JP2004111620A - イグナイタトランス - Google Patents

Abstract

【課題】２次側コイルを偏平化しても線積率が低下することは起こらず、均一な膜厚の絶縁皮膜を形成することが可能であり、２次側コイル及び１次側コイル間の密結合を容易として貫通耐圧の向上を実現することができる構成とされたイグナイタトランスを提供する。
【解決手段】本発明にかかるイグナイタトランスの２次側コイル２は、複数本の丸単芯線７が一列状に並列して固着されたうえで断面視が略矩形状と仮想される多芯平行線８から構成されており、この多芯平行線８の長辺側となる外表面同士が対向しあったエッジワイズ巻き形状として自立的に巻回されたものであることを特徴とする。また、その１次側コイル３は広幅形状の金属薄板から構成されており、２次側コイル２の軸心方向Ｘと直交する方向に沿って巻回されたものであることを特徴としている。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイグナイタトランスにかかり、詳しくは、そのコイル構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車前照灯などとして一般的なＨＩＤランプでは、ランプ始動用高電圧発生装置としてイグナイタトランスを使用することが行われている。そして、この際におけるイグナイタトランスは、図１０で簡略化して示すように、略楕円形状とされた磁気コア２１と、この磁気コア２１の外周面上に配置された２次側コイル２２と、この２次側コイル２２の外周面上に配置された１次側コイル２３とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、２次側コイル２２は銅製の平角線から構成されたものであり、平角線の長辺側の外表面同士が対向しあうエッジワイズ巻き形状として巻回された２次側コイル２２に対しては、磁気コア２１が直接的に、あるいは、絶縁フィルム（図示省略）を介したうえで内挿されている。また、１次側コイル２３も平角線から構成されており、この１次側コイル２３を構成している平角線は、２次側コイル２２に外挿された絶縁ボビン２４の外周面に対して長辺側の外表面が対面するスパイラル状態、いわゆるリボン巻き形状としたうえで巻回されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−９３６３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の形態にかかるイグナイタトランスにおいては、次のような不都合が生じることになっていた。すなわち、まず、従来の形態では、平角線をエッジワイズ巻きすることによって２次側コイル２２を構成しているが、平角線は抗張力が高くて加工しがたいものであるにも拘わらず、イグナイタトランスを薄型化及び低背化するためには、エッジワイズ巻き形状とされた２次側コイル２２を磁気コア２１の断面形状に対応するよう偏平化することが必要となる。
【０００６】
そして、２次側コイル２２を偏平化した場合には、図１１で平角線の要部側面を拡大して示すように、２次側コイル２２を構成している平角線が部分的に湾曲させられることとなり、この湾曲部２５における内側部分２５ａが外側部分２５ｂよりも圧縮されてしまう。その結果、平角線の湾曲部２５における内側部分２５ａにシワ２６が形成されたり、平角線の要部断面を拡大して示す図１２のように、湾曲部２５の内側部分２５ａが幅広となる一方で外側部分２５ｂが幅狭となることが起こる。
【０００７】
なお、平角線の幅Ｗが１．５ｍｍであり、かつ、その厚みＴが７５μｍであるとした場合、湾曲部２５の曲率半径Ｒを７．７ｍｍ以下とすることは困難となっている。また、平角線における湾曲部２５の内側部分２５ａが幅広になっていると、エッジワイズ巻き形状として巻回された２次側コイル２２の軸心方向Ｘに沿う全体長さが長くなるため、通常は９０％程度といわれる２次側コイル２２の線積率が７０数％程度にまで低下してしまうのが実状である。
【０００８】
さらに、２次側コイル２２となる平角線が矩形状の断面を有しているため、その外表面すべてにわたって均一な膜厚の絶縁皮膜（図示省略）を形成することは困難であり、絶縁皮膜の形成時には特殊な電着法などを採用する必要がある。また、２次側コイル２２が平角線であることから、所要の耐電圧を確保するのに十分な以上の膜厚とされた絶縁皮膜、例えば、膜厚が４０μｍ程度とされた絶縁皮膜を形成しておく必要があり、その結果として２次側コイル２２の線積率がより低下することになってしまう。さらにまた、平角線では渦電流損の発生が避けられないため、その結果としてイグナイタトランスの発生電圧が低下することを招くこともある。
【０００９】
