JP2008258291A - 内燃機関用点火コイル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、点火コイル外形を大型化させずに出力エネルギを増大させることのできる内燃機関用点火コイルを提供することにある。具体的には、主継鉄部が局部的な磁気飽和を起し難くするものである。
【解決手段】
上記目的を達成するために本発明では、コイルが装着された主継鉄部の一端と連結継鉄部の一方との間に空隙部が設けられており、主継鉄部は空隙部に近い部分の断面積より反空隙側の断面積が大きく形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関の点火プラグに火花放電を発生させるために高電圧を供給する内燃機関用点火コイルに関し、ことに主継鉄部と、この主継鉄部に並行に配置された側継鉄部と、主継鉄部の両端を側継鉄部と連結する一対の連結継鉄部からなる閉磁路を有し、主継鉄部の周りに一次，二次コイルからなる点火コイルが装着されているタイプの内燃機関用点火コイルに関する。

従来の内燃機関用点火コイルはドイツ特許第３４２８７６３号公報の第７図あるいは、特開昭５９−７８５１６号公報（ＵＳＰ４３５７８７号明細書）に示すように、閉磁路を形成するように主継鉄部と、その主継鉄部に並行に配置された側継鉄部と、主継鉄部の両端を側継鉄部と連結する一対の連結継鉄部が設けられている。

また、主継鉄部の外周には、バッテリに接続された一次巻線を一次ボビンに巻回して構成された一次コイルが装着されている。

その一次コイルの外周には、プラグに接続された二次巻線を二次ボビンに巻回して構成された二次コイルが装着されている。

そして、これらはコイルケース内に収納され、コイルケース内には絶縁用樹脂を注入して絶縁されている。

上記主継鉄部の片端には連結継鉄部との間に空隙部が設けられている。

ドイツ特許第３４２８７６３号公報 特開昭５９−７８５１６号公報（ＵＳＰ４３５７８７号明細書）

このような内燃機関用点火コイルにおいてさらに出力エネルギを増大させるためには、継鉄部の断面積を拡大させるもしくは一次コイル巻数を増大させる必要がある。しかしこれらの手法では点火コイル外形の大型化という問題を有している。

また単に巻数を増大したり、供給電力を高くしても主継鉄部が磁束飽和を起すとそれ以上磁束は流れなくなる。

本発明の目的は、点火コイル外形を大型化させずに出力エネルギを増大させることのできる内燃機関用点火コイルを提供することにある。具体的には、主継鉄部が局部的な磁気飽和を起し難くするものである。

上記目的を達成するために本発明では、コイルが装着された主継鉄部の一端と連結継鉄部の一方との間に空隙部が設けられており、主継鉄部は空隙部に近い部分の断面積より反空隙側の断面積が大きく形成されている。

本発明によれば、点火コイル外形を拡大せずに、出力エネルギを増大させることができる。

以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳説する。

図１，図２には、本発明に係る内燃機関用点火コイルの一実施例が示されている。図１は内燃機関用点火コイルの断面構成図、図２は図１に図示の内燃機関用点火コイルのＸ−Ｘ線断面図である。

図１において、内燃機関用点火コイル１は、内燃機関の各シリンダのプラグホールに装着されて点火プラグに直結し使用される独立点火形の内燃機関用点火コイルである。この内燃機関用点火コイル１は、継鉄部６を有し、この継鉄部６は、図２に示す如く、中心に太い主継鉄部６Ａを備え、その両側に主継鉄部の約１／２の幅の側継鉄部６Ｄ１，６Ｄ２を備える。これら３本の継鉄部は両端が連結継鉄部６Ｂ１，６Ｂ２により連結され結果的に側継鉄部と連結系鉄部は矩形の継鉄部を形成している。主継鉄部の一端には連結継鉄部６Ｂ１との間に空隙が形成されている。

