JP2000265935A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】所定の磁気回路性能を維持しつつその小型化が
容易となるコイル装置を提供する。 【解決手段】コイル装置は、センタコア１１、一次コイ
ル２１、二次コイル２２、イグナイタ１４、及びこれら
各部材を収容するケース１５等を備えて構成される。こ
れら各部材間の隙間は、絶縁層１６によって封止され
る。ケース１５は、例えば鉄−Ｓｉ（シリコン）系の焼
結体によって形成され、センタコア１１とともに閉磁路
を形成する。ケース１５と絶縁層１６との間にはゴム等
からなる弾性層１８が設けられ、この弾性層１８は一体
形成されてケース１５外に露出する連結部１９を有す
る。この連結部１９は、例えば円盤状をなす防振部１９
ａと円筒状をなすシール部１９ｂとからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル装置に関
し、特に内燃機関用点火コイル等に採用して好適なコイ
ル装置構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば内燃機関用点火コイル等に
採用されているコイル装置としては、特開平７−３２０
９６０号公報等に記載された装置が知られている。この
コイル装置の構造を図３に示す。

【０００３】同図３に示すように、このコイル装置は、
コア１１３、一次コイル１２１、二次コイル１２２及び
永久磁石１２７等を備えて構成される。ここで、一次コ
イル１２１、二次コイル１２２及び永久磁石１２７等は
ハウジング１０２内に収められ、エポキシ等の樹脂によ
ってモールドされている。

【０００４】また、コア１１３は、ほぼＵ字状をなす一
対のコア構成体１１１，１１２からなっている。一次コ
イル１２１は、こうして構成されるコア１１３の軸線Ｌ
を中心として一次ボビン１２１ａを介して巻回され、ま
た二次コイル１２２は、この一次コイル１２１の外周側
に設けられた二次ボビン１２２ａを介して同一次コイル
１２１と同軸状にコア１１３に巻回されている。すなわ
ち同コイル装置にあっては、一次コイル１２１に電流が
供給されると、上記軸線Ｌに沿ってコア１１３に磁束が
発生され、またこの一次コイル１２１への電流供給が停
止されると、その停止にともなう磁束の変化に従って、
二次コイル１２２に起電力が誘起される。

【０００５】さらにこのコイル装置において、両コア構
成体１１１，１１２間には、板状をなす永久磁石１２７
が、その磁極面が一次コイル１２１から発せられる磁束
の方向に対し所定角度だけ斜めに交差した状態で配設さ
れている。この永久磁石１２７は、一次コイル１２１へ
の電流供給にともない発生する磁束とは逆方向の磁束を
発生するものであり、こうした永久磁石１２７の配設に
よって、同一次コイル１２１への電流供給の停止に伴な
う単位時間当たりの磁束の変化量が増大され、上記二次
コイル１２２に誘起される起電力も効率良く増大され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
コイル装置にあっては、コア１１３を閉磁路として、そ
の磁気回路としての性能を高く維持するために、図３に
も示されるように、同コア１１３の一部がアウタコアと
してコイルケース１０２から大きくはみ出す構造となっ
ている。このため、当該コイル装置としての体格も自ず
と大きなものとなり、その配設に際しても種々の不便を
被ることとなっていた。特に、同従来のコイル装置のよ
うに、内燃機関用点火コイルとして用いられるものにあ
っては、その搭載箇所や搭載態様も自ずと制限されるこ
とから、こうした体格上の不都合も無視できないものと
なっている。

【０００７】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、所定の磁気回路性能を維持しつ
つその小型化が容易となるコイル装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、コイル装置において、コイ
ルが巻装された棒状コアを、同棒状コアの両端と磁気結
合される磁性材料を含む焼結体ケースによって覆い、前
記棒状コアと前記焼結体ケースとで閉磁路を形成したこ
とをその要旨とする。

