JP2001015360A - 電磁コイルおよびそれを用いた内燃機関用点火コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜向巻き電磁コイルの巻線崩れを低減して、
優れた絶縁性を発揮できる電磁コイルを提供する。 【解決手段】 巻線部５３０は、二次スプール５１０の
軸方向に沿って連続して延びており、全く仕切り部を備
えていない。二次スプール５１０の両端には、フランジ
部としての鍔部５１０ａ、５１０ｂが形成されている。
鍔部５１０ｂは、巻き終わり側に位置しており、その巻
線部５３０側に面した面は、コイルの軸線に対して鈍角
θをなす斜面５４０を形成している。ここでθ＝１００
°であり、鍔部５１０ｂは、フレア状に広がっている。
この鍔部５１０ｂにより、高電圧側における巻線崩れを
防止して高い絶縁性を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁コイルに関
し、特に高電圧下で使用される用途に適している。例え
ば、高電圧を誘起して点火火花を供給する内燃機関用点
火コイルに適している。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁コイルとして、特公平２−１
８５７２号公報、特開平２−１０５３１０号公報、特開
昭６０−１０７８１３号公報に開示される電磁コイルが
知られている。これらの従来技術は、スプールの軸線に
対して巻線を斜めに積層した電磁コイルを提案してい
る。このような電磁コイルの巻線形状は、巻線層が円錐
面を形成して広がっており、斜向巻きと呼ぶことができ
る。このような斜向巻き電磁コイルは、その巻線層の形
状によって、古典的な円柱状巻線をもつ電磁コイルと区
別することができる。

【０００３】このような斜向巻き電磁コイルは、一連の
巻線層が径方向に沿って円錐面を形成して広がるため、
ひとつの巻線層の巻数が少ない。これは、隣り合う線材
間の巻数を少なくできることを意味する。これにより、
線材間に生じる電位差を低減することができ、線材間の
絶縁破壊を防止し、高電圧下での使用に適する電磁コイ
ルを提供することができる。このような特性は、電磁コ
イルの耐電圧性能、あるいは絶縁性と呼ぶことができ
る。

【０００４】このような斜向巻き電磁コイルは、特公平
２−１８５７２号公報、特開昭６０−１０７８１３号公
報に開示されるように、内燃機関用点火コイルに適して
いる。特に、特開昭６０−１０７８１３号に開示される
ように、一次コイルと組み合わせて高電圧を発生する二
次コイルに利用することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、斜向巻き電
磁コイルを工業的に利用可能にしようとした本発明者ら
の実験によると、線材が完全に整列した斜向巻きを得る
ことはきわめて困難であることが判明した。特に、工業
的な利用においては、高速に線材をコイル化する自動巻
線機が用いられること、小型軽量化の要求に応えるため
には細い線材を巻く必要があることから、完全に整列し
た斜向巻きを実現することはきわめて困難である。

【０００６】特に、斜向巻きを行う場合、巻線後期に巻
き崩れが大きくなることがあった。また、巻線時に線材
に与えられる張力のばらつきや、スプールの軸方向長さ
のばらつきによって巻き終わり部に崩れを生じることが
あった。また、スプールを用いる場合には、スプールの
端部のフランジに形成された巻線端取り出し用の溝に巻
線が侵入して巻き乱れを生じることもあった。

【０００７】このように、斜向巻きの中に巻き崩れ部分
などの巻き乱れが含まれると、電位差の大きい線材が隣
り合う機会を生じ、線材間の電位差の予測、管理が困難
となる。このため、斜向巻き電磁コイルに期待される高
い絶縁性を実現することが困難になるという問題点があ
った。本発明の目的は、斜向巻き電磁コイルの巻線崩れ
を低減して、優れた絶縁性を発揮できる電磁コイルを提
供することである。本発明の他の目的は、内燃機関用点
火コイルの二次コイルの絶縁性を改良することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
電磁コイルによると、斜向巻きの巻き終わり側における
フランジ部を鈍角をもって形成していることにより、フ
ランジにより形成される斜面によって製造上の誤差を吸
収し、隙間および線材の盛り上がりの発生を防止するこ
とができる。

【０００９】本発明の請求項３または４記載の電磁コイ
ルによると、巻線の開口部へのはみ出しを防止するの
で、巻線の変形を防止して巻き崩れを防止できる。本発
明の請求項２または５記載の内燃機関用点火コイルによ
ると、二次コイルとして用いる電磁コイルの線材間の絶
縁性が良好なため、点火プラグに安定して高電圧を印加
することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
一実施例を図１および図２に基づいて説明する。以下に
述べる実施例は、内燃機関用点火コイルを改良したもの
である。以下に述べる実施例では、斜向巻きの巻線を完
全に整列したものとして図示し説明するが、自動巻線機
による製造においては不可避な、許容しうる量の巻き崩
れが生じている。

