JP2827043B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

内燃機関用点火コイル

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JP2827043B2
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晃司 吉川
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関用点火コイルに関し、特に磁路に永
久磁石を介装して出力電圧を増大する点火コイルに係
る。
[従来の技術] 内燃機関の点火装置は、一般的に点火コイルの一次電
流を断続し、コイル内の磁束変化に応じて二次側に発生
する高電圧を点火プラグに供給し気筒内の混合気に点火
するものである。
上記点火コイルに関しては、近時の内燃機関の高出力
化に伴ない、出力電圧、放電エネルギーの増大が要求さ
れる。このため、コアの断面積を増加させ、コアに巻回
する二次コイルの巻数を増加させるといった対応が必要
となるが、そうすると点火コイルが大型となり点火装置
全体としての小型化の要請に反することとなる。
実開昭48−49425号公報にも、二次コイルの出力電圧
を増大するためには二次コイルの巻線数を多くするか、
磁心を通る磁束を多くすることが必要である旨説明され
ている。同公報においては、これを解決する手段とし
て、スイッチが閉成された再に発生する磁化の方向と反
対方向の磁化力を持つ磁石を磁路に挿入した点火コイル
が提案されている。同様に、特公昭41−2082号公報にも
鉄心即ちコアの磁路に、一次コイルによる磁束と差動す
る磁束、即ち反対方向の磁束を与える永久磁石を設けた
点火コイルが開示されている。その他特開昭59−167006
号、特開昭60−218810号公報にも、コアに設けた空隙に
永久磁石を配置した点火コイルが開示されている。
上記何れの従来技術においても、一次コイル及び二次
コイルが巻回されたコアに対し、両コイルが巻回された
部分以外の箇所に一つ又は二つの空隙を形成し、この空
隙に永久磁石を介装することとしている。
[発明が解決しようとする課題] 上記のように永久磁石を磁路に介装した点火コイルに
おいては、一次電流断続時の磁束変化が大となり、二次
コイルに発生する出力電圧が従前の点火コイルに比し大
となる。しかし、これらの点火コイルにおいては、一次
コイル通電時に生ずる漏洩磁束が多いため、折角増加し
た磁束の多くが相殺され磁束の増加は僅かとなる。特に
内燃機関のシリンダヘッドカバーに設けられた金属パイ
プ内に挿入される点火コイルにあっては、例えば内部コ
アの軸方向長さと径方向長さの比が4乃至6対1となる
ように細長く形成され、また外径が23乃至25mmと小さ
く、従って内部コア及び外部コア間の間隙も5乃至10mm
程度と小さい。このため、両コア間に磁束の漏洩が生
じ、放電エネルギーの減少、出力低下が不可避となる。
このような漏洩磁束の低減手段として、永久磁石を一次
コイル内に配置しコア部材により挟持する態様が考えら
れる。しかし、永久磁石は一次コイルによる磁束と反対
方向の磁束を与えるように配置されるものであるため、
一次コイルによる磁界の強さによっては永久磁石が減磁
するおそれがあり、このような永久磁石の減磁による点
火性能の低下が生じ得る。
そこで、本発明は内燃機関に装着される点火コイルに
関し、永久磁石とこれを挟持するコア部材とを所定の関
係に設定することにより良好な点火性能を確保すること
を目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明は一次コイルへの
通電電流を断続して二次コイルに高電圧を誘起する内燃
機関用点火コイルにおいて、前記一次コイルによる磁束
と反対方向の磁束を発生する少くとも一つの永久磁石
と、軸方向本体部に前記一次コイルを巻回し前記永久磁
石を介して隣接する複数のコア部材から成る内部コア
と、該内部コアの両端に接合すると共に前記一次コイル
及び前記二次コイル回りに配置する外部コアとを備え、
前記永久磁石の前記コア部材に対向する部分における軸
方向に直交する断面の断面積を、前記コア部材の軸方向
本体部における軸方向に直交する断面の断面積に対し1.
