JP2004304199A - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

Abstract

【目的】 火花放電させるのに必要な電気的高エネルギを点火プラグに供給でき、しかもプラグチューブ内に装着可能であって小型化可能な低コストの内燃機関用点火コイルを提供する。
【構成】 内燃機関用点火コイル１は、主にトランス部５と制御回路部７と接続部６とから構成され、トランス部５は、開磁路構造を形成する鉄心５０２と磁石５０４、５０６と二次スプール５１０と二次コイル５１２と一次スプール５１４と一次コイル５１６から構成される。鉄心５０２の横断面積ＳＣを３９〜５４ｍｍ２、磁石５０４、５０６の横断面積ＳＭと鉄心５０２の横断面積ＳＣとの比を０．７〜１．４、鉄心５０２の軸方向長さＬｃと一次、二次コイルの巻幅Ｌとの比率を０．９〜１．２、巻幅Ｌを５０〜９０ｍｍにそれぞれ設定することにより、ケース１００の外径Ａを大きくすることなく、一次コイル５１６に発生する一次エネルギを増加させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関用点火コイルに関し、詳細には、開磁路構造を有する内燃機関用点火コイルに関するものである。

従来より、内燃機関に設けられる点火コイルは、点火コイルで発生させた高電圧を車両等のボディに装着されているディストリビュータにより分配した後、各点火プラグに接続されている高圧コードを経由して各点火プラグに供給している。

ところが、この種の点火コイルによると、点火コイルから点火プラグに達するまでに経由する高圧コード、ディストリビュータ等により供給エネルギが降下するため、この降下分を考慮して点火コイルを設計する必要がある。このため、点火コイル内のコイル部等の体積が増加し、点火コイル本体の体格が大きくなるという問題がある。

そこで、特開平３−１５４３１１号公報に開示される点火コイルは、機関本体の上部から点火プラグの装着孔に向けて設けられたプラグチューブ内に装着可能な細い円筒状の外形を有し、この点火コイルから点火プラグへの直接給電を可能にしている。

しかしながら、特開平３−１５４３１１号公報に開示されている点火コイルによると、上下両端部等に希土類磁石からなる複数の永久磁石を配設した一次コアと、この一次コアの外周に巻回される一次コイル、二次コイルと、この一次コイル、二次コイル等を収容する外周コアとからなるコイル部を備えており、比較的高価な希土類磁石を多数必要とすることからコストが増大するという問題がある。

本発明の目的は、火花放電させるのに必要な電気的高エネルギを点火プラグに供給可能な内燃機関用点火コイルを提供することである。また本発明の別の目的は、プラグチューブ内に装着可能であって小型化可能な内燃機関用点火コイルを提供することである。

前記の課題を解決するための本発明による請求項１記載の内燃機関用点火コイルは、磁束を通す棒状の磁路構成部材と、前記磁路構成部材の外周に設けられる筒状の第１のスプール、ならびにこの第１のスプールの内周または外周に設けられる筒状の第２のスプールと、前記第１のスプールの巻装される一次コイル、ならびに前記第２のスプールに巻装される二次コイルと、を備え、前記磁路構成部材の径方向断面積Ｓｃ（ｍｍ²）が３９≦Ｓｃ≦５４であり、前記一次コイルおよび前記二次コイルを巻装する巻幅Ｌと前記磁路構成部材の軸方向長さＬｃとの比が０．９≦Ｌｃ／Ｌ≦１．２であり、かつ前記巻幅Ｌ（ｍｍ）が５０≦Ｌ≦９０であることを特徴とする。

また、本発明による請求項２記載の内燃機関用点火コイルは、請求項１記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記磁路構成部材と前記スプールと前記コイルとは、ケースにより収容され、該ケースの胴体筒状外径は、２４ｍｍ未満であることを特徴とする。

また、本発明による請求項３記載の内燃機関用点火コイルは、請求項１記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記磁路構成部材は、方向性珪素鋼板を棒状に積層し構成されることを特徴とする。