一方、従来構成とされたイグナイタトランスにおいては、高電圧を発生する必要上、その２次側コイル２２と１次側コイル２３との密結合を実現することが要求される。しかしながら、例えば、２５ＫＶ程度の高圧出力が必要な場合、平角線からなる１次側コイル２３をリボン巻き形状で巻回しているのでは、必要な高圧出力を得るためには、図１３で巻回時の平面構造を示すように、この１次側コイル２３の高圧側端末部２３ａを２次側コイル２２の軸心方向Ｘにおける略中央付近、つまり、結合度が最高レベルになるポイントを大きく超えた２次側コイル２２の高圧側位置にまで巻回しておかねばならず、その結果として貫通耐圧が劣化することになってしまう。
【００１０】
本発明はこれらの不都合に鑑みて創案されたものであって、２次側コイルを偏平化しても線積率が低下することは起こらず、均一な膜厚の絶縁皮膜を形成することが可能であり、しかも、２次側コイル及び１次側コイル間の密結合を容易として貫通耐圧の向上を実現することができるイグナイタトランスの提供を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明にかかるイグナイタトランスは、磁気コア上に配置された２次側コイルと、１次側コイルとを備えてなるものであって、前記２次側コイルは、複数本の丸単芯線が一列状に並列して固着されたうえで断面視が略矩形状と仮想される多芯平行線から構成されており、この多芯平行線の長辺側となる外表面同士が対向しあったエッジワイズ巻き形状として自立的に巻回されたものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明にかかるイグナイタトランスは請求項１に記載したものであって、前記丸単芯線の外周面上には絶縁皮膜及び融着層が形成されており、かつ、前記多芯平行線は前記丸単芯線それぞれの融着層同士が溶けあって一体化されたものである一方、前記２次側コイルはエッジワイズ巻き形状として巻回されたうえで軸心方向に沿って加圧されながら前記多芯平行線の長辺側となる外表面に露出した前記丸単芯線それぞれの融着層同士が溶けあうのに伴って一体化されたものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明にかかるイグナイタトランスは請求項１または請求項２に記載したものであって、前記１次側コイルは広幅形状の金属薄板から構成されており、前記２次側コイルの軸心方向と直交する方向に沿って巻回されたものであることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明にかかるイグナイタトランスは請求項１または請求項２に記載したものであって、前記１次側コイルは細幅形状の金属薄板から構成されており、前記２次側コイルの軸心方向に沿って位置変更させられながら前記軸心方向と直交する方向に沿って巻回されたものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明にかかるイグナイタトランスは請求項３または請求項４に記載したものであって、前記１次側コイルの高圧側端末部は、前記２次側コイルの軸心方向における略中央付近に位置させられていることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本実施の形態にかかるイグナイタトランスの全体構造を示す側断面図であり、図２は本実施の形態にかかる２次側コイルとなる多芯平行線を構成する丸単芯線の構造を示す断面斜視図である。そして、図３は本実施の形態にかかる２次側コイルとなる多芯平行線の構造を示す断面斜視図であり、図４は本実施の形態にかかる２次側コイルを構成する手順を示す断面図である。
【００１７】
また、図５は本実施の形態にかかる２次側コイルの構造を示す断面斜視図であり、図６は本実施の形態にかかる１次側コイルの構造を示す平面図である。さらに、図７は本実施の形態にかかる１次側コイルの第１変形構造を示す平面図、図８はその第２変形構造を示す平面図であり、図９はその第３変形構造を示す平面図である。
【００１８】
本実施の形態にかかるイグナイタトランスは、図１で簡略化して示すように、略楕円形状とされた磁気コア１と、この磁気コア１の外周面上に配置された２次側コイル２と、この２次側コイル２の外周面上に配置された１次側コイル３とを備えており、磁気コア１及び２次側コイル２間には絶縁フィルム４が介装される一方、２次側コイル２と１次側コイル３との間には絶縁ボビン５が介装されている。なお、磁気コア１は高抵抗のＮｉＺｎ材から作製されたものであり、この磁気コア１は外側コア６とスペーサＳを介して連結されることによってＵＩ型コアを構成している。
【００１９】
