JP2827046B2 - 内燃機関用点火コイル - Google Patents

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印加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際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。これ
ら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。

ところで、近時の内燃機関においては、配電器を廃し
各点火プラグ毎に点火コイルを装着する技術が採用さ
れ、コイル分配点火方式として知られている。このよう
な点火コイルを内燃機関に装着する場合、例えば特開昭
62−157278号公報に記載のように、二本のカムシャフト
を燃焼室の上方に配設したダブルオーバーヘッドカムシ
ャフト（通称、DOHC）の内燃機関にあっては装着が困難
であり、機関の大型化を招くこととなる。このため、同
公報においては、内燃機関側に対し制約が生じないよ
う、狭いバルブ挟み角を有するDOHCエンジンに対しても
カムシャフト間に点火コイルを配設できるようにした点
火装置が提案されている。具体的にはオイル室に設けら
れた隔壁を除去し、点火コイルを収容したケーシングを
直接オイル室内に配設すると共に、シリンダヘッドカバ
ー及びケーシング間並びに点火プラグ取付孔及びケーシ
ング間でシールするようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述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、前掲の公報に記載のようなバルブ挟み角の小さい内
燃機関に対し、更に点火コイルの小型化を図りシリンダ
ヘッドカバーに設けられた金属パイプ内に挿入し得るよ
うにする場合には、与えられた空間に適合するように外
形寸法が定められ、しかも所定の出力二次電圧を確保す
るに必要なコアの断面積が定められる。これによりコア
間に形成される間隙が必然的に定まり、例えば軸方向の
間隙と径方向の間隙の寸法比が８乃至16といった値とな
る。これは、従来の点火コイルにおける同様の寸法比が
２以下であることと対比すると、かなり細長く形成され
ることになり径方向の間隙が極めて小さくなる。このた
め、中心コアと外側コア間に磁束の漏洩が生じ、放電エ
ネルギーの減少、出力の低下が不可避となり、結局所定
の点火性能が得られなくなる。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間
に挟持する態様が考えられる。但し、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
久磁石の減磁により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、点火コイルの大型化を招くことなく、磁束の漏洩
を低減すると共に永久磁石の減磁を抑え所定の点火性能
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三個の永久磁石と、該永久
磁石を介して隣接する四個のコアから成り、各コアの本
体部に前記一次コイルを巻回する中心コアと、該中心コ
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側コアとを備え、前記中心コア
の前記外側コアとの接合部内側を軸方向に三等分した部
分の各々の略中点に前記永久磁石が位置するように前記
四個のコアを形成すると共に、前記中心コアを構成する
各コアの本体部の軸に直交する断面に対する前記永久磁
石の面積比を1.5乃至2.5に設定するようにしたものであ
る。

上記内燃機関用点火コイルにおいて、前記中心コアを
構成する各コアの前記永久磁石に隣接する部分を膨出さ
せてテーパ状に形成し、前記永久磁石に対向する端面を
前記永久磁石の端面と同一形状とするとよい。

〔作用〕

上記のように構成された本発明の内燃機関用点火コイ
ルにおいては、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、一次コイルによる磁束と反対方向の磁束を
発生する三個の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二次電圧が大とな
る。特に、四個のコアから成る中心コアと三個の永久磁
石が適切に配置されているので局部的な磁気飽和がなく
なり、漏洩磁束が低減される。しかも、中心コアを構成
する各コアの本体部の軸に直交する断面に対する永久磁
石の面積比が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、本発明の内燃機関用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５図は本発明の点火コイルの一実施例を
示すもので、一次ボビン23に巻回された一次コイル21及
び二次ボビン24に巻回された二次コイル22を有し、二次
ボビン24内に収容されるコア11乃至14及び永久磁石17,1
8,19並びに上記一次コイル21及び二次コイル22を囲繞す
るコア15,16によって磁気回路が構成されている。