【０００９】同構成では、棒状コアがセンタコア、焼結
体ケースがアウタコアとして機能するため、磁気回路と
しての機能も好適に維持しつつ、当該コイル装置を小型
化することが可能となる。その結果、コイル装置の設置
占有体積を小さくでき、その搭載にかかる自由度も大幅
に向上する。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
記載のコイル装置において、前記コイルは前記棒状コア
を共通のセンタコアとして巻装された一次及び二次コイ
ルからなり、前記棒状コアは、前記一次コイルから発せ
られる磁束と逆方向の磁束を発する永久磁石を同コア内
に備えてなることをその要旨とする。

【００１１】同構成では、永久磁石から発せられる磁束
の方向は一次コイルから発せられる磁束と逆方向である
ため、一次コイルへの電流の供給及び停止にともなう単
位時間当たりの磁束の変化量が増大され、ひいては二次
コイルに誘起される起電力も効率よく増大されるように
なる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載のコイル装置において、前記一次及び二次コイル
は前記棒状コアに同軸状に積層巻装されてなることをそ
の要旨とする。

【００１３】同構成では、一次及び二次コイルは棒状コ
アに同軸状に積層巻装される。そのため、当該コイル装
置の小型化が促進される。また、請求項４に記載の発明
は、請求項２または３記載のコイル装置において、前記
永久磁石は、前記棒状コアの内部において、その磁極面
が前記一次コイルから発せられる磁束の方向に対し斜め
に交差して設けられることをその要旨とする。

【００１４】同構成では、一次コイルへの電流の供給及
び停止にともなう単位時間当たりの磁束の変化量がさら
に増大されるため、二次コイルに誘起される起電力もさ
らに効率よく増大されるようになるとともに、当該コイ
ル装置のさらなる小型化の促進が可能となる。

【００１５】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
〜４のいずれかに記載のコイル装置において、前記焼結
体ケースの内部は樹脂によってモールドされてなり、そ
れらケースの内壁とモールド樹脂との間には弾性体材料
が介在されてなることをその要旨とする。

【００１６】同構成では、弾性体材料によって、焼結体
ケースとモールド樹脂との熱膨張係数の違いから生じる
応力が吸収される。また、当該コイル装置が内燃機関用
点火コイルとして同機関ヘッドに直接取り付けられるな
ど、その冷熱サイクルに基づいて焼結体ケースとモール
ド樹脂との間に熱膨張係数の違いに起因する応力が発生
する場合であれ、該発生する応力を弾性体材料によって
好適に吸収できる。

【００１７】また、請求項６に記載の発明は、請求項５
記載のコイル装置において、前記二次コイルの出力端子
は内燃機関の点火プラグ電極と電気的且つ機械的に接続
されるものであり、前記弾性体材料は、前記二次コイル
の出力端子を内包するかたちで前記焼結体ケースから外
部に露出して、同出力端子に接続される前記点火プラグ
電極の固定部材に連結される連結部を併せて形成するこ
とをその要旨とする。

【００１８】同構成では、焼結体ケースから外部に露出
する弾性体材料の連結部を、当該コイル装置とその取り
付け部との間に介在させることにより、同コイル装置に
内燃機関の振動が直接伝わることを防止できる。また、
前記連結部は点火プラグ電極の固定部材に連結されるた
め、内燃機関に設けられる点火プラグホール内への水滴
等の侵入が防止される。また、同連結部はケースの内壁
とモールド樹脂との間に介在され弾性体材料と一体形成
されるため、該コイル装置としての部品点数の増加もな
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るコイル装置の
一実施の形態について図１及び図２を参照して説明す
る。

【００２０】図１は、内燃機関用点火コイルとして具体
化した本実施の形態のコイル装置についてその断面構造
を示す断面図である。また、図２は、同図１のII−IIに
沿った同コイル装置の断面構造を示したものである。