また、請求項４記載の内燃機関用点火コイルは、前記磁路構成部材は、その外径寸法Ｄ（ｍｍ）が８．５以下とされ、この外径寸法の下で前記径方向断面積Ｓｃを実現する厚さの前記方向性珪素鋼板を積層して構成されることを特徴とする。

また、本発明による請求項５記載の内燃機関用点火コイルは、請求項１〜４のいずれか一項記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記磁路構成部材の端部には、磁石が配設されていることを特徴とする。

また、請求項６記載の内燃機関用点火コイルは、請求項１〜５のいずれか一項の内燃機関用点火コイルにおいて、前記磁路構成部材の両端には磁石が配設され、前記磁路構成部材に対向する前記磁石の端面の面積Ｓ_Mと前記磁路構成部材の径方向断面積Ｓｃとの比が０．７≦Ｓ_M／Ｓｃ≦１．４となることを特徴とする。

また、本発明による請求項７記載の内燃機関用点火コイルは、請求項１〜６のいずれか一項記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記コイルの外周に設けられ、軸方向にスリットが形成される筒状の補助コアを備え、前記磁路構成部材と前記一次コイルと前記二次コイルと前記補助コアとが開磁路を構成することを特徴とする。

本発明の請求項１記載の内燃機関用点火コイルによると、磁路構成部材の径方向断面積ＳｃがＳｃ≧３９（ｍｍ２）に設定されることから、内燃機関等が要求する３０ｍＪの電気的エネルギを発生させることができ、かつ磁路構成部材の径方向断面積ＳｃがＳｃ≦５４（ｍｍ２）に設定されることから、ケース外径を小型化できる。これにより、点火コイルの体格を大きくすることなく、内燃機関等が要求する３０ｍＪの電気的エネルギを発生させることができる。

また、磁路構成部材の軸方向長さＬｃとコイルを巻装する巻幅Ｌとの比が０．９≦Ｌｃ／Ｌ≦１．２に加え、巻幅Ｌ（ｍｍ）が５０≦Ｌ≦９０になるように設定されることから、点火コイルの外径を大きくすることなく、コイルに発生させる電気的エネルギをさらに増加させることができる。これにより、内燃機関が要求する二次エネルギ量に応じケース外径を小さく設定でき、また磁石の必要個数を１個または磁石を使用しない構成にできるため、安価な内燃機関用点火コイルを提供できる効果がある。

また、本発明の請求項２記載の内燃機関用点火コイルによると、前記磁路構成部材と前記スプールと前記コイルとを収容するケースを設けた場合には、該ケースの胴体筒状外径を、２４ｍｍ未満とすることができる。

また、本発明の請求項３記載の内燃機関用点火コイルによると、磁路構成部材は、方向性珪素鋼板を棒状に積層して構成することから、渦電流損を低減できる。これにより、コイルに発生させる電気的エネルギを増加させる効果がある。

また、本発明の請求項４記載の内燃機関用点火コイルによると、磁路構成部材は、外径寸法Ｄ（ｍｍ）が８．５以下とされ、この外径寸法の下で径方向断面積Ｓｃ（ｍｍ²）を３９≦Ｓｃ≦５４の範囲に実現する厚さの方向性珪素鋼板を積層して構成されることから、磁路構成部材の外周にコイルが巻装されたスプールを設けても、ケース外径を小型化することができる。これにより、ケース外径を大きくすることなく、内燃機関等が要求する３０ｍＪの電気的エネルギを発生させる効果がある。