【００１１】図２に示すように、点火コイル２は、主に
円筒状のトランス部５と、このトランス部５の一方の端
部に位置しトランス部５の一次電流を断続する制御回路
部７と、トランス部５の他方の端部に位置しトランス部
５の二次電圧を図示しない点火プラグに供給する接続部
６とから構成されている。

【００１２】点火コイル２は、点火コイル２のハウジン
グである樹脂材料からなる円筒状のケース１００を備え
ており、このケース１００の内側に形成されている収容
室１０２内には、高電圧発生用のトランス部５と制御回
路部７とトランス部５の周囲を満たす絶縁油２９とが収
容されている。収容室１０２の上端部には、制御信号入
力用コネクタ９が設けられ、また収容室１０２の下端部
には、後述するカップ１５の底部により閉塞された底部
１０４が形成されている。このカップ１５の外周壁は、
ケース１００の下端に位置する接続部６に覆われてい
る。

【００１３】接続部６には、ケース１００によって図示
しない点火プラグを収容する筒部１０５が形成され、こ
の筒部１０５の開口端にはゴムからなるプラグキャップ
１３が装着されている。筒部１０５の上端に位置する底
部１０４には、金属製のカップ１５がケース１００の樹
脂材料中にインサート成形されている。このため、収容
室１０２と接続部６とは液密に区画されている。カップ
１５の底部に係止されているスプリング１７は、圧縮コ
イルスプリングからなり、接続部６内に挿入される図示
しない点火プラグの電極部がスプリング１７の他端部に
電気的に接触するようになっている。

【００１４】制御信号入力用コネクタ９は、コネクタハ
ウジング１８とコネクタピン１９とから構成されてい
る。コネクタハウジング１８は、ケース１００と一体成
形されており、このコネクタハウジング１８内に位置す
る３本のコネクタピン１９がケース１００を貫通し外部
と接続可能にコネクタハウジング１８にインサート成形
されている。

【００１５】ケース１００の上側には、トランス部５、
制御回路部７、絶縁油２９等をケース１００の外部から
収容室１０２に収容するための開口部１００ａが形成さ
れている。この開口部１００ａは、金属製の蓋３３がケ
ース１００の上部にかしめ固定されて閉塞されている。
蓋３３とケース１００との間には液密用のＯリング３２
が介装されている。

【００１６】トランス部５は、鉄心５０２、磁石５０
４、５０６、二次スプール５１０、二次コイル５１２、
一次スプール５１４および一次コイル５１６から構成さ
れている。円柱状の鉄心５０２は、薄い珪素鋼板を断面
がほぼ円形となるように重ねて組立られている。この鉄
心５０２の両端には、コイルにより励磁されて発生する
磁束の方向とは逆方向の極性を有する磁石５０４、５０
６がそれぞれ粘着テープにより固定されている。

【００１７】ボビンとしての二次スプール５１０は、両
端に鍔部５１０ａ、５１０ｂとこの鍔部５１０ａ、５１
０ｂ間に巻線部５３０とを有する有底円筒状に形成され
る樹脂成形品で、底部５１０ｃにより下端部がほぼ閉塞
されている。二次スプール５１０の底部５１０ｃには、
二次コイル５１２の一端から引き出される図示しない引
出線が電気的に接続されたターミナルプレート３４が固
定され、このターミナルプレート３４にカップ１５と接
触するためのスプリング２７が固定されている。これら
ターミナルプレート３４とスプリング２７とがスプール
側導電部材として機能し、二次コイル５１２に誘起され
た高電圧がターミナルプレート３４、スプリング２７、
カップ１５、スプリング１７を経由して図示しない点火
プラグの電極部に供給される。

【００１８】また、二次スプール５１０の反底部５１０
ｃ側端部には、二次スプール５１０と同心上に筒部５１
０ｆが延出して形成されている。この二次スプール５１
０の内部には、前記鉄心５０２と磁石５０６とが収容さ
れ、二次スプール５１０の外周、すなわち巻線部５３０
には、後述する巻線方法によって巻回される二次コイル
５１２が位置している。

