JP2007110118A - 点火コイルまたは変圧器のための磁気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気回路が、改善された効率と同時に、一層小さな構成スペースを有しているようにする。
【解決手段】外側のコア３が、所定の厚さＤと、所定の長さと、所定の幅Ｂとを備えたストリップ状のエレメント３ａ，３ｂを有しており、該ストリップ状のエレメントが、その厚さＤで内側のコア２の端面に、該内側のコア２の長手方向Ｘ−Ｘに対して垂直に配置されているように、外側のコア３が、内側のコア２を取り囲んで配置されているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、点火コイルまたは変圧器のための磁気回路であって、ほぼ棒状の内側のコアと、外側のコアとが設けられている形式のものに関する。

さらに、本発明は、このような磁気回路を有する点火コイルまたは変圧器に関する。

点火コイルは、たとえば火花点火機関を備えた車両で点火プラグの制御のために使用され、これにより、火花点火機関の燃焼室内の燃料混合物が点火される。点火コイルは、たとえば棒状点火コイルとして形成されている。この棒状点火コイルでは、磁化可能な材料から成る中心に配置された棒状コアを取り囲むようにして、一次コイルと二次コイルとが配置されている。この場合、点火コイルのための蓄積可能な磁気的なエネルギは、点火コイルの磁気回路の構造に著しく関係している。公知の磁気回路が、図６ａおよび図６ｂに示してある。図６ｂから判るように、この磁気回路は、いわゆるＯＩコア構造を有している。磁気回路の内側のコア１０と外側のコア１１とは、それぞれプレート状の多数の薄片から形成されている。この場合、外側のコア１１の薄片は、付設部１１ａを備えたほぼＯ字形の形状を有している。この場合、外側のコア１１の薄片は、打抜き加工により製造される。この場合、製造技術的な理由から、規定された最小幅Ｙが維持されなければならない。この場合、この幅Ｙは個々の薄片の厚さＺよりも著しく大きい（図６ｂのＡ−Ａ線に沿って断面された断面図６ａ参照）。

変圧器および点火コイルの構造がますます小さくなることに基づき、このような構成部材の磁気回路には、効率および構成スペースに関してますます高い要求が課される。この場合、特に磁石の挿入時に、横断面が同じであることと、エアギャップが存在しないこととに注意しなければならない。磁石が使用されないと、規定されたエアギャップが、磁石の代わりに設けられ得る。さらに、内側のコアと外側のコアとの所要のオーバーラップもしくは重なりに基づき、構成スペースが、高さの方向（上下に積層された薄片の厚さＺの方向）で不十分にしか使用されない。

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、点火コイルまたは変圧器のための磁気回路を改良して、磁気回路が、改善された効率と同時に、一層小さな構成スペースを有しているようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、外側のコアが、所定の厚さと、所定の長さと、所定の幅とを備えたストリップ状のエレメントを有しており、該ストリップ状のエレメントが、その厚さで内側のコアの端面に、該内側のコアの長手方向に対して垂直に配置されているように、外側のコアが、内側のコアを取り囲んで配置されているようにした。

請求項１の特徴を備えた本発明による磁気回路は従来のものに比べて、この磁気回路が、改善された効率と同時に、より小さな構成スペースを提供するという利点を有している。このことは、本発明によれば、薄片から製造された外側のコアの向きが、９０°だけ変えられることにより得られる。本発明によれば、外側のコアが、規定された厚さ（金属薄板厚さ）を備えたストリップ状のエレメント（薄片）を有しており、このストリップ状のエレメントが、その幅ではなく厚さで内側のコアの端面に、この内側のコアに対して垂直に配置されているように、外側のコアが、内側のコアを取り囲んで配置されている。これにより、本発明によれば、内側のコアと外側のコアとの改善されたオーバーラップを達成することができ、構成スペースを、特に内側のコアの長手方向軸線の方向で減少させることができる。このことは、本発明により可能となる。なぜならば、１つの薄片の厚さ（金属薄板厚さ）が、外側のコアに用いられる薄片の打抜き過程時に生ぜしめられ得る幅Ｙ（図６ａおよび図６ｂ参照）よりも一層小さいからである。

従属請求項に、本発明の有利な構成が記載されている。

有利には、外側のコアの第１の端部領域と第２の端部領域との間に形成されたギャップが、内側のコアの一方の端面に配置されている。

さらに有利には内側のコアと外側のコアとの間に永久磁石が配置されている。この場合、有利には、この永久磁石は外側のコアのギャップの領域に配置されている。

磁気回路の簡単で迅速なかつ廉価な組付けを可能にするためには、内側のコアと永久磁石とが、外側のコアの内側領域に緊締結合によって位置固定されている。念のために付言しておくと、内側のコアと外側のコアもしくは永久磁石との間の結合は、接着または別の熱的な方法によって可能である。