本発明の請求項５記載の内燃機関用点火コイルのように、磁器構成部材の端部に磁石が配設されている時には、磁路構成部材の軸方向長さＬｃとコイルを巻装する巻幅Ｌとの比がＬｃ／Ｌ≧０．９に設定されることから、磁路構成部材の両端に配設した磁石がコイルの巻幅Ｌの範囲内に大きく入込むことがなく、磁石の反磁界によるコイルの有効磁束の減少を抑制し、かつＬｃ／Ｌ≦１．２に設定されることから、コイルの巻幅Ｌに対して磁石の間隔が広くなりすぎることがなく、磁石バイアス磁束が良好に作用する範囲に磁路構成部材の両端に配設した磁石が位置させることができる。

また、本発明の請求項６記載の内燃機関用点火コイルによると、磁路構成部材の両端に磁石が配設されるため磁石バイアス磁束が加わり、磁路構成部材に対向する磁石の端面の面積Ｓ_Mと磁路構成部材の径方向断面積Ｓｃとの比がＳ_M／Ｓｃ≧０．７に設定されることから、磁石バイアス磁束が良好に作用し、かつＳ_M／Ｓｃ≦１．４になるように設定されることから、ケース外径を２４ｍｍ未満にすることができる。これにより、ケース外径を大きくすることなく、コイルに発生させる電気的エネルギをより増加させる効果がある。また、磁石の必要個数が２個であることから、従来の内燃機関用点火コイルより磁石の使用個数を減少させることができ、安価な内燃機関用点火コイルを提供できる効果がある。

さらに、本発明の請求項７記載の内燃機関用点火コイルによると、コイルの外周に補助コアが設けられることから、磁路構成部材と一次コイルと二次コイルと補助コアとが開磁路を構成し、磁石に加わる反磁界を閉磁路より減少させることができる。これにより、例えば閉磁路を構成するときに使用する比較的高価な希土類磁石より減磁に対して弱い安価な希土類磁石を使用することができ、部品コストを低減する効果がある。また磁路構成部材と一次コイルと二次コイルと補助コアとが開磁路を構成すると、磁路構成部材と一次コイルと二次コイルとが構成する磁路からの漏れ磁束を補助コアによって抑制することができ、さらに補助コアには軸方向にスリットが形成されていることから、補助コアの周方向に渦電流が流れるのを防止し、渦電流損を抑える。これにより、二次コイルに発生する二次エネルギを内燃機関用点火コイルから効率良く取出せる効果がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例による内燃機関用点火コイルを図１〜図６に示す。内燃機関用点火コイル１は、図示しない機関本体の上部に形成される気筒毎のプラグホール内に収容されており、このプラグホール内に位置する図示しないプラグチューブに内燃機関用点火コイル１の周囲が覆われている。

図１に示すように、内燃機関用点火コイル１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に発生する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。内燃機関用点火コイル１は、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。このケース１００の外径Ａは２４ｍｍに設定されており、図示しないプラグチューブの内径に適合するように形成されている。収容室１０２の上端部には、制御信号入力用コネクタ９と固定用ブラケット１１とが設けられ、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。

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、導電部材としての金属製のカップ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。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。

固定用ブラケット１１は、ケース１００と一体成形され、金属製のカラー２１がインサート成形されている。内燃機関用点火コイル１は、このカラー２１に貫通して設けられる図示しないボルトにより図示しないエンジンヘッドカバーに固定される。トランス部５は、開磁路構造を形成する鉄心５０２と磁石５０４、５０６と二次スプール５１０と二次コイル５１２と一次スプール５１４と一次コイル５１６から構成されている。

円柱状の鉄心５０２は、薄い方向性珪素鋼板、例えば板厚０．２７ｍｍの板材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、５０６がそれぞれ設けられている。この磁石５０４、５０６は、例えばサマリウム−コバルト磁石からなるが、図２に示すように、磁石５０４、５０６の厚さＴを２．５ｍｍ以上に設定することにより、例えばネオジウム磁石を使用することができる。これは、後述する一次スプール５１４の外側に装着された補助コア５０８によりいわゆる半閉磁路を構成することによって、磁石５０４、５０６に加わる反磁界を閉磁路より少ない２〜３ｋＯｅ（キロエールステッド）に減少させることができるためである。磁石５０４、５０６にネオジウム磁石を使用することにより、１５０℃の環境下においても使用可能な内燃機関用点火コイル１が低コストに構成できる。

