JP2734540B2 - 点火コイル - Google Patents
点火コイルInfo
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- JP2734540B2 JP2734540B2 JP63186814A JP18681488A JP2734540B2 JP 2734540 B2 JP2734540 B2 JP 2734540B2 JP 63186814 A JP63186814 A JP 63186814A JP 18681488 A JP18681488 A JP 18681488A JP 2734540 B2 JP2734540 B2 JP 2734540B2
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- magnetic flux
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主として車両用内燃機関に用いられる改良
された点火コイルに関する。
された点火コイルに関する。
（従来技術） 永久磁石を鉄心の空隙部に挿入することにより点火コ
イル等の電磁コイルに蓄積されるエネルギを増大する提
案は、例えば、従来技術文献の実開昭48-49425号、西独
実用新案登録第7924989号、特開昭59-167006号、米国特
許第4,546,753号などによつてなされている。しかしな
がら、上記の従来技術文献のいずれにおいても、どのよ
うな形状、寸法等の鉄心及び永久磁石を含む磁気回路を
有する構成とすれば効率のよい点火コイルを得ることが
できるかという点については何ら確立された技術の開示
はなく、また今まで実用に供された点火コイルにおいて
も、特に永久磁石を加えた割には、従前のものに比しさ
ほどの性能向上、あるいは小形化が達成されていない。
一方、近年、点火コイルの鉄心中に挿入して使用すれ
ば、その鉄心を飽和させるほどの磁束を生じさせ、起磁
力損失を起こさせうる、Sm（サマリユーム）、Nd（ネオ
ジウム）等の元素を含有する強力な永久磁石材料が開発
され、かつ、量産されるようになつてその用途の拡大が
期待されるに至つた。そのため上記のような点火コイル
に適用するのに好適な特性を有する永久磁石の材料の入
手が容易になつてきた。
イル等の電磁コイルに蓄積されるエネルギを増大する提
案は、例えば、従来技術文献の実開昭48-49425号、西独
実用新案登録第7924989号、特開昭59-167006号、米国特
許第4,546,753号などによつてなされている。しかしな
がら、上記の従来技術文献のいずれにおいても、どのよ
うな形状、寸法等の鉄心及び永久磁石を含む磁気回路を
有する構成とすれば効率のよい点火コイルを得ることが
できるかという点については何ら確立された技術の開示
はなく、また今まで実用に供された点火コイルにおいて
も、特に永久磁石を加えた割には、従前のものに比しさ
ほどの性能向上、あるいは小形化が達成されていない。
一方、近年、点火コイルの鉄心中に挿入して使用すれ
ば、その鉄心を飽和させるほどの磁束を生じさせ、起磁
力損失を起こさせうる、Sm（サマリユーム）、Nd（ネオ
ジウム）等の元素を含有する強力な永久磁石材料が開発
され、かつ、量産されるようになつてその用途の拡大が
期待されるに至つた。そのため上記のような点火コイル
に適用するのに好適な特性を有する永久磁石の材料の入
手が容易になつてきた。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、適切な形状、寸法等の鉄心及び永久磁石を
含む磁気回路を有する構成を用いて上記の強力な永久磁
石材料を有効に活用し、飛躍的に小形軽量化された点火
コイルを提供することを目的とする。
含む磁気回路を有する構成を用いて上記の強力な永久磁
石材料を有効に活用し、飛躍的に小形軽量化された点火
コイルを提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば次の構成の点火コイルが提供される。
（イ）その一部に設けられた空隙部を介して閉磁路を形
成する鉄心と、 （ロ）前記鉄心の外周に巻回され、通電されることによ
り鉄心を励磁する一次コイルと、 （ハ）前記鉄心に巻回された二次コイルと、 （ニ）前記鉄心の空隙部に挿入され、前記一次コイルへ
の通電による励磁方向とは逆方向に磁化された板状の永
久磁石とを備えて、 （ホ）前記永久磁石は、前記永久磁石側から前記鉄心側
