JP2013251317A

JP2013251317A - パルストランス、誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路及び内燃機関の点火装置

Info

Publication number: JP2013251317A
Application number: JP2012123218A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Terasawa; 達矢寺澤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】パルス電圧の伝送効率を向上し、パルス電圧の立ち上がり時の電圧上昇率を向上する。
【解決手段】パルストランスは、第１のボビン、第２のボビン、１次巻線、２次巻線及びコアを備える。第１のボビンは、第１の胴を備える。第１の胴には、第１の貫通孔が形成される。第２のボビンは、第２の胴を備える。第２の胴には、第２の貫通孔が形成される。１次巻線は、第１の胴に巻かれる。２次巻線は、第２の胴に巻かれる。第２の貫通孔に第１の胴及び１次巻線が収容される。コアは、圧粉鉄心からなる。コアは、内脚を備える。内脚は、第１の貫通孔及び第２の貫通孔を貫通する。
【選択図】図３

Description

本発明は、パルストランス、誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路及び内燃機関の点火装置に関する。

特許文献１のパルス電圧発生回路（パルス発生回路１１００）においては、直流電源（直流電源１１０２）の正極から直流電源の負極へ至る導通経路（直流供給経路１１１４）にパルストランス（トランス１１０４）の１次巻線（１次側巻線１１１６）及びスイッチ回路（スイッチ）が挿入される。スイッチ回路が導通経路を閉じた場合は、導通経路に電流が流れ、１次巻線に電流が流れる。１次巻線に電流が流れた場合は、パルストランスに誘導エネルギーが蓄積される（段落００７０）。パルストランスに誘導エネルギーが蓄積された状態においてスイッチが導通経路を開いた場合は、相互誘導により２次巻線（２次側巻線１１１８）にパルス電圧が発生する（段落００７１）。

特許文献２のトランスにおいては、第１のボビン（一次コイルボビン１１）に１次巻線（一次コイル１２）が巻かれ、第２のボビン（二次コイルボビン１３）に２次巻線（二次コイル１４）が巻かれる。第１のボビンに形成された貫通孔には、コア（鉄心１５）が挿入される。コアの材質は不明であるが、特許文献２の背景技術の欄は積層鉄心に言及する（段落０００２）。

特許文献３のトランスにおいては、コアの材質は圧粉鉄心である。

特開２０１２−６９４４８号公報特開２０１１−８２２５７号公報特開平６−７７０５９号公報

従来のパルストランスにおいては、パルス電圧の伝送効率が十分でなく、パルス電圧の立ち上がり時の電圧上昇率が小さかった。本発明の目的は、パルス電圧の伝送効率を向上し、パルス電圧の立ち上がり時の電圧上昇率を大きくすることである。

パルストランスは、第１のボビン、第２のボビン、１次巻線、２次巻線及びコアを備える。第１のボビンは、第１の胴を備える。第１の胴には、第１の貫通孔が形成される。第２のボビンは、第２の胴を備える。第２の胴には、第２の貫通孔が形成される。１次巻線は、第１の胴に巻かれる。２次巻線は、第２の胴に巻かれる。第２の貫通孔に第１の胴及び１次巻線が収容される。コアは、圧粉鉄心からなる。コアは、内脚を備える。内脚は、第１の貫通孔及び第２の貫通孔を貫通する。

望ましくは、当該パルストランスは、誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路において用いられる。望ましくは、当該誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路は、内燃機関の点火装置において点火プラグにパルス電圧を印加するために用いられる。

本発明によれば、１次巻線及び２次巻線が分離して巻かれる。１次巻線及び２次巻線の巻き幅を長くすることが容易になる。１次巻線及び２次巻線の巻き幅を揃えることが容易になる。漏れインダクタンスが減少する。パルス電圧の伝送効率が向上する。

また、寄生容量が減少する。パルス電圧の立ち上がり時の電圧上昇率が大きくなる。

これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。

第１実施形態のパルストランスの断面図である。第１実施形態のパルストランスの本体の斜視図である。第１実施形態のパルストランスの本体の断面図である。第１実施形態の第１のボビンの斜視図である。第１実施形態の第２のボビンの斜視図である。第１実施形態のコアの断面図である。第１実施形態の第１の分割体の斜視図である。第１実施形態の第２の分割体の斜視図である。第２実施形態のパルス電圧発生回路の回路図である。第３実施形態のパルス電圧発生回路の回路図である。第４実施形態の内燃機関の模式図である。

