JP2007180296A

JP2007180296A - 内燃機関用点火コイル

Info

Publication number: JP2007180296A
Application number: JP2005377535A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Hori; 雅晶堀
Original assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Current assignee: Hanshin Electric Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】珪素鋼板などではなし得なかった鉄心の飽和磁束密度を比較的安価に得ることができ、磁気回路を小型化することのできる内燃機関用点火コイルを提供する。
【解決手段】少なくとも、一次コイル２６と、二次コイル２８と、一次コイル２６と二次コイル２８とを磁気的に結合する鉄心とを絶縁ケース２１内に収納し、この絶縁ケース２１内に熱硬化性樹脂３８を充填して各コイル２６，２８間、各コイル２６，２８と鉄心との間を絶縁し、絶縁ケース２１内に各コイル２６，２８、鉄心を固定した内燃機関用点火コイル１１において、鉄粉に、コバルトを１０質量％〜３０質量％含むＦｅ−Ｃｏ系粉末を５質量％〜５０質量％添加して加圧成型し、鉄心３３とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車のエンジンなどの内燃機関の点火プラグに火花放電を発生させるための高電圧を供給する内燃機関用点火コイルに関するものである。

図２は従来の内燃機関用点火コイルの一例の概略構成を示す断面図である。

図２において、内燃機関用点火コイル１１は、絶縁ケース２１と、この絶縁ケース２１の側面部分に一体的に設けられたソケット部（図示省略）に設けられている複数の低圧端子（一次端子、図示省略）と、絶縁ケース２１の下端部分に一体的に設けられた高圧タワー部２１ｔ内に圧入された高圧端子（二次端子）２３と、絶縁ケース２１内に収納されたコイル・鉄心組立体２４と、絶縁ケース２１内に充填され、各部品の相互の高電圧絶縁を行う絶縁樹脂としての熱硬化性樹脂３８とで構成されている。
なお、複数の低圧端子は、例えば、絶縁ケース２１の成形時にインサートされる。

上記したコイル・鉄心組立体２４は、一次コイルボビン２５と、この一次コイルボビン２５の外周に巻線を巻き付け、積層して形成された一次コイル２６と、この一次コイル２６の外周に配置された二次コイルボビン２７と、この二次コイルボビン２７の外周に巻線を巻き付け、積層して形成された二次コイル２８と、エアーギャップ３２を有する閉磁路で一次コイル２６と二次コイル２８とを磁気的に結合する鉄心２９とで構成されている。
なお、複数の一次端子、一次コイル２６の両端、二次コイル２８の一端は所定の回路を構成するように接続され、二次コイル２８の他端は、二次コイルボビン２７の端部に取り付けられた端末ピン（図示省略）を介して高圧端子２３に接続されている。

この内燃機関用点火コイル１１は、エンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）から供給される信号に基づいて一次コイル２６に通電し、一次コイル２６への通電を遮断することにより、鉄心２９に磁束が発生し、変化することによって二次コイル２８に高電圧が発生し、高圧端子２３に高電圧が供給される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１６９６１９号公報

図３は従来の内燃機関用点火コイルに使用する鉄心の一例を示す斜視図である。

図３において、鉄心２９は、第１鉄心部３０と、第２鉄心部３１とで構成されている。
そして、第１鉄心部３０は、二次コイルの外側に配置される外環鉄心部をＣ字形状部とＩ字形状部とに分割したＣ字形状部に相当するものである。
また、第２鉄心部３１は、外環鉄心部をＣ字形状部とＩ字形状部とに分割したＩ字形状部３１ａと、このＩ字形状部３１ａの中央部分から内側へ一体的に延び、一次コイルボビン（一次コイル）を貫通するセンタ鉄心部３１ｂとで構成されている。
なお、第１鉄心部３０と、第２鉄心部３１のセンタ鉄心部３１ｂとの間にエアギャップ３２が形成される。

図４は図３に示した鉄心を構成する、板材からの打ち抜き部分を示す説明図である。

図４において、積層して第１鉄心部３０を構成するための第１積層板材部分４１ａと、積層して第２鉄心部３１を構成するための第２積層板材部分４１ｂとは、例えば、電磁鋼板、珪素鋼板などの板材４１から打ち抜き型を使用して打ち抜かれるものである。