樹脂成形品である二次スプール５１０は、両端部に鍔部を有する有底円筒状に形成されており、底部５１０ａにより下端部がほぼ閉塞されている。この二次スプール５１０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の外周には二次コイル５１２が巻回されている。底部５１０ａには、二次コイル５１２の一端が電気的に接続されたターミナルプレート３３が固定され、このターミナルプレート３３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１５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３３、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。

樹脂成形品である一次スプール５１４は、両端部に鍔部を有する有底円筒状に成形されており、蓋部５１４ａ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は、二次スプール５１０に巻回された二次コイル５１２を覆うように設けられている。このため、一次スプール５１４の蓋部５１４ａと二次スプール５１０の底部５１０ａとの間に、両端に磁石５０４、５０６を備えた鉄心５０２が挟持されている。

一次スプール５１４の蓋部５１４ａには、一次コイル５１６の両端と二次コイル５１２の一端とが接続される複数のターミナルが保持されている。この複数のターミナルには、コネクタ９のコネクタピン１９、制御回路部７が接続されている。蓋部５１４ａの上側に保持されている制御回路部７から３本のリードが引き出され、これらのリードがコネクタピン１９および前記複数のターミナルにはんだ付けされている。

制御回路部７は、一次コイル５１６への通電電流を断続するパワートラジスタと、このパワートラジスタの制御信号を発生するイグナイタである制御回路とを樹脂モールドして構成されている。またパワートラジスタ等の放熱用として、別体のヒートシンク７０２が制御回路部７に接着されている。一次スプール５１４のさらに外側には、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、例えば無方向性例えば板厚０．５ｍｍの板材を筒状に巻回することにより形成され、巻回開始端と巻回終了端とが接続されていないことから軸方向に隙間が形成されている。また、補助コア５０８は、磁石５０４の外周位置から磁石５０６の外周位置にわたる軸方向長さを有する。

なお、補助コア５０８は、例えば板厚０．３５ｍｍの鋼板を２枚使用して補助コアを形成しても良い。次に、内燃機関用点火コイル１の一次コイル５１６に必要な電気的エネルギ（以下「一次エネルギ」という）について説明する。通常、点火プラグが放電する火花により混合気が着火するためには、２０ｍＪ（ミリジュール）以上の電気的エネルギを点火プラグに供給する必要がある。そのため、点火プラグによる損失５ｍＪおよび余裕度等を考慮すると、最小限３０ｍＪの電気的エネルギを二次コイル５１２に発生させる必要がある（以下、二次コイル５１２に発生させる電気的エネルギを「二次エネルギ」という）。

そこで、図２に示す磁気モデルに基づいて、一次コイル５１６に必要な一次エネルギの計算を有限要素法による磁場解析（以下「ＦＥＭ磁場解析」という）により行った。また実験により一次エネルギ、二次エネルギを求め、その結果から二次エネルギが３０ｍＪに達する条件等の検討を行った。ここで、一次エネルギは、図３に示す斜線部Ｓの面積を求めることにより算出することができ、具体的には、ＦＥＭ磁場解析によって数１を計算する。

Ｗ ： 一次エネルギ （Ｊ）
Ｎ ： 一次コイルの巻数
Ｉ ： 一次コイル電流 （Ａ）
Φ ： 一次コイルの磁束 （Ｗｂ）
また、二次コイル５１２に３０ｍＪの二次エネルギを発生させるためには、一次コイル５１６に３６ｍＪの一次エネルギを発生させる必要があることを実験により確認している。