本実施例においては、中心コアの外側コアとの接合部
内側が軸方向に三等分された部分の各々の略中点に、三
個の平面視正方形の永久磁石17,18,19が夫々第１図の上
方をＮ極とするように配置され、これら永久磁石17,18,
19を各コア間で挟持するように正面視略Ｉ字状のコア11
乃至14が配設されている。これらのコア11乃至14は本発
明にいう中心コアを構成し、この内コア11及びコア14は
同一形状とされ、コア12及びコア13が同一形状とされて
いる。即ち、コア11,14は一次ボビン23から外方に突出
し突出端部11a,14bが形成されており、これらに本発明
にいう外側コアたる正面視Ｃ字状のコア15,16の腕部15
a,15b,16a,16bが接合されている。コア11,14の他方の端
部11b,14a及びコア12,13の各々の両端部12a,12b,13a,13
bは第１図の側方に膨出しテーパ状に形成されており、
各々の端面が永久磁石17,18,19の端面と同一の略正方形
に形成されている。

永久磁石17,18,19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の通電時にコア11乃至14
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。また、永久磁石17,18,19は同一の厚さで、その
一辺の幅はコア11乃至14の本体部の一辺の幅に対し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17,18,19の他辺の幅はコ
ア11乃至14の本体部の他辺の幅（両端部と同一幅）と同
一に設定されており、従って永久磁石17,18,19のコア11
乃至14の何れかと対向する面の面積はコア11乃至14の本
体部の軸に直交する断面の面積の1.5乃至2.5倍の範囲内
の約２倍となっている。永久磁石17,18,19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通電時の反
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。

上述のコア11乃至16は、圧延方向が第１図の上下方向
である方向性珪素鋼板が複数積層されて成る。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。従って、コア15,16の圧延方向に直交する腕部15
a,15b,16a,16b,の幅は圧延方向（長手方向）の1.5乃至
1.8倍に設定されている。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ので、コア15,16
の長手方向に直交する方向に延在する腕部15a,16aの幅W
aは、長手方向の本体部の幅Wbに対しWa≒Wb×1.7/1.1の
関係となるように設定される。一方、コア11の端部11b
等において、永久磁石17等に当接する端面に対するテー
パ面の傾斜角度が小さければそれだけ軽くなり、また一
次コイル21の巻線部が長くなるので性能向上に繋がる
が、所定角度以下にすると磁束が絞られ磁気抵抗が大き
くなり所定の点火性能が得られなくなる。このため、本
実施例においては永久磁石17等に対向する端面の最外側
から40°乃至50°の傾斜角度でコア11等の本体部側面に
至る位置と、永久磁石17等に対向する端面から軸方向に
平行にプレス加工上最小限必用とされる距離（例えば1m
m）後退した位置とを結ぶテーパ状に形成されている。

一次ボビン23は、断面略矩形の樹脂製筒体が軸方向に
二分割された同一形状の部材23a,23bから成る。即ち、
第１図において前後に、第４図においては左右に二分割
されている。これらの部材23a,23bの一方の内側にコア1
1乃至14及び永久磁石17,18,19が収容された後、他方が
接合されて第３図に明らかなように筒体が構成される。
そして、一次ボビン23の周囲に一次コイル21の巻線が二
層もしくは四層に巻回されている。一次コイル21の巻線
は本実施例では断面が四角形の平角線が用いられてい
る。一次コイル21の巻線をＮとし一次ボビン23の巻線部
長さの合計をｌとすると、二層巻きのときの巻線の幅Wr
はl/（N/2）であり、この結果を巻線の厚さTwと比較し
たときWr＜Twであれば四層巻きとされ、その巻線の幅Wr
はl/（N/4）となる。尚、この厚さTwは巻線の幅Wrと一
次コイル21に要求される抵抗Ｒ、銅線の断面積Ｓ及び銅
の比抵抗ρから求められる。このように一次コイル21の
巻線として平角線を用いることにより一次ボビン23に巻
回するとき隙間を最小限に抑えることができるので、デ
ッドスペースがなくなり巻線部の巻上り高さを小さくす
ることができる。

一次コイル21の両端は夫々一次ターミナル33b,33cに
半田付け等によって接続されている。これら一次ターミ
ナル33b,33cはインサート樹脂成形されて一次コネクタ3
3が形成され、一次ターミナル33bは図示しないバッテリ
に接続され、一次ターミナル33cは図示しない制御回
路、通称イグナイタに接続される。尚、一次コイル21の
巻線の巻回方向は、一次コイル21に通電されたとき永久
磁石17,18,19の磁化方向と逆方向に磁化されるように設
定されている。