｛第１実施形態｝
（概略）
第１実施形態は、パルストランスに関する。

図１の模式図は、パルストランスの断面図である。図２及び図３の模式図は、それぞれ、パルストランスの本体の斜視図及び断面図である。図４の模式図は、第１のボビンの斜視図である。図５の模式図は、第２のボビンの斜視図である。図６の模式図は、コアの断面図である。図７の模式図は、第１の分割体の斜視図である。図８の模式図は、第２の分割体の斜視図である。図４、図５、図７及び図８は、それぞれ、第１のボビン、第２のボビン、第１の分割体及び第２の分割体が切断された状態を示す。

図１に示すように、パルストランス１０００は、本体１０１０、コアケース１０１１及びケース１０１２を備える。

図２及び図３に示すように、本体１０１０は、第１のボビン１０２０、第２のボビン１０２１、１次巻線１０２２、２次巻線１０２３、第１の引き出し線１０２４、第２の引き出し線１０２５、第３の引き出し線１０２６、第４の引き出し線１０２７及びコア（磁心）１０２８を備える。

図３及び図４に示すように、第１のボビン１０２０は、第１の胴１０３０、第１の外鍔１０３１、第１の突出構造１０３２及び第２の突出構造１０３３を備える。図３及び図５に示すように、第２のボビン１０２１は、第２の胴１０４０、第２の外鍔１０４１、第３の突出構造１０４２、第４の突出構造１０４３及び内鍔１０４４を備える。

図３及び図６に示すように、コア１０２８は、内脚１０５０及び外脚１０５１を備える。内脚１０５０は、棒体である。図６に示すように、外脚１０５１は、筒体１０７０、第１の頂板１０７１及び第２の頂板１０７２を備える。コア１０２８は、第１の分割体１０８０及び第２の分割体１０８１に等分割可能である。図７に示すように、内脚１０５０の上半分１０９０、筒体１０７０の上半分１１００及び第１の頂板１０７１は、第１の分割体１０８０に属する。図８に示すように、内脚１０５０の下半分１０９１、筒体１０７０の下半分１１０１及び第２の頂板１０７２は、第２の分割体１０８１に属する。コア１０２８の第１の分割体１０８０及び第２の分割体１０８１への分割が等分割でなくてもよい。内脚１０５０の全体が第１の分割体１０８０及び第２の分割体１０８１の一方に属してもよい。筒体１０７０の全体が第１の分割体１０８０及び第２の分割体１０８１の一方に属してもよい。コア１０２８が３個以上の分割体に分割されてもよい。「上」及び「下」の語は、図面における位置を示し、トランス１０００が設置される現実の空間における位置を示さない。これは、以下の説明においても同様である。

これらの構成物以外の構成物がパルストランス１０００に付加されてもよい。これらの構成物の一部がパルストランス１０００から省略される場合がある。例えば、コアケース１０１１及びケース１０１２の両方又は片方が省略される場合がある。

１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３は、磁気的に結合される。コア１０２８は、１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３の磁気的な結合を密にする。パルス電圧が１次巻線１０２２に入力された場合は、変圧されたパルス電圧が２次巻線１０２３から出力される。典型的には、１次巻線１０２２の巻き数より２次巻線１０２３の巻き数が多い。このため、パルス電圧が１次巻線１０２２に入力された場合は、昇圧されたパルス電圧が２次巻線１０２３から出力される。ただし、１次巻線１０２２の巻き数より２次巻線１０２３の巻き数が少なくてもよい。

（二重構造）
図３に示すように、第１の胴１０３０には、１次巻線１０２２が巻かれる。第２の胴１０４０には、２次巻線１０２３が巻かれる。図３及び図４に示すように、第１の胴１０３０には、第１の貫通孔１１１０が形成される。図３及び図５に示すように、第２の胴１０４０には、第２の貫通孔１１１１が形成される。図３に示すように、第２の貫通孔１１１１には、第１の胴１０３０及び１次巻線１０２２が収容される。第１の胴１０３０及び第２の胴１０４０は、２層構造を形成する。１次巻線１０２２は、第１の貫通孔１１１０の周りをらせん状に周回する。２次巻線１０２３は、第２の貫通孔１１１１の周りをらせん状に周回する。

１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３は、分離して巻かれる。１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３が分離して巻かれる場合は、１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３の巻き幅を長くすることが容易になり、１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３の巻き幅を揃えることが容易になる。これにより、漏れインダクタンスが減少し、パルス電圧の伝送効率が向上する。

加えて、１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３が分離して巻かれる場合は、寄生容量が減少する。これにより、パルス電圧の立ち上がり時の電圧上昇率が大きくなる。

望ましくは、第１の胴１０３０及び第２の胴１０４０は、円筒形を有し、同軸配置される。第１の胴１０３０及び第２の胴１０４０が同軸配置される場合は、１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３が同軸配置される。１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３が同軸配置される場合は、漏れインダクタンスがさらに減少する。これにより、パルス電圧の伝送効率が向上する。ただし、第１の胴１０３０及び第２の胴１０４０が円筒形以外の筒形を有してもよく同軸配置されなくてもよい。