5乃至2.5倍に設定したものである。
前記永久磁石は複数個配置すると共に、前記コア部材
の前記永久磁石に対向する部分を膨出させてテーパ状に
形成し、前記コア部材の端面を前記永久磁石の端面と同
一形状としてもよい。尚、前記コア部材の前記永久磁石
に対応する部分はT字状に形成してもよい。
[作用] 上記のように構成された本発明の点火コイルにおいて
は、一次コイル内で相互に隣接するコア部材間に永久磁
石が介装され、一次コイルによる磁束と反対方向の磁束
を発生するように配置されている。
而して、一次コイルに供給される一次電流が断続する
ことにより内部コア及び外部コアに磁束変化が生じ、二
次コイルに高電圧が誘起される。このとき、永久磁石の
磁束の存在により二次コイルの鎖交磁束の変化が大とな
り出力電圧が大となる。しかも、永久磁石はコア部材に
対向する部分が、コア部材の軸方向本体部に対し軸方向
に直交する断面の断面積比で1.5乃至2.5に設定されてい
るので永久磁石の減磁が防止され二次コイルに対する所
定の鎖交磁束が確保される。
[実施例] 以下、本発明の点火コイルの望ましい実施例を図面を
参照して説明する。
第1図乃至第3図は本発明の点火コイルの一実施例を
示すもので、点火コイル1は、内部コア10に一次コイル
21及び二次コイル22が巻装され、内部コア10は二個の永
久磁石18,19を含み外部コア14,15と共に実質的に閉磁路
を形成する。一次コイル21は一次ボビン23に巻回され、
二次コイル22は二次ボビン24に巻回されている。一次ボ
ビン23及び二次ボビン24は合成樹脂により夫々小径及び
大径のスプール形状に形成され、各々にコイル巻線が巻
回された後前者が後者の中空部に収容されるように形成
されている。尚、二次ボビン24には複数の諤部24aが形
成されており、二次コイル22のコイル巻線が第2図に示
す諤部24aの切欠24bを介して相互に接続関係を保ちなが
ら分割巻回されている。
本実施例における内部コア10は三個のコア部材11,12,
13から成り、相互に隣接するコア部材間に永久磁石18,1
9が介装されている。永久磁石18,19は二次ボビン24内が
軸方向にその個数分に等分された部分(本実施例では二
等分された部分)の略中点に配置されるように設定され
る。即ち、第1図に示すように二次ボビン24内を四等分
する位置の端部側に永久磁石18,19が配置され、これら
を介して隣接するようにコア部材11,12,13が設けられて
いる。コア部材11,13は何れも一端が一次コイル21から
外方に突出し突出端部11a,13bが形成されており、これ
らに外部コア14,15が接合される。コア部材11,13の他方
の端部11b,13a及びコア部材12の両端部12a,12bはテーパ
状に膨出し、端面が夫々永久磁石18,19の端面と同一形
状に形成されている。尚、これらの端部11b,13a,12a,12
bは正面視T字状に形成してもよい。
永久磁石18,19は、発生する磁束の方向が夫々同一の
方向であって、一次コイル21の通電時に内部コア10に形
成される磁束の方向と反対の方向となるように配置され
る。永久磁石18,19は同一の厚さで、その一辺の幅Lは
コア部材11,12,13の軸方向本体部の一辺の幅lに対し1.
5乃至2.5倍の範囲内の値に設定され、本実施例では約2
倍に設定されている。永久磁石18,19の他辺の幅はコア
部材11,12,13の他辺の幅と同一に設定されており、従っ
て永久磁石18,19の軸方向に直交する断面の断面積はコ
ア部材11,12,13の軸方向本体部の軸方向に直交する断面
の断面積の1.5乃至2.5倍の範囲で約2倍に設定されてい
る。永久磁石18,19としては残留磁束密度が大で減磁さ
れにくいサマリウム−コバルト(Sm−Co)系金属の焼結
体の希土類マグネットが用いられる。例えば、温度150
℃でも一次コイル21通電時と反対方向の磁束密度が0.7T
(テスラ)となるまでは減磁しないものが用いられる。
一次ボビン23は、コア部材11、永久磁石18、コア部材
12、永久磁石19そしてコア部材13を順に樹脂成型用金型
(図示せず)に配設した後合成樹脂によりインサート成
型することによって形成される。そして、コア部材11,1
3の突出端部11a,13bが把持され、一次コイル21のコイル
巻線が一次ボビン23に巻回される。これらが、別途予め
二次コイル22が巻回された二次ボビン24の中空部に収容
され、更にこれらの回りに外部コア14,15が設けられコ
ア部材11,13に接合される。外部コア14,15は正面視コ字
状に形成されており、夫々の両開放端部の端面がコア部
材11,13の突出端部11a,13bの側面に接合され磁気的に結
合されている。これにより内部コア10は永久磁石18,19
を含み外部コア14,15と共に実質的に閉磁路を構成す
る。
内部コア10及び外部コア14,15は何れも方向性珪素鋼
板の積層体である。方向性珪素鋼板は周知のように圧延
方向には極めて良好な磁気特性を示すが、圧延方向と異
なる角度では磁気特性が低下する。例えば圧延方向で1.
7T(テスラ)の磁束密度を許容するとき、圧延方向に対
し45゜の方向では1.1Tの磁束密度が限度となる。従っ
て、外部コア14,15の軸方向に直交する方向に延在する
接合部14a,15aの幅Waが、軸方向の本体部の幅Wbに対しW
a≒Wb×1.7/1.1の関係となるように設定されている。
尚、上記内部コア10の両端のコア部材11,13を夫々外部
コア14又は15と一体に形成することとしてもよい。そし
て、内部コア10、外部コア14,15、一次コイル21、二次
コイル22は合成樹脂製のケース30内に収容される。
一次コイル21の一端は図示しないバッテリに接続さ
れ、他端は図示しない制御回路、通称イグナイタに接続
される。二次コイル22の一端は一次コイル21の一端と共
にバッテリに接続され、他端はケース30に一体成形され
た二次コネクタ32中の図示しない電極に接続され、図示
しない点火プラグもしくは図示しない配電器に電気的に
接続される。そして、ケース30内には熱硬化性の合成樹
脂が充填、硬化されて樹脂部31が形成される。これによ
り、一次コイル21及び二次コイル22が含侵固着されると
共に二次コイル22の出力高電圧に耐え得る絶縁性が確保
される。
上記の構成になる点火コイル1の一次コイル21に対
し、図示しない制御回路により一次電流が供給され、こ
れが所定の周波数で継続されると永久磁石18,19を含む
内部コア10及び外部コア14,15に磁束変化が生ずる。こ
れにより二次コイル22に所定の高電圧が発生し、この高
電圧は二次コネクタ32から直接、もしくは配電器を介し
て、点火プラグに供給される。
上記点火コイル1においては、内部コア10のコア部材
11,12,13の間に介装された永久磁石18,19により大きな
有効磁束変化を確保することができる。但、漏洩磁束が
全く存在しない場合には内部コア10の許容磁束密度が1.