一次コイル21の外側には、二次コイル22が巻回された
二次ボビン24が配設されている。二次ボビン24は軸方向
に所定間隔毎に複数の溝が形成されており、二次コイル
22の巻線が第１図の上方の溝から下方の溝に順次巻回さ
れている。二次コイル22の巻線の巻始めは一次ターミナ
ル33bに接続され、図示しないバッテリと同電位とな
る。二次コイル22の巻線の巻き終りは第４図下方のダイ
オード36の一端のリード36aに半田付け等によって接続
されている。

二次コイル22回りには、ホルダ31,32と一体に成形さ
れたコア15,16が前述のように配設されている。即ち、
コア15,16がインサート樹脂成形され、第５図に示すよ
うな同一形状のホルダ31,32が形成されている。ホルダ3
1の上下端部にはコ字状断面の支持部31a,31bが形成さ
れ、これらに連続するようにコア15の内側に耐電圧を確
保するため絶縁部31cが形成されている。この絶縁部31c
の両側の角部は段付形状とされ段部31d,31eが形成され
ている。尚、ホルダ32も同様の構造である。而して、ホ
ルダ31の支持部31aとホルダ32の支持部32aとの間に、コ
ア11の突出端部11a及びコア15,16の腕部15a,16aの接合
端部15c,16cが挟持されており（第１図及び第４図参
照）、同様にコア14の突出端部14b及びコア15,16の腕部
15b,16bの接合端部15d,16dがホルダ31,32の下方の支持
部31b,32b間に挟持されている。コア15,16の上方の接合
端部15c,16cの幅はコア15,16の腕部15a,16aの幅より大
であって、コア11の突出端部11aと同一幅であり、下方
の接合端部15d,16dについても同様の関係にある。第１
図に示すように突出端部11a及び接合端部15c,16cの上方
には夫々孔11e,15e,16eが穿設されており、ホルダ31,32
の支持部31a,32aの側方から（第５図の左下方向及び右
上方向から）加熱押圧されることによりホルダ31,32が
熱変形して孔11e,15e,16eに進入し、コア11,15,16の上
部が強固に固定される。コア14とコア15,16の下部につ
いても同様に固定される。

支持部31b,32bの底部には、コ字状断面（第４図に表
われる）の取付部35aと支持部35bから成る樹脂製のカバ
ー35が挟着されている。支持部35bには第４図に示すよ
うに下方に突出する溝付き突出部35c,35dが形成されて
おり、この溝にダイオード36のリード36a,36bが挟持さ
れて固定されている。また、プレート37の両側に設けら
れた屈曲脚部が支持部35bの両端面に形成された穴に圧
入固定されており、プレート37の接続部37aがダイオー
ド36のリード36bに半田付け等によって接続されてい
る。

これらホルダ31,32並びに一次コイル21,二次コイル22
及びコア11乃至16は第５図に示すようなケース30に収容
されている。ケース30は立壁部30a,30bが並設されて両
者間に収容部が形成され、上端にフランジ部30c,30dが
形成され、下端に有底筒体の二次コネクタ部30eが形成
されている。そして、立壁部30a,30bの両側には段部
（四つの段部を代表して30fとする）が形成されてお
り、この段部30fにホルダ31,32の段部31d等が嵌合し密
着するように構成されている。二次コネクタ部30e内に
は二次ターミナル34が収容されており、その頂面に形成
された突出部34aが二次コネクタ部30eの底面を貫通して
コア14方向に延出している。そして、プレート37の中央
部に穿設された円形の穴に二次ターミナル34の突出部34
aが圧入され、電気的に接続される。ケース30及びホル
ダ31,32によって郭成された空間には熱硬化性の合成樹
脂、例えばエポキシ樹脂が充填、硬化されて樹脂部38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が含浸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10の組付け手順を以下に
説明する。