を見て、前記鉄心の最小断面積部分を飽和磁束密度に近
い最大使用磁束密度に到達させるために必要な磁石エネ
ルギより大きなエネルギの磁石であり、前記永久磁石に
起磁力損失を与えた点火コイルであって、 （ヘ）前記永久磁石の厚みをｌM、前記空隙部に面する
鉄心の面積をＳG、さらに前記一次コイルへの通電によ
る磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積をＳFとした
場合に、下記条件 0.6mm＜ｌM＜1.8mm 1.5＜ＳG/SF＜4.5 を満たすことを特徴とする点火コイル。
成する鉄心と、 （ロ）前記鉄心の外周に巻回され、通電されることによ
り鉄心を励磁する一次コイルと、 （ハ）前記鉄心に巻回された二次コイルと、 （ニ）前記鉄心の空隙部に挿入され、前記一次コイルへ
の通電による励磁方向とは逆方向に磁化された板状の永
久磁石とを備えて、 （ホ）前記永久磁石は、前記永久磁石側から前記鉄心側
を見て、前記鉄心の最小断面積部分を飽和磁束密度に近
い最大使用磁束密度に到達させるために必要な磁石エネ
ルギより大きなエネルギの磁石であり、前記永久磁石に
起磁力損失を与えた点火コイルであって、 （ヘ）前記永久磁石の厚みをｌM、前記空隙部に面する
鉄心の面積をＳG、さらに前記一次コイルへの通電によ
る磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積をＳFとした
場合に、下記条件 0.6mm＜ｌM＜1.8mm 1.5＜ＳG/SF＜4.5 を満たすことを特徴とする点火コイル。
（作用） 上記構成の点火コイルにおいては、一次コイル及び二
次コイルが巻装され閉磁路を形成する鉄心の一部分に設
けられた空隙部に永久磁石が挿入されており、一次コイ
ルに通電する以前には、上記永久磁石の磁化力により一
次コイルの通電による磁化方向とは逆の向きに鉄心を負
方向の最大使用磁束密度まで磁化しておく。次に、上記
点火コイルの使用時には、一次コイルに励磁電流を流す
ことにより上記永久磁石の磁化力とは逆方向の磁化力を
発生させ、それにより鉄心を正方向の最大使用磁束密度
まで磁化する。この状態で、点火時期において一次電流
を遮断すれば、二次コイルの有効交差磁束としては、永
久磁石を含まないで一次コイルの通電によつてのみ鉄心
を正方向の最大使用磁束密度まで磁化する従来の点火コ
イルによつて利用できる有効交差磁束の倍量利用でき
る。従つて一定の火花エネルギを発生させるために必要
な点火コイルの体積としては、本発明による点火コイル
は、従来の点火コイルと比べて格段に小さくすることが
可能になる。
次コイルが巻装され閉磁路を形成する鉄心の一部分に設
けられた空隙部に永久磁石が挿入されており、一次コイ
ルに通電する以前には、上記永久磁石の磁化力により一
次コイルの通電による磁化方向とは逆の向きに鉄心を負
方向の最大使用磁束密度まで磁化しておく。次に、上記
点火コイルの使用時には、一次コイルに励磁電流を流す
ことにより上記永久磁石の磁化力とは逆方向の磁化力を
発生させ、それにより鉄心を正方向の最大使用磁束密度
まで磁化する。この状態で、点火時期において一次電流
を遮断すれば、二次コイルの有効交差磁束としては、永
久磁石を含まないで一次コイルの通電によつてのみ鉄心
を正方向の最大使用磁束密度まで磁化する従来の点火コ
イルによつて利用できる有効交差磁束の倍量利用でき
る。従つて一定の火花エネルギを発生させるために必要
な点火コイルの体積としては、本発明による点火コイル
は、従来の点火コイルと比べて格段に小さくすることが
可能になる。
（実施例） 第１図は、一例として、いわゆる外鉄形鉄心を用いた
場合における、本発明による点火コイルの永久磁石を嵌
装した鉄心の基本的な磁気回路の構成図である。第１図
の本発明の点火コイルの磁気回路において、SFは磁束Φ
が通る巻線部の鉄心の断面積を示し、SGは永久磁石挿入
部の鉄心の断面積を示し、lFは鉄心の平均磁路長を示
し、SMは永久磁石の断面積を示し、lMは永久磁石の厚み
を示している。
場合における、本発明による点火コイルの永久磁石を嵌
装した鉄心の基本的な磁気回路の構成図である。第１図
の本発明の点火コイルの磁気回路において、SFは磁束Φ
が通る巻線部の鉄心の断面積を示し、SGは永久磁石挿入
部の鉄心の断面積を示し、lFは鉄心の平均磁路長を示
し、SMは永久磁石の断面積を示し、lMは永久磁石の厚み
を示している。
