aufgabe, eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die in der Lage ist, eine hohe Ausgabe selbst in einem hohen Drehzahlbereich bereitzustellen, um eine Größenzunahme zu unterdrücken.
Lösung des Problems
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, umfassend: einen Mittelkern, angeordnet an einer Innenseite einer Primärspule und einer Innenseite einer Sekundärspule; einen Seitenkern, angeordnet an einer Außenseite der Primärspule und einer Außenseite der Sekundärspule, und kombiniert mit dem Mittelkern, um einen geschlossenen Magnetschaltkreis zu bilden; ein oder eine Vielzahl an Spalten, bereitgestellt zwischen dem Mittelkern und dem Seitenkern, oder in dem Seitenkern; und einen Magneten, der in jedem der einen oder mehreren Spalte angeordnet ist, wobei eine Summe von Querschnittsflächen des einen oder einer Vielzahl von Spalten auf das 200-fache oder mehr und 500-fache oder weniger eines Durchschnittswertes einer Dicke des einen oder mehrerer Spalte gesetzt ist, und eine Sperrvorspannung gleich oder höher als eine Sättigungsmagnetflussdichte des Mittelkerns durch den Magneten angelegt wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, eine hohe Ausgabe zur Verfügung zu stellen, selbst in hohen Drehzahlbereichen um eine Größenzunahme zu unterdrücken.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht von oben gesehen, die eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, welche die Zündspule für einen Verbrennungsmotor der 1 darstellt, von schräg unten gesehen.
3 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, welches eine Aktion der Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, welches eine Aktion der Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist eine schematische Ansicht von oben gesehen, die eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, welche die Zündspule für einen Verbrennungsmotor der 5 darstellt, von schräg unten gesehen.
7 ist eine schematische Ansicht, um eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor zu veranschaulichen, nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Ansicht von oben, welche die Zündspule für einen Verbrennungsmotor der 7 darstellt.
9 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, welches eine Aktion der Zündspule für einen Verbrennungsmotor, gemäß des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist eine schematische Ansicht von oben, die eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Diagramm, welche den magnetischen Fluss von einem Magneten in der Zündspule für einen Verbrennungsmotor der 10 darstellt.
12 ist eine schematische Ansicht von oben, die eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine schematische Ansicht von oben, die eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
14 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, das eine grundlegende magnetische Eigenschaft einer Zündspule ohne einen Magneten dargestellt.
15 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, das eine grundlegende magnetische Eigenschaft einer Zündspule mit einen Magneten dargestellt.
16 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, das die Veränderung der magnetischen Eigenschaften, verursacht durch Erhöhung der Kernquerschnittsfläche, darstellt.
17 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, dass einen Energieanstieg an einer Spitze in einem niedrigen Drehzahlbereich darstellt.
18 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, dass einen Energieanstieg an einer Spitze in einem hohen Drehzahlbereich darstellt.
19 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, dass einen Vergleich zwischen Sg/lg < 200 und Sg/lg = 200 darstellt.
20 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, dass einen Vergleich zwischen Sg/lg > 200 und Sg/lg = 200 darstellt, wenn eine magneto-motorische Kraft gering ist.
21 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, dass einen Vergleich zwischen Sg/lg > 200 und Sg/lg = 200 darstellt, wenn eine magneto-motorische Kraft hoch ist.
22 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, dass einen Vergleich zwischen Sg/lg = 500 und Sg/lg > 500 darstellt.
23 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften, welches die Aktion der Zündspule für einen Verbrennungsmotor, gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Folgend wird eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor, gemäß jedem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es ist zu beachten, dass in jedem Ausführungsbeispiel dieselben oder entsprechende Teile mit demselben Bezugszeichen versehen sind und auf übereinstimmende Erläuterungen dieser verzichtet wird.
Als Erstes werden ein Prinzip und die Effekte der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
14 und 15 sind Diagramme der magnetischen Eigenschaften bzw. magnetischen Charakteristiken, die die grundlegenden magnetischen Eigenschaften (magnetischer Fluss – magneto-motorische Kraft – Charakteristik) einer Zündspule darstellen. Die Energie der Zündspule ist proportional zur Fläche eines schraffierten Teils jeder der 14 und 15.
Ein magnetischer Fluss eines Kern, der in der Zündspule verwendet wird, sättigt und sättigt magnetisch bei einem Wert eines Produkts einer Sättigungsmagnetflussdichte Bmax, die spezifisch durch ein Material und eine zentrale Kernquerschnittsfläche Sc bestimmt wird.
In einigen der Zündspulen für einen derartigen Verbrennungsmotor als Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, die nachfolgend in 1 beispielhaft dargestellt ist, wird ein Magnet 70 in einen Spalt 60 eines Mittelkerns 30 eingesetzt, in Bezug auf den Mittelkern 30 und den Seitenkern 40, die einen geschlossenen Magnetschaltkreis bilden. 14 ist ein Diagramm, das eine grundlegende magnetische Eigenschaft einer Zündspule ohne einen Magneten darstellt. 15 ist ein Diagramm, das eine grundlegende magnetische Eigenschaft einer Zündspule, die mit einem Magneten versehen ist, darstellt.
Bisher wurde in Zündspulen dieses Typs ein Magnet eingeführt, um die Energie im Mittelkern zu erhöhen, bei gleichbleibender Querschnittsfläche. Eine Sperrvorspannung wird in einer negativen Richtung vom Mittelkern angelegt, und ein magnetischer Widerstand und eine Magnetgröße werden so eingestellt, dass die Sperrvorspannung nahe einer magnetischen Sättigung in negativer Richtung liegt. Dann wird der magnetische Fluss durch eine Primärspule eingespeist, bis eine magnetische Sättigung in einer positiven Richtung auftritt, d.h. eine magneto-motorische Kraft wird angelegt. Auf diese Weise wird die Ausgabe erhöht, während eine Größenzunahme des Mittelkerns verhindert wird.
Andererseits wird in einem hohen Drehzahlbereich eine Stromzufuhrperiode Ton für die Primärspule, die die Ausdrücke (1) und (2) erfüllt, auf jede Drehzahl eingestellt, so dass die Leistung einer magneto-motorischen Kraft während der Stromzufuhrperiode Ton entsprechen kann. αc ≥ ∫^Ton0(Vc × I1)dt (1) αd ≥ ∫^Ton0(Vce × I1)dt (2)
I1 bezeichnet hier einen Strom, der auf einer Zündspulen-Primärseite (der Primärspule und einem Spulentreiber) fließt, und wird wie folgt angenähert. I1 = V1/R1{1 – exp{ – (R1/L1) × Ton}] (3)
Ausdrücke (1) bis (3) basieren auf dem folgenden.