7T(テスラ)で、本実施例の永久磁石18,19は前述のよ
うに反対方向の磁束密度が0.7Tまで減磁されないもので
あることからすると、永久磁石18,19の幅Lと内部コア1
0の幅lとの寸法比L/lは1.7/0.7=2.43となるように設
定すればよいが、依然概ね15乃至20%の漏洩磁束が存在
する。例えば、永久磁石18を一辺9.5mmの正方形の平板
状とし、厚さを0.7mmとしたときの漏洩磁束量は15%、
0.85mmとしたときが18%、1mmとしたときが21%という
ように厚さによって変動する。
そこで、第1図の永久磁石18,19の一辺の幅Lを9.5mm
の一定とし(従って、コア部材11,12,13の永久磁石18,1
9に対向する部分の幅は何れも9.5mmとする)、コア部材
11,12,13の軸方向本体部の一辺の幅lを変化させたとき
の点火性能を測定すると第4図のようになり、永久磁石
18,19の厚さによって変動はあるが点火性能が良好とな
る寸法比(L/l)が見出される。尚、第4図中のグラフ
の各曲線に示した値は永久磁石18,19の厚さで、中央部
の一点鎖線の右側の点描部分はコア部材11,12,13の軸方
向本体部の磁気飽和領域を示し、左側の点描部分は永久
磁石18,19の減磁領域を示す。従って、永久磁石18,19の
厚さに応じて良好な点火性能が得られる寸法比(L/l)
の範囲は1.5乃至2.5ということができ、とりわけ第5図
の斜線部の値が好ましい。
本実施例においては、寸法比L/lが第5図の斜線部の
範囲内となるように設定され、永久磁石18,19とコア部
材11,12,13の軸方向本体部との軸方向に直交する断面の
断面積比が2近傍の値とされているので、一次コイル21
による磁界が永久磁石18,19の減磁限界に達する前にコ
ア部材11,12,13が飽和磁束密度に達する。而して、永久
磁石18,19が減磁されることなく良好な点火性能が確保
される。
[発明の効果] 本発明は上述のように構成されているので、以下に記
載する効果を奏する。
即ち、本発明の点火コイルによれば、コア部材間に永
久磁石が設けられているので、二次コイルの鎖交磁束の
変化が大となり大きな出力電圧が得られる。しかも、永
久磁石のコア部材に対向する部分が、コア部材の軸方向
本体部に対する軸方向に直交する断面の断面積比で1.5
乃至2.5に設定されているので、減磁による点火性能の
低下が回避され、上記出力電圧が確保される。従って、
良好な点火性能を確保しつつ点火コイルを小型に形成す
ることができ内燃機関への装着が容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の点火コイルの縦断面図、第
2図は第1図中II−II線断面図、第3図は第1図中III
−III線断面図、第4図はコア部材に対する永久磁石の
寸法比と点火性能との関係を示すグラフ、第5図はコア
部材に対する永久磁石の寸法比と永久磁石の厚さとの関
係を示すグラフである。 1……点火コイル,10……内部コア, 11,12,13……コア部材, 14,15……外部コア, 17,18,19……永久磁石, 21……一次コイル,22……二次コイル, 23……一次ボビン,24……二次ボビン, 30……ケース,31……樹脂部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 38/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一次コイルへの通電電流を断続して二次コ
    イルに高電圧を誘起する内燃機関用点火コイルにおい
    て、前記一次コイルによる磁束と反対方向の磁束を発生
    する少くとも一つの永久磁石と、軸方向本体部に前記一
    次コイルを巻回し前記永久磁石を介して隣接する複数の
    コア部材から成る内部コアと、該内部コアの両端に接合
    すると共に前記一次コイル及び前記二次コイル回りに配
    置する外部コアとを備え、前記永久磁石の前記コア部材
    に対向する部分における軸方向に直交する断面の断面積
    を、前記コア部材の軸方向本体部における軸方向に直交
    する断面の断面積に対し1.5乃至2.5倍に設定したことを
    特徴とする内燃機関用点火コイル。
  2. 【請求項2】前記永久磁石を複数個配置すると共に、前
    記コア部材の前記永久磁石に対向する部分を膨出させて
    テーパ状に形成し、前記コア部材の端面を前記永久磁石
    の端面と同一形状としたことを特徴とする請求項1記載
    の内燃機関用点火コイル。
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