第２図は、本発明による点火コイルの基本的な磁気動
作を説明するための動作特性図である。第２図を参照す
ると、本発明の点火コイルの巻線部の鉄心上に巻数ｎの
一次コイルを巻回し、負方向の磁束−Φ′を生じさせる
永久磁石の磁化の向きとは逆の向きの磁束＋Φ′が巻線
部の鉄心中に生じるように、一次コイルに励磁電流IP′
を流した場合における一次コイルの蓄積エネルギは、第
２図の中のハツチング部の面積Ｗ′で表わされ、その
Ｗ′の大きさは、 である。そして、この永久磁石入り点火コイルの一次コ
イルの蓄積エネルギＷ′を最大にするためには、第３図
に示した本発明の好適実施例の点火コイルの磁気動作特
性図の左下の負の磁束の領域において、鉄心の負の磁束
の飽和点の近傍のＣ点まで永久磁石の磁化力によつて鉄
心を磁化し、鉄心にＨ、ｌMに相当する起磁力損失を与
え、Ｃ点をＤ点に移す必要がある。
作を説明するための動作特性図である。第２図を参照す
ると、本発明の点火コイルの巻線部の鉄心上に巻数ｎの
一次コイルを巻回し、負方向の磁束−Φ′を生じさせる
永久磁石の磁化の向きとは逆の向きの磁束＋Φ′が巻線
部の鉄心中に生じるように、一次コイルに励磁電流IP′
を流した場合における一次コイルの蓄積エネルギは、第
２図の中のハツチング部の面積Ｗ′で表わされ、その
Ｗ′の大きさは、 である。そして、この永久磁石入り点火コイルの一次コ
イルの蓄積エネルギＷ′を最大にするためには、第３図
に示した本発明の好適実施例の点火コイルの磁気動作特
性図の左下の負の磁束の領域において、鉄心の負の磁束
の飽和点の近傍のＣ点まで永久磁石の磁化力によつて鉄
心を磁化し、鉄心にＨ、ｌMに相当する起磁力損失を与
え、Ｃ点をＤ点に移す必要がある。
一方、第３図の中の正の磁束の領域を示した第４図を
参照し、本発明の点火コイルの一次コイルの励磁電流の
最大値に対応した好適な鉄心の最大使用磁束密度の値の
とり方について説明する。
参照し、本発明の点火コイルの一次コイルの励磁電流の
最大値に対応した好適な鉄心の最大使用磁束密度の値の
とり方について説明する。
第４図において、曲線ａは鉄心の磁化曲線を、直線ｂ
は永久磁石の磁化曲線を、曲線ｃは曲線ａ及び直線ｂの
それぞれの磁化力の和の磁化力を示す一次コイルの磁化
曲線を示している。そして、本発明の点火コイルの鉄心
の好適な最大使用磁束密度BFの値は、第４図において、
直線ｂに平行に引いた曲線ａの切線の切点Ｔに対応した
鉄心の磁束密度の値として与えられる。
は永久磁石の磁化曲線を、曲線ｃは曲線ａ及び直線ｂの
それぞれの磁化力の和の磁化力を示す一次コイルの磁化
曲線を示している。そして、本発明の点火コイルの鉄心
の好適な最大使用磁束密度BFの値は、第４図において、
直線ｂに平行に引いた曲線ａの切線の切点Ｔに対応した
鉄心の磁束密度の値として与えられる。
他方、一次コイルの磁化曲線の傾きは、永久磁石の透
磁率μによつて決まるので、第３図のハツチング部の面
積Ｗで表わされる一次コイルの蓄積エネルギを大きくす
るためには、μの値ができるだけ１に近い永久磁石材料
を選定することが肝要である。
磁率μによつて決まるので、第３図のハツチング部の面
積Ｗで表わされる一次コイルの蓄積エネルギを大きくす
るためには、μの値ができるだけ１に近い永久磁石材料
を選定することが肝要である。
次に、第１図に示した本発明の点火コイルの永久磁石
の厚さlMの大きさと断面積比SG/SFの値との関係を調べ
る。
の厚さlMの大きさと断面積比SG/SFの値との関係を調べ
る。
第３図の中の正の磁束の領域について考えると、そこ
に示されたように、一次コイルの励磁電流による磁化力
ｎIP/2は、鉄心の磁化力HF・lF（ただしHFは鉄心中の磁
界）と永久磁石を含む空隙部にかかる磁化力Ｈ・lM（た
だしＨは該空隙部に生じる磁界）との和であるから、 従つて、 他方、永久磁石内の磁束密度はBM＝μＨと表わされる
ので、 磁石を含む空隙部における平均磁束密度をBGとすれば BG・SG＝BF・SF 後述するように、本発明の点火コイルの鉄心及び永久
磁石の好適な構成においては、SG≒SMのように選定され
るためBG≒BMであり、上記の等式は、BM・SG＝BF・SFと
表わされる。従つて、上記のBMの式と組み合わせて、 これより、lMの大きさを表わす式として、 が導かれ、上式を変形すれば、断面積比SG/SFを表わす
式として、 が導かれる。
に示されたように、一次コイルの励磁電流による磁化力
ｎIP/2は、鉄心の磁化力HF・lF（ただしHFは鉄心中の磁