主継鉄部の周りにはバッテリに接続された一次巻線を一次ボビンに巻回して構成された一次コイルが装着されている。

その一次コイルの外周には、プラグに接続された二次巻線を二次ボビンに巻回して構成された二次コイルが装着されている。

そして、これらはコイルケース７内に収納され、コイルケース７内には絶縁用樹脂１０が注入され内部が絶縁されている。

上記主継鉄部６Ａの片端には連結継鉄部６Ｂ１との間に空隙部が設けられている。

一般には図２の破線で示す連結継鉄部６Ｂ１と側継鉄部６Ｄ１，６Ｄ２との繋がり部で、例えば特開昭５９−７８５１６号公報（ＵＳＰ４３５７８７号明細書）に示すように継鉄部が分離形成されており、主継鉄部に、コイルを装着した後、両継鉄部を接合している。この分離する場所はいくつかの例があり、例えばドイツ特許第３４２８７６３号公報に示されるように、図７に示されるような分離の方法もある。

この継鉄部６は、０.２〜０.７mmの珪素鋼板をプレス積層して閉磁路をなす磁路を形成している。そして、この継鉄部６は、主継鉄部６Ａと、側継鉄部６Ｄ１，６Ｄ２、連結継鉄部６Ｂ１，６Ｂ２とによって構成されている。この側継鉄部６Ｄ，連結継鉄部６Ｂ全体は、図２に示す如く、矩形の枠状に形成され、閉磁路を形成している。

そして、この主継鉄部６Ａは、図２に示す如く、一端が矩形の枠状に形成される連結継鉄部６Ｂの一側６Ｂ２に固着され、他端が矩形の枠状に形成される連結継鉄部６Ｂの他側６Ｂ１と空隙部６Ｃを隔てて対面している。この主継鉄部６Ａは、図１に示す如く、一次ボビン２に収納されている。この継鉄部６の外周側に配設され主継鉄部６Ａが収納されている一次ボビン２は、熱可塑性合成樹脂により形成されている。この一次ボビン２の上には、一次巻線３Ａが巻回され、一次巻線３Ａが形成されている。この一次巻線３Ａは、線径０.３〜１.０mm程度のエナメル線を一層当たり数十回ずつ、数層にわたり合計百ないし三百回程度一次ボビン２に積層巻されて形成されている。

また、この一次巻線３Ａの外周には、空隙をもって、二次ボビン４が配設されている。この二次ボビン４は、一次ボビン２と同様に熱可塑性合成樹脂によって成形されており、この二次ボビン４には複数個の巻溝４Ａが形成されている。この二次ボビン４の上には、二次巻線５Ａが巻装され、二次コイル５を形成している。この二次巻線５Ａは、線径0.03〜０.１mm 程度のエナメル線を用いて合計五千ないし三万回程度二次ボビン４の巻溝４Ａに分割巻されて形成されている。このように、一次ボビン２は、二次ボビン４の内側に挿入された状態となっている。また、矩形の枠状に形成される連結継鉄部６Ｂ２側に固着される主継鉄部６Ａの他端と、連結継鉄部６Ｂ１との間の空隙部６Ｃには、一次巻線３Ａの通電によって継鉄部６を励磁する方向と逆方向に磁化された図示していない永久磁石を挿入してもよい。この一次ボビン２に一次巻線３Ａを巻回して構成された一次コイル３，二次ボビン４に二次巻線５Ａを巻回して構成した二次コイル５、及び継鉄部６は、コイルケース７に収納されている。

また、一次巻線３Ａに供給する電力は、端子８及び巻線端８Ａを介して供給され、この端子８には、図示していないが、外部コネクタが接続されるようになっている。一方、二次コイル５には、高圧端子９が接続されている。この二次コイル５には、一次巻線３Ａの通電によって点火プラグに火花放電を発生させるための高電圧が誘起される。この二次コイル５に誘起された高電圧は、高圧端子９を介して点火プラグに供給され、この二次コイル５に誘起された高電圧の供給を受け、点火プラグは、火花放電を発生させる。

そして、この一次ボビン２に巻装された一次巻線３Ａ，二次ボビン４に巻装された二次巻線５Ａ及び継鉄部６が収容されているコイルケース７には、熱硬化性樹脂材である絶縁用樹脂（具体的には、エポキシ樹脂）１０が封入されている。この絶縁用樹脂１０は、コイルケース７の内側と、一次ボビン２に巻装された一次巻線３Ａ，二次ボビン４に巻装された二次巻線５Ａとの隙間に充填され、この絶縁用樹脂１０を硬化させて一次巻線３Ａ，二次巻線５Ａとの絶縁を行っている。このようにコイルケース７内には、この絶縁用樹脂（具体的には、エポキシ樹脂）１０によって一次巻線３Ａ，二次巻線５Ａ，一次ボビン２，二次ボビン４が絶縁され、固定されて一体化して収容されている。