そして、ここでの２次側コイル２は、図１中で要部を拡大して示すように、複数本（図では、６本）の丸単芯線７が一列状に並列して固着されたうえで断面視が略矩形状と仮想される多芯平行線８から構成されており、この多芯平行線８の長辺側となる外表面同士が対向しあったエッジワイズ巻き形状として自立的に巻回されたものとなっている。すなわち、図２で拡大して示すように、２次側コイル２となる多芯平行線８を構成している丸単芯線７それぞれの外周面上には絶縁皮膜９が形成されており、かつ、その外周面上には融着層１０が重ねあわせて形成されている。
【００２０】
なお、この際における丸単芯線７は、例えば、直径が０．１４ｍｍ程度とされた銅製のものであり、また、平角線ではなくて丸単芯線７であることから、その外表面に対して膜厚が１２μｍ程度とされた絶縁皮膜９を形成することは容易である。さらに、丸単芯線７であるため、絶縁皮膜９を形成する際に特殊な電着法などを採用する必要はなくなり、一般的な皮膜形成方法を採用しただけであっても、均一な膜厚の絶縁皮膜９を形成することが可能となる。
【００２１】
そこで、図２で示したように、絶縁皮膜９及び融着層１０が重ねあわせて形成された丸単芯線７の６本を一列状に並列させておき、かつ、通電処理などを実行して各丸単芯線７を発熱させると、丸単芯線７それぞれの融着層１０同士が溶けあうこととなり、図３で拡大して示すように、これら丸単芯線７同士は溶けあった融着層１０を介して一体的に固着されてしまう。そこで、６本の丸単芯線７が一列状に並列して固着され、かつ、断面視が略矩形状と仮想される多芯平行線８が構成されたことになる。なお、多芯平行線８を構成している丸単芯線７の本数が６本に限定されず、必要に応じて増減されることは当然であり、また、通電処理などを実行せずに加熱してもよいことは勿論である。
【００２２】
引き続き、多芯平行線８を２００ターン程度のエッジワイズ巻き形状として巻回、つまり、図４で要部のみを拡大して示すように、多芯平行線８の長辺側となる外表面同士が対向しあって密着する状態となるようにしながら巻回したうえ、通電処理などを実行して各丸単芯線７を発熱させる。すると、多芯平行線８の長辺側となる外表面に露出している丸単芯線７それぞれの融着層１０同士が再び溶けあって一体化することとなり、図５で拡大して示すように、これらの多芯平行線８を構成している丸単芯線７同士は溶けあった融着層１０を介したうえで固着される。
【００２３】
なお、２次側コイル２を構成するに際しては、エッジワイズ巻き形状とされた多芯平行線８を密着させて２次側コイル２の巻き幅を狭くする必要があるため、２次側コイル２の軸心方向に沿って加圧（プレス）しておくことが好ましい。
【００２４】
その結果、６本の丸単芯線７が一列状に並列して固着されたうえで断面視が略矩形状と仮想される多芯平行線８から構成され、かつ、多芯平行線８の長辺側となる外表面同士が対向しあったエッジワイズ巻き形状として自立的に巻回された２次側コイル２が構成されたことになる。そして、エッジワイズ巻き形状として巻回された２次側コイル２に対しては、絶縁フィルム４を介したうえで磁気コア１が内挿される。なお、ここでは、磁気コア１及び２次側コイル２間に絶縁フィルム４を介装するとしているが、絶縁フィルム４を介装せず、２次側コイル２に対して磁気コア１を直接的に内挿してもよい。
【００２５】
このような構成である際には、エッジワイズ巻き形状とされた多芯平行線８からなる２次側コイル２を磁気コア１の断面形状に対応するよう偏平化した場合でも、丸単芯線７が平角線よりも柔軟で湾曲追従性に優れており、かつ、丸単芯線７のそれぞれが各別に湾曲させられるため、各丸単芯線７の湾曲部に無理な応力が作用することは起こらない。従って、２次側コイル２の線積率が低下することは起こらず、８０％程度の線積率を確保することが可能となる。なお、本発明の発明者らによれば、各丸単芯線７の湾曲部における曲率半径を１ｍｍ以下とすることも可能であると確認されている。
【００２６】
一方、本実施の形態にかかるイグナイタトランスは、２次側コイル２の軸心方向Ｘにおける略中央付近の外周面上に配置された１次側コイル３を備えており、図１で示すように、この１次側コイル３を構成している広幅形状の金属薄板は、所定厚みの絶縁フィルム１１と一体化されている。そして、この際における１次側コイル３は、図６（ａ）で巻回時の平面構造を示し、かつ、図６（ｂ）で展開構造を示すように、２次側コイル２に対して外挿された絶縁ボビン５の外周面と外表面が対面するようにしたうえで２次側コイル２の軸心方向Ｘと直交する方向に沿って巻回されたものとなっている。
【００２７】