【００２１】このコイル装置は、図１に示すように、大
きくはセンタコア１１、一次コイル２１、二次コイル２
２、イグナイタ１４、及びこれら各部材を収容するアウ
タコアを兼ねたケース１５等を備えて構成される。な
お、ケース１５内に収容されたこれら各部材間の隙間
は、絶縁性に優れた熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹
脂）からなる絶縁層１６によって封止（モールド）され
ている。この絶縁層１６によってケース１５内の各部材
間における絶縁性が確保されている。

【００２２】ここでケース１５は、例えば鉄−Ｓｉ（シ
リコン）系の焼結体によって一側面（図１の上側面）を
開放した箱型に形成されている。同ケース１５は、磁性
材料を含みその内部を磁束が通過可能であるため、前記
センタコア１１とともに図２に矢印にて示す態様で閉磁
路を構成する。すなわち、本実施の形態においては、ケ
ース１５がアウタコアを兼ねており、閉磁路を形成する
ために別途アウタコアを設ける必要はない。そのため、
本実施の形態のコイル装置では、コイルのコアがケース
１５の外部に突出することもなく、同コイル装置として
の体格を小型化することができるとともに、その設置に
要する占有体積を小さくすることができる。

【００２３】一方、このケース１５の下端部には高圧端
子（二次コイル２２の出力端子）を取り出すための貫通
孔１５ａが形成されている。また、同ケース１５の上端
部にはエンジンの制御装置からのハーネスが接続される
接続部１７を設けるための貫通孔１５ｂが形成されてい
る。

【００２４】また、このケース１５と前記絶縁層１６と
の間にはゴム等の弾性体材料からなる弾性層１８が設け
られている。この弾性層１８は、焼結体であるケース１
５と樹脂からなる絶縁層１６との熱膨張係数の差から生
じる応力を吸収して、同ケース１５にクラック等が発生
することを防止するために設けられている。なお、この
弾性層１８は、ケース１５の内壁に沿うように一側面
（図１の上側面）を開放した有底筒状に形成されるとと
もに、その底面（図１の下側面）では、二次コイル２２
の出力端子を内包するかたちで前記貫通孔１５ａからケ
ース１５外に露出し、図示しない点火プラグの固定部材
である後述するゴムブーツ３４に連結される連結部１９
を併せて形成している。

【００２５】この連結部１９は、例えば円盤状をなす防
振部１９ａと円筒状をなすシール部１９ｂとからなる。
防振部１９ａは、本コイル装置をエンジンのヘッドに取
り付けた際の防振材として機能する。すなわち、この防
振部１９ａによって、同コイル装置にエンジンの振動が
直接伝わることが緩和される。また、シール部１９ｂ
は、そこに後述する円筒部材３０が内嵌され、エンジン
のヘッドに設けられた点火プラグホールに侵入する水滴
等に対しての防水部として作用する。すなわち、このシ
ール部１９ｂ及びこれに円筒部材３０を介して連結され
るゴムブーツ３４によって、点火プラグホール内への水
滴等の侵入が防止される。

【００２６】なお、これら防振部１９ａ及びシール部１
９ｂは前記弾性層１８と一体形成されるため、当該コイ
ル装置としての部品点数が増えることはない。また、上
記貫通孔１５ａには、上記弾性層１８を介してＰＢＴ樹
脂等の樹脂材料からなる前記円筒部材３０が内嵌されて
いる。この円筒部材３０の内部には、上記二次コイル２
２の出力端に電気的に接続され同コイル２２の出力端子
を形成する金属製のターミナル３１及び高圧部材３２が
固定されている。そして、同高圧部材３２には点火プラ
グ電極と電気的に接続されるスプリング３３の上端部が
固定されている。さらに、上記円筒部材３０の下端部に
はシリコンゴムからなる円筒状のゴムブーツ３４が外嵌
され、その上部が上述したように弾性層１８と一体形成
された連結部１９に連結されている。このゴムブーツ３
４に点火プラグ電極が嵌入され固定される。