継鉄部６には、図３（ａ）に示す如きＥ字状に形成されるものと、図３（ｂ）に示す如きＣ字状に形成されるものとがある。そして、継鉄部６は、一次巻線３Ａに通電することによって継鉄部６が励磁され、図３（ａ）に示す如きＥ字状に形成される継鉄部６の場合は、磁束の流れが図５（ａ）に示す如くなる。また、図３（ｂ）に示す如きＣ字状に形成される継鉄部６の場合は、磁束の流れが図５（ｂ）に示す如くなる。

次に継鉄部６の形状について説明する。通常主継鉄部６Ａの形状は図４に示す如くストレート形状とし断面積はどこの位置でも均一に形成することが一般的である。ところが、主継鉄部６Ａの片端に空隙部６Ｃを設けた継鉄部の場合、一次コイルの通電によって励磁された継鉄部の磁束密度は位置により異なる。図６に一次電流を通電した際にＥ字状に形成された継鉄部６に発生する磁束密度分布を磁場解析によって計算した結果を、図５(ａ)に一次電流を通電した際にＥ字状に形成された継鉄部６に発生した磁束の流れを示す。このように空隙部６Ｃ近傍の主継鉄部６Ａの磁束密度は空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａの磁束密度に比べて約６０％しか発生していない。さらに空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａでは珪素鋼板の飽和磁束密度（約１.６Ｔ〜２.０Ｔ）まで磁束密度が高くなっており、このように局部的に継鉄部６が磁気飽和していると継鉄部６全体に発生する磁束量は低減してしまう。

これは空隙部６Ｃの磁気抵抗が継鉄部材料である珪素鋼板の１００倍以上大きく、その影響により通常磁束は継鉄部６内を流れるのに対し、磁束が継鉄部６内を通らずに空隙部
６Ｃで磁束が漏洩し、連結継鉄部６Ｂから主継鉄部６Ａに短絡して流れている。このため、空隙部６Ｃ近傍の主継鉄部６Ａの磁束密度に対し空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａの磁束密度が大きくなるのである。したがって、通常ストレート形状である主継鉄部６Ａは磁束密度分布の違いから、本来必要断面積は形成位置によって異なり、さらに出力エネルギをＵＰさせるには空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａの断面積を拡大させることが有効である。

また、一次巻線３Ａを一次ボビン２に巻回する場合、数層重ねて巻回するが通常の点火コイル１は図７（ａ）に示すように始めの一層目は一次ボビン２の巻線部全体を利用し巻回を行い、上層になると一次巻線３Ａの巻数と一次ボビン２の巻線部との全長の関係、一次巻線３Ａを接続する端子８との位置関係から一次ボビン２全体に巻回するのではなく、一次ボビン２の空隙側に巻線部全体の約１／３〜２／３程度の部分に一次巻線３Ａを２乃至３段余計に重ね巻きすることで、磁気飽和しにくい空隙部側に巻線を多く巻回し、磁気飽和しやすい反空隙側の巻線の巻数を少なくすることで、主継鉄部全体として見たときに磁気飽和しにくい構成とすることができる。

図１，図２，図７（ａ），図８及び図８に示す実施例においては、一次コイル３の巻線が巻かれていない空間部を有効利用するために一次ボビン２の形状を変更し、また一次巻線３Ａの巻回方法を図７（ｂ）に示す如く変更している。

具体的には一次巻線３Ａを巻回しない空間を上層に設けるのではなく、始めの一層目，二層目の一次コイル巻数を少なくさせることで主継鉄部６Ａ側に空間を配設する。ここで設ける空間は一次巻線３Ａを巻回した一次ボビン２を主継鉄部６Ａに配設した時に継鉄部６の空隙部６Ｃに対し反対側の内側に一次巻線３Ａを巻回しない空間が形成されるように一次ボビン２の巻線部を段付形状とする。このように空間を設けることで主継鉄部６Ａの空隙部６Ｃ反対側に空間ができ、主継鉄部６Ａの断面積をこの部分において部分的に拡大させることが可能となる。