すなわち、この時、１次側コイル３そのものは、図６（ｃ）で展開して示すような形状、つまり、広幅形状でありながら長尺形状を有する金属薄板から構成されたものであり、この１次側コイル３は絶縁フィルム１１を巻き込みながら３ターン程度に重ねあわされたうえで絶縁ボビン５の外周面上に巻回されている。そして、このような巻回構造である場合、２次側コイル２の軸心方向Ｘと直交する方向に沿って巻回された１次側コイル３の終端である高圧側端末部３ａは、２次側コイル２の軸心方向Ｘにおける略中央付近、つまり、結合度が最高レベルとなるポイント付近に位置することとなる。
【００２８】
従って、例えば、２５ＫＶ程度の高圧出力が必要とされるイグナイタトランスであっても、図１３で示した従来構造、つまり、平角線からなる１次側コイル２３をリボン巻き形状で巻回してなる従来構造のように、１次側コイル２３を２次側コイル２２の高圧側まで巻回しなくても必要な高圧出力を得ることができる。そして、本実施の形態にかかる構造では、１次側コイル３と２次側コイル２とが密結合しており、かつ、１次側コイル３が２次側コイル２の低圧側にしか巻回されていないので、結果的に貫通耐圧が向上するという利点が確保される。
【００２９】
なお、本実施の形態にあっては、広幅形状の金属薄板からなる１次側コイル３を２次側コイル２の軸心方向Ｘにおける略中央付近に巻回するとしているが、図７（ａ）で巻回時の平面構造を示し、かつ、図７（ｂ）で展開構造を示す第１変形構造のように、金属薄板からなる１次側コイル３をより一層の広幅形状とし、その始端である低圧側端末部３ｂを２次側コイル２の軸心方向Ｘにおける低圧側端部付近に位置させるようにしてもよい。なお、この時の１次側コイル３そのものは、図７（ｃ）で展開して示すような形状を有している。
【００３０】
また、１次側コイル３が広幅形状の金属薄板からなるものに限定されることはなく、図８（ｃ）で示すような細幅形状の金属薄板から構成されたものであってもよい。そして、このような場合には、図８（ａ）で巻回時の平面構造を示し、かつ、図８（ｂ）で展開構造を示す第２変形構造のように、細幅形状の金属薄板からなる１次側コイル３をいわゆるＺ巻き形状、つまり、１次側コイル３が順次平行となる状態としたうえで絶縁ボビン５の外周面上に巻回することが実行される。
【００３１】
さらに、図９（ｃ）で示すような細幅形状の金属薄板から構成された１次側コイル３、つまり、一般的なリボン線と同様の１次側コイル３を用意したうえ、図９（ａ）で巻回時の平面構造を示し、図９（ｂ）で展開構造を示す第３変形構造のように、この１次側コイル３をいわゆるバンク巻き形状で絶縁ボビン５の外周面上に巻回してもよい。但し、このような構造とするには、予め絶縁ボビン５にバンク部（図示省略）を形成しておき、かつ、このバンク部のガイドに添わせるようにしながら１次側コイル３を巻回することが必要である。なお、１次側コイル３を細幅形状の金属薄板とし、Ｚ巻き形状やバンク巻き形状として巻回する場合には、１次側コイル３が重なりあうことが起こらないため、その絶縁が不要となる。
【００３２】
ところで、本実施の形態においては、磁気コア１がＮｉＺｎ材から作製されたものであり、高抵抗を有するとしているが、低抵抗のＭｎＺｎ材やアモルファス材などからなる磁気コア１であってもよい。但し、このような磁気コア１である場合には、図示を省略しているが、磁気コア１及び２次側コイル２間にも絶縁ボビンを介装したうえ、１次側コイル３の外周囲全体をエポキシ樹脂などでモールドすることによって絶縁を確保する必要があることになる。
【００３３】
また、本実施の形態ではＵＩ型コアからなる閉磁路構成が採用されているが、ランプ直付タイプなどのイグナイタトランスにあっては、磁気コア１のみを使用した閉磁路構成としてもよく、この場合にはより一層の小型化を図ることが可能となる。さらにまた、図示省略しているが、１次側コイル３を２次側コイル２の側部に配置してもよく、このような場合にはイグナイタトランスの薄型化が実現可能になる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明にかかるイグナイタトランスであれば、丸単芯線からなる多芯平行線によって２次側コイルを構成しているので、エッジワイズ巻き形状として巻回された２次側コイルを偏平化した場合であっても湾曲部に無理な応力が作用することはなくなり、線積率が低下することも起こらない。そのため、イグナイタトランスを容易に薄型化及び低背化することができるという効果が得られる。
【００３５】
請求項２に記載した発明にかかるイグナイタトランスであれば、多芯平行線を構成するために固着されあう丸単芯線それぞれの外周面上に対して融着層を形成しているので、多芯平行線を構成することは勿論、この多芯平行線によって２次側コイルを構成することも極めて容易になるという効果が得られる。また、これら丸単芯線の外周面上に絶縁皮膜を形成しているので、均一な膜厚の絶縁皮膜が形成可能であり、より一層の線積率向上を実現し得るという利点が確保される。
【００３６】