界）と永久磁石を含む空隙部にかかる磁化力Ｈ・lM（た
だしＨは該空隙部に生じる磁界）との和であるから、 従つて、 他方、永久磁石内の磁束密度はBM＝μＨと表わされる
ので、 磁石を含む空隙部における平均磁束密度をBGとすれば BG・SG＝BF・SF 後述するように、本発明の点火コイルの鉄心及び永久
磁石の好適な構成においては、SG≒SMのように選定され
るためBG≒BMであり、上記の等式は、BM・SG＝BF・SFと
表わされる。従つて、上記のBMの式と組み合わせて、 これより、lMの大きさを表わす式として、 が導かれ、上式を変形すれば、断面積比SG/SFを表わす
式として、 が導かれる。
又、本発明の点火コイルでは、第３図の動作特性曲線
図のハツチング部分のうち、負の磁束の領域は、一次コ
イルの磁化力によつて、磁石の持つエネルギに逆らつて
鉄心中に正の磁束を通す向きに磁化する領域であるか
ら、前述の如く、最初は、第３図の左下の鉄心の負の磁
束の飽和点の近傍のＣ点まで永久磁石の磁化力によつて
鉄心を磁化しておき、次に、一次コイルに励磁電流IPを
流すことにより生じる磁化力ｎIPにより第３図の右上の
正の磁束の飽和点の近傍のＴ点まで鉄心を磁化した場合
において、その材質及び形状によつて与えられる永久磁
石の持つ最大エネルギEMと、第３図にＷで示された一次
コイルの蓄積エネルギとの関係は である。
図のハツチング部分のうち、負の磁束の領域は、一次コ
イルの磁化力によつて、磁石の持つエネルギに逆らつて
鉄心中に正の磁束を通す向きに磁化する領域であるか
ら、前述の如く、最初は、第３図の左下の鉄心の負の磁
束の飽和点の近傍のＣ点まで永久磁石の磁化力によつて
鉄心を磁化しておき、次に、一次コイルに励磁電流IPを
流すことにより生じる磁化力ｎIPにより第３図の右上の
正の磁束の飽和点の近傍のＴ点まで鉄心を磁化した場合
において、その材質及び形状によつて与えられる永久磁
石の持つ最大エネルギEMと、第３図にＷで示された一次
コイルの蓄積エネルギとの関係は である。
第３図の面積Ｗの大きさは、 である。
他方、永久磁石の最大エネルギ積は（Ｂ・Ｈ）MAXで
表わされ、そして永久磁石の持つ最大エネルギEMの理論
値は、EM＝（Ｂ・Ｈ）MAX・（SM・lM）と表わされる。
本発明の点火コイルにおいては、第４図に示した前述の
永久磁石の磁化曲線ｂの傾きによつて決まる永久磁石の
動作点としては、最大エネルギ積（Ｂ・Ｈ）MAXを与え
る動作点もしくはその近傍の動作点が選定される。
表わされ、そして永久磁石の持つ最大エネルギEMの理論
値は、EM＝（Ｂ・Ｈ）MAX・（SM・lM）と表わされる。
本発明の点火コイルにおいては、第４図に示した前述の
永久磁石の磁化曲線ｂの傾きによつて決まる永久磁石の
動作点としては、最大エネルギ積（Ｂ・Ｈ）MAXを与え
る動作点もしくはその近傍の動作点が選定される。
従つて、 一次コイルの蓄積エネルギＷ＝BF・SF・ｎIP ＝2EM ＝２・（Ｂ・Ｈ）MAX・（S
M・lM） 上式より、断面積比SM/SFを表わす式として、 が得られる。
M・lM） 上式より、断面積比SM/SFを表わす式として、 が得られる。
上記の２つの式（１）及び（２）は、本発明の点火コ
イルにおいて、永久磁石のエネルギを最も効果的に利用
するために選定されるべき磁気回路の各部の寸法の関係
を表わしている。
イルにおいて、永久磁石のエネルギを最も効果的に利用
するために選定されるべき磁気回路の各部の寸法の関係
を表わしている。
次に、本発明による点火コイルを具体的に構成した
後、その性能テストを行つた結果について説明する。こ
こで、本発明の点火コイルを具体的に構成するために、
前述の式（１）及び（２）に対して適用するべく選定さ
れた諸元の値は下記の通りである。
後、その性能テストを行つた結果について説明する。こ
こで、本発明の点火コイルを具体的に構成するために、
前述の式（１）及び（２）に対して適用するべく選定さ
れた諸元の値は下記の通りである。
永久磁石材料はSmCo5を用いたが、その諸元は、 （BH）MAX＝20メガＧ・Oe μ＝1.05 また、鉄心材料は無方向性ケイ素鋼板を用いたが、そ
の諸元は、 BF＝1.4Wb/m2、 ｎIP＝800AT、HF＝150AT/m、 lF＝0.1m（ｎIP−ＨF・ＬF≒ｎIp） 上記の諸元を式（１）及び（２）に代入して求めた断
面積比SG/SF及びSM/SFのそれぞれとlMとの関係を第５図
及び第６図に示した。なお、同時に、lMを変えたとき得