図２に示す磁気モデルに基づいて行ったＦＥＭ磁場解析の結果が、図４〜図６に示されており、鉄心５０２の横断面積Ｓｃ、鉄心５０２の軸方向長さＬｃ、磁石５０４、５０６の横断面積Ｓ_Mをパラメータとした一次エネルギ、磁石バイアス磁束の各特性が表されている。図４に示す一次エネルギの特性は、２２０回巻いた一次コイル５１６に６．５Ａの電流を流した状態で、磁石５０４、５０６の横断面積Ｓ_Mと鉄心５０２の横断面積Ｓｃとの比を鉄心５０２の横断面積Ｓｃ毎に変化させて得たものである。ここで、図４中、点線で示されている部分は、データ採取を行っていないが、予測により特定可能な特性を表している。

図４に示すように、一次エネルギは、Ｓ_M／Ｓｃが大きいほど増加し、またＳＣが大きいほど増加していることが判る。これは、Ｓ_M／Ｓｃが大きいほど、磁路の一部を構成する鉄心５０２の両端に配設された磁石５０４、５０６による磁石バイアス磁束が良好に作用しているためである。さらに前述したように、一次コイル５１６に必要な一次エネルギの最小値である３６ｍＪを超える一次エネルギを発生させるためには、鉄心５０２の横断面積Ｓｃを３９ｍｍ２以上に設定することが必要になることが判る。

これにより、Ｓ_M／Ｓｃを０．７以上、Ｓｃを３９ｍｍ²以上に設定すれば良いことになる。ここで、鉄心５０２は、方向性珪素鋼板を積層して構成することから、外周に生ずる段差により図２に示す鉄心５０２の外径Ｄが余分に大きくなる。例えば生産性の面から板厚０．２７ｍｍの方向性珪素鋼板を用いた場合、鉄心５０２の実質の断面積Ｓｃを３９ｍｍ２とするには７．２ｍｍの外径Ｄが少なくとも必要になる。ところが、一次コイル５１６の外周を覆うケース１００の外径寸法Ａの制約上、Ｓ_M／Ｓｃが１．４を超えて、またＳｃが５４ｍｍ² を超えてそれぞれ設定することが難しいことから、Ｓ_M／Ｓｃを１．４以下、Ｓｃ５４ｍｍ² 以下に設定することを要求される。この断面積Ｓｃを５４ｍｍ² とするには、前述の同じ条件で８．５ｍｍの外径Ｄが必要である。

したがって、Ｓ_M／Ｓｃを０．７≦Ｓ_M／Ｓｃ≦１．４の範囲に、Ｓｃ（ｍｍ² ）を３９≦Ｓｃ≦５４の範囲にそれぞれ設定することにより、低コストな設計仕様に対応することができる。また、ケース１００の体格を大きくすることなく、二次エネルギの増加を図ることができる。図５に示す磁石５０４、５０６による磁石バイアス磁束の特性は、２２０回巻いた一次コイル５１６に電流を流さない状態、すなわち一次エネルギが発生しない状態で、補助コア５０８の軸方向長さＬａを一定幅の９０ｍｍにしたとき、鉄心５０２の軸方向長さＬｃと一次、二次コイルの巻幅Ｌとの比を変化させて得たものである。ここで、一次、二次コイルの巻幅Ｌは、６５ｍｍに設定されている。これは、ケース１００の体格に影響しやすい一次コイル５１６の設計仕様によるものである。つまり、イグナイタを構成するパワートランジスタの発熱量および内燃機関の始動性から一次コイル５１６の抵抗値が０．５〜１．４Ωの範囲であることが要求され、さらにケース１００の外径Ａを２４ｍｍ未満にすることが要求されていることから、一次、二次コイルの巻幅Ｌ（ｍｍ）を５０≦Ｌ≦９０の範囲内に設定している。なお、より望ましくはこの巻幅Ｌ（ｍｍ）は、５０≦Ｌ≦７０の範囲内に設定される。またケース１００の外径Ａを２３ｍｍ以下に設定しても良い。