請求項３に記載した発明にかかるイグナイタトランスでは、広幅形状の金属薄板から構成された１次側コイルを２次側コイルの軸心方向と直交する方向に沿って巻回しているので、２次側コイル及び１次側コイル間の密結合を実現しながら１次側コイルを２次側コイル２の低圧側に対してのみ巻回することが可能となるため、貫通耐圧を向上させることができるという効果が得られる。
【００３７】
請求項４に記載した発明にかかるイグナイタトランスでは、１次側コイルが細幅形状の金属薄板から構成されたものであるとし、この１次側コイルを２次側コイルの軸心方向に沿って位置変更させながら前記軸心方向と直交する方向に沿って巻回しているので、１次側コイルを重ねあわせなくても済むこととなる。そして、請求項３と同様、２次側コイル及び１次側コイル間の密結合を実現し、貫通耐圧を向上させることができるという効果が得られる。
【００３８】
請求項５に記載した発明にかかるイグナイタトランスであれば、１次側コイルの高圧側端末部を２次側コイルの軸心方向における略中央付近、つまり、１次側コイル及び２次側コイルの結合度が最高レベルになるポイント付近に位置させているので、請求項３及び請求項４と同じく、２次側コイル及び１次側コイル間の密結合を実現することが可能となり、貫通耐圧を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるイグナイタトランスの全体構造を示す側断面図である。
【図２】本実施の形態にかかる２次側コイルとなる多芯平行線を構成する丸単芯線の構造を示す断面斜視図である。
【図３】本実施の形態にかかる２次側コイルとなる多芯平行線の構造を示す断面斜視図である。
【図４】本実施の形態にかかる２次側コイルを構成する手順を示す断面図である。
【図５】本実施の形態にかかる２次側コイルの構造を示す断面斜視図である。
【図６】本実施の形態にかかる１次側コイルの構造を示す平面図である。
【図７】本実施の形態にかかる１次側コイルの第１変形構造を示す平面図である。
【図８】その第２変形構造を示す平面図である。
【図９】その第３変形構造を示す平面図である。
【図１０】従来の形態にかかるイグナイタトランスの全体構造を示す斜視図である。
【図１１】従来の形態にかかるイグナイタトランスの２次側コイルを構成している平角線の要部側面を示す説明図である。
【図１２】従来の形態にかかるイグナイタトランスの２次側コイルを構成している平角線の要部断面を示す説明図である。
【図１３】従来の形態にかかる１次側コイルの構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１　　磁気コア
２　　２次側コイル
３　　１次側コイル
３ａ　１次側コイルの高圧側端末部
７　　丸単芯線
８　　多芯平行線
９　　絶縁皮膜
１０　　融着層
Ｘ　　２次側コイルの軸心方向

Claims (5)

1. 磁気コア上に配置された２次側コイルと、１次側コイルとを備えてなるイグナイタトランスであって、
   前記２次側コイルは、複数本の丸単芯線が一列状に並列して固着されたうえで断面視が略矩形状と仮想される多芯平行線から構成されており、この多芯平行線の長辺側となる外表面同士が対向しあったエッジワイズ巻き形状として自立的に巻回されたものであることを特徴とするイグナイタトランス。
2. 前記丸単芯線の外周面上には絶縁皮膜及び融着層が形成されており、かつ、前記多芯平行線は前記丸単芯線それぞれの融着層同士が溶けあって一体化されたものである一方、前記２次側コイルはエッジワイズ巻き形状として巻回されたうえで軸心方向に沿って加圧されながら前記多芯平行線の長辺側となる外表面に露出した前記丸単芯線それぞれの融着層同士が溶けあうのに伴って一体化されたものであることを特徴とする請求項１に記載のイグナイタトランス。
3. 前記１次側コイルは広幅形状の金属薄板から構成されており、前記２次側コイルの軸心方向と直交する方向に沿って巻回されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイグナイタトランス。
4. 前記１次側コイルは細幅形状の金属薄板から構成されており、前記２次側コイルの軸心方向に沿って位置変更させられながら前記軸心方向と直交する方向に沿って巻回されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のイグナイタトランス。
5. 前記１次側コイルの高圧側端末部は、前記２次側コイルの軸心方向における略中央付近に位置させられていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のイグナイタトランス。

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