られるそれぞれの各部寸法を有する点火コイルについて
性能テストを行い、得られた二次コイル発生電圧V2を、
それぞれ第５図及び第６図中に図示した。なお、第６図
は、第５図に示された二次発生電圧V2の分布を示す曲線
を、永久磁石の厚みlMと二次発生電圧V2との間の関係を
示す二次元特性曲線に変えて見易く表示したものであ
る。
の諸元は、 BF＝1.4Wb/m2、 ｎIP＝800AT、HF＝150AT/m、 lF＝0.1m（ｎIP−ＨF・ＬF≒ｎIp） 上記の諸元を式（１）及び（２）に代入して求めた断
面積比SG/SF及びSM/SFのそれぞれとlMとの関係を第５図
及び第６図に示した。なお、同時に、lMを変えたとき得
られるそれぞれの各部寸法を有する点火コイルについて
性能テストを行い、得られた二次コイル発生電圧V2を、
それぞれ第５図及び第６図中に図示した。なお、第６図
は、第５図に示された二次発生電圧V2の分布を示す曲線
を、永久磁石の厚みlMと二次発生電圧V2との間の関係を
示す二次元特性曲線に変えて見易く表示したものであ
る。
このようにして得られた第５図及び第６図に図示の結
果によつてわかつたことは、本発明の点火コイルの最適
の寸法条件としては、 （イ）SG≒SM、すなわち、永久磁石挿入部の鉄心断面積
と永久磁石の断面積とがほぼ等しくなつた状態の近傍に
あること、及び （ロ）lM、SM/SF及びSG/SFの値が下記の範囲内にあれ
ば、二次発生電圧V2が顕著に高くなること、 0.6mm＜lM＜1.8mm ２＜SM／SF＜６ 1.5＜SG／SF＜4.5 である。
果によつてわかつたことは、本発明の点火コイルの最適
の寸法条件としては、 （イ）SG≒SM、すなわち、永久磁石挿入部の鉄心断面積
と永久磁石の断面積とがほぼ等しくなつた状態の近傍に
あること、及び （ロ）lM、SM/SF及びSG/SFの値が下記の範囲内にあれ
ば、二次発生電圧V2が顕著に高くなること、 0.6mm＜lM＜1.8mm ２＜SM／SF＜６ 1.5＜SG／SF＜4.5 である。
ここで、図５、図６の見方を説明する。
この両図でＳG/SFと書かれた線は、（１）式＝（２）
式の時に与えられる最適ギャップ比ｌM:SGが一定の直線
を表している。また、ＳM/SFと書かれた線は、（１）式
＝（２）式の時に与えられる最適磁石体積ＳM・ｌMが一
定の曲線を表している。
式の時に与えられる最適ギャップ比ｌM:SGが一定の直線
を表している。また、ＳM/SFと書かれた線は、（１）式
＝（２）式の時に与えられる最適磁石体積ＳM・ｌMが一
定の曲線を表している。
図５は、ＳM/SFの線の内側では、ＳM≧ＳGとなるた
め、ＳM＝ＳGの磁石を挿入した場合のV2性能であり、Ｓ
M/SFの線の外側では、ＳM＜ＳGの時の（１）式＝（２）
式で与えられる最適磁石体積を挿入した場合のV2性能を
表している。
め、ＳM＝ＳGの磁石を挿入した場合のV2性能であり、Ｓ
M/SFの線の外側では、ＳM＜ＳGの時の（１）式＝（２）
式で与えられる最適磁石体積を挿入した場合のV2性能を
表している。
図６は、等価的には、図５の等高線をＳG/SFで切った
ものを表している。
ものを表している。
図６は、（１）式＝（２）式の時に与えられる中心点
ｌM＝1.2、ＳG/SF＝ＳM/SF＝３を境として０＜ｌM＜1.2
でＳG＜ＳM、1.2＜ｌMでＳG＞ＳMの磁石を挿入した時の
V2性能を表している。この時、０＜ｌM＜1.2では、図５
の０＜ｌM＜1.2のＳG/SF上の点と一致し、等価的にＳG
＝ＳMの時のV2を表していることとなる。
ｌM＝1.2、ＳG/SF＝ＳM/SF＝３を境として０＜ｌM＜1.2
でＳG＜ＳM、1.2＜ｌMでＳG＞ＳMの磁石を挿入した時の
V2性能を表している。この時、０＜ｌM＜1.2では、図５
の０＜ｌM＜1.2のＳG/SF上の点と一致し、等価的にＳG
＝ＳMの時のV2を表していることとなる。
以上の関係を整理すると、ｌM、ＳG/SFの決定により
ＳM/SFは決まり、境界線ｌM＝0.6、ＳG/SF＝1.5、ＳM/S
F＝６は、ｌM＝0.6、ＳG/SF＝ＳM/SF＝1.5に相当し、境
界線ｌM＝1.8、ＳG/SF＝4.5、ＳM/SF＝２は、ｌM＝1.
8、ＳG/SF＝ＳM/SF＝4.5に相当することとなる。
ＳM/SFは決まり、境界線ｌM＝0.6、ＳG/SF＝1.5、ＳM/S
F＝６は、ｌM＝0.6、ＳG/SF＝ＳM/SF＝1.5に相当し、境
界線ｌM＝1.8、ＳG/SF＝4.5、ＳM/SF＝２は、ｌM＝1.