αc:: vorgeschriebener elektrischer Energiewert der Primärspule
αd:: vorgeschriebener elektrischer Energiewert des Spulentreibers
Vc:: Spannung zwischen den beiden Enden der Primärspule
Vce:: Spannung zwischen den beiden Enden des Spulentreibers (Zündvorrichtung = Schaltelement)
V1:: an der Primärseite zugeführte Spannung
R1:: kombinierter Widerstand (Primärspulenwiderstand und Strangwiderstand, und ähnliches) angeschlossen an Primärseite
L1:: primäre Induktivität

Die rechte Seite des Ausdrucks (1) repräsentiert einen Verlust in der Primärspule. Die rechte Seite des Ausdrucks (2) repräsentiert einen Spulentreiber-Verlust. Ausdrücke (1) und (2) zeigen, dass die Stromzufuhrperiode Ton der Zündspule geändert werden muss, so dass diese Verluste kleiner oder gleich der vorgeschriebenen Werten sind, damit die Wärmeerzeugung unterdrückt wird.
Wenn Ton gemäß Ausdruck (3) verringert wird, verringert sich I1. Die magneto-motorische Kraft, die in den Magnetschaltkreis eingespeist wird, ist als Produkt des Primärstroms I1 und einer Primäranzahl an Windungen n1 gegeben, und daher wird die magneto-motorische Kraft verringert, wenn Ton verringert wird.
Wenn eine Motordrehzahlcharakteristik betrachtet wird, erhöht sich die Zahl der Zündungen pro Einheitsperiode proportional zur Motordrehzahl und daher erhöht sich die Wärmeerzeugung proportional zur Drehzahl im hohen Drehzahlbereich. Deshalb verringern sich αc und αd umgekehrt proportional zur Drehzahl. Da αc und αd sich verringern muss die Stromzufuhrperiode Ton für die Primärspule im hohen Drehzahlbereich unterdrückt werden. Wie vorher beschrieben verringert sich der Primärstrom I1, wenn sich die Stromzufuhrperiode Ton verringert und als Ergebnis verringert sich die magneto-motorische Kraft, die in den Kern eingespeist wird. Somit nimmt in einer normalen Zündspule die Energie bei einer hohen Drehzahl stärker ab als im Vergleich zu der Energie bei einer niedrigen Drehzahl. Die Drehzahl und die magneto-motorische Kraft, die eingespeist werden kann, sind umgekehrt proportional zueinander.
In einer herkömmlichen Zündspule beträgt die Primäranzahl an Windungen etwa 100 bis 150 Windungen, der maximale Strom, der durch die Primärspule läuft, ist etwa 10A und der Maximalwert der magneto-motorische Kraft ist etwa 1.500 AT.
Andererseits ändert sich eine eingespeiste magnetische Flussmenge (magneto-motorische Kraft) im hohen Drehzahlbereich gemäß einem Primärwiderstand und beträgt etwa 600 AT bis etwa 800 AT für den Primärwiderstand einer herkömmlichen Zündspule, was in etwa 0,3 Ω bis etwa 0,7 Ω beträgt. Wenn daher eine Fläche, die durch das Diagramm der magnetischen Eigenschaften im magneto-motorischen Kraftbereich (600 AT bis 1.500 AT) gegeben ist, erhöht werden kann, kann die Energie der Zündspule in einem Drehzahlbereich für die praktische Verwendung erhöht werden.
Wenn beispielsweise ein Bereich in der Nähe von 600 AT bis 800 AT, der durch das Diagramm der magnetischen Eigenschaften gegeben ist, erhöht werden kann, erhöht sich die Energie im maximalen Drehzahlbereich.
Der Zündspule muss Energie gemäß der Motoranforderung (Energieanforderung gemäß der Drehzahl) zur Verfügung stellen und sie muss eine Spezifikation aufweisen, um für die Anforderung für jede Drehzahl die Fläche an der magnetischen Charakteristik sicherzustellen, die durch die für jede Drehzahl bestimmte magneto-motorische Kraft gegeben wird.
Bisher wird die Energie bei hohen Drehzahlen durch ein Verfahren erhöht, bei dem die magnetischen Eigenschaft bzw. die magnetische Charakteristik durch Vergrößerung der Kernquerschnittsfläche und durch Vergrößerung des Primärdrahtdurchmessers, d.h. der Wicklungsradius der Primärspule, verbessert werden, um den Stromverbrauch zu unterdrücken, wodurch die minimale magneto-motorische Kraft erhöht wird. Jedoch hat dieses Verfahren die folgenden Probleme, um die Energie bei hoher Drehzahl zu erhöhen.
Erhöhung der Kernquerschnittsfläche
Wie in 16 ändert sich das Diagramm der magnetischen Eigenschaften durch Vergrößerung der Kernquerschnittsfläche. Die durchgehende Linie repräsentiert eine Eigenschaft bzw. Charakteristik, bei der die Kernquerschnittsfläche mit Bezug auf die gestrichelte Linie vergrößert wird, wie durch Pfeil A angezeigt. Wenn die Kernquerschnittsfläche Sc vergrößert wird, so vergrößert sich BmaxxSc. Zu diesem Zeitpunkt wird angenommen, das die Querschnittsflächen-Verhältnisse des Seitenkerns, des Magneten und des Kernspalts zum Mittelkernquerschnittsfläche konstant sind.
Im niedrigen Drehzahlbereich, wie in 17 dargestellt, kann die Spitzenenergie, nämlich die magneto-motorische Kraft, maximal genutzt werden und vergrößert sich dadurch proportional zur Mittelkernquerschnittsfläche (ΔS1 = S1 – S2 + S3). In einem Bereich in dem die eingespeiste magneto-motorische Kraft gering ist, wie im hohen Drehzahlbereich, dargestellt in 18, verringert sich die Energiezunahme im Vergleich zur Zunahme an der Spitze, dargestellt in 17 (ΔSh = S1’ + S3’ < ΔSl). Deshalb ist im hohen Drehzahlbereich, in dem die eingespeiste magneto-motorische Kraft gering ist, die Leistungszunahme begrenzt.
Wenn sich darüber hinaus die Kernquerschnittsfläche vergrößert, vergrößert sich der Primärspulenwindungsdurchmesser, d.h. der Umfang der Primärspule, die um einen Spulenkörper einmal gewickelt ist, und eine Drahtgesamtlänge der Primärspule wird vergrößert, wodurch der Widerstandswert vergrößert wird. Die Wärmeerzeugung nimmt somit zu. Um die Wärmeerzeugung zu vermeiden, ist eine Abnahme der Stromzufuhrperiode erforderlich, und folglich nimmt die eingespeiste magneto-motorische Kraft im hohen Drehzahlbereich ab. Infolgedessen nimmt die Leistungssteigerungsmenge weiter ab. Wenn darüber hinaus der Drahtdurchmesser erhöht wird, um die Zunahme der Drahtlänge zu kompensieren, nimmt die Größe der Spule zu.