【００２７】また、図１に示すように、ケース１５内の
上部には上記絶縁層１８を介してイグナイタ１４が設け
られている。同イグナイタ１４は、スイッチングトラン
ジスタ等の電子部品（図示略）を内蔵し、図示しないエ
ンジン制御装置からの点火信号に基づき一次コイル２１
への電流供給をオン・オフ制御する。

【００２８】また、ケース１５内のほぼ中心部に配設さ
れたセンタコア１１は、薄板状の珪素鋼板を複数枚積層
することにより棒状に形成されており、図２に示すよう
に、その両端部１１ａは、ケース（アウタコア）１５と
の磁気結合性を高めるべく、すなわち同センタコア１１
とケース（アウタコア）１５との間での磁束の流通性を
高めるために、ケース１５に近づくにつれその幅が広が
る形に形成されている。

【００２９】また、同センタコア１１内には、図１及び
図２に示すように、永久磁石２７が配設されている。こ
の永久磁石２７は、薄板状の磁性体を着磁することによ
り形成されたものであり、その磁極面２７ａ，２７ｂが
一次コイル２１から発せられる磁束の方向（軸線Ｌ）に
対し、所定の角度θ（ただし、０°＜θ＜９０°）で斜
めに交差するかたちで設けられている。そして、同永久
磁石２７は、一次コイル２１への電流供給時にセンタコ
ア１１内に発生される磁束とは逆方向の磁束を発生する
ように磁化されている。そのため、一次コイル２１への
電流の供給及び停止にともなう単位時間当たりの磁束の
変化量が増大され、ひいては二次コイル２３に誘起され
る起電力も効率よく増大されるようになる。

【００３０】また、このセンタコア１１には、筒状の一
次ボビン２１ａが外嵌され、同一次ボビン２１ａに一次
コイル２１が巻装されている。一次コイル２１の一端は
図示しないバッテリに接続され、他端はイグナイタ１４
に接続されている。そして、イグナイタ１４を通じてこ
の一次コイル２１に電流が流されると、前記軸線Ｌに沿
ってセンタコア１１内に磁束が発生する。

【００３１】また、この一次ボビン２１ａ（一次コイル
２１）の外側には、これも筒状の二次ボビン２２ａが取
付けられており、同二次ボビン２２ａに二次コイル２２
が巻装されている。そして、この二次コイル２２の出力
端（高電圧側端）は、上述したようにターミナル３１に
接続され、このターミナル３１、高圧部材３２、及びス
プリング３３を介して、同二次コイル２２に誘起された
高電圧が図示しない点火プラグに印加されるようにな
る。

【００３２】以上説明したように、本実施の形態のコイ
ル装置によれば、以下のような効果を得ることができ
る。 （１）本実施の形態では、磁性材料を含み焼結体によっ
て形成されるケース１５はアウタコアを兼ねており、閉
磁路を形成するために別途アウタコアを設ける必要はな
い。そのため、コイルのコアがケース１５の外部に突出
することもなく、磁気回路の性能を維持しつつコイル装
置としての小型化を図ることができる。そしてその結
果、その設置占有体積も小さくなり搭載にかかる自由度
も大幅に向上する。

【００３３】（２）本実施の形態では、焼結体によって
形成されるケース１５と絶縁層１６との間にはゴム等か
らなる弾性層１８が設けられている。そのため、この弾
性層１８によって、焼結体であるケース１５と絶縁層１
６との熱膨張係数の差から生じる応力が吸収される。そ
の結果、同ケース１５にクラック等の発生することが防
止される。これは、コイル装置が、本実施の形態のよう
に内燃機関のヘッドに直接取り付けられ冷熱サイクルに
さらされる内燃機関用点火コイルとして用いられる場
合、特に有効となる。