図５に示すように、磁石５０４、５０６による磁石バイアス磁束は、Ｌｃ／Ｌが大きいほど減少していることが判る。これは、Ｌｃ／Ｌが大きくなるほど、すなわち、鉄心５０２の軸方向長さＬｃが長くなるほど磁石５０４と磁石５０６との距離が大きくなることから、磁石５０４、５０６の磁化力が効かなくなるためである。この磁石バイアス磁束の減少は、図６に示す一次エネルギの増加に影響している。

図６に示す一次エネルギの特性は、２２０回巻いた一次コイル５１６に６Ａの電流を流し、補助コア５０８の軸方向長さＬａを一定幅の９０ｍｍにしたとき、鉄心５０２の軸方向長さＬｃと一次、二次コイルの巻幅Ｌとの比を変化させて得たものである。図６に示すように、一次エネルギは、Ｌｃ／Ｌが１．０≦Ｌｃ／Ｌ≦１．１の範囲でほぼ最大を示し、その前後では減少していることが判る。Ｌｃ／Ｌが小さくなると一次エネルギが減少するのは、前述のように、Ｌｃ／Ｌが小さくなるほど磁石バイアス磁束が増加するが、補助コア５０８の軸方向長さＬａとの兼合いで見かけ上の磁気回路の磁気抵抗が増加するためである。つまり、一定起磁力のもとでは磁束が減少することになり、Ｌｃ／Ｌが１．０より小さくなると一次エネルギが減少するのである。また、Ｌｃ／Ｌが１．１より大きくなると一次エネルギが減少するのは、前述のように、Ｌｃ／Ｌが大きくなるほど磁石バイアス磁束が減少するためである。

さらに、Ｌｃ／Ｌが０．９より小さくなると磁石５０４と磁石５０６との間隔が狭くなり、磁石５０４、５０６が一次コイル５１６、二次コイル５１２それぞれの巻線範囲内に大きく入込むため、磁石５０４、５０６の反磁界により１次コイル５１６で作られる有効磁束が減少することも確認している。また、Ｌｃ／Ｌが１．２より大きくなると一次、二次コイルの巻幅Ｌに対して磁石５０４と５０６との間隔が広くなり磁石バイアス磁束が良好に作用しなくなることから、Ｌｃ／Ｌを１．２以下に設定することを要求される。したがって、Ｌｃ／Ｌを０．９≦Ｌｃ／Ｌ≦１．２の範囲に設定することにより、一次コイル５１６により発生する一次エネルギをさらに増加させることができる。

本実施例の内燃機関用点火コイル１によると、トランス部５を構成する鉄心５０２の横断面積Ｓｃ（ｍｍ²）の範囲を３９≦Ｓｃ≦５４、磁石５０４、５０６の横断面積Ｓ_Mと鉄心５０２の横断面積Ｓｃとの比の範囲を０．７≦Ｓ_M／Ｓｃ≦１．４、鉄心５０２の軸方向長さＬｃと一次、二次コイルの巻幅Ｌとの比の範囲を０．９≦Ｌｃ／Ｌ≦１．２、巻幅Ｌ（ｍｍ）の範囲を５０≦Ｌ≦９０にそれぞれ設定することにより、ケース１００の外径Ａを大きくすることなく、一次コイル５１６に発生する一次エネルギを増加させることができる。これにより、二次コイル５１２に発生する二次エネルギを増加させることができ、希土類磁石の使用個数を減少させる効果がある。また、ケース１００の体格を大きくすることなく、二次エネルギを増加させることから、内燃機関用点火コイル１を従来のプラグチューブにそのまま適用させることができ、内燃機関の混合気の着火性能を向上させる効果がある。さらに、比較的高価な希土類磁石の使用個数が減少することから、内燃機関用点火コイル１を低コストな設計仕様に対応させることができる効果がある。