（内脚及び外脚）
内脚１０５０は、第１の貫通孔１１１０及び第２の貫通孔１１１１を貫通する。内脚１０５０が第１の貫通孔１１１０及び第２の貫通孔１１１１を貫通する場合は、内脚１０５０が１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３を貫通する。これにより、１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３の磁気的な結合が強化される。

図３及び図６に示すように、外脚１０５１は、第１の貫通孔１１１０及び第２の貫通孔１１１１を貫通せずに内脚１０５０の上側の棒体端部１３００から内脚１０５０の下側の棒体端部１３０１へ至る。外脚１０５１は、内脚１０５０とともに閉磁路を形成する。外脚１０５１が省略されてもよい。

内脚１０５０及び外脚１０５１が棒体であるとは限らない。内脚１０５０及び外脚１０５１は、それぞれ、内足及び外足と呼ばれる場合もある。

第１の頂板１０７１の中心部は、内脚１０５０の上側の棒体端部１３００に結合される。第１の頂板１０７１の縁部は、筒体１０７０の上側の筒体端部１３１０に結合される。第２の頂板１０７２の中心部は、内脚１０５０の下側の棒体端部１３０１に結合される。第２の頂板１０７２の縁部は、筒体１０７０の下端の筒体端部１３１１に結合される。

（コアの材質）
コア１０２８は、圧粉鉄心からなる。コア１０２８が圧粉鉄心からなる場合は、鉄損が減少する。これにより、パルス電圧の伝送効率が向上する。

圧粉鉄心は、強磁性体からなる粒子の成形体である。強磁性体からなる粒子は、絶縁体からなる被覆で被覆される。強磁性体は、鉄又は鉄を主成分にする合金である。絶縁体は、エポキシ樹脂の硬化物、ガラスの硬化物、シリコン皮膜等である。

コア１０２８が圧粉鉄心からなる場合は、コア１０２８の透磁率が小さくなりやすい。コア１０２８の透磁率が小さい場合は、巻線１ターン当りの励磁インダクタンスが小さくなる。しかし、パルス電圧の半値幅が小さい場合には、励磁インダクタンスが小さい場合でもパルス電圧が適切に伝送される。

これらの理由により、パルストランス１０００は、半値幅が小さいパルス電圧を、単位時間あたりの繰り返し数を大きくして高い伝送効率で伝送することが求められる用途に適する。

（片鍔構造）
図３、図４及び図５に示すように、第１のボビン１０２０及び第２のボビン１０２１は、片鍔構造を有する。図３に示すように、第１の胴１０３０の上側の胴端部１３２０には、第１の外鍔１０３１が付加される。第１の胴１０３０の下側の胴端部１３２１には、鍔が付加されない。第２の胴１０４０の上側の胴端部１３３０には、鍔が付加されない。第２の胴１０４０の下側の胴端部１３３１には、第２の外鍔１０４１が付加される。第２の胴１０４０の上側の胴端部１３３０は、第１の外鍔１０３１に当たる。第１のボビン１０２０及び第２のボビン１０２１の両方又は片方が両鍔構造を有してもよい。「外鍔」とは、「胴」の外周面から径方向の外側へ向かって突出する構造物である。「内鍔」とは、「胴」の内周面から径方向の内側へ向かって突出する構造物である。

（２次巻線末端の配置）
図３に示すように、２次巻線１０２３の第１の２次巻線末端１２４０は第２の外鍔１０４１から相対的に遠く、２次巻線１０２３の第２の２次巻線末端１２４１は第２の外鍔１０４１に相対的に近い。望ましくは、２次巻線１０２３の第１の２次巻線末端１２４０は相対的に低圧であり、２次巻線１０２３の第２の２次巻線末端１２４１は相対的に高圧である。２次巻線１０２３の高圧の２次巻線末端が第２の外鍔１０４１に相対的に近い場合は、２次巻線１０２３の高圧の２次巻線末端及び１次巻線１０２２の間の放電が第２の外鍔１０４１を迂回しなければならなくなり、２次巻線１０２３の高圧の２次巻線末端から１次巻線１０２２までの沿面距離が長くなる。これにより、絶縁性が向上する。絶縁性の向上は、本体１０１０の小型化に寄与する。

逆に、２次巻線１０２３の高圧の２次巻線末端が第２の胴１０４０の上側の胴端部１３３０に近い場合は、第２の胴１０４０の上側の胴端部１３３０及び第１の外鍔１０３１の間隙を経由して放電が発生しやすい。ただし、当該間隙がパッキン、接着剤等の閉塞媒体により閉塞される場合は、高圧の２次巻線末端が第２の胴１０４０の上側の胴端部１３３０に近いことも許容される。