先ず、一次ボビン23を構成する分割部材23a,23bの間
の所定の位置にコア11乃至14及び永久磁石17,18,19を配
置して固定する。この一次ボビン23の外周に巻線を二層
あるいは四層に巻回し一次コイル21を巻装する。また、
筒体の二次ボビン24の各溝に巻線を巻回し二次コイル22
を巻装しておき、二次ボビン24の中空部に上記一次コイ
ル21及び一次ボビン23を収容し第５図に示すコイルサブ
アッシー10aとする。一方、コア15,16をインサート樹脂
成形し夫々ホルダ31,32を形成する。これらホルダ31,32
をコイルサブアッシー10aの両側から挟持するように支
持部31a,32a及び支持部31b,32bを夫々衝合させ、コア1
1,14の突出端部11a,14bとコア15,16の接合端部15c,15d,
16c,16dを接合する。この状態で、一次コネクタ33の取
付部33aをコア11の突出端部11a及びコア15,16の接合端
部15c,16cに嵌合し、ホルダ31の支持部31a,32aを側方か
ら熱加圧して孔11e,15e,16eに進入させコア11,15,16の
上部を固定する。コア14,15,16の下部も同様の方法で支
持部31b,32bに固定する。これにより、コイルアッシー
が形成される。そして、一次コイル21の巻線の両端を一
次ターミナル33b,33cに接続する。また、カバー35にダ
イオード36と金属板のプレート37を装着しプレート37の
接続部37aにリード36bを接続する。このカバー35の取付
部35aをコア14の突出端部14b及びコア15,16の接合端部1
5d,16dに嵌合し、二次コイル22の巻線の巻終り部分をリ
ード36aに接続する。

次に、二次ターミナル34を一体成形し二次コネクタ部
30eを形成すると共に立壁部30a,30bを並設して成る第５
図に示すケース30に上記のコイルサブアッシー10aを含
むコイルアッシーを挿入し、プレート37に二次ターミナ
ル34を接合する。そして、ホルダ31,32及びケース30で
郭成され、コイルサブアッシー10aとの間に形成される
空間にエポキシ樹脂を充填し、熱硬化させて含浸固着さ
せる。

上記点火コイル10は第６図及び第７図に示すように内
燃機関１のシリンダヘッドカバー３に装着される。本実
施例における内燃機関１は直列に並設された複数の気筒
を備えており、第７図はこの内一気筒のシリンダヘッド
部の断面を示している。点火コイル10はシリンダヘッド
カバー３に取付螺子39により各気筒毎に装着されてい
る。

内燃機関１のアルミニウム合金製のシリンダヘッド２
には各気筒毎に燃焼室1aに開口する吸気ポート４及び排
気ポート５が夫々一体成形されており、これらに夫々一
対の吸気弁６及び排気弁７が装着されているが、第７図
にはこれらの内一組のみが表れている。即ち、本実施例
では各気筒毎に吸気弁６及び排気弁７が一対、計四個の
弁が装着されており、所謂四バルブエンジンとなってい
る。シリンダヘッド２の上方には軸受部材3b,3cにより
一対のカムシャフト8,9が回動自在に支持されており、
これらによって吸気弁６及び排気弁７が直接駆動される
ように構成されている。即ち、直接駆動方式のダブルオ
ーバーヘッドカムシャフトの動弁系となっている。ま
た、シリンダヘッド２の上方にアルミニウム合金製のシ
リンダヘッドカバー３が接合され、両者間にオイル室52
が郭成されている。シリンダヘッド２の吸気弁６と排気
弁７の間には、オイル室52から燃焼室1aに向かって段付
の取付孔2aが形成されている。この取付孔2aの燃焼室1a
側の小径孔に点火プラグ60が螺着され、その電極部が燃
焼室1a内に露出した状態で固定されている。

一方シリンダヘッドカバー３の頂部に、取付孔2aのオ
イル室52への開口部に対向して開口する挿通孔3aが形成
されており、挿通孔3aの内面に段部が形成されている。
この挿通孔3aを介して、非磁性体で形成された筒状の遮
蔽筒体40が取付孔2a内に挿嵌され、その一端が取付孔2a
下端近傍に圧入等によって固着されている。遮蔽筒体40
の他端は挿通孔3aからシリンダヘッドカバー３の外方に
突出している。この遮蔽筒体40に円環状のシール部材50
が嵌合されシリンダヘッドカバー３の挿通孔3a内の段部
に配置されている。そして、点火コイル10を遮蔽筒体40
内に挿入し取付螺子39を締め込むとき、ケース30のフラ
ンジ部30c,30dの下面によりシール部材50が挿通孔3aの
段部及び遮蔽筒体40の外周面に押圧され、挿通孔3aがシ
ールされる。これにより遮蔽筒体40内の収容室とオイル
室52は完全に分離され、オイル室52内のオイル飛沫が遮
蔽筒体40内に進入することはない。この遮蔽筒体40内の
収容室に、点火コイル10及びその先端の二次ターミナル
34に収容された導電性のスプリング28及びゴム製円筒体
の連結部材29が収容されている。而して、ケース30に一
体成形された二次ターミナル34がスプリング28を介し点
火コイル60に電気的に接続されている。尚、連結部材29
は点火コイル10の下方と点火プラグ60の上方を外側から
締めつけ両者を連結すると共に、遮蔽筒体40への高電圧
のリークを防止するものである。