8、ＳG/SF＝ＳM/SF＝4.5に相当することとなる。
従って上記範囲は、図５の等高線図によれば0.6mm＜
ｌM＜1.8mm、かつ1.5＜ＳG/SF＜4.5、かつ1.5＜ＳM/SF
＜4.5となる。また、図５の一部を表す図６では0.6mm＜
ｌM＜1.8mmかつ1.5＜ＳG/SF＜4.5かつ２＜ＳM/SF＜６と
なる。
ｌM＜1.8mm、かつ1.5＜ＳG/SF＜4.5、かつ1.5＜ＳM/SF
＜4.5となる。また、図５の一部を表す図６では0.6mm＜
ｌM＜1.8mmかつ1.5＜ＳG/SF＜4.5かつ２＜ＳM/SF＜６と
なる。
なお、上記の本発明の点火コイルの性能テストの終了
後の調査結果によれば、使用した永久磁石の諸特性には
上記性能テストの前後を通して変化は認められず、従つ
て本発明の点火コイルは、所望の性能を維持しつつ連続
的使用に耐えうることは明らかである。
後の調査結果によれば、使用した永久磁石の諸特性には
上記性能テストの前後を通して変化は認められず、従つ
て本発明の点火コイルは、所望の性能を維持しつつ連続
的使用に耐えうることは明らかである。
ここで前記（１）式（２）式より得られる の値を求めてみよう。本実施例ではｎIp−2HFｌM≒ｎIp
となっており本実施例に限らず一般的な話としてHFlFを
無視して考えると（１）式（２）式は となる。これを実験データで求められた範囲を中心値か
らのずれという概念でとらえると、図５の１部を表す図
６の範囲 0.6mm＜ｌM（＝1.2mm）＜1.8mm ６＞ＳM/SF＞２ 1.5＜ＳG/SF＜4.5は 2SM/SF＞ＳM/SF＞2/3SM/SF となり（３），（４）式を代入して、 を得る。
となっており本実施例に限らず一般的な話としてHFlFを
無視して考えると（１）式（２）式は となる。これを実験データで求められた範囲を中心値か
らのずれという概念でとらえると、図５の１部を表す図
６の範囲 0.6mm＜ｌM（＝1.2mm）＜1.8mm ６＞ＳM/SF＞２ 1.5＜ＳG/SF＜4.5は 2SM/SF＞ＳM/SF＞2/3SM/SF となり（３），（４）式を代入して、 を得る。
以上に説明した最適の寸法条件を満たすような構成を
有する本発明による点火コイルと、従来技術による点火
コイルとの間の具体的な数値の比較について以下に説明
する。
有する本発明による点火コイルと、従来技術による点火
コイルとの間の具体的な数値の比較について以下に説明
する。
第７図及び第８図は、本発明の点火コイルと従来技術
の点火コイルとが同一の性能を有するように、両者は、
同じ抵抗値を有し、かつ、同じ巻数の巻線を用いること
により、同じAT値を有し、同じ大きさの二次発生電圧を
生じるように構成した場合における、それぞれ本発明及
び従来技術による点火コイルの縦断面構造を示してい
る。
の点火コイルとが同一の性能を有するように、両者は、
同じ抵抗値を有し、かつ、同じ巻数の巻線を用いること
により、同じAT値を有し、同じ大きさの二次発生電圧を
生じるように構成した場合における、それぞれ本発明及
び従来技術による点火コイルの縦断面構造を示してい
る。
下記の比較表は、第７図及び第８図にそれぞれ示した
本発明及び従来技術による点火コイルの諸元を比較して
示したものである。
本発明及び従来技術による点火コイルの諸元を比較して
示したものである。
上記のように構成された本発明による点火コイルと従
来技術による点火コイルの諸元の比較結果によれば、同
一性能を発揮させるような構成とした場合、本発明の点
火コイルでは、その巻線部の鉄心断面積SFを、従来技術
の点火コイルのそれの約1/2に激減させることができ、
従つて巻線部の鉄心の周囲長は約 に減少し、それにより鉄心重量は1/3近くまで減少し、
全巻線スペースは1/2近くまで減少する。その結果、完
成品総重量は1/2以下に減少させることができ、かくし
て本発明の点火コイルは、従来技術の点火コイルと比べ
て、飛躍的な小形軽量化を達成することができることが
明らかになつた。
来技術による点火コイルの諸元の比較結果によれば、同
一性能を発揮させるような構成とした場合、本発明の点
火コイルでは、その巻線部の鉄心断面積SFを、従来技術
の点火コイルのそれの約1/2に激減させることができ、
従つて巻線部の鉄心の周囲長は約 に減少し、それにより鉄心重量は1/3近くまで減少し、
全巻線スペースは1/2近くまで減少する。その結果、完
成品総重量は1/2以下に減少させることができ、かくし
て本発明の点火コイルは、従来技術の点火コイルと比べ
て、飛躍的な小形軽量化を達成することができることが
明らかになつた。
（発明の効果） 本発明による点火コイルにおいては、その磁気回路中
に嵌装された強力な永久磁石の機能を有効に活用するた
めに、適切な形状、寸法等の鉄心及び永久磁石を含む磁
気回路を有する構成を具現することにより、同一性能を
有する従来技術による点火コイルと比べて、飛躍的に小
形軽量化された点火コイルが得られるというすぐれた効
果を奏することができる。
に嵌装された強力な永久磁石の機能を有効に活用するた
めに、適切な形状、寸法等の鉄心及び永久磁石を含む磁
気回路を有する構成を具現することにより、同一性能を
有する従来技術による点火コイルと比べて、飛躍的に小
形軽量化された点火コイルが得られるというすぐれた効
果を奏することができる。
第１図は、本発明の点火コイルの永久磁石を嵌装した鉄
心の基本的な磁気回路の構成図である。 第２図は、本発明の点火コイルの基本的磁気動作を説明
するための動作特性図である。 第３図は、本発明の好適実施例の点火コイルの磁気動作
特性図である。 第４図は、第３図の磁気動作特性図の正の磁束の領域に
ついて、鉄心の最大使用磁束密度の値のとり方を説明す
るための説明図である。 第５図及び第６図は、本発明の具体的実施例の点火コイ
ルにおける断面積比SG/SF及びSM/SF並びに二次コイル発
生電圧V2と永久磁石の厚みlMとの関係を示す特性図であ
り、その中、第６図は、特に、二次発生電圧V2対永久磁
石の厚みlMの特性曲線を図示している。 第７図及び第８図は、本発明と従来技術との比較を行う
ために作成した、それぞれ本発明及び従来技術による点