（引き出し）
第１の引き出し線１０２４は、１次巻線１０２２の第１の１次巻線末端１２３０から外脚１０５１の外部へ至る。第２の引き出し線１０２５は、２次巻線１０２３の第１の２次巻線末端１２４０から外脚１０５１の外部へ至る。第３の引き出し線１０２６は、１次巻線１０２２の第２の１次巻線末端１２３１から外脚１０５１の外部へ至る。第４の引き出し線１０２７は、２次巻線１０２３の第２の２次巻線末端１２４１から外脚１０５１の外部へ至る。第１の引き出し線１０２４及び第３の引き出し線１０２６は、外脚１０５１の外部から１次巻線１０２２への給電経路である。第２の引き出し線１０２５及び第４の引き出し線１０２７は、２次巻線１０２３から外脚１０５１の外部への給電経路である。

外脚１０５１には、収容空間１２５０、第１の窓１２５１、第２の窓１２５２、第３の窓１２５３及び第４の窓１２５４が形成される。収容空間１２５０には、第１のボビン１０２０、第２のボビン１０２１、１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３が収容される。収容空間１２５０は、第１の窓１２５１、第２の窓１２５２、第３の窓１２５３及び第４の窓１２５４を除いて外脚１０５１の外部から隔てられる。第１の窓１２５１、第２の窓１２５２、第３の窓１２５３及び第４の窓１２５４は、収容空間１２５０を外脚１０５１の外部に開放する。

図３及び図４に示すように、第１の突出構造１０３２及び第２の突出構造１０３３は、第１の外鍔１０３１に付加される。第１の突出構造１０３２には、第１の引き出し孔１２６０が形成される。第２の突出構造１０３３には、第２の引き出し孔１２６１が形成される。第１の引き出し孔１２６０の上端は、第１の突出構造１０３２の表面に配置され、本体１０１０の外部に露出する。第２の引き出し孔１２６１の上端は、第２の突出構造１０３３の表面に配置され、本体１０１０の外部に露出する。第１の引き出し孔１２６０の下端は、第１の外鍔１０３１の表面であって第１の貫通孔１１１０の外部に配置され、１次巻線１０２２の第１の１次巻線末端１２３０の近傍に露出する。第２の引き出し孔１２６１の下端は、第１の外鍔１０３１の表面であって第１の貫通孔１１１０の外部に配置され、２次巻線１０２３の第１の２次巻線末端１２４０の近傍に露出する。第１の突出構造１０３２及び第２の突出構造１０３３は、第１の外鍔１０３１について第１の胴１０３０の反対の側に付加される。第１の突出構造１０３２は、第１の窓１２５１を経由して外脚１０５１の外部に露出する。第２の突出構造１０３３は、第２の窓１２５２を経由して外脚１０５１の外部に露出する。第１の引き出し線１０２４は、第１の引き出し孔１２６０を経由する。第２の引き出し線１０２５は、第２の引き出し孔１２６１を経由する。

図３及び図５に示すように、第３の突出構造１０４２及び第４の突出構造１０４３は、第２の外鍔１０４１に付加される。第３の突出構造１０４２には、第３の引き出し孔１２６２が形成される。第４の突出構造１０４３には、第４の引き出し孔１２６３が形成される。第３の引き出し孔１２６２の下端は、第３の突出構造１０４２の表面に配置され、本体１０１０の外部に露出する。第４の引き出し孔１２６３の下端は、第４の突出構造１０４３の表面に配置され、本体１０１０の外部に露出する。第３の引き出し孔１２６２の上端は、内鍔１０４４の表面であって第２の貫通孔１１１１の内部に配置され、１次巻線１０２２の第２の１次巻線末端１２３１の近傍に露出する。第４の引き出し孔１２６３の上端は、第２の外鍔１０４１の表面であって第２の貫通孔１１１１の外部に配置され、２次巻線１０２３の第２の２次巻線末端１２４１の近傍に露出する。第３の突出構造１０４２及び第４の突出構造１０４３は、第２の外鍔１０４１について第２の胴１０４０の反対の側に付加される。第３の突出構造１０４２は、第３の窓１２５３を経由して外脚１０５１の外部に露出する。第４の突出構造１０４３は、第４の窓１２５４を経由して外脚１０５１の外部に露出する。第３の引き出し線１０２６は、第３の引き出し孔１２６２を経由する。第４の引き出し線１０２７は、第４の引き出し孔１２６３を経由する。

第１の引き出し線１０２４、第２の引き出し線１０２５、第３の引き出し線１０２６及び第４の引き出し線１０２７は、分離して収容空間１２５０から外脚１０５１の外部に引き出される。これにより、絶縁性が向上する。