従来の鉄心２９は、図４に示すように、板材４１から打ち抜いた第１積層板材部分４１ａおよび第２積層板材部分４１ｂを所定の厚さに積層して図３に示す第１鉄心部３０および第２鉄心部３１とした後、第１鉄心部３０の両端と、Ｉ字形状部３１ａの両端とを接触させると、第１鉄心部３０と、センタ鉄心部３１ｂとの間に所定長のエアギャップ３２を設けた状態に組み付けることができる（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００４−３０４０８７号公報

従来は鉄心２９を、板材４１から打ち抜いた第１積層板材部分４１ａおよび第２積層板材部分４１ｂを所定の厚さに積層して第１鉄心部３０および第２鉄心部３１としていたので、図４から分かるように、板材４１のロス部分（第１積層板材部分４１ａまたは第２積層板材部分４１ｂにならない部分）が多く、板材４１の半分以上がスクラップ（廃材）となる。
また、鉄心２９の飽和磁束密度は板材４１における鉄の含有率と、鉄の飽和磁束密度とによって決定されるので、鉄心２９が磁気回路の小型化を妨げていた。

この発明は、上記したような不都合を解消するためになされたもので、珪素鋼板などではなし得なかった鉄心の飽和磁束密度を比較的安価に得ることができ、磁気回路を小型化することのできる内燃機関用点火コイルを提供するものである。

この発明は、以下のような発明である。
（１）少なくとも、一次コイルと、二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとを磁気的に結合する鉄心とを絶縁ケース内に収納し、この絶縁ケース内に絶縁樹脂を充填して前記各コイル間、前記各コイルと前記鉄心との間を絶縁し、前記絶縁ケース内に前記各コイル、前記鉄心を固定した内燃機関用点火コイルにおいて、鉄粉に、コバルトを１０質量％〜３０質量％含むＦｅ−Ｃｏ系粉末を５質量％〜５０質量％添加して加圧成型し、前記鉄心としたことを特徴とする。
（２）（１）に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記鉄粉に絶縁被膜を設けたことを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、前記鉄粉および前記Ｆｅ−Ｃｏ系粉末の平均粒径を３０μｍ〜１１０μｍにしたことを特徴とする。

この発明によれば、鉄を主成分とし、コバルトを１０質量％〜３０質量％含む高価なＦｅ−Ｃｏ系粉末を５質量％〜５０質量％の割合で安価な鉄粉に添加したので、高い飽和磁束密度を有した鉄心を比較的安価に製造することができることにより、内燃機関用点火コイルを従来の珪素鋼板などを鉄心に使用した場合よりもさらに小型化することができる。
そして、鉄粉に絶縁被膜を設けたので、鉄粉の電気抵抗率を高めることができることにより、鉄心における渦電流の発生を抑え、鉄心の磁化特性を向上させることができるとともに、エネルギー損失を少なくすることができる。
さらに、鉄粉およびＦｅ−Ｃｏ系粉末の平均粒径を３０μｍ〜１１０μｍにしたので、鉄心における磁性粉末の相対密度を高めることができることにより、鉄心の飽和磁束密度を向上させることができるとともに、磁気回路を小型化することができる。

以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。

図１はこの発明の一実施例である内燃機関用点火コイルに使用する鉄心の一例を示す斜視図である。

図１において、鉄心３３は、第１鉄心部３４と、第２鉄心部３５とで構成されている。
そして、第１鉄心部３４は、二次コイルの外側に配置される外環鉄心部をＣ字形状部とＩ字形状部とに分割したＣ字形状部に相当するものである。
また、第２鉄心部３５は、外環鉄心部をＣ字形状部とＩ字形状部とに分割したＩ字形状部３５ａと、このＩ字形状部３５ａの中央部分から内側へ一体的に延び、一次コイルボビン（一次コイル）を貫通するセンタ鉄心部３５ｂとで構成されている。
なお、第１鉄心部３４と、第２鉄心部３５のセンタ鉄心部３５ｂとの間にエアギャップ３６が形成される。

上記した第１鉄心部３４および第２鉄心部３５は、平均粒径が３０μｍ〜１１０μｍで、絶縁被膜が設けられていない鉄粉に、コバルトを１０質量％〜３０質量％含み、平均粒径が３０μｍ〜１１０μｍのＦｅ−Ｃｏ系粉末を５質量％〜５０質量％添加するとともに、０．３質量％〜２質量％の樹脂（バインダ）を添加し、２００℃〜３００℃の温度下で、１６６６ＭＰａの圧力で成型したものである。