Vergrößerung des Primärdrahtdurchmessers
Wenn der Primärwiderstand durch Vergrößerung des Primärdrahtdurchmessers verringert wird, wird die Spannung zwischen beiden Enden der Primärspule reduziert und die Wärmeerzeugung der Primärspule wird verringert. Wenn daher nur die durch den Ausdruck (1) auferlegte Beschränkung berücksichtigt wird, kann die Stromzufuhrperiode Ton für die Primärspule erhöht werden, und als Ergebnis kann der eingespeiste magnetische Fluss erhöht werden.
In Bezug auf Ausdruck (2) verringert sich andererseits eine Stromzufuhrperiode, die benötigt wird um dieselbe magneto-motorische Kraft (= Abschaltstrom) zu erhalten, da sich der Primärwiderstand gemäß Ausdruck (3) verringert. Daher verringert sich die Wärmeerzeugung mehr oder weniger und die Stromzufuhrperiode kann verlängert werden, wodurch die in den Kern eingespeiste, magneto-motorische Kraft erhöht wird. Die Stromzufuhrperiode-Abnahmemenge ist gering, wenn sich der Primärwiderstand verringert, und die Erhöhungsmenge des eingespeisten magnetischen Flusses ist daher gering. Daher ist eine substanzielle Drahtdurchmesser-Vergrößerung der Primärspule notwendig, um die hohe Drehzahlcharakteristik zu verbessern.
Daher ist es schwierig, die Hochdrehzahlcharakteristik im Stand der Technik stark zu verbessern, und eine Größenzunahme ist für die Verbesserung unvermeidlich.
Angesichts der vorher erwähnten Probleme weist ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Merkmal auf, dass eine Summe (Gesamt) Sg der Querschnittsflächen der Spalte auf das Zweihundertfache oder mehr und Fünfhundertfache oder weniger eines Mittelwerts bzw. Durchschnittswerts lg der Dicken der Spalte (200 ≤ Sg/lg ≤ 500) eingestellt ist, wodurch die Anwendung einer Sperrvorspannung durch den Magneten erreicht wird, die gleich der Mittelkern-Sättigungsmagnetflussdichte ist.
Wenn die Zahl der Spalte eins beträgt, ist die Querschnittsfläche Sg des Spalts auf das Zweihundertfache oder mehr und Fünfhundertfache und weniger des Mittelwerts lg der Dicke des Spalts eingestellt. Wenn die Zahl der Spalte zwei beträgt, ist die Summe Sg der entsprechenden Querschnittsflächen der Spalte auf das Zweihundertfache oder mehr und Fünfhundertfache und weniger des Mittelwerts lg der Dicken der entsprechenden Spalte eingestellt.
Magnetische Eigenschaften für einen Fall, in dem Sg/lg < 200 und Sg/lg = 200 miteinander verglichen werden, werden in 19 dargestellt (Vergleich zwischen einem Fall, in dem Sg/lg gleich einer Untergrenze der vorliegenden Erfindung ist, und einem Fall, in dem Sg/lg weniger als die Untergrenze ist). In 19 repräsentiert die durchgehende Linie den Fall, in dem Sg/lg = 200 ist, und die gestrichelte Linie repräsentiert das Beispiel, in dem Sg/lg < 200 ist. Wenn Sg/lg = 200 ist, tritt die magnetische Sättigung in der Nähe von 1.500 AT auf, was die Obergrenze der magneto-motorischen Kraft darstellt, die in der Zündspule verwendet wird. Die für die Zündspule verwendete Obergrenze der magneto-motorischen Kraft, nämlich 1.500 AT, ist z.B. das rechte Ende einer Zündspulen-Verwendungsbereich RU der 19. AT0 bezeichnet eine magneto-motorische Kraft im Zündspulen-Verwendungsbereich RU. Wenn andererseits Sg/lg < 200 ist, erscheint der magnetische Sättigungspunkt bei einer magneto-motorische Kraft, die gleich oder größer der Obergrenze der magneto-motorischen Kraft ist (1500 AT) ist, welche für die Zündspule verwendet wird. Das heißt, die magnetische Eigenschaft ist eine Eigenschaft, die einen niedrigen Gradienten hinsichtlich der Achse der magneto-motorischen Kraft AT aufweist. Wenn daher die Zündspule bei einer magneto-motorische Kraft verwendet wird, die gleich oder kleiner ist als 1.500 AT, ist die magnetische Flussmenge geringer als bei Sg/lg = 200. Das heißt, der magnetische Fluss verringert sich für dieselbe magneto-motorische Kraft im Vergleich zu dem Fall, bei dem Sg/lg = 200. Somit ist die Zündspulenenergie Sgt200 für Sg/lg < 200 geringer als die Zündspulenenergie Seq200 für Sg/lg = 200 (Seq200 > Sgt200). Darüber hinaus zeigt die Erhöhung der magnetischen Flussmenge auch eine Beziehung von φSeq200 > φSgt200.
Ein Bereich, der Energie repräsentiert, ist eine Fläche eines Dreiecks mit der magnetischen Fluss-φ-Achse als eine Seite.
Als nächstes werden in 20 und 21 die magnetischen Eigenschaften für einen Fall gezeigt, bei denen Sg/lg > 200 und Sg/lg = 200 miteinander verglichen werden. 20 ist ein Diagramm, welches einen Fall zeigt, bei dem die magneto-motorische Kraft gering ist, und 21 ist ein Diagramm, welches einen Fall zeigt, bei dem die magneto-motorische Kraft groß ist. In 20 und 21 repräsentiert die durchgehende Linie das Beispiel, bei dem Sg/lg > 200 gilt, und die gestrichelte Linie repräsentiert den Fall, bei dem Sg/lg = 200 gilt. Wenn Sg/lg > 200 ist, ist der Gradient der magnetischen Charakteristik hinsichtlich der Achse der magneto-motorischen Kraft AT groß, im Vergleich zu dem Fall, bei dem Sg/lg = 200 ist, und der magnetische Sättigungspunkt ist gleich oder kleiner als 1.500 AT. In 20 erfolgt die magnetische Sättigung bei der magneto-motorische Kraft AT0 in den entsprechenden Fällen bei denen Sg/lg > 200 und Sg/lg = 200 sind. In 21 erfolgt die magnetische Sättigung bei einer magneto-motorischen Kraft AT1 (AT1 > AT0) in dem Zündspulen-Verwendungsbereich RU in dem Fall, bei dem Sg/lg = 200 ist.