（窓の配置）
望ましくは、図７に示すように、第１の窓１２５１及び第２の窓１２５２は第１の頂板１０７１に形成される。この場合は、内脚１０５０の上半分１０９０が第１の貫通孔１１１０に挿入される場合に第１の突出構造１０３２及び第２の突出構造１０３３がそれぞれ第１の窓１２５１及び第２の窓１２５２に容易に挿入される。このことは、第１の窓１２５１及び第２の窓１２５２の両方又は片方が筒体１０７０に形成された場合と対比することにより理解される。

同様に、望ましくは、図８に示すように、第３の窓１２５３及び第４の窓１２５４は第２の頂板１０７２に形成される。

（嵌合）
図３に示すように、上側の胴端部１３３０は、第１の外鍔１０３１に嵌合する。上側の胴端部１３３０が第１の外鍔１０３１に嵌合した場合は、第１の胴１０３０及び第２の胴１０４０が同軸配置され、第１のボビン１０２０及び第２のボビン１０２１が固定される。これにより、１次巻線１０２２及び２次巻線１０２３の同軸配置が安定して維持される。

（用途）
望ましくは、パルストランス１０００は、誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路においてパルス電圧を昇圧するために用いられる。ただし、パルストランス１０００が他の用途に用いられてもよい。

｛第２実施形態｝
第２実施形態は、誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路に関する。

図９の回路図は、第２実施形態のパルス電圧発生回路を示す。

図９に示すように、パルス電圧発生回路２０００は、第１実施形態のパルストランス１０００、スイッチ回路２０１１、第１の直流電圧入力端２０１２、第２の直流電圧入力端２０１３、導通経路２０１４、第１のパルス電圧出力端２０１５、第２のパルス電圧出力端２０１６及びキャパシタ２０１７を備える。パルス電圧発生回路２０００には、直流電源２０６０が外付けされる。

スイッチ回路２０１１は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）２０３０及び駆動回路２０３１を備える。ＭＯＳＦＥＴ２０３０は、ゲート２０４０、ドレイン２０４１及びソース２０４２を備える。

これらの構成物以外の構成物がパルス電圧発生回路２０００に付加されてもよい。直流電源２０６０がパルス電圧発生回路２０００に内蔵されてもよい。

導通経路２０１４は、第１の直流電圧入力端２０１２から第２の直流電圧入力端２０１３へ至る。第１の直流電圧入力端２０１２は、直流電源２０６０の正極２０７０に電気的に接続される。第２の直流電圧入力端２０１３は、直流電源２０６０の負極２０７１に電気的に接続される。

導通経路２０１４には、１次巻線１０２２及びスイッチ回路２０１１が挿入される。１次巻線１０２２及びスイッチ回路２０１１の挿入箇所が入れ替えられてもよい。

２次巻線１０２３の第１の２次巻線末端１２４０は、第１のパルス電圧出力端２０１５に電気的に接続される。２次巻線１０２３の第２の２次巻線末端１２４１は、第２のパルス電圧出力端２０１６に電気的に接続される。第１のパルス電圧出力端２０１５及び第２のパルス電圧出力端２０１６の一方は正極になり、第１のパルス電圧出力端２０１５及び第２のパルス電圧出力端２０１６の他方は負極になる。

キャパシタ２０１７の一端は第１の直流電圧入力端２０１２に電気的に接続される。キャパシタ２０１７の他端は第２の直流電圧入力端２０１３に電気的に接続される。直流電源２０６０のインピーダンスが十分に低い場合はキャパシタ２０１７が省略される場合がある。

スイッチ回路２０１１は、導通経路２０１４を電気的に開閉する。スイッチ回路２０１１が導通経路２０１４を閉じる場合は、駆動回路２０３１からゲート２０４０にオン信号が入力され、ドレイン２０４１からソース２０４２へ至るチャネルが導通する。スイッチ回路２０１１が導通経路２０１４を開く場合は、駆動回路２０３１からゲート２０４０にオフ信号が入力され、ドレイン２０４１からソース２０４２へ至るチャネルが遮断される。

スイッチ回路２０１１が導通経路２０１４を閉じた場合は、導通経路２０１４に電流が流れ、１次巻線１０２２に電流が流れる。１次巻線１０２２に電流が流れた場合は、パルストランス１０００に誘導エネルギーが蓄積される。パルストランス１０００に誘導エネルギーが蓄積された状態においてスイッチ回路２０１１が導通経路２０１４を開いた場合は、相互誘導により２次巻線１０２３にパルス電圧が発生し、第１のパルス電圧出力端２０１５及び第２のパルス電圧出力端２０１６からパルス電圧が出力される。