特に良好な効率を有するためには、内側のコアが、有利には非対称的に形成されている。特に有利には、内側のコアの一方の端部領域に、半径方向で外向きに方向づけられた環状の延長部が形成されている。本発明のさらに有利な構成によれば、この環状の延長部も同じく、内側のコアの中心線を含む平面に対して非対称的に形成されている。

簡単な製造可能性のためには、外側のコアが、有利には正確に１つの金属薄板ストリップまたは２つの金属薄板ストリップから製造されている。これにより、磁気回路の全長が、内側のコアの軸方向ならびに幅方向で小さくなり、これによって、磁気回路が可能な限り小さな構成スペースを有していることを確保することができる。この場合、外側のコアの幅は、磁気的な観点から最適な効率が可能となるように選択される。

さらに、本発明は、本発明による磁気回路を有する点火コイルまたは変圧器に関する。本発明による点火コイルは、有利には車両に使用される。小さな構成スペースと点火コイルの僅かな重量とに基づき、点火コイルは車両に特に有利に使用することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳細に説明する。

以下に、図１〜図３に関連して、本発明の第１の実施例による磁気回路１を説明する。

図１および図２に示したように、磁気回路１は、内側のコア２と外側のコア３とを有している。この外側のコア３は、第１のストリップ状のエレメント３ａと第２のストリップ状のエレメント３ｂとから形成されている。内側のコア２は棒状コアであり、この棒状コア２の長手方向Ｘ−Ｘでほぼ円筒状に形成されている。図１から判るように、内側のコア２は非対称的に形成されている。この場合、内側のコア２の、長手方向Ｘ−Ｘに位置する一方の端面には、半径方向で外向きに突出した環状領域が配置されている。この環状領域自体も同様に長手方向Ｘ−Ｘに対して非対称的である。より正確に言うならば、所定の半径方向には、半径方向の小さな延長部２ａが形成されており、逆の半径方向には、半径方向のより大きな延長部２ｂが形成されている。さらに、内側のコア２の、非対称的な延長部２ａ，２ｂを備えて位置する端面には、内側のコア２と外側のコア３との間に磁石エレメント５が配置されている。この場合、この磁石エレメント５は、内側のコア２の延長部２ａ，２ｂを備えた端面に相当する形を有している。磁気回路１の幅方向は符号Ｃで示してある。

前述したように、外側のコア３は、第１のストリップ状のエレメント３ａと第２のストリップ状のエレメント３ｂとから製造されている。図３には、内側のコア２を取り囲むように組み付ける前の１つのストリップ状のエレメントの出発形状が示してある。このストリップ状のエレメントは、金属薄板から打抜き加工されていて、所定の全長Ｌと、所定の幅Ｂと、金属薄板厚さに相応の厚さとを有している。図３には、図１および図２に示した形状を得るために、外側のコア３をそれぞれ９０°だけ曲げる曲げ線が符号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４で示してある。外側のコア３の、曲げ過程により形成される個々の面部分は符号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５で示されている。ストリップ状のエレメントの幅はＢで示してある。

いま、第１の実施例の外側のコア３は、第１のストリップ状のエレメント３ａと第２のストリップ状のエレメント３ｂとが互いに重ね合わされ、これらの重ね合わされた金属薄板が曲げ線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４でそれぞれ９０°だけ一緒に曲げられるように製造される。これにより、外側のコア３がほぼ方形の形を獲得する。この場合、外側のコア３の始端領域と終端領域との間にギャップ４が維持され続ける。内側のコア２の長手方向軸線Ｘ−Ｘの方向で見た外側のコア３の内側の長さは、図２に符号Ｔで示してある。長手方向Ｘ−Ｘで見た内側のコア２の長さが、図１に符号Ｒで示してあり、永久磁石５を備えた内側のコア２の長さは、図１に長手方向Ｘ−Ｘで符号Ｓで示してある。永久磁石５を備えた内側のコア２は、緊締結合によって外側のコア３の内側の領域に固定されている。この場合、緊締を達成するためには、外側のコア３の内側の長さＴが、永久磁石５を備えた内側のコア２の長さＳよりも幾分小さく寸法設定されている。これにより、磁気回路１の簡単な組付けおよび単純で廉価な構造を達成することができる。

図１には、外側のコア３の厚さが符号Ｄで示してある。この場合、外側のコア３の厚さＤは、外側のコア３に用いられるストリップ状のエレメント３ａ，３ｂの各金属薄板厚さから形成される。したがって、外側のコア３の厚さＤは、第１の実施例では、１つのストリップ状のエレメントの２倍の金属薄板厚さである。この場合、外側のコア３の幅Ｂは、ストリップ状のエレメント３ａ，３ｂの幅に相当している。図１に示したように、外側のコア３の幅Ｂは、内側のコア２の一方の端面における最大の長さよりも半径方向で幾分大きく寸法設定されている。この寸法は、可能な限り最適な磁気効率が達成されるように選択される。