上記した鉄粉およびＦｅ−Ｃｏ系粉末は、平均粒径が３０μｍ未満になると、成型のための加圧時における圧力損失によって密度を高くすることができず、また、平均粒径が１１０μｍを超えると、成型のための充填時における粒子相互間に大きな空隙が形成されることによって密度を高くすることができない。
したがって、鉄粉およびＦｅ−Ｃｏ系粉末の平均粒径を３０μｍ〜１１０μｍに選定すると、鉄心３３（第１鉄心部３４および第２鉄心部３５）における磁性粉末の相対密度を高めることができることにより、鉄心３３の飽和磁束密度を向上させることができるとともに、磁気回路を小型化することができる。

また、コバルトを１０質量％〜３０質量％含むＦｅ−Ｃｏ系粉末は、鉄粉に対して５質量％未満の添加では飽和磁束密度を向上させることができず、また、鉄粉に対して５０質量％を超える添加では飽和磁束密度を向上させることができるものの、高価になる。
したがって、鉄粉に対して、コバルトを１０質量％〜３０質量％含むＦｅ−Ｃｏ系粉末の添加を５質量％〜５０質量％に選定すると、充分な飽和磁束密度を有する内燃機関用点火コイルの鉄心３３を、比較的安価に製造することができることにより、内燃機関用点火コイルを従来の珪素鋼板などを鉄心に使用した場合よりもさらに小型化することができる。

さらに、鉄粉にＦｅ−Ｃｏ系粉末を添加して加圧成型し、鉄心３３（第１鉄心部３４および第２鉄心部３５）としたので、材料ロスがなくなることにより、その分高価なＦｅ−Ｃｏ系粉末を使用しても比較的安価に鉄心３３を製造することができる。

上記した実施例では、鉄粉をそのまま使用する例を示したが、鉄粉に、例えば、珪酸系ガラス、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの耐熱性を有する絶縁材（バインダとしても機能する。）で絶縁被膜を設けてもよい。
このように、鉄粉に絶縁被膜を設けると、鉄粉の電気抵抗率を、例えば、５Ωｃｍ以上に高めることができることにより、鉄心における渦電流の発生を抑え、鉄心の磁化特性を向上させることができるとともに、エネルギー損失を少なくすることができる。
なお、絶縁被膜は、例えば、鉄粉に対して絶縁材をスプレーしたり、鉄粉と絶縁材とを攪拌機などで攪拌混合することにより、鉄粉の表面に形成できる。

この発明の一実施例である内燃機関用点火コイルに使用する鉄心の一例を示す斜視図である。従来の内燃機関用点火コイルの一例の概略構成を示す断面図である。従来の内燃機関用点火コイルに使用する鉄心の一例を示す斜視図である。図３に示した鉄心を構成する、板材からの打ち抜き部分を示す説明図である。

符号の説明

１１内燃機関用点火コイル
２１絶縁ケース
２１ｔ高圧タワー部
２３高圧端子（二次端子）
２４コイル・鉄心組立体
２５一次コイルボビン
２６一次コイル
２７二次コイルボビン
２８二次コイル
２９鉄心
３０第１鉄心部（Ｃ字形状部）
３１第２鉄心部
３１ａＩ字形状部
３１ｂセンタ鉄心部
３２エアーギャップ
３３鉄心
３４第１鉄心部（Ｃ字形状部）
３５第２鉄心部
３５ａＩ字形状部
３５ｂセンタ鉄心部
３６エアーギャップ
３８熱硬化性樹脂（絶縁樹脂）
４１板材
４１ａ第１積層板材部分
４１ｂ第２積層板材部分

Claims

少なくとも、一次コイルと、二次コイルと、前記一次コイルと前記二次コイルとを磁気的に結合する鉄心とを絶縁ケース内に収納し、この絶縁ケース内に絶縁樹脂を充填して前記各コイル間、前記各コイルと前記鉄心との間を絶縁し、前記絶縁ケース内に前記各コイル、前記鉄心を固定した内燃機関用点火コイルにおいて、
鉄粉に、コバルトを１０質量％〜３０質量％含むＦｅ−Ｃｏ系粉末を５質量％〜５０質量％添加して加圧成型し、前記鉄心とした、
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
請求項１に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記鉄粉に絶縁被膜を設けた、
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
請求項１または請求項２に記載の内燃機関用点火コイルにおいて、
前記鉄粉および前記Ｆｅ−Ｃｏ系粉末の平均粒径を３０μｍ〜１１０μｍにした、
ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。