Mit Bezug auf die 20 und 21 ist zu erkennen, dass sich die Energie nach der magnetischen Sättigung kaum erhöht, selbst wenn die eingespeiste magneto-motorische Kraft erhöht wird. Daher ist die Energie (Fläche) im Falle des Merkmals von Sg/lg > 200 gering im Vergleich zu dem Merkmal von Sg/lg = 200 für eine Verwendung in der Nähe von 1.500 AT. In 21 wird die magneto-motorische Kraft erhöht durch die magnetische Sättigung (Slt200' ≈ Seq200'). Darüber hinaus wird die Beziehung in der Energie bei der hohen magneto-motorischen Kraft umgekehrt, aufgrund der magnetischen Sättigung (Slt200' < Seq200').
Andererseits wird in einem Bereich der magneto-motorischen Kraft, die geringer ist als die magneto-motorische Kraft, bei der die magnetische Sättigung auftritt, wie unter Bezugnahme auf 19 beschrieben, der Gradient der magnetischen Eigenschaft groß, und der eingespeiste magnetische Fluss ist somit für die gleiche magneto-motorische Kraft in dem Fall groß, bei dem Sg/lg > 200 im Vergleich zu dem Fall ist, bei dem Sg/lg = 200 ist. Daher ist die Energie in dem Fall groß, bei dem Sg/lg > 200 ist. Wenn die Energie, die weniger als 1.500 AT beträgt, durch die eingespeiste magnetische Flussmenge erhöht wird, d.h. wenn eine benötigte Leistung eine Motordrehzahl ist, die höher (gleich oder größer als) ist als eine mittlere Drehzahl, bei der der eingespeiste magnetische Fluss verringert werden muss, und zwar mit den Restriktionen, die auf den Ausdrücken (1) und (2) beruhen, wird die Energie weiter erhöht als bei dem Fall, bei dem Sg/lg = 200 (Slt200 > Seq200) ist. Darüber hinaus zeigt die Erhöhung der magnetischen Flussmenge auch eine Beziehung von φSlt200 > φSeq200.
In 22 wird Sg/lg weiter vergrößert und die magnetischen Charakteristiken für Sg/lg = 500 und Sg/lg > 500 werden miteinander verglichen (Vergleich zwischen einem Fall, in dem Sg/lg gleich der Obergrenze der vorliegenden Erfindung ist und einem Fall, in dem Sg/lg größer ist als der Obergrenzwert). In 22 repräsentiert die durchgehende Linie den Fall, in dem Sg/lg = 500 ist, und die gestrichelte Linie repräsentiert das Beispiel, in dem Sg/lg > 500 ist.
Wenn Sg/lg = 500 ist, tritt die magnetische Sättigung in einer Nähe der minimalen magneto-motorische Kraft auf, welche eine magneto-motorische Kraft darstellt, die bei maximaler Drehzahl für die Zündspule verwendet wird. Wie daher mit Bezug auf die 19 bis 21 beschrieben, wird eine Eigenschaft, bei der die Leistung auf Grund der magnetischen Sättigung nicht erhöht wird, in dem Bereich präsentiert, in dem die magneto-motorische Kraft groß ist, aber die Energie (Fläche) ist bei einem Maximum bei der minimalen magneto-motorischen Kraft.
In dem Fall, bei dem Sg/lg > 500 ist, tritt im Vergleich zu dem Fall, bei dem Sg/lg = 500 ist, andererseits die magnetische Sättigung bei einer noch kleineren magneto-motorischen Kraft auf und die Energie ist daher in dem magneto-motorischen Kraftbereich gering, der als die Zündspule (Sgt500 < Seq500) verwendet wird. Wenn Sg/lg > 500 ist, findet eine magnetische Sättigung früh statt und die Leistung ist daher gering.
Daher kann die Energie (Fläche) bei einer Drehzahl im Drehzahlbereich maximiert werden, der von der Zündspule verwendet wird, in dem die Beziehung auf 200 ≤ Sg/lg ≤ 500 gesetzt wird.
Darüber hinaus wird bei dieser Gelegenheit aus der Tatsache, dass die Sättigungs-Magnetflussmenge nicht zunimmt, offensichtlich, dass die Mittelkern-Querschnittsfläche Sc nicht erhöht werden muss und daher der Primärwiderstand nicht erhöht wird. Als Ergebnis kann die eingespeiste magneto-motorische Kraft im hohen Drehzahlbereich im Vergleich zu einer erhöhten Mittelkern-Querschnittsfläche des Standes der Technik erhöht werden.
Erstes Ausführungsbeispiel
Eine Beschreibung eines spezifischen Beispiels der Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird nun gegeben.
1 ist eine schematische Ansicht von oben gesehen, die die Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 dargestellt umfasst die Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß erstem Ausführungsbeispiel eine Primärspule 10, eine Sekundärspule 20, den Mittelkern 30, der an der Innenseite der Primärspule 10 angeordnet ist, um die Primärspule 10 und die Sekundärspule 20 magnetisch miteinander zu koppeln, der Seitenkern 40, der mit dem Mittelkern 30 kombiniert ist, um einen geschlossenen Magnetschaltkreis zu bilden, einen Spulentreiber (Zündvorrichtung) 80, der so konfiguriert ist, dass er die Steuerung des Anlegens einer Stromversorgung oder Unterbrechung der Stromzufuhr zu der Primärspule 10 gemäß einem Treibersignal von einer ECU (nicht gezeigt) oder dergleichen ausführt, und eine Isoliergehäuse 50, dass konfiguriert ist, die entsprechenden Komponenten aufzunehmen. Ein Ende des Seitenkerns 40 grenzt an ein Ende des Mittelkerns 30. Ein weiteres Ende des Seitenkerns 40 ist einem anderen Ende des Mittelkerns 30 über einen Spalt 60 zugewandt. Ein Magnet 70, der dieselbe Größe wie der Spalt 60 aufweist, wird in den Spalt 60 eingesetzt.