ここで上記のように主継鉄部６Ａの空隙部６Ｃの反対側の断面積を拡大させた場合、一次電流を通電した際に継鉄部６に発生する磁束密度分布を磁場解析によって計算した結果を図８に示す。

図６に示す一般的な点火コイル１では空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａでは磁気飽和していたが、図８に示すように本実施例においては空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａの断面積を拡大させることでその箇所では磁気飽和していないことが確認できる。

さらに主継鉄部６Ａの形状を通常のストレート形状にした場合と本実施例のように空隙部６Ｃ反対側の断面積を拡大させた場合の出力エネルギを求めてみる。この出力エネルギの算出方法は、図９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、磁場解析により数式１に示す演算式を用いて計算する。

計算を行うと出力エネルギＷは主継鉄部６Ａを通常のストレート形状にした場合に対し約８％程度出力が大きくなっていた。また、実測においても磁場解析と同様の結果が得られた。このように出力が大きくなった理由として以下のことから説明ができる。

数式１において一次巻線３Ａの磁束Φは数式２に示す関係がある。

さらに数式２において磁気抵抗は数式３に示す関係がある。

この数式３は磁路内の平均透磁率，磁路長を用いるが、実際には空隙部があるために磁気抵抗Ｑが磁路内で一定ではなく、磁気抵抗Ｑは以下の数式４に示す関係がある。

また、図１０に一般的な珪素鋼板の磁気特性を示す。

ここで例えば一次巻線３Ａに通電させたときに数式４の第三項目の部分が磁気飽和していると仮定した場合、磁気飽和している箇所では図１０に示すようにμ₃ の透磁率は
０.００１ 以下と小さく磁気抵抗Ｑは大きくなる。そこでこの磁気飽和している箇所の断面積Ｓ₃ を拡大させると、磁気飽和が緩和され、透磁率μ₃ も約５倍程度大きくなる。したがって、磁気飽和している箇所の継鉄部６の断面積を拡大させることで断面積Ｓ₃ が大、透磁率μ₃ が大、となることから磁気抵抗Ｑを小さくさせることができ、一次巻線３Ａの磁束Φを拡大させ、出力エネルギＷをＵＰさせることが可能となる。

一次巻線３Ａの巻回方法を上記のように変更し、主継鉄部を拡大させたことで出力エネルギが約８％向上しており、これは通常の点火コイル１において、継鉄部６の断面積を変えずに一次巻線３Ａの巻数だけ増やした場合、一次巻線３Ａの巻数を約２０％巻足した点火コイル１の出力と同等である。しかし、一次巻線３Ａを２０％巻足す場合には一次コイル抵抗が増大となり、点火コイル１の発熱が懸念されるため、一次巻線３Ａの線径を大きくする必要があり、結局点火コイル１の平面投影面積が拡大してしまう。また、一次巻線３Ａの巻数の増加に伴い、二次巻線５Ａの巻数も増加させる必要があり、さらなる点火コイル１の形状拡大、また、一次巻線３Ａ，二次巻線５Ａの巻数増大によるコストの増加が考えられる。一方、本実施例における点火コイル１では点火コイル外形の拡大，点火コイル１のコスト増大をせずに出力エネルギを約８％向上させることが可能となる。さらに一次ボビン２及び主継鉄部６Ａに段付形状を設けたことで、一次ボビン２を主継鉄部６Ａに配設する場合に挿入方向をすぐに判断することができ、誤組の防止にもなる。