而して、内燃機関１が始動されカムシャフト8,9が回
動すると、吸気弁６及び排気弁７が所定の周期で駆動さ
れ吸気ポート４及び排気ポート５が開閉される。そし
て、内燃機関１の回転に応じ所定の順序で出力される点
火信号により点火コイル10の一次電流が制御され、二次
コイル22に所定の高電圧が発生する。この高電圧はその
まま二次ターミナル34を介して点火プラグ60に印加さ
れ、点火プラグ60の先端の電極部において火花放電が生
じ、燃焼室1a内の圧縮混合気が着火される。このよう
に、本実施例の点火コイル10は小型で遮蔽筒体40内に容
易に収容でき、バルブ挟み角が小さい上記内燃機関１に
も装着することができる。

点火コイル10においては、第１図に示すように永久磁
石17,18,19の上方がＮ極となっており、磁束の流れはコ
ア14からコア11に向かい、コア11にてコア15,16に分岐
しコア14に戻る閉ループとなっている。この状態での磁
束の漏洩は殆どない。一次コイル21が図示しない制御回
路により通電され一次電流が供給されると、磁束の流れ
は永久磁石17,18,19の磁化方向と逆方向でコア11からコ
ア14に向かう閉ループとなる。このとき、コア11からコ
ア15,16へ、コア15,16からコア14へ、そしてコア12,13
とコア15,16の相互間で磁束の漏洩が生ずる。そして、
一次電流が遮断されると二次コイル22に逆起電力が誘起
され30乃至40kVの高電圧が発生する。この高電圧はダイ
オード36、プレート37そして二次ターミナル34を介して
点火プラグ60に印加される。尚、このダイオード36は一
次コイル21通電時に発生する１乃至3kVの電圧によって
点火プラグ60が飛火するのを防止するものである。

本実施例の点火コイル10においては、コア11乃至14の
各コア間に介装された永久磁石17,18,19により大きな有
効磁束変化を確保することができる。特に、コア11乃至
14と永久磁石17,18,19が適切に配置されているので磁束
の集中により従来に比し漏洩磁束が少なくなり、コア11
乃至14における局部的な磁気飽和が無くなる。しかも、
コア11乃至14の本体部の軸に直交する断面に対する永久
磁石17,18,19の面積比が約２倍とされているので、一次
コイル21による磁界が永久磁石17,18,19の減磁限界に達
する前にコア11乃至14が飽和磁束密度に達し、永久磁石
17,18,19が減磁されることはない。従って、一次電流の
通電による起磁力に対し一次コイル21内に形成される磁
束密度が大となり、放電エネルギーが増加する。また、
磁束変化が大となるので二次コイル22の出力電圧が大と
なる。

第８図乃至第10図は、本発明の上記実施例の点火コイ
ル10における各コアの寸法関係を前提に、配置する永久
磁石の個数に応じて漏洩磁束量及び出力二次電圧を比較
して示したもので、構成についてはコイル、ケース等を
省略し模式的に示している。第８図（ａ）は本実施例に
係り三個の永久磁石17,18,19が配置されており、第８図
（ｂ）は二個の永久磁石17,18、第８図（ｃ）は中心に
一個の永久磁石17が配置されたものである。各コアの寸
法関係は第８図に示すようにコア間の間隙の寸法比（A/
B）が８乃至16に設定されており、従来の点火コイルに
おける同様の寸法比（A/B）が２以下であるのに対し細
長く形成されている。本実施例の点火コイル10が前述の
ようにバルブ挟み角の狭い内燃機関の限られた空間に配
設されるものであり、これに適合するように外形が定め
られ、しかも所定の出力二次電圧を確保するためのコア
の必要断面積が定められるので、各コア間の間隙は必然
的に定められる。例えばコア15,16の長手方向の長さは7
0乃至100mmで、外径が23乃至27mmに設定されると、コア
間の間隙は長手方向の間隙Ａが65乃至95mmで、径方向の
間隙Ｂが６乃至8mmとなり、従って寸法比（A/B）は上述
のように８乃至16となる。もちろん、従来の点火コイル
ではこのような関係を充足することはできず、単に寸法
比を変更したのみではコア間の漏洩磁束が大となり所定
の点火性能を確保することはできない。