したがって、特に図１および図２から判るように、特に長手方向Ｘ−Ｘで磁気回路１の、減少させられた構成スペースが達成される。これにより、この磁気回路１を有する点火コイルのための構成スペースも減少させることができる。さらに、内側のコア２と、永久磁石５と、外側のコア３との間の緊締結合により、エアギャップなしの磁気回路１を達成することができる。念のために付言しておくと、磁石なしの構成では、規定されたエアギャップが、外側のコア３の内側の長さＴと内側のコア２の長さＳとによって生ぜしめられる。さらに、念のために付言しておくと、対称的に形成された内側のコアを使用することも可能である。

図４には、本発明の第２の実施例による磁気回路１が示してある。この場合、同一の部材もしくは機能的に同一の部材は、第１の実施例と同じ符号で示してある。

第１の実施例と異なり、第２の実施例では、永久磁石５が、外側のコア３のギャップ４の位置に配置されておらず、ギャップ４に対して正反対の側で内側のコア２に配置されている。その他の点で、この実施例は第１の実施例に相当しているので、この第１の実施例の説明を参照することができる。

図５には、本発明の第３の実施例による磁気回路１が示してある。この場合、同一の部材もしくは機能的に同一の部材には、第１の実施例と同じ符号が使用してある。

第１および第２の実施例と異なり、第３の実施例の外側のコア３は、正確にただ１つのストリップ状のエレメント３から形成されている。これにより、第３の実施例の磁気回路１の寸法および重量を減少させることができる。その他の点で、第３の実施例の磁気回路１は、第１の実施例の磁気回路１の構造を有しているので、この第１の実施例の説明を参照することができる。

本発明の第１の実施例による磁気回路の概略的な断面図である。 図１に示した磁気回路の概略的な平面図である。 第１の実施例における外側のコアに変形加工されるストリップ状のエレメントの平面図である。 本発明の第２の実施例による磁気回路の平面図である。 本発明の第３の実施例による磁気回路の平面図である。 公知先行技術による磁気回路の断面図である。 公知先行技術による磁気回路の平面図である。

符号の説明

１ 磁気回路、 ２ 内側のコア、 ２ａ 小さな延長部、 ２ｂ 大きな延長部、 ３ 外側のコア、 ３ａ，３ｂ ストリップ状のエレメント、 ４ ギャップ、 ５ 永久磁石、 Ｂ 幅、 Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ 曲げ線、 Ｃ 幅方向、 Ｄ 厚さ、 Ｌ 外側のコアの長さ、 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 面部分、 Ｒ 内側のコアの長さ Ｓ 永久磁石を有する内側のコアの長さ、 Ｔ 外側のコアの内側の長さ、 Ｘ−Ｘ 長手方向

Claims (9)

1. 点火コイルまたは変圧器のための磁気回路であって、ほぼ棒状の内側のコア（２）と、外側のコア（３）とが設けられている形式のものにおいて、外側のコア（３）が、所定の厚さ（Ｄ）と、所定の長さ（Ｌ）と、所定の幅（Ｂ）とを備えたストリップ状のエレメント（３ａ，３ｂ）を有しており、該ストリップ状のエレメントが、その厚さ（Ｄ）で内側のコア（２）の端面に、該内側のコア（２）の長手方向（Ｘ−Ｘ）に対して垂直に配置されているように、外側のコア（３）が、内側のコア（２）を取り囲んで配置されていることを特徴とする、点火コイルまたは変圧器のための磁気回路。
2. 外側のコア（３）の第１の端部領域と第２の端部領域との間に形成されたギャップ（４）が、内側のコア（２）の一方の端面に配置されている、請求項１記載の磁気回路。
3. 内側のコア（２）と外側のコア（３）との間に永久磁石（５）が配置されている、請求項１または２記載の磁気回路。
4. 永久磁石（５）が、ギャップ（４）の領域に配置されている、請求項３記載の磁気回路。
5. 内側のコア（２）と永久磁石（５）とが、外側のコア（３）の内側領域に緊締結合によって位置固定されている、請求項３または４記載の磁気回路。
6. 内側のコア（２）が、非対称的に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の磁気回路。
7. 非対称的に形成された内側のコア（２）が、拡大された横断面を一方の端面に有している、請求項６記載の磁気回路。
8. 外側のコア（３）が、正確に１つのストリップ状のエレメントまたは２つのストリップ状のエレメント（３ａ，３ｂ）から形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の磁気回路。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載の磁気回路を有する点火コイルまたは変圧器。

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