Die Primärspule 10 und die Sekundärspule 20, die an der äußeren Seite der Primärspule 10 gewickelt ist, sind insbesondere um den Mittelkern 30 gewickelt. Zum besseren Verständnis der Struktur wurden die Primärspule 10 und die Sekundärspule 20 an einem Oberseitenabschnitt des Mittelkerns 30 für die Darstellung weggelassen. Der Seitenkern 40 ist Ringförmig, und erstreckt sich über eine vollständige Drehung um den Mittelkern 30, um den die Primärspule 10 und die Sekundärspule 20 gewickelt sind. Das eine Ende des Mittelkerns 30 grenzt an eine Oberfläche, die als das eine innere Ende des Seitenkerns 40 dient. Das andere Ende des Mittelkerns 30 hat eine solche Form, dass seine Querschnittsfläche auf einer Ebene, die orthogonal zu einer magnetischen Flussrichtung innerhalb des Mittelkerns 30 ist, zunimmt und einer Oberfläche gegenüberliegt, die als das andere innere Ende dient, das dem vorher erwähnten Ende des Seitenkerns 40 über den Spalt 60 zugewandt ist. Der Magnet 70, der dieselbe Größe wie der Spalt 60 aufweist, wird in den Spalt 60 eingesetzt.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht (Magnetschaltkreisdiagramm), welche die Zündspule für einen Verbrennungsmotor der 1 ohne die Primärspule 10 und die Sekundärspule 20 darstellt, von schräg unten gesehen, hinsichtlich der Richtung der 1. Die Zündspule für einen Verbrennungsmotor weist ein Merkmal auf, dass eine Querschnittsfläche 62 (Sg) 300 mal (Sg/lg = 300) eine Dicke 61 (lg) des Spalts 60 beträgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Querschnittsfläche (Sg) des Spalts und einer Querschnittsfläche (Sm) des Magneten, der später beschrieben wird, entsprechende Querschnittsflächen auf Ebenen, die orthogonal zur entsprechenden Dickenrichtung liegen. Querschnittsflächen (Sc und Ss) des Mittelkerns und des Seitenkerns sind Querschnittsflächen auf Ebenen, die jeweils orthogonal zu einer Längsrichtung des Kerns oder der magnetischen Flussrichtung im Kern sind (dies gilt nachfolgend).
3 ist ein Diagramm, welches einen Vergleich zwischen einer magnetischen Eigenschaft der Zündspule (Sg/lg = 300), dargestellt in 1 und 2, und einer magnetischen Eigenschaft zeigt, wenn die Querschnittsfläche Sg die zweihundertfache Dicke (Sg/lg = 200) lg des Spalts beträgt. Der Magnet 70, der dieselbe Größe wie der Spalt 60 aufweist, wird auch in dem Fall eingesetzt, in dem Sg/lg = 200 beträgt, und andere Konfigurationen sind dieselben wie die der Zündspule, die in 1 und 2 dargestellt sind.
In der Zündspule gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, die wie vorher beschrieben konfiguriert ist, ist die Energie gemäß 3 bei etwa 700 AT, die in der Nähe von beispielsweise der maximalen Motordrehzahl verwendet wird, in dem Fall, in dem Sg/lg = 300 ist, dargestellt durch die durchgezogene Linie, um etwa 50% erhöht, verglichen mit dem Fall, in dem Sg/lg = 200 ist, dargestellt durch die gestrichelte Linie. Es wird daher verstanden, dass die Eigenschaft verbessert wird, wenn die Leistung in dem Motor in der hohen Drehzahlregion (niedriger magneto-motorischer Kraft) erhöht werden muss.
Der O-förmige Seitenkern wird in dem vorherigen Beispiel verwendet, aber ein C-förmiger Kern kann auch verwendet werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
In einer Erfindung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist die Querschnittsfläche Sm des Magneten 70 so gesetzt, dass sie gleich oder größer als das Dreifache der Querschnittsfläche Sc des Mittelkerns 30 ist. Darüber hinaus wird die Querschnittsfläche Sg des Spalts 60 gleich oder größer als die Querschnittsfläche Sm des Magneten 70 gesetzt, d.h. gesetzt als Sm ≤ Sg. Als Ergebnis kann eine ausreichende Sperrvorspannung angelegt werden. 4 ist ein Diagramm der magnetischen Eigenschaften zur Darstellung eines Vergleichs zwischen einem Fall mit Sm/Sc ≥ 3 (durchgehende Linie) und einem Fall mit Sm/Sc < 3. In 4 wird der Magnetfluss-Sättigungspunkt im negativen Bereich der magnetischen Eigenschaft in Richtung der Seite der hohen magneto-motorischen Kraft verschoben, in der Region in der die magneto-motorische Kraft AT positiv ist, indem die Querschnittsfläche Sm des Magneten (Sm/Sc ≥ 3) erhöht wird. Als Ergebnis vergrößert sich der niedrige magneto-motorische Kraftbereich und die Leistung kann dadurch verbessert werden. Auf ähnliche Art und Weise kann darüber hinaus die Energie (Fläche) in einem hohen magneto-motorische Kraftbereich erhöht werden ohne die Größe des Mittelkerns 30 zu vergrößern. Die Energie in dem hohen Drehzahlbereich erhöht sich zusätzlich und der Mittelkern 30 kann verkleinert werden, gemäß einer benötigten Leistung im niedrigen Drehzahlbereich.
Wenn die Zahl jedes Spalts 60 und des Magneten 70 eins ist, wird die Querschnittsfläche Sm des Magneten auf das dreifache oder mehr der Querschnittsfläche Sc des Mittelkerns 30 eingestellt. Wenn die Zahl der Spalte 60 und der Magneten 70 zwei oder mehr ist, wird die Summe Sm der Querschnittsflächen der Magnete auf das dreifache oder mehr der Querschnittsfläche Sc des Mittelkerns 30 eingestellt.
Während die Untergrenze der Summe Sm der Querschnittsflächen der Magnete wie vorher beschrieben eingestellt ist, wird die Obergrenze der Summe Sm der Querschnittsflächen der Magnete auf weniger als das Siebenfache der Querschnittsfläche Sc des Mittelkerns 30 eingestellt (Sm/Sc < 7). Wenn die Summe Sm gleich oder mehr als das Siebenfache ist (Sm/Sc ≥ 7), wie durch die gestrichelte Linie von 23 dargestellt, erscheint eine gebogene Position nach der magnetischen Eigenschaft der minimalen magneto-motorischen Kraft ATL, und die Energie in einer Nähe der minimalen magneto-motorischen Kraft nimmt stark ab. Daher wird die Obergrenze auf Sm/Sc < 7 gesetzt, die durch die durchgezogene Linie repräsentiert ist.