なお、本実施例では、一次コイル５１６が二次コイル５１２の外側に位置しているが、本発明では、一次コイル５１６が二次コイル５１２の内側に位置しても良く、同様の効果が得られる。また、本実施例では、鉄心５０２の上下両端に磁石５０４、５０６を配設した構成にしたが、本発明では、これに限られることはなく、内燃機関が要求する二次エネルギ量に応じて適切な鉄心の横断面積を設定することにより使用する磁石の個数を１個にした構成または磁石を使用しない構成にしても良い。

本発明の実施例による内燃機関用点火コイルの縦断面図である。 本発明の実施例による内燃機関用点火コイルの磁気モデル図である。 本発明の実施例による内燃機関用点火コイルの一次コイルの電流Ｉに対する磁束ＮΦを示す特性図である。 本発明の実施例による内燃機関用点火コイルの磁石の横断面積Ｓ_Mと鉄心の横断面積Ｓｃとの比に対する一次エネルギを示す特性図である。 本発明の実施例による内燃機関用点火コイルの鉄心の軸方向長さＬｃと一次、二次コイルの巻幅Ｌとの比に対する磁石バイアス磁束を示す特性図である。 本発明の実施例による内燃機関用点火コイルの鉄心の軸方向長さＬｃと一次、二次コイルの巻幅Ｌとの比に対する一次エネルギを示す特性図である。

符号の説明

１ 内燃機関用点火コイル
５ トランス部
６ 接続部
７ 制御回路部
１００ ケース
５０２ 鉄心（磁路構成部材）
５０４、５０６ 磁石
５０８ 補助コア
５１０ 二次スプール（スプール）
５１２ 二次コイル（コイル）
５１４ 一次スプール（スプール）
５１６ 一次コイル（コイル）
Ｌ 一次、二次コイルの巻幅（巻幅）
Ｌａ 補助コアの軸方向長さ
Ｌｃ 鉄心の軸方向長さ（磁路構成部材の軸方向長さ）

Claims (7)

1. 磁束を通す棒状の磁路構成部材と、
   前記磁路構成部材の外周に設けられる筒状の第１のスプール、ならびにこの第１のスプールの内周または外周に設けられる筒状の第２のスプールと、
   前記第１のスプールの巻装される一次コイル、ならびに前記第２のスプールに巻装される二次コイルと、
   を備え、
   前記磁路構成部材の径方向断面積Ｓｃ（ｍｍ²）が３９≦Ｓｃ≦５４であり、
   前記一次コイルおよび前記二次コイルを巻装する巻幅Ｌと前記磁路構成部材の軸方向長さＬｃとの比が０．９≦Ｌｃ／Ｌ≦１．２であり、かつ前記巻幅Ｌ（ｍｍ）が５０≦Ｌ≦９０であることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 前記磁路構成部材と前記スプールと前記コイルとは、ケースにより収容され、該ケースの胴体筒状外径は、２４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火コイル。
3. 前記磁路構成部材は、方向性珪素鋼板を棒状に積層し構成されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火コイル。
4. 前記磁路構成部材は、その外径寸法Ｄ（ｍｍ）が８．５以下とされ、この外径寸法の下で前記径方向断面積Ｓｃを実現する厚さの前記方向性珪素鋼板を積層して構成されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用点火コイル。
5. 前記磁路構成部材の端部には、磁石が配設されていることを特徴とする請求項１〜４記載のいずれか一項記載の内燃機関用点火コイル。
6. 前記磁路構成部材の両端には磁石が配設され、前記磁路構成部材に対向する前記磁石の端面の面積Ｓ_Mと前記磁路構成部材の径方向断面積Ｓｃとの比が０．７≦Ｓ_M／Ｓｃ≦１．４となることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の内燃機関用点火コイル。
7. 前記コイルの外周に設けられ、軸方向にスリットが形成される筒状の補助コアを備え、
   前記磁路構成部材と前記一次コイルと前記二次コイルと前記補助コアとが開磁路を構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の内燃機関用点火コイル。