【００１９】樹脂成形品である一次スプール５１４は、
両端に鍔部５１４ａ、５１４ｂを有する有底円筒状に形
成されており、蓋部５１４ｃにより上端部がほぼ閉塞さ
れている。この一次スプール５１４の外周には一次コイ
ル５１６が巻回されている。一次スプール５１４の蓋部
５１４ｃには、一次スプール５１４の下端部側に延びる
筒部５１４ｆが一次スプール５１４と同心上に形成され
るとともに、開口部５１４ｄが形成されている。この筒
部５１４ｆは、前述した二次スプール５１０と一次スプ
ール５１４とを組付けたとき、二次スプール５１０の筒
部５１０ｆの内側に同心円となって位置するように形成
されている。したがって、一次スプール５１４と二次ス
プール５１０との組付時、一次スプール５１４の蓋部５
１４ｃと二次スプール５１０の底部５１０ｃとの間に、
両端に磁石５０４、５０６を備えた鉄心５０２が挟持さ
れる。

【００２０】一次コイル５１６が巻回された一次スプー
ル５１４の外側には、図示しないスリットを有する補助
コア５０８が装着されている。この補助コア５０８は、
薄い珪素鋼板を筒状に巻回し、巻回開始端と巻回終了端
とを接続しないことから軸方向にスリットを形成してお
り、このスリットは磁石５０４の外周位置から磁石５０
６の外周位置にわたる軸方向長さを有する。これによ
り、補助コア５０８の周方向に発生する短絡電流を低減
している。

【００２１】トランス部５等が収容されている収容室１
０２内には、収容室１０２の上端部に僅かの空気空間を
残して絶縁油２９が充填されている。絶縁油２９は、一
次スプール５１４の下側開口端、一次スプール５１４の
蓋部５１４ｃのほぼ中央部に開設された開口５１４ｄ、
二次スプール５１０の上側開口端および図示しない開口
を通して侵入し、鉄心５０２、二次コイル５１２、一次
コイル５１６、補助コア５０８等の間の電気絶縁を確実
なものとしている。

【００２２】ここで、二次コイル５１２の構成を図１に
基づいて説明する。図１に示すように、二次スプール５
１０の巻線部５３０に巻回される二次コイル５１２は、
例えばアミドイミドからなる絶縁皮膜により外周を覆わ
れた線材５２０が斜向重巻きにより１６０００回巻付け
られることにより構成されている。二次コイル５１２の
総巻数を１６０００としたのは、一次コイル５１６と二
次コイル５１２との巻数比により決定される二次電圧を
図示しない点火プラグの火花放電可能な電圧である３０
ｋＶに設定するためである。また線材５２０の最大外径
は、絶縁皮膜の厚さを含め例えば０．０７mmに設定され
ており、この線材５２０が巻付けられる巻線部５３０の
軸方向長さは例えば６１．５mmに設定されている。な
お、線材５２０の絶縁皮膜の材質は、アミドイミドの
他、ウレタン系、ポリエステルイミド等でも良い。

【００２３】巻線部５３０は、二次スプール５１０の軸
方向に沿って連続して延びており、全く仕切り部を備え
ていない。二次スプール５１０の両端には、フランジ部
としての鍔部５１０ａ、５１０ｂが形成されている。鍔
部５１０ｂは、巻き終わり側に位置しており、その巻線
部５３０側に面した面は、コイルの軸線に対して鈍角θ
をなす斜面５４０を形成している。ここでθ＝１００°
である。よって、鍔部５１０ｂは、フレア状に広がった
形状である。

【００２４】この鍔部５１０ｂにより、巻き終わり部に
おける巻線の崩れが防止される。つまり、二次スプー
ル５１０の軸方向長さが長いか、あるいは巻線工程にお
ける線材の張力が大き過ぎた場合などに起因して、図３
に示すように巻き終わり部に隙間が残る場合が想定され
るが、この鍔部５１０ｂの斜面５４０により隙間を発生
しないか、あるいは小さくすることができる。また、
二次スプール５１０の軸方向長さが短いか、あるいは巻
線工程における線材の張力が小さ過ぎた場合などに起因
して巻き終わり部に巻線の盛り上がりが生じる場合が想
定されるが、この鍔部５１０ｂの斜面５４０によりこの
巻線の盛り上がりをなくすか、あるいは小さくすること
ができる。したがって、鍔部５１０ｂをフレア状に形成
したことにより巻線崩れの原因となる巻き終わり部の隙
間および巻線の盛り上がりの発生を抑制できるので、巻
線工程の後期における巻線崩れを防止することができ
る。特に本実施例では、点火コイルとしての高電圧側を
巻き終わり側としているので、この高電圧側における巻
線崩れを防止して高い絶縁性を確保することができる。