第８図（ａ）乃至（ｃ）は何れもコア間の間隙の寸法
比（A/B）は前述の値を保ち、コア11乃至14の本体部の
幅の約２倍の幅で面積比が約２倍の永久磁石17,18,19を
配置したものである。これらの永久磁石の合計厚さは何
れの場合も等しくなるように設定されている。従って、
第８図（ａ）の永久磁石17の厚さTmaは第８図（ｃ）の
永久磁石17の厚さTmcの1/3となっている。漏洩磁束量Ｌ
（％）はコア部の最大の磁束量Φmaxと最小の磁束量を
示す永久磁石の部分の磁束量Φminから下記（１）式に
基いて求められる。

而して、第９図に測定結果を示すように漏洩磁束量Ｌ
は寸法比（A/B）の増大に応じて増加するが、漏洩磁束
量Ｌの絶対値及び増加割合は第８図（ａ）の場合が最も
小さい。従って、第10図に示したように、第８図（ａ）
のように永久磁石の数が多い程大きな出力二次電圧が得
られる。以上の測定結果からすると、永久磁石の数に着
目した場合には、永久磁石が多いほど漏洩磁束量が減少
し、出力二次電圧が大となるということになるが、永久
磁石の数を増せばそれだけ各永久磁石が薄くなって割れ
易くなり、また部品点数が増加し組み付けが面倒とな
る。永久磁石の剛性、組付性を含む生産性等を考慮する
と永久磁石の厚さは0.5mmが限界であり、配置すべき永
久磁石の個数としては本実施例の三個が最適である。

次に、本実施例の点火コイルは、その中心コアが四個
のコア11乃至14から成り、コア15,16との接合部内側が
軸方向にその個数分に等分された部分（本実施例では三
等分された部分）の各々の略中点に夫々永久磁石17,18,
19が配置される。即ち、第８図（ａ）に示すように中心
コアの外側コアとの接合部内側が三等分された部分の各
々の略中点に夫々永久磁石17,18,19が位置するようにコ
ア11乃至14が形成されているので、永久磁石17,18,19が
中央部に集まって配置されたり、あるいは両端に離隔し
て配置された場合に比べ漏洩磁束は少なく、コア11乃至
14における局部的な磁気飽和が無くなる。従って、一次
電流の通電による起磁力に対しコア11乃至16の磁束密度
が大となり、大きな放電エネルギーが得られる。また、
磁束変化が大となるので出力二次電圧が大となる。

前述のように本実施例においては永久磁石17,18,19は
一辺の幅がコア11乃至14の本体部の幅の約２倍で他辺が
同一幅の正方形であり、従ってコア11乃至14の本体部に
対し面積比で約２倍となっている。この最適面積比は以
下のようにして設定される。尚、以下の例では永久磁石
としてサマリウム−コバルト系の希土類磁石を用い、コ
アに方向性珪素鋼板を用い、寸法比（A/B）が12で、二
個の永久磁石を配置した第８図（ｂ）の態様において、
漏洩磁束Ｌが20％の場合とする。永久磁石は一次電流オ
フ時の磁束密度が0.8T（テスラ）であり、一次電流オン
時の反対方向の磁束密度が0.7Tとなるまで減磁されない
ものが用いられる。また、コアは1.8Tの磁束密度（第８
図（ｂ）のＰ点での漏洩磁束が最も少ない磁束密度）を
通す能力があり、これ以上では磁気飽和する。即ち、一
次電流オン時の飽和磁束密度が1.8Tでそのときの永久磁
石の磁束密度が−0.7Tということになり、一次電流オフ
時のコアの磁束密度をΦｃとし、永久磁石とコアの面積
比をＨとすると、下記（２）、（３）式が成り立つ。