次に主継鉄部６Ａの拡大部の必要幅について説明する。主継鉄部６Ａの拡大幅は図１１に示すような関係がある。図１１は磁場解析により計算した結果であり、空隙部反対側の主継鉄部６Ａの幅を徐々に広げていった時の空隙部６Ｃ側の主継鉄部６Ａに対する主継鉄部６Ａ拡大幅（％）と出力エネルギの関係を表している。これより、空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａの断面積を拡大させることで出力エネルギが向上していくが、あるところまで増加するとその増加率は低下し、約１０％増加したところで出力エネルギは増加しなくなることが確認できる。これは主継鉄部６Ａの幅を広げたことでこの箇所の磁束密度が低下していき、磁気飽和しなくなったためである。したがって図１１より空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａ幅の拡大は空隙部６Ｃ側の主継鉄部６Ａに対し、出力エネルギ向上率が低下してくる約２０％〜４０％が必要である。本実施例においては一次巻線３Ａの二層巻回した高さ分が主継鉄部６Ａ拡大幅の約２０％であり、点火コイル１外形を拡大せずに必要主継鉄部６Ａ断面積を確保することが可能である。

次に主継鉄部６Ａの拡大部がどの程度必要であるかを説明する。主継鉄部６Ａの拡大位置は図１２に示すような関係がある。図１２は磁場解析により計算した結果であり、空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａの拡大させた幅の位置を空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａの片端から徐々にずらしていった時の主継鉄部６Ａ全長に対する拡大位置（％）と出力エネルギの関係を表している。拡大位置においても拡大幅と同様に拡大部を広げていくことで出力エネルギが向上するが４０％以上では徐々に出力エネルギの向上率は低下し、拡大位置が７０％以上になると拡大部を広げてもさらなる出力エネルギ向上には効果がないことが確認できる。これは上記の主継鉄部６Ａの拡大幅と同様に空隙部６Ｃ近傍まで拡大部を広げても空隙部６Ｃ近傍では磁気飽和していないためである。したがって主継鉄部６Ａの拡大部は主継鉄部全長の４０％〜７０％が必要であり、本実施例では５０％としている。

本実施例では図１３のように主継鉄部６Ａの拡大部に広がる段付部においては主継鉄部６Ａの長手方向に対し２０°〜８０°のテーパを設け、角部にはＲ０.２ 〜Ｒ２mmのＲ処理を施している。これは段付部からの絶縁用樹脂（具体的には、エポキシ樹脂）１１のクラックを防止させるためである。また、段付部をテーパにすることで一次ボビン２形状も合わせてテーパ形状となり、通常一次巻線３Ａの巻回を行う場合、図１３のように一次巻線３Ａの２層目は１層面のコイルとコイルの間にコイルが配置される。つまり１層目と２層目ではコイルが配列する位置がコイルの半径分ずれている。したがって、一次ボビン２の段付部をテーパにしておけば、２層目は１層目と同数巻回することが可能である。

さらに点火コイル１の外形を大きくさせずに出力エネルギを向上させたい場合には図
１４のように空隙部側の断面積が小さい主継鉄部６Ａ部を除いた形状をした珪素鋼板を一次ボビン２が収納できる範囲で継鉄部６の上下両側に１〜３枚程度積層させることで継鉄部６の断面積が大きくなり出力エネルギが可能である。

また、継鉄部６の材質を鉄系の粉体により圧着させて図１５のように空隙部６Ｃ反対側の主継鉄部６Ａの断面積を拡大させてもよい。

次に、図２，図３（ａ），（ｂ），図５（ａ），（ｂ）を用いて、継鉄部６の主継鉄部ａの断面積と側継鉄部ｂ（ｂ１，ｂ２），連結継鉄部ｃ（ｃ１，ｃ２），連結継鉄部ｄ
（ｄ１，ｄ２）の断面積の関係について説明する。図５（ａ），（ｂ）において一次コイル３，二次コイル５を巻回しない側継鉄部ｂ（ｂ１，ｂ２），連結継鉄部ｃ(ｃ１，ｃ２)，連結継鉄部ｄ（ｄ１，ｄ２）の断面積は、一次コイル３，二次コイル５を装着した主継鉄部ａの断面積の約８０％とし、側継鉄部ｂ（ｂ１，ｂ２），連結継鉄部ｃ(ｃ１，ｃ２)，連結継鉄部ｄ（ｄ１，ｄ２）の断面積は、どこの位置でも均一に形成する。