Drittes Ausführungsbeispiel
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht von oben gesehen, die eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht (Magnetschaltkreisdiagramm), welche die Zündspule für einen Verbrennungsmotor der 5 ohne die Primärspule 10 und die Sekundärspule 20 darstellt, von schräg unten gesehen, hinsichtlich der Richtung der 5. Gemäß des dritten Ausführungsbeispiels, wie in 5 dargestellt, werden die Spalte 60 und Magneten 70 im Seitenkern 40 angeordnet. Ferner können der Spalt 60 und der Magnet 70 geneigt angeordnet sein, wie dargestellt. Andere Konfigurationen sind dieselben wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
In der Zündspule, die auf diese Weise konfiguriert ist, sind die Spalte 60 und die Magneten 70 in dem Seitenkern 40 angeordnet. Selbst in einem Fall einer solchen Spulenkonfiguration, bei der die Zahl der Windungen der Primärspule 10 und der Sekundärspule 20 niedrig ist, einem Fall, bei dem ein Raum zur Vergrößerung der Querschnittsfläche der Spitze des Mittelkerns 30 nicht existiert, oder ähnliches, können somit die Querschnittsfläche 62 (Sg) der Spalte 60 und die Querschnittsfläche (Sm) der Magneten 70 sichergestellt werden. Somit kann die magnetische Eigenschaft leicht eingestellt werden. Darüber hinaus kann die zu sichernde magnetische Eigenschaft in dem Seitenkern 40 eingestellt werden, und daher können der Mittelkern 30, die Primärspule 10 und der Sekundärkern 20 somit gemeinsame Komponenten sein.
Die Spalte 60 und die Magnete 70 sind an zwei Stellen auf beiden Seiten des Seitenkerns 40 in der dargestellten Zündspule vorgesehen und beispielsweise 2 × Sg/lg = Sc/lg = 300.
Viertes Ausführungsbeispiel
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, um eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor zu veranschaulichen, nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8 ist eine schematische Ansicht von oben (magnetisches Schaltdiagramm), welche die Zündspule für einen Verbrennungsmotor der 7 darstellt. Gemäß des vierten Ausführungsbeispiels, wie in 7 dargestellt, wird eine Belastungsdicke des Seitenkerns 40 erhöht und die Breite davon verringert. Darüber hinaus wird die Querschnittsfläche (Sm) des Magneten 70 verringert im Vergleich mit der Querschnittsfläche 62 (Sg) des Spalts 60. Mit anderen Worten wird die Querschnittsfläche (Sg) des Spalts 60 hinsichtlich der Querschnittsfläche (Sm) des Magneten 70 vergrößert. Ferner wird eine Dicke 62a des Spalts 60 an Abschnitten verringert, die nicht an den Magneten 70 angrenzen, und eine Querschnittsfläche (Ss) des Seitenkerns 40 wird im Vergleich zu der Querschnittsfläche (Sc) des Mittelkerns 30 erhöht.
Wenn die Querschnittsfläche (Ss) des Seitenkerns 40 klein ist, im Vergleich zu der Querschnittsfläche (Sc) des Mittelkerns 30, erfolgt die magnetische Sättigung des Seitenkerns 40 vor der magnetische Sättigung des Mittelkerns 30. Daher nimmt der magnetische Widerstand in der Region zu, in der der Seitenkern 40 magnetisch gesättigt ist und der Gradient der magnetischen Eigenschaft abnimmt. Somit ist eine magnetische Eigenschaft in dem Fall, in dem Sc ≥ Ss ist, wie durch die gestrichelte Linie von 9 repräsentiert und eine magnetische Eigenschaft in dem Fall, in dem Sc < Ss ist, der durch die durchgezogene Linie von 9 repräsentiert wird. Wenn Sc ≥ Ss ist, verringert sich die Fläche wenn die Magnet-Sperrvorspannung in der Nähe des magnetischen Eigenschaft Negativseiten-Sättigungspunkts angelegt wird. Somit kann die Energie ohne die magnetische Sättigung des Seitenkerns 40 erhöht werden, bevor der Mittelkern 30 magnetisch gesättigt wird, wenn die Magnetsperrvorspannung angelegt wird, indem eine solche Beziehung von Sc < Ss bereitgestellt wird. In 9 stellt W einen Leistungsverbesserungsabschnitt dar.
Darüber hinaus wird die Höhe des Seitenkerns 40 erhöht und die Querschnittsfläche kann somit in der Belastungsdickenrichtung in ihrer Länge vergrößert werden. Dadurch kann die Querschnittsfläche in der Breitenrichtung in ihrer Länge verringert werden, und die Verkleinerung kann dadurch erreicht werden. Darüber hinaus wird die Querschnittsfläche Sm der Magnete 70 im Vergleich zu der Querschnittsfläche (Sg) 62 der Spalte 60 und die Dicke 62a des Spalts 60 an den Abschnitten, die nicht an den Magneten 70 angrenzen, verringert. Daher kann selbst dann, wenn eine Dicke des Magneten 70 sicherstellt, die eine Beschädigung während der Montage verhindert, eine durchschnittliche Dicke (durchschnittliche lg) der Spalte verringert werden, da die Dicke 62a des Spalts an den Teilen, die nicht an den Magneten 70 angrenzen, verringert wird. Als Ergebnis kann Sg/lg erhöht werden, selbst wenn Sg verringert wird.
Fünftes Ausführungsbeispiel
10 ist eine schematische Ansicht (magnetisches Schaltdiagramm) von oben, die eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 11 ist ein Diagramm (magnetisches Schaltdiagramm), welche den magnetischen Fluss eines Magneten in der Zündspule für einen Verbrennungsmotor der 10 darstellt. Gemäß des fünften Ausführungsbeispiels, wie in 10 dargestellt, wird die Querschnittsfläche Sm des Magneten 70 verringert, mit Bezug auf die Querschnittsfläche Sg des Spalts 60 und die Dicke 62b des Spalts 60 wird an den Abschnitten, die nicht an den Magneten 70 angrenzen, vergrößert. Andere Konfigurationen sind dieselben wie die des vierten Ausführungsbeispiels.
In der Zündspule, die wie vorher beschrieben konfiguriert ist, bildet der magnetische Fluss des Magneten 70 keine Schleife, ohne den Mittelkern 30 zu kreuzen, und der magnetische Fluss des Magneten 70 kann effizient an den Mittelkern 30 angelegt werden.
In dem Abschnitt des Spalts 60 mit der großen Dicke 62b wird der magnetische Fluss erzeugt, der den Mittelkern 30 nicht kreuzt. Jedoch ist ein Raumabstand lang, und daher ist es unwahrscheinlich, dass der magnetische Fluss den Raum passiert, und nimmt ab.
Die vorher erwähnte Konfiguration kann auch auf einen Fall angewendet werden, bei dem der Spalt 60 und der Magnet 70 in dem Mittelkern 30 vorgesehen sind.
Sechstes Ausführungsbeispiel
12 ist eine schematische Ansicht (magnetisches Schaltdiagramm) von oben, die eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, wie in 12 dargestellt, sind Seitenkernabdeckungen 45, welche Kernpuffer sind, auf den Seitenoberflächen der Seitenkerne 41 und 42. Eine Hauptoberfläche des Magneten 70 grenzt an den Seitenkern 41 an und eine weitere Hauptoberfläche grenzt an den Seitenkern 42 über die Seitenkernverkleidung 45 an. Andere Konfigurationen sind dieselben wie die des dritten Ausführungsbeispiels.