【００３４】（３）本実施の形態では、弾性層１８は一
体形成される連結部１９を有し、同連結部１９は、例え
ば円盤状をなす防振部１９ａと円筒状をなすシール部１
９ｂとからなる。そのため、この防振部１９ａによっ
て、当該コイル装置にエンジンの振動が直接伝わること
が防止され、一方、シール部１９ｂによって、点火プラ
グホール内への水滴等の侵入が防止される。しかも、こ
れら防振部１９ａ及びシール部１９ｂは弾性層１８と一
体形成されるため、同コイル装置としての部品点数の増
加もない。

【００３５】（４）本実施の形態では、センタコア１１
内には、一次コイル２１への電流供給時にセンタコア１
１内に発生される磁束とは逆方向の磁束を発生するよう
に磁化された永久磁石２７が配設されている。そのた
め、一次コイル２１への電流の供給及び停止にともなう
単位時間当たりの磁束の変化量が増大され、ひいては二
次コイル２３に誘起される起電力も効率よく増大される
ようになる。

【００３６】（５）本実施の形態では、前記永久磁石２
７は、その磁極面２７ａ，２７ｂが一次コイル２１から
発せられる磁束の方向（軸線Ｌ）に対し、所定の角度θ
で斜めに交差するかたちで配設されている。そのため、
永久磁石２７の磁束の発生を増大させることができ、一
次コイルへの電流の供給及び停止にともなう単位時間当
たりの磁束の変化量をさらに増大さることができる。そ
の結果、二次コイルに誘起される起電力もさらに効率よ
く増大されるようになる。また、永久磁石２７がその磁
極面を一次コイル２１から発せられる磁束の方向（軸線
Ｌ）に対して直交するかたちで配設される場合に比べ、
センタコア１１等を小型化でき、ひいてはコイル装置を
さらに小型化できるようになる。

【００３７】なお、以上説明した本発明の実施の形態は
以下のようにその構成を変更して実施することもでき
る。 ・ 上記実施の形態においては、イグナイタ１４をケー
ス１５内に設け樹脂でモールドする構成としたが、同イ
グナイタ１４をケース１５の外部に設ける構成としても
よい。また、イグナイタ１４をケース１５内に設ける場
合であれ、上記接続部１７をケース１５の開口部側（図
１の上方側）に設ける構成としてもよい。この構成によ
れば、ケース１５に上記貫通孔１５ｂを設ける必要もな
くなる。

【００３８】・ 上記実施の形態においては、弾性層１
８をゴム等にて構成する例を示したがこれに限定されな
い。同弾性層１８に用いられる弾性体材料としては要
は、ケース１５の内壁と絶縁層１６との間に設けられ
て、それらの熱膨張係数の差から生じる応力を吸収する
ものであれば何でもよい。

【００３９】・ 上記実施の形態においては、弾性層１
８と連結部１９とが一体形成されるとしたが、それら各
部は各別の部材として形成されるものであってもよい。 ・ 上記実施の形態においては、センタコア１１とケー
ス１５との間にも弾性層１８を介在させる構成としたが
これに限られず、同センタコア１１とケース１５との間
には絶縁層１６のみが設けられる構成としてもよいし、
あるいは適宜の磁性材料が充填される構成としてもよ
い。

【００４０】・ 上記実施の形態においては、センタコ
ア１１内に永久磁石２７をその磁極面２７ａ，２７ｂが
一次コイルから発せられる磁束の方向に対し斜めに交差
して設ける構成としたが永久磁石２７の配設態様はこれ
に限定されない。例えば、永久磁石をその磁極面が一次
コイルから発せられる磁束の方向に対し直交するように
配設してもよい。また、同永久磁石を省く構成としても
よい。

【００４１】・上記実施の形態においては、センタコア
１１を中心として同軸状に一次コイル２１及びその外側
に二次コイル２２を設ける示したが、棒状に形成された
センタコアへのコイルの巻線態様はこれに限定されな
い。例えば、一次コイルのみを設ける構成としてもよ
い。また一次及び二次コイルを備える場合であれ、それ
らがセンタコアに同軸状に積層巻装される必要もない。
なお、それら一次及び二次コイルが同軸状に積層巻装さ
れる場合には、その小型化が促進される。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、棒状コアがセ
ンタコア、焼結体ケースがアウタコアとして機能するた
め、コイル装置の小型化が可能なうえに、磁気回路とし
ての機能も好適に維持される。