ところが、実際の継鉄部６に一次巻線３Ａの通電によって励磁される磁束量は、側継鉄部ｂ（ｂ１，ｂ２），連結継鉄部ｃ（ｃ１，ｃ２），連結継鉄部ｄ（ｄ１，ｄ２）の位置によって異なり、具体的には継鉄部６に設けた空隙部６Ｃの位置によって変化している。この一次巻線３Ａに通電すると、継鉄部６が励磁され、この継鉄部６には、図５（ａ），（ｂ）に示す如く、磁束が流れる。すなわち、空隙部６Ｃの磁気抵抗が継鉄部６の１００倍以上であるため、図５（ａ）に示されるＥ字状に形成される継鉄部６の場合は、空隙部６Ｃで磁束が漏洩し、連結継鉄部ｃ１，ｃ２から主継鉄部ａに短絡したように図５（ａ）に示される如く一部の磁束が流れる。また、磁気抵抗が継鉄部６の１００倍以上であるため、図５（ｂ）に示されるＣ字状に形成される継鉄部６の場合は、空隙部６Ｃで磁束が漏洩し、連結継鉄部ｃから主継鉄部ａに短絡したように図５（ｂ）に示される如く一部の磁束が流れる。

このように一部の磁束が空隙部６Ｃの近傍で短絡したように流れるため、空隙部６Ｃの付近の側継鉄部ｂ（ｂ１，ｂ２）に流れる磁束量Φ１は、空隙部６Ｃの反対側の連結継鉄部ｄ（ｄ１，ｄ２）に流れる磁束量Φ２よりも少なくなる。したがって、側継鉄部ｂ
（ｂ１，ｂ２），連結継鉄部ｃ（ｃ１，ｃ２），連結継鉄部ｄ（ｄ１，ｄ２）のそれぞれの側継鉄部及び連結継鉄部の必要断面積は、側継鉄部の各形成位置によって異なり、断面積をそれぞれの位置で変えることにより、内燃機関用点火コイルの形状を小さくし、出力エネルギを向上させることができる。

本実施例においては、内燃機関用点火コイルの形状を高出力・小型・軽量化させるために継鉄部６の側継鉄部ｂ（ｂ１，ｂ２），連結継鉄部ｃ（ｃ１，ｃ２），連結継鉄部ｄ
（ｄ１，ｄ２）の断面積をそれぞれの位置によって変化させ、側継鉄部及び連結継鉄部の断面積を必要最小限とした構造に形成している。具体的な比率に関しては下記に示すように磁場解析により計算し求めた。

この図１６に図示の解析結果は、図２のＸ方向において主継鉄部と側継鉄部ｂの最適幅比率を算出するために主継鉄部ａの断面積を１と、図３（ｂ），図５（ｂ）に示されるＣ字形状の場合の側継鉄部ｂ（継鉄部６の形状が図３（ａ），図５（ａ）に示されるＥ字形状の場合にはｂ１＋ｂ２）部分を変化させて解析した結果を示したものである。解析を行う際には図２のＸ方向に対し点火コイル外形の制限を設け、その範囲内で主継鉄部と側継鉄部ｂの幅比率を変化させているので、解析結果より主継鉄部と側継鉄部ｂの最適幅を求めることが可能である。この結果より側継鉄部ｂの断面積は主継鉄部の断面積（平均断面積）に対し、７０％〜１００％とする必要がある。さらに側継鉄部ｂの断面積を拡大させれば若干出力は増加するが、点火コイル外形が余計に拡大し磁気変換効率は劣るため、本実施例は側継鉄部ｂの幅は上記の範囲内とした。

図１７に図示の解析結果は、図２のＹ方向において連結継鉄部ｃと連結継鉄部ｄの最適幅比率を算出するために図３（ｂ），図５（ｂ）に示されるＣ字形状の場合の連結継鉄部ｃ(継鉄部６の形状が図３（ａ），図５（ａ）に示されるＥ字形状の場合にはｃ１＋ｃ２)と、図３（ｂ），図５（ｂ）に示されるＣ字形状の場合の連結継鉄部ｄ（継鉄部６の形状が図３（ａ），図５（ａ）に示されるＥ字形状の場合にはｄ１＋ｄ２）部分を変化させて解析した結果を示したものである。上記と同様に解析を行う際には図２のＹ方向に対し点火コイル外形の制限を設け、その範囲内で連結継鉄部ｃと連結継鉄部ｄの幅比率を変化させているので、解析結果より連結継鉄部ｃと連結継鉄部ｄの最適幅を求めることが可能である。この結果より連結継鉄部ｃの断面積は連結継鉄部ｄの断面積（平均断面積）に対し、１２０％〜１５０％とする必要がある。さらに連結継鉄部ｃは主継鉄部ａに直結しており、空隙部からも離れていることから、主継鉄部ａの断面積とほぼ同等の断面積を設けたほうがよい。したがって、本実施例においては、連結継鉄部ｃの断面積は主継鉄部の断面積に対し９０％〜１２０％とし、連結継鉄部ｄの断面積は主継鉄部の断面積に対し６０％〜９０％とした。