ＭＯＳＦＥＴ２０３０が他の種類のスイッチング素子に置き換えられてもよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴ２０３０がバイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、静電誘導サイリスタ（ＳＩサイリスタ）等に置き換えられてもよい。ＭＯＳＦＥＴ２０３０が他の種類のスイッチング素子に置き換えられた場合は、スイッチング素子に応じて、駆動回路２０３１が変更され、必要なバイアス回路等が付加される。スイッチ回路２０１１が２個以上のスイッチング素子を備えてもよい。２個以上のスイッチング素子は、同種であってもよいし、別種であってもよい。

望ましくは、パルス電圧発生回路２０００は、内燃機関の点火装置において点火プラグにパルス電圧を印加するために用いられる。ただし、パルス電圧発生回路２０００が他の用途に用いられてもよい。

｛第３実施形態｝
第３実施形態は、誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路に関する。

図１０の回路図は、第３実施形態のパルス電圧発生回路を示す。

図１０に示すように、パルス電圧発生回路３０００は、第１実施形態のパルストランス１０００、インダクタ３０１１、スイッチ回路３０１２、第１の直流電圧入力端３０１３、第２の直流電圧入力端３０１４、導通経路３０１５、同軸ケーブル３０１６、第１のパルス電圧出力端３０１７、第２のパルス電圧出力端３０１８及びキャパシタ３０１９を備える。パルス電圧発生回路３０００には、直流電源３０７０が外付けされる。

スイッチ回路３０１２は、第２実施形態のスイッチ回路２０１１と同じものである。

導通経路３０１５は、第１の分岐３０５２及び第２の分岐３０５３を備える。

同軸ケーブル３０１６は、外部導体３０６０及び内部導体３０６１を備える。

これらの構成物以外の構成物がパルス電圧発生回路３０００に付加されてもよい。直流電源３０７０がパルス電圧発生回路３０００に内蔵されてもよい。

導通経路３０１５は、第１の直流電圧入力端３０１３から第２の直流電圧入力端３０１４へ至る。導通経路３０１５は、第１の分岐３０５２及び第２の分岐３０５３を順に経由する。第１の直流電圧入力端３０１３は、直流電源３０７０の正極３０８０に電気的に接続される。第２の直流電圧入力端３０１４は、直流電源３０７０の負極３０８１に電気的に接続される。

導通経路３０１５には、インダクタ３０１１及びスイッチ回路３０１２が挿入される。インダクタ３０１１は、第１の分岐３０５２から第２の分岐３０５３までの区間に挿入される。スイッチ回路３０１２は、第２の分岐３０５３から第２の直流電圧入力端３０１４までの区間に挿入される。スイッチ回路３０１２が第１の直流電圧入力端３０１３から第１の分岐３０５２までの区間に挿入されてもよい。より一般的には、スイッチ回路３０１２は、第１の分岐３０５２から第２の分岐３０５３までの区間以外に挿入される。

外部導体３０６０は、第１の分岐３０５２及び１次巻線１０２２の第１の１次巻線末端１２３０を電気的に接続する。内部導体３０６１は、第２の分岐３０５３及び１次巻線１０２２の１次巻線末端１２３１を電気的に接続する。

２次巻線１０２３の第１の２次巻線末端１２４０は、第１のパルス電圧出力端３０１７に電気的に接続される。２次巻線１０２３の第２の２次巻線末端１２４１は、第２のパルス電圧出力端３０１８に電気的に接続される。第１のパルス電圧出力端３０１７及び第２のパルス電圧出力端３０１８の一方は正極になり、第１のパルス電圧出力端３０１７及び第２のパルス電圧出力端３０１８の他方は負極になる。

キャパシタ３０１９の一端は第１の直流電圧入力端３０１３に電気的に接続される。キャパシタ３０１９の他端は第２の直流電圧入力端３０１４に電気的に接続される。

スイッチ回路３０１２が導通経路３０１５を閉じた場合は、導通経路３０１５に電流が流れ、インダクタ３０１１に電流が流れる。インダクタ３０１１に電流が流れた場合は、インダクタ３０１１に誘導エネルギーが蓄積される。インダクタ３０１１に誘導エネルギーが蓄積された状態においてスイッチ回路３０１２が導通経路３０１５を開いた場合は、自己誘導によりインダクタ３０１１にパルス電圧が発生する。パルス電圧は、同軸ケーブル３０１６により１次巻線１０２２に伝送される。２次巻線１０２３にパルス電圧が発生する。第１のパルス電圧出力端３０１７及び第２のパルス電圧出力端３０１８からパルス電圧が出力される。