In der Zündspule, die auf diese Weise konfiguriert ist, kann die Dicke (lg) 61 des Luftspalts 60 stabil gesichert werden ohne unnötigerweise die Dicke des Magneten 70 zur erhöhen und zusätzliche Komponenten zur Verfügung zu stellen. Das vorher genannte Beispiel ist so konfiguriert, dass der Magnet 70 an den Seitenkern 41 angrenzt und die Seitenkernverkleidung 45 wird am Seitenkern 42 zur Verfügung gestellt, wodurch die Dicke (lg) 61 des Luftspalts gesichert wird. Jedoch kann eine solche Konfiguration, dass der Magnet 70 an der Seite des Seitenkerns 42 anliegt, in ähnlicher Weise ohne Probleme bereitgestellt werden. Ferner gibt es kein Problem, selbst wenn der Spalt 60 und der Magnet 70 zwischen dem Seitenkern 41 oder 42 und dem Mittelkern 30 in einer solchen Konfiguration angeordnet sind, dass die Kernabdeckung wie oben beschrieben vorgesehen ist.
Siebtes Ausführungsbeispiel
13 ist eine schematische Ansicht (magnetisches Schaltdiagramm) von oben, die eine Zündspule für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, nach einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, wie in 13 dargestellt, wird der Seitenkern 40 durch ein Kornorientiertes elektrisches Stahlblech gebildet. Die Richtung orthogonal zur axialen Richtung (magnetische Flussrichtung) des Mittelkerns 30 ist auf eine einfache Magnetisierungsrichtung MD eingestellt, und der Spalt 60 und der Magnet 70 sind an einen Teil des Seitenkerns 40 angeordnet, der sich in der gleichen Richtung erstreckt (parallel) wie die axiale Richtung des Mittelkerns 30. Darüber hinaus wird eine Breite der Teile des Seitenkerns 40 verringert, die sich in der einfachen Magnetisierungsrichtung MD erstrecken. Andere Konfigurationen sind dieselben wie die des dritten Ausführungsbeispiels.
In der Zündspule, die wie vorher beschrieben konfiguriert ist, wird die Querschnittsfläche des Teils des Seitenkerns 40, der sich in dieselbe Richtung erstreckt wie die axiale Richtung des Mittelkerns 30, vergrößert, um die großen Querschnittsflächen Sg und Sm des Spalts 60 und des Magneten 70 sicher zu stellen. Daher tritt die magnetische Sättigung nicht auf, selbst wenn diese Richtung eine Richtung ist, in der die Sättigungsmagnetflussdichte gering ist. Außerdem ist die Sättigungsmagnetflussdichte in der einfachen Magnetisierungsrichtung groß und die Breite in der einfachen Magnetisierungsrichtung kann verringert werden.
In dem Kornorientierten elektrischen Stahlblech ist eine Sättigungs-Magnetflussdichte Bmax1 in der einfachen Magnetisierungsrichtung groß und eine Sättigungs-Magnetflussdichte Bmax2 ist in einer Richtung orthogonal zur einfachen Magnetisierungsrichtung gering. Die Spaltquerschnittsfläche und die dazu proportionale Seitenkernquerschnittsfläche müssen für die magnetische Widerstandsabstimmung vergrößert werden. Wenn also die Seitenkernquerschnittsfläche S1 vergrößert wird, wird die Querschnittsfläche in der einfachen Magnetisierungsrichtung auf S2 verringert, wobei die Querschnittsfläche des Mittelkerns 30 als Sc bezeichnet wird und die Sättigungsmagnetflussdichte als Bmax_c bezeichnet wird.
S1 > Sc > S2,
Bmax1 > Bmax_c > Bmax2,
deshalb
S1·Bmax ≈ S2·Bmax' ' ≥ Sc·Bmax_c.
Selbst wenn S2 verkleinert wird, tritt die Sättigung des Seitenkerns 40 nicht früher auf als die Sättigung des Mittelkerns 30. In dem vorherigen Beispiel wird nur der Seitenkern 40 durch ein Kornorientiertes elektrisches Stahlblech gebildet, aber der Mittelkern 30 kann durch ein Kornorientiertes elektrisches Stahlblech gebildet werden. In diesem Fall kann die Mittelkern-Querschnittsfläche verkleinert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Summe der Querschnittsflächen der Spalte Zweihundertfach oder mehr und Fünfhundertfach oder weniger als der Durchschnittswert der Dicke der Spalte und die Sperrvorspannung ist gleich oder größer der Mittelkern-Sättigungsmagnetflussdichte die durch den Magneten angelegt ist, wie oben beschrieben.
Der magnetische Widerstand (magnetische Eigenschaft) kann eingestellt werden, ohne die Größe der Mittelkern-Querschnittsfläche zu vergrößern, d.h. des Wicklungsdurchmessers des Primärkerns, durch Einstellen des Verhältnisses zwischen der Summe der Querschnittsflächen der Spalte und dem Durchschnittswert der Dicke der Spalte auf diese Art und Weise, und die Energie kann dadurch bei einer geeigneten magneto-motorische Kraft (Drehzahl) vergrößert werden.
Darüber hinaus ist die Summe der Querschnittsflächen der Magneten dreimal oder mehr und weniger als Siebenmal so groß wie die Querschnittsfläche des Mittelkerns und der Spaltquerschnittsfläche ist gleich oder größer als die Magnetquerschnittsfläche.
Die Energie in der niedrigen magneto-motorische Kraftregion und die Energie in der hohen magneto-motorische Kraftregion kann erhöht werden ohne die Größe des Mittelkerns zu vergrößern, d.h. des Wicklungsdurchmessers der Primärspule durch den Magneten, der eine ausreichende Sperrvorspannung anlegt. Darüber hinaus wird auch die Energie im niedrigen Drehzahlbereich (hohe magneto-motorische Kraft) erhöht und der Mittelkern kann verkleinert werden gemäß einer benötigten Leistung.
Darüber hinaus sind die Spalte und die Magneten im Seitenkern angeordnet.
Der magnetische Widerstand kann einfach eingestellt werden, indem die Magneten im Seitenkern auf diese Weise angeordnet werden und die magnetische Eigenschaft kann ebenfalls geändert werden ohne den Mittelkern, die Primärspule und die Sekundärspule zu ändern, die als gemeinsame Komponenten verwendet werden können.
Darüber hinaus ist die Höhe des Seitenkerns größer als die Höhe des Mittelkerns.