【００４３】請求項２の発明によれば、一次コイルへの
電流の供給及び停止にともなう単位時間当たりの磁束の
変化量が増大され、ひいては二次コイルに誘起される起
電力も効率よく増大されるようになる。

【００４４】請求項３の発明によれば、一次及び二次コ
イルは棒状コアに同軸状に積層巻装されるため、当該コ
イル装置の小型化が促進される。請求項４の発明によれ
ば、一次コイルへの電流の供給及び停止にともなう単位
時間当たりの磁束の変化量がさらに増大されるため、二
次コイルに誘起される起電力もさらに効率よく増大され
るようになるとともに、当該コイル装置のさらなる小型
化の促進が可能となる。

【００４５】請求項５の発明によれば、弾性体材料によ
って、焼結体ケースとモールド樹脂との熱膨張係数の違
いから生じる応力が吸収される。請求項６の発明によれ
ば、当該コイル装置に内燃機関の振動が直接伝わること
を防止できる。また、内燃機関に設けられる点火プラグ
ホール内への水滴等の侵入が防止される。さらに、連結
部はケースの内壁とモールド樹脂との間に介在され弾性
体材料と一体形成されるため、該コイル装置としての部
品点数の増加もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコイル装置の一実施の形態についてそ
の断面構造を示す断面図。

【図２】図１のII−II線に沿った断面図。

【図３】従来のコイル装置の断面構造を示す断面図。

【符号の説明】

１１…センタコア、１４…イグナイタ、１５…ケース
（アウタコア）、１５ａ…貫通孔、１６…絶縁層、１８
…弾性層、１９…連結部、１９ａ…防振部、１９ｂ…シ
ール部、２１…一次コイル、２１ａ…一次ボビン、２２
…二次コイル、２２ａ…二次ボビン、２７…永久磁石、
３０…円筒部材、３１…ターミナル、３４…ゴムブー
ツ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 38/12 Ｈ０１Ｆ 27/24 Ｈ 31/00 ５０１Ｇ ５０１Ｂ ５０１Ｊ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コイルが巻装された棒状コアを、同棒状コ
   アの両端と磁気結合される磁性材料を含む焼結体ケース
   によって覆い、前記棒状コアと前記焼結体ケースとで閉
   磁路を形成したことを特徴とするコイル装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のコイル装置において、 前記コイルは前記棒状コアを共通のセンタコアとして巻
   装された一次及び二次コイルからなり、前記棒状コア
   は、前記一次コイルから発せられる磁束と逆方向の磁束
   を発する永久磁石を同コア内に備えてなることを特徴と
   するコイル装置。
3. 【請求項３】前記一次及び二次コイルは前記棒状コアに
   同軸状に積層巻装されてなる請求項２記載のコイル装
   置。
4. 【請求項４】前記永久磁石は、前記棒状コアの内部にお
   いて、その磁極面が前記一次コイルから発せられる磁束
   の方向に対し斜めに交差して設けられる請求項２または
   ３記載のコイル装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のコイル装
   置において、 前記焼結体ケースの内部は樹脂によってモールドされて
   なり、それらケースの内壁とモールド樹脂との間には弾
   性体材料が介在されてなることを特徴とするコイル装
   置。
6. 【請求項６】請求項５記載のコイル装置において、 前記二次コイルの出力端子は内燃機関の点火プラグ電極
   と電気的且つ機械的に接続されるものであり、 前記弾性体材料は、前記二次コイルの出力端子を内包す
   るかたちで前記焼結体ケースから外部に露出して、同出
   力端子に接続される前記点火プラグ電極の固定部材に連
   結される連結部を併せて形成することを特徴とするコイ
   ル装置。