同軸ケーブル３０１６が他の種類の伝送線路へ置き換えられてもよい。例えば、同軸ケーブル３０１６がツイストペアケーブル、平行フィーダ、シールド線等へ置き換えられてもよい。より一般的には、第１の分岐３０５２及び１次巻線１０２２の一端は、伝送線路の第１の伝送線により電気的に接続される。第２の分岐３０５３及び１次巻線１０２２の他端は、伝送線路の第２の伝送線により電気的に接続される。

パルストランス１０００は、インダクタ３０１１から磁気的に独立する。パルストランス１０００がインダクタ３０１１から磁気的に独立しているとは、パルストランス１０００の巻線及びインダクタ３０１１の間の相互インダクタンスがパルストランス１０００の巻線の自己インダクタンス及びインダクタ３０１１の自己インダクタンスに対して無視できるほど小さいこと、例えば、１／１００以下であることである。

１次巻線１０２２の励磁インダクタンスは、インダクタ３０１１の励磁インダクタンスより大きい。

｛第４実施形態｝
第４実施形態は、内燃機関に関する。

図１１の模式図は、第４実施形態の内燃機関を示す。

図１１に示すように、内燃機関４０００は、燃焼容器４０１０、吸気機構４０１１、排気機構４０１２及び点火装置４０１３を備える。燃焼容器４０１０は、容器本体４０２０及びピストン４０２１を備える。燃焼容器４０１０には、燃焼室４０３０が形成される。点火装置４０１３は、点火プラグ４０４０及びパルス電圧印加機構４０４１を備える。点火プラグ４０４０は、中心電極４０５０、接地電極４０５１、主体金具４０５２及び碍子４０５３を備える。パルス電圧印加機構４０４１は、第２実施形態のパルス電圧発生回路２０００及びケーブル４０６１を備える。第２実施形態のパルス電圧発生回路２０００が第３実施形態のパルス電圧発生回路３０００に置き換えられてもよい。

内燃機関４０００が運転される場合には、吸気機構４０１１により燃焼室４０３０へ混合気が吸気され、燃焼室４０３０が混合気で満たされる。点火装置４０１３が混合気に点火する。

中心電極４０５０及びパルス電圧発生回路２０００の正極２１００は、ケーブル４０６１により電気的に接続される。主体金具４０５２及びパルス電圧発生回路２０００の負極２１０１は、接地される。接地電極４０５１は、主体金具４０５２から突出し、主体金具４０５２と同電位を持つ。

パルス電圧発生回路２０００が正極２１００及び負極２１０１の間にパルス電圧を発生させた場合は、中心電極４０５０及び主体金具４０５２の間にパルス電圧が印加され、中心電極４０５０及び接地電極４０５１の間にパルス電圧が印加され、中心電極４０５０及び接地電極４０５１の間隙にパルス放電が発生する。

ケーブル４０６１が省略され、パルス電圧発生回路２０００の正極２１００が中心電極４０５０に直付けされてもよい。点火プラグ４０４０の構造が変更されてもよい。中心電極４０５０がパルス電圧発生回路２０００の負極２１０１に電気的に接続され接地電極４０５１がパルス電圧発生回路２０００の正極２１００に電気的に接続されることも許容される。

本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。したがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。

１０００パルストランス
１０２０第１のボビン
１０２１第２のボビン
１０２２１次巻線
１０２３２次巻線
１０２８コア
１０３０第１の胴
１０３１第１の外鍔
１０３２第１の突出構造
１０３３第２の突出構造
１０４０第２の胴
１０４１第２の外鍔
１０４２第３の突出構造
１０４３第４の突出構造
１０５０内脚
１０５１外脚