図１８に示すように主継鉄部６Ａの高さ方向は全長に亘って同じ厚みに構成し、幅だけを反空隙部側の４０％〜６０％の範囲に亘って残りの部分より幅広に構成することで、本発明の作用効果の一部を得ることができる。

本実施例の特徴は以下の通りである。内燃機関の各シリンダのプラグホールに装着されて点火プラグに直結し使用される独立点火形の内燃機関用点火コイルであって、側継鉄部と主継鉄部とによって閉磁気回路を構成し、主継鉄部は一端が連結継鉄部に固着され、他端が連結継鉄部と空隙部を設けて配置されて閉磁路が形成され、主継鉄部が収納された一次ボビンの上に一次コイルを巻装して収納し、一次ボビンと空隙をもって配置される二次ボビンの上に二次コイルを巻装して収納され、一次ボビンと二次ボビンを間隔をもって配置してコイルケース内に収容し、コイルケース内に絶縁用樹脂を封入して一体化してなる内燃機関用点火コイルにおいて，主継鉄部をストレート形状ではなく、一次コイルを２層巻回した高さ分だけ空隙部反対側の主継鉄部を幅方向に拡大させ段付形状とし、さらに側継鉄部及び連結継鉄部の形状を主継鉄部と側継鉄部及び連結継鉄部とに流れる磁束の量に比例する側継鉄部及び連結継鉄部の断面積を側継鉄部及び連結継鉄部のそれぞれの位置で変化させ、磁束の量に比例した断面積に形成したものである。

本発明は、継鉄部の形状が中心に主継鉄部を備えその両側に側継鉄部が一本乃至二本並行に設けられた閉磁路型の継鉄部を備えたものに利用できる。

また、内燃機関だけでなく、一般的なトランスにも適用できる。

本発明に係る内燃機関点火コイルの一実施例を示す断面図。 図１に図示の内燃機関点火コイルのＸ−Ｘ線の断面図。 図１に図示の内燃機関用点火コイルの主継鉄部と側継鉄部の形状を示す図。 一般的な内燃機関用点火コイルを示す断面図。 図１に図示の一次コイルに通電して励磁される継鉄部における磁束の流れを示す図。 一般的な内燃機関用点火コイルの磁束密度分布を示す図。 （ａ）一般的な内燃機関用点火コイルの一次コイルの巻回した形状を示す図、（ｂ）本実施例の一次コイルの巻回した形状を示す図。 本実施例形状の磁束密度分布を示す図。 出力エネルギを計算する説明図。 一般的な珪素鋼板の磁気特性を示す図。 主継鉄部の拡大幅率と出力エネルギの関係を示す図。 主継鉄部の拡大位置と出力エネルギの関係を示す図。 図３のＡ部における拡大図を示す図。 本実施例においてさらに出力を向上させるための手法を示す図（１）。 本実施例においてさらに出力を向上させるための手法を示す図（２）。 側継鉄部ｂ（ｂ１＋ｂ２）と主継鉄部ａの幅比に対する出力エネルギの関係を示す図。 連結継鉄部ｃ（ｃ１＋ｃ２）と連結継鉄部ｄ（ｄ１＋ｄ２）の幅比に対する出力エネルギの関係を示す図。 他の実施例になる継鉄部を示す図面。