火コイルの縦断面図である。 （符号の説明） SM……永久磁石の断面積、lM……永久磁石の厚み、SF…
…巻線部の鉄心断面積、SG……永久磁石挿入部の鉄心断
面積、lF……鉄心の平均磁路長、BM……永久磁石内の磁
束密度、μ……永久磁石の透磁率、BF……鉄心の最大使
用磁束密度、BG……磁石を含む空隙部の平均磁束密度、
ｎIP……一次電流IPにより生じる磁化力、HF……鉄心中
の磁界、Ｈ……鉄心の空隙部（永久磁石）の中の磁界。
心の基本的な磁気回路の構成図である。 第２図は、本発明の点火コイルの基本的磁気動作を説明
するための動作特性図である。 第３図は、本発明の好適実施例の点火コイルの磁気動作
特性図である。 第４図は、第３図の磁気動作特性図の正の磁束の領域に
ついて、鉄心の最大使用磁束密度の値のとり方を説明す
るための説明図である。 第５図及び第６図は、本発明の具体的実施例の点火コイ
ルにおける断面積比SG/SF及びSM/SF並びに二次コイル発
生電圧V2と永久磁石の厚みlMとの関係を示す特性図であ
り、その中、第６図は、特に、二次発生電圧V2対永久磁
石の厚みlMの特性曲線を図示している。 第７図及び第８図は、本発明と従来技術との比較を行う
ために作成した、それぞれ本発明及び従来技術による点
火コイルの縦断面図である。 （符号の説明） SM……永久磁石の断面積、lM……永久磁石の厚み、SF…
…巻線部の鉄心断面積、SG……永久磁石挿入部の鉄心断
面積、lF……鉄心の平均磁路長、BM……永久磁石内の磁
束密度、μ……永久磁石の透磁率、BF……鉄心の最大使
用磁束密度、BG……磁石を含む空隙部の平均磁束密度、
ｎIP……一次電流IPにより生じる磁化力、HF……鉄心中
の磁界、Ｈ……鉄心の空隙部（永久磁石）の中の磁界。
Claims (8)
- 【請求項１】（イ）その一部に設けられた空隙部を介し
て閉磁路を形成する鉄心と、 （ロ）前記鉄心の外周に巻回され、通電されることによ
り鉄心を励磁する一次コイルと、 （ハ）前記鉄心に巻回された二次コイルと、 （ニ）前記鉄心の空隙部に挿入され、前記一次コイルへ
の通電による励磁方向とは逆方向に磁化された板状の永
久磁石とを備えて、 （ホ）前記永久磁石は、前記永久磁石側から前記鉄心側
を見て、前記鉄心の最小断面積部分を飽和磁束密度に近
い最大使用磁束密度に到達させるために必要な磁石エネ
ルギより大きなエネルギの磁石であり、前記永久磁石に
起磁力損失を与えた点火コイルであって、 （ヘ）前記永久磁石の厚みをｌM、前記空隙部に面する
鉄心の面積をＳG、さらに前記一次コイルへの通電によ
る磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積をＳFとした
場合に、下記条件 0.6mm＜ｌM＜1.8mm 1.5＜ＳG/SF＜4.5 を満たすことを特徴とする点火コイル。 - 【請求項２】請求項１記載の点火コイルにおいて、 前記空隙部における前記磁石の断面積をＳMとした場合
に、下記条件 ２＜ＳM/SF＜６ を満たすことを特徴とする点火コイル。 - 【請求項３】請求項１記載の点火コイルにおいて、 前記空隙部における前記磁石の断面積をＳM、前記空隙
部に面する鉄心の面積をＳG、さらに前記一次コイルへ
の通電による磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積を
ＳFとした場合に、ＳM＜ＳGの条件下においてさらに下
記条件 1.5＜ＳG/SF＜4.5 1.5＜ＳM/SF＜4.5 を満たすことを特徴とする点火コイル。 - 【請求項４】請求項１記載の点火コイルにおいて、 前記永久磁石の厚みをｌM、前記一次コイルの磁化力をn
Ip、前記磁石の透磁率をμ、前記磁石の最大エネルギ
積を（Ｂ・Ｈ）maxとした場合に、 なる条件を満たすとともに、 前記空隙部に面する鉄心の面積をＳG、前記一次コイル
への通電による磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積
をＳF、前記鉄心の最大使用磁束密度をＢF、前記磁石の
透磁率をμ、前記磁石の最大エネルギ積を（Ｂ・Ｈ）ma
xとした場合に、 なる条件を満たすことを特徴とする点火コイル。 - 【請求項５】請求項１記載の点火コイルにおいて、 前記永久磁石の厚みをｌM、前記一次コイルの磁化力をn
Ip、前記磁石の透磁率をμ、前記磁石の最大エネルギ
積を（Ｂ・Ｈ）maxとした場合に、 なる条件を満たすとともに、 前記磁石の断面積をＳM、前記一次コイルへの通電によ
る磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積をＳF、前記
鉄心の最大使用磁束密度をＢF、前記磁石の透磁率を
μ、前記磁石の最大エネルギ積を（Ｂ・Ｈ）maxとした
場合に、 なる条件を満たすことを特徴とする点火コイル。 - 【請求項６】請求項１記載の点火コイルにおいて、 前記空隙部に面する鉄心の面積をＳG、前記一次コイル
への通電による磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積
をＳF、前記鉄心の最大使用磁束密度をＢF、前記磁石の
透磁率をμ、前記磁石の最大エネルギ積を（Ｂ・Ｈ）ma
xとした場合に、 なる条件を満たすとともに、 前記磁石の断面積をＳM、前記一次コイルへの通電によ
る磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積をＳF、前記
鉄心の最大使用磁束密度をＢF、前記磁石の透磁率を
μ、前記磁石の最大エネルギ積を（Ｂ・Ｈ）maxとした
場合に、 なる条件を満たすことを特徴とする点火コイル。 - 【請求項７】請求項１記載の点火コイルにおいて、 前記永久磁石の厚みをｌM、前記一次コイルの磁化力をn
Ip、前記磁石の透磁率をμ、前記磁石の最大エネルギ
積を（Ｂ・Ｈ）maxとした場合に、 なる条件を満たすとともに、 前記空隙部に面する鉄心の面積をＳG、前記一次コイル
への通電による磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積
をＳF、前記鉄心の最大使用磁束密度をＢF、前記磁石の