Claims

第１の胴を備え、前記第１の胴に第１の貫通孔が形成される第１のボビンと、
前記第１の胴に巻かれる１次巻線と、
第２の胴を備え、前記第２の胴に第２の貫通孔が形成され、前記第２の貫通孔に前記第１の胴及び前記１次巻線が収容される第２のボビンと、
前記第２の胴に巻かれる２次巻線と、
圧粉鉄心からなり、内脚を備え、前記内脚が前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を貫通するコアと、
を備えるパルストランス。
前記第１の胴は、
第１の胴端部と、
第２の胴端部と、
を備え、
前記第２の胴は、
第３の胴端部と、
第４の胴端部と、
を備え、
前記第１のボビンは、
前記第１の胴端部に付加され、前記第３の胴端部に当たる第１の外鍔
をさらに備え、
前記第２のボビンは、
前記第４の胴端部に付加される第２の外鍔
をさらに備え、
前記２次巻線は、
前記第２の外鍔から相対的に遠く相対的に低圧な第１の２次巻線末端と、
前記第２の外鍔に相対的に近く相対的に高圧な第２の２次巻線末端と、
を備える請求項１のパルストランス。
前記コアは、
収容空間、第１の窓、第２の窓、第３の窓及び第４の窓が形成され、前記収容空間に前記第１のボビン、前記１次巻線、前記第２のボビン及び前記２次巻線が収容される外脚
をさらに備え、
前記第１の胴は、
第１の胴端部と、
第２の胴端部と、
を備え、
前記第２の胴は、
第３の胴端部と、
第４の胴端部と、
を備え、
前記第１のボビンは、
前記第１の胴端部に付加され、前記第３の胴端部に当たる第１の外鍔と、
前記第１の外鍔に付加され、第１の引き出し孔が形成され、前記第１の窓を経由して前記外脚の外部に露出する第１の突出構造と、
前記第１の外鍔に付加され、第２の引き出し孔が形成され、前記第２の窓を経由して前記外脚の外部に露出する第２の突出構造と、
をさらに備え、
前記第２のボビンは、
前記第４の胴端部に付加される第２の外鍔と、
前記第２の外鍔に付加され、第３の引き出し孔が形成され、前記第３の窓を経由して前記外脚の外部に露出する第３の突出構造と、
前記第２の外鍔に付加され、第４の引き出し孔が形成され、前記第４の窓を経由して前記外脚の外部に露出する第４の突出構造と、
をさらに備え、
前記１次巻線は、
第１の１次巻線末端と、
第２の１次巻線末端と、
を備え、
前記２次巻線は、
第１の２次巻線末端と、
第２の２次巻線末端と、
を備え、
前記パルストランスは、
前記第１の１次巻線末端から前記第１の引き出し孔を経由して前記外脚の外部へ至る第１の引き出し線と、
前記第１の２次巻線末端から前記第２の引き出し孔を経由して前記外脚の外部へ至る第２の引き出し線と、
前記第２の１次巻線末端から前記第３の引き出し孔を経由して前記外脚の外部へ至る第３の引き出し線と、
前記第２の２次巻線末端から前記第４の引き出し孔を経由して前記外脚の外部へ至る第４の引き出し線と、
をさらに備える請求項１のパルストランス。
前記内脚は、
第１の棒体端部及び第２の棒体端部を備える棒体
を備え、
前記外脚は、
第１の筒体端部及び第２の筒体端部を備える筒体と、
前記第１の棒体端部及び前記第１の筒体端部に結合され、前記第１の窓及び前記第２の窓が形成される第１の頂板と、
前記第２の棒体端部及び前記第２の筒体端部に結合され、前記第３の窓及び前記第４の窓が形成される第２の頂板と、
を備え、
前記コアは、
前記第１の頂板が属する第１の分割体と、
前記第２の頂板が属する第２の分割体と、
に分割可能である請求項３のパルストランス。
請求項１のパルストランスと、
スイッチ回路と、
第１の直流電圧入力端と、
第２の直流電圧入力端と、
前記第１の直流電圧入力端から前記第２の直流電圧入力端へ至り、前記１次巻線及び前記スイッチ回路が挿入され、前記スイッチ回路により開閉される導通経路と、
第１のパルス電圧出力端と、
第２のパルス電圧出力端と、
を備え、
前記２次巻線は、
前記第１のパルス電圧出力端に電気的に接続される第１の２次巻線端部と、
前記第２のパルス電圧出力端に電気的に接続される第２の２次巻線端部と、
を備える誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路。
請求項１のパルストランスと、
前記パルストランスから磁気的に独立したインダクタと、
スイッチ回路と、
第１の直流電圧入力端と、
第２の直流電圧入力端と、
第１の分岐及び第２の分岐を備え、前記第１の直流電圧入力端から前記第２の直流電圧入力端へ至り、前記第１の分岐及び前記第２の分岐を順に経由し、前記第１の分岐から前記第２の分岐までの区間に前記インダクタが挿入され、前記区間以外に前記スイッチ回路が挿入され、前記スイッチ回路により開閉される導通経路と、
第１の伝送線及び第２の伝送線を備える伝送線路と、
第１のパルス電圧出力端と、
第２のパルス電圧出力端と、
を備え、
前記１次巻線は、
前記第１の伝送線により前記第１の分岐に電気的に接続される第１の１次巻線端部と、
前記第２の伝送線により前記第２の分岐に電気的に接続される第２の１次巻線端部と、
を備え、
前記２次巻線は、
前記第１のパルス電圧出力端に電気的に接続される第１の２次巻線端部と、
前記第２のパルス電圧出力端に電気的に接続される第２の２次巻線端部と、
を備える誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路。
請求項５又は請求項６の誘導エネルギー蓄積型のパルス電圧発生回路と、
前記パルス電圧発生回路が発生したパルス電圧が印加される点火プラグと、
を備える内燃機関の点火装置。