符号の説明

１ 内燃機関用点火コイル
２ 一次ボビン
３ 一次コイル
３Ａ 一次巻線
４ 二次ボビン
５ 二次コイル
５Ａ 二次巻線
６ 継鉄部
６Ａ 主継鉄部
６Ｂ１，６Ｂ２ 連結継鉄部
６Ｃ 空隙部
６Ｄ１，６Ｄ２ 側継鉄部
７ コイルケース
８ 端子
８Ａ 一次巻線端
９ 高圧端子
９Ａ 二次巻線端
１０ 絶縁用樹脂

Claims (11)

1. 外周を一次コイル，二次コイルの順でコイルが取巻く主継鉄部と、
   この主継鉄部に並行に配置された側継鉄部と、
   両継鉄部の端部を連結する一対の連結継鉄部とを備え、
   前記主継鉄部の一端と前記連結継鉄部の一方との間に空隙部が設けられており、
   前記主継鉄部分は前記空隙部に近い部分に反空隙側よりも細くて断面積が小さい部分が形成されている
   内燃機関用点火コイル。
2. 請求項１に記載したものにおいて、
   前記一次コイルは前記主継鉄部分の前記細くて断面積の小さい部分の外周において、前記主継鉄部分の前記反空隙側の太くて断面積の大きい部分に比べて前記一次コイルの最小巻き径が小さく形成されており、且つ前記巻数が前記反空隙部側より前記空隙部側の方が多くなるよう構成されている
   内燃機関用点火コイル。
3. 請求項１若しくは２のいずれかに記載したものにおいて、
   前記主継鉄部は前記空隙部側の幅より前記反空隙部側の幅を広くして前記主継鉄の断面積が前記空隙部側に対し、１.１〜１.５倍に構成されている
   内燃機関用点火コイル。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載したものにおいて、前記主継鉄部の前記反空隙部側の幅は、前記空隙部側の幅より片側の幅が前記一次コイルの巻線の線径の２倍分だけ大きい
   内燃機関用点火コイル。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載したものにおいて、前記主継鉄部の前記断面積の大きい部分の長手方向長さは前記空隙部側の前記主継鉄部端部から前記主継鉄部の長さの約
   ４０〜６０％の範囲までとした
   内燃機関用点火コイル。
6. 請求項４に記載したものにおいて、前記主継鉄部の断面積小部分と断面大部分の繋がり部に形成された断面拡大部が、前記主継鉄部長手方向に対し２０〜８０°のテーパ面で構成されている内燃機関用点火コイル。
7. 請求項６に記載したものにおいて、前記主継鉄部の断面積拡大部のエッジ部には半径
   ０.２〜２の面取りが施されている内燃機関用点火コイル。
8. 請求項１に記載したものにおいて、前記一次ボビンの内側断面が主継鉄部の断面積の変化に対応して空隙部側で小さく、反対側で大きく形成され、その結果一次コイルの巻数が空隙部側で多く、反対側で少なくなっている内燃機関用点火コイル。
9. 請求項８に記載した内燃機関用点火コイルの前記一次コイルの巻線方法において、前記一次ボビン空隙部側の断面積が小さい部分に始め２段巻き、３段目からは前記一次ボビンの巻線部全体を利用して前記一次巻線を巻回する内燃機関用点火コイルの製造方法。
10. 請求項７に記載したものにおいて、前記主継鉄部の前記空隙側に位置する連結継鉄部が別体に形成されており、前記一次ボビンの内側断面積が大きい側から前記主継鉄部に挿入して、コイルを組付け、しかる後に前記連結継鉄部を主継鉄部及び側継鉄部に固定する内燃機関用点火コイルの製造方法。
11. 前記継鉄部の側継鉄部ｂ（ｂ１＋ｂ２）部の断面積は前記主継鉄部断面積(平均断面積)に対し０.７〜１.０倍、連結継鉄部ｃ（ｃ１＋ｃ２）部の断面積は前記主継鉄部断面積
    （平均断面積）に対し０.９〜１.２倍、連結継鉄部ｄ(ｄ１＋ｄ２)部の断面積は前記主継鉄部断面積（平均断面積）に対し０.６〜０.９とし、一次電流を通電した際に継鉄部に発生する磁束密度の値が継鉄部材料の飽和磁束密度を超えないように継鉄部の断面積を設定した内燃機関用点火コイル。

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