【００２５】さらに、この鍔部５１０ｂには、線材の巻
き終わり側の端部、すなわち高電圧側の端部を二次スプ
ール５１０の外側に引き出すための開口部が形成されて
いる。この開口部は、鍔部５１０ｂの外周縁から延びる
溝５４１として形成されている。この溝５４１は、鍔部
５１０ｂに接する巻線の巻き高さ以上の位置に開設され
ている。これによって斜面５４０のうち、線材と接触す
る範囲は周方向に連続した円錐面となる。従って、巻線
が開口部に押し出されることがなく、巻線もほぼ完全な
円形を維持できる。これにより、巻線の崩れが防止され
る。一方、図４に示すように、開口部としての溝５１１
を巻線の巻き高さよりも低く、例えば鍔部５１０ｂの高
さ全体に渡って開設すると、巻線が開口部に押し出され
巻線の巻き形状が乱れ、巻線崩れの原因となる。

【００２６】以上説明した本実施例では、巻き始め部を
軸方向に往復する乱巻きにより形成している。この乱巻
きにより巻き始め部に三角形状の乱巻き部５３１が形成
されると、それ以後は巻き終わり部まで整列した斜向重
巻きが行われる。乱巻きは斜向重巻きと同様に自動巻線
機により形成され、専ら巻線を崩すことなく基準となる
斜面を作ることを目的として巻線が行われる。乱巻き
は、線材の整列を意図することなく、むしろ線材を不規
則に軸方向に移動させて断面三角形に線材を積層するこ
とにより、斜向巻きを開始するための斜面を比較的簡単
に、しかも崩れにくい乱巻き部５３１によって作ること
ができる。このように形成した不規則な乱巻き部５３１
を点火コイルとして用いる場合の低電圧側とすることに
より、乱巻き部５３１における線材間の電位差は比較的
低くなるので、耐電圧性、絶縁性の低下が顕著になるこ
とがない。

【００２７】また、以上に述べた本実施例では、内燃機
関用点火コイルの二次コイルに本発明の電磁コイルを適
用した例について説明した。これ以外にも、比較的高電
圧の加わる電磁コイルに本発明の電磁コイルを適用する
ことにより、良好な耐電圧性および絶縁性を発揮するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による斜向巻コイルの巻き方
を示す模式図である。

【図２】本実施例の斜向巻コイルを組付けた内燃機関用
点火コイルの縦断面図である。

【図３】本実施例に対する比較例の巻き終わり部の状態
を示す模式図である。

【図４】本実施例に対する比較例の巻線取り出し部にお
ける状態を示す模式図である。

【符号の説明】

２ 点火コイル ５ トランス部 ６ 接続部 １００ ケース ５１０ 二次スプール（ボビン） ５１０ａ、５１０ｂ 鍔部（フランジ部） ５１２ 二次コイル ５１４ 一次スプール ５１６ 一次コイル ５２０ 線材 ５３０ 巻線部 ５３１ 乱巻き部 ５４１ 溝（開口部）

フロントページの続き (72)発明者 小島 政美 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 中沢 克己 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線材を軸線上に巻回してなる電磁コイル
   において、 前記線材は、軸線に対して傾斜した斜面に沿う巻線層を
   形成しており、しかも前記巻線層を複数積層して斜向巻
   きを形成しており、 巻き終わり側の端部に位置するフランジ部を有するスプ
   ールを備え、 前記フランジ部は、前記軸線に対して鈍角をなしている
   ことを特徴とする電磁コイル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電磁コイルを二次コイル
   として用いることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
3. 【請求項３】 線材を軸線上に巻回してなる電磁コイル
   において、 前記線材は、軸線に対して傾斜した斜面に沿う巻線層を
   形成しており、しかも前記巻線層を複数積層して斜向巻
   きを形成しており、 巻き終わり側の端部に位置するフランジ部を有するスプ
   ールを備え、 前記フランジ部には、線材の端部を取り出すための開口
   部が開設されており、この開口部は、前記フランジ部と
   接している線材の巻き高さ以上の位置に開口しているこ
   とを特徴とする電磁コイル。
4. 【請求項４】 前記開口部は、前記フランジ部の外周縁
   から延びる溝であることを特徴とする請求項３記載の電
   磁コイル。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載の電磁コイルを二
   次コイルとして用いることを特徴とする内燃機関用点火
   コイル。