Die Seitenkernbreite kann unterdrückt werden, d.h. die Größenzunahme der Zündspule kann unterdrückt werden und der magnetische Widerstand kann eingestellt werden durch Laden des Seitenkerns, sodass er in der Belastungsdickenrichtung hoch ist, wenn die Seitenkern-Querschnittsfläche beibehalten wird.
Darüber hinaus ist die Querschnittsfläche des Seitenkerns größer als die Querschnittsfläche des Mittelkerns.
Eine Verringerung der magnetischen Eigenschaft (Zunahme des magnetischen Widerstands), die durch die magnetische Sättigung des Seitenkerns verursacht wird, kann unterdrückt werden, indem die Querschnittsfläche des Seitenkerns auf diese Art und Weise größer als die Querschnittsfläche des Mittelkerns eingestellt wird und die Leistung kann dadurch in der niedrigen magneto-motorische Kraftregion erhöht werden.
Darüber hinaus ist die Querschnittsfläche des Spalts größer als die Querschnittsfläche des Magneten.
Die Vergrößerung des Magneten kann unterdrückt werden und die Leistung kann verbessert werden, indem die Querschnittsfläche des Spalts größer eingestellt wird, als die Querschnittsfläche des Magneten und durch Einstellen der magnetischen Eigenschaft.
Darüber hinaus wird die Dicke des Spalts ohne Magnet verringert.
Die Dicke des Magneten kann eine Dicke sein, die hergestellt und zusammengesetzt ist, und der magnetische Widerstand kann eingestellt werden, indem die Dicke eines Teils des Spalts geändert wird, wodurch der magnetische Widerstand auf diese Weise eingestellt wird ohne unnötig die Dicke zu vergrößern. Deshalb können Herstellungsmängel und Montagemängel des Magneten und eine Vergrößerung unterdrückt werden.
Darüber hinaus wird die Dicke des Spalts in dem Abschnitt auf der Außenseite der Zündspule vergrößert.
Die Verknüpfungsschleife über den Spalt (ohne den Mittelkern zu kreuzen) des vom Magneten erzeugten magnetischen Flusses kann durch eine Vergrößerung der Außenseite des Spalts unterdrückt werden, wodurch der magnetische Widerstand auf diese Weise eingestellt wird und somit die inverse Vorspannung effizient durch den Magneten angewendet werden kann.
Darüber hinaus wird die Dicke des Magneten im Vergleich zu der Dicke des Spaltes verringert, und die Dicke des Spaltes wird durch den Kernpuffer gesichert.
Die Spaltdicke kann mit der Kernabdeckung eingestellt werden, um die Spaltdicke auf diese Weise zu sichern, ohne die Dicke des Magneten und die Anzahl der Komponenten unnötig zu erhöhen, und daher kann der magnetische Widerstand eingestellt werden, während eine unnötige Erhöhung der Kosten vermieden werden kann.
Darüber hinaus wird das Kornorientierte elektrische Stahlblech für den Seitenkern verwendet, und die einfache Magnetisierungsrichtung des Seitenkerns ist die Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Mittelkerns.
Die Seitenkernbreite in der einfachen Magnetisierungsrichtung kann unterdrückt werden (verkleinert), indem für den Seitenkern das Kornorientierte elektrische Stahlblech verwendet wird und die einfache Magnetisierungsrichtung des Seitenkerns so auf diese Weise eingestellt wird, dass sie die Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Mittelkerns ist. Die Querschnittsfläche wird so vergrößert, dass der große Spalt gesichert wird, in einer Richtung parallel zur Axialrichtung des Mittelkerns und daher tritt die magnetische Sättigung nicht auf, selbst wenn die Richtung die Richtung ist, die eine niedrige Sättigungs-Magnetflussdichte aufweist. Als Ergebnis kann die Dimension der axialen Richtung des Mittelkerns der Zündspule verringert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die entsprechenden Ausführungsbeispiele beschränkt und die vorliegende Erfindung umfasst alle möglichen Kombinationen der entsprechenden Ausführungsbeispiele.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, die in verschiedenen Bereichen verwendet werden.

Claims

Zündspule für Verbrennungsmotor umfassend: einen Mittelkern, angeordnet an einer Innenseite einer Primärspule und einer Innenseite einer Sekundärspule; ein Seitenkern, angeordnet an einer Außenseite der Primärspule und einer Außenseite der Sekundärspule und kombiniert mit dem Mittelkern, um einen geschlossenen Magnetschaltkreis zu bilden; einen oder eine Vielzahl an Spalten, bereitgestellt zwischen dem Mittelkern oder im Seitenkern; und einen Magneten, der in jedem der einen oder mehreren Spalte angeordnet ist, wobei eine Summe von Querschnittsflächen des einen oder der Vielzahl von Spalten auf das 200-fache oder mehr und 500-fache oder weniger des Durchschnittswertes der Dicke von jedem der einen oder der Vielzahl Spalte eingestellt ist, und wobei eine Sperrvorspannung gleich oder höher als eine Sättigungsmagnetflussdichte des Mittelkerns durch den Magneten angelegt wird.
Zündspule für Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei eine Summe von Querschnittsflächen der Magneten auf das dreifache oder mehr und weniger als siebenfache einer Querschnittsfläche des Mittelkerns eingestellt ist und wobei die Querschnittsfläche von jedem der einen oder Vielzahl von Spalten gleich oder größer eingestellt ist als die Querschnittsfläche des Magneten.
Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der eine oder die Vielzahl der Spalten und der Magnet im Seitenkern angeordnet sind.
Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Seitenkern eine größere Höhe aufweist, als eine Höhe des Mittelkerns.
Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Seitenkern eine größere Querschnittsfläche aufweist als eine Querschnittsfläche des Mittelkerns.
Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Querschnittsfläche von jedem der einen oder der Vielzahl der Spalte größer ist als eine Querschnittsfläche eines Magneten.
Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 6, wobei die Dicke von jedem der einen oder der Vielzahl der Spalte ohne den Magneten verkleinert ist.
Zündspule für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Dicke von jedem der einen oder der Vielzahl der Spalte erhöht wird an einem Abschnitt einer Außenseite der Zündspule.
Zündspule für Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Dicke des Magneten verringert ist, im Vergleich zur Dicke von jedem der einen oder der Vielzahl der Spalte und wobei die Dicke von jedem der einen oder mehreren Spalte durch ein Kernkissen sichergestellt ist.
Zündspule für Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei der Seitenkern gebildet ist durch die Verwendung eines Kornorientiertes elektrisches Stahlblech, und wobei der Seitenkern eine einfache Magnetisierungsrichtung aufweist, in eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung des Mittelkerns.