透磁率をμ、前記磁石の最大エネルギ積を（Ｂ・Ｈ）ma
xとした場合に、 なる条件を満たし、さらに 前記磁石の断面積をＳM、前記一次コイルへの通電によ
る磁束が鎖交する前記鉄心の最小の断面積をＳF、前記
鉄心の最大使用磁束密度をＢF、前記磁石の透磁率を
μ、前記磁石の最大エネルギ積を（Ｂ・Ｈ）maxとした
場合に、 なる条件を満たすことを特徴とする点火コイル。 - 【請求項８】請求項１ないし７のいずれかにおいて、 前記鉄心は、ロ型コアとＴ型コアとを組み合わせて構成
されている点火コイル。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63186814A JP2734540B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 点火コイル |
| DE89110416T DE68906607T2 (de) | 1988-07-28 | 1989-06-08 | Zündspule. |
| EP89110416A EP0352453B1 (en) | 1988-07-28 | 1989-06-08 | Ignition coil |
| ES198989110416T ES2040409T3 (es) | 1988-07-28 | 1989-06-08 | Bobina de ignicion. |
| US07/364,065 US4990881A (en) | 1988-07-28 | 1989-06-09 | Ignition coil with permanent magnet |
| KR1019890007932A KR930004234B1 (ko) | 1988-07-28 | 1989-06-09 | 점화코일 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63186814A JP2734540B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 点火コイル |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7172031A Division JP2715403B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 点火コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0237705A JPH0237705A (ja) | 1990-02-07 |
| JP2734540B2 true JP2734540B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=16195060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63186814A Expired - Lifetime JP2734540B2 (ja) | 1988-07-28 | 1988-07-28 | 点火コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2734540B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9010306B2 (en) | 2011-03-08 | 2015-04-21 | Denso Corporation | Ignition coil for internal combustion engines |
| US10991507B2 (en) | 2015-04-15 | 2021-04-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Ignition coil for internal combustion engine |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008166580A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Diamond Electric Mfg Co Ltd | マルチ点火用点火コイル |
| JP4844581B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2011-12-28 | 株式会社デンソー | 点火コイルおよびその製造方法 |
| JP6427924B2 (ja) * | 2014-04-09 | 2018-11-28 | 株式会社デンソー | 点火コイル用磁気回路及び点火コイル装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4849425U (ja) * | 1971-10-11 | 1973-06-28 |
-
1988
- 1988-07-28 JP JP63186814A patent/JP2734540B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9010306B2 (en) | 2011-03-08 | 2015-04-21 | Denso Corporation | Ignition coil for internal combustion engines |
| US10991507B2 (en) | 2015-04-15 | 2021-04-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Ignition coil for internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0237705A (ja) | 1990-02-07 |
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|---|---|---|---|
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