（0.8＋0.7）×Ｈ＝（1.8＋Φｃ）×（１−0.2） …（２） Ｈ＝Φc/0.8 …（３） そして（３）式を（２）式に代入するとＨ≒1.67が得
られる。このようにして、永久磁石の厚さ、漏洩磁束、
コアの磁気飽和領域及び永久磁石の減磁領域等を考慮し
所定の出力二次電圧を確保し得る面積比Ｈを求めると、
1.5乃至2.5の範囲の値が最適である。

以上のように、本実施例の点火コイルにおいては種々
の効果が相乗され、全体として小型で、良好な点火性能
が得られ、製造も容易である。即ち、四個のコア11乃至
14と三個の永久磁石17,18,19が適切に配置されるので、
漏洩磁束が低減される。また、永久磁石17,18,19の面積
が中心コアの各コア11乃至14の軸方向に直交する断面の
面積に対し約２倍とされており、また各コアの各永久磁
石との隣接部がテーパ状に膨出形成されしかもテーパ角
度が最小角度に設定されているので、永久磁石17,18,19
の減磁が抑えられ、コア面積が最小限とされる。従っ
て、コア11乃至14の軽量化に継がり、また一次コイル21
の巻線を限界まで多くすることができるので、その分点
火性能が向上する。外側コア15,16はホルダ31に一体成
形されているが、外周面は露呈し点火コイル10の外周面
と連続した外周面を形成するように構成されているの
で、従来のケーシング樹脂部は存在せず小型となる。ま
た、一次コイル21の巻線として平角線が用いられている
ので、巻上り高さが小さくなり、これも小型化に繋が
る。更に、一次ボビン23は筒体が二分割された部材23a,
23bによって構成されているので、コア11乃至14及び永
久磁石17,18,19の位置決めが容易であり、適切且つ迅速
に配置することができる。従って、良好な作業性が得ら
れる。そして、中心コアのコア11及び14と外側コア15,1
6との接合構造は、コア11乃至14及び永久磁石17,18,19
の公差を吸収し得る構造であるので、組み付け性に優れ
コア間が確実に固定される。

〔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、中心コアが四個
のコアから成り各コア間に計三個の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
きな出力二次電圧が得られる。特に、四個のコアから成
る中心コアと三個の永久磁石が適切に配置されているの
で局部的な磁気飽和が無くなり、漏洩磁束が低減され
る。しかも、コアの本体部の軸に直交する断面の面積に
対する永久磁石の面積比で1.5乃至2.5に設定されている
ので、減磁による出力二次電圧の低下も回避される。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図は同、点火コイルの平面図、第３図は第１図中III
−III線断面図、第４図は本発明の一実施例の点火コイ
ルの側方からみた縦断面図、第５図は本発明の一実施例
の点火コイルの分解斜視図、第６図は本発明の一実施例
の点火コイルを備えた内燃機関の平面図、第７図は同、
内燃機関の断面図、第８図はコア及び永久磁石の配置例
を示すもので第８図（ａ）は三個の永久磁石を備えたコ
アの構成図、第８図（ｂ）は二個の永久磁石を備えたコ
アの構成図、第８図（ｃ）は一個の永久磁石を備えたコ
アの構成図、第９図はコア間の間隙の寸法比と漏洩磁束
との関係を示すグラフ、第10図はコア間の間隙の寸法比
と出力二次電圧との関係を示すグラフである。 10…点火コイル,11〜14…コア（中心コア）,15,16…コ
ア（外側コア）,17,18,19…永久磁石,21…一次コイル,2
2…二次コイル,23…一次ボビン,24…二次ボビン,30…ケ
ース,31,32…ホルダ

───────────────────────────────────────────────────── 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
   する三個の永久磁石と、該永久磁石を介して隣接する四
   個のコアから成り、各コアの本体部に前記一次コイルを
   巻回する中心コアと、該中心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
   側コアとを備え、前記中心コアの前記外側コアとの接合
   部内側を軸方向に三等分した部分の各々の略中点に前記
   永久磁石が位置するように前記四個のコアを形成すると
   共に、前記中心コアを構成する各コアの本体部の軸に直
   交する断面に対する前記永久磁石の面積比を1.5乃至2.5
   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】前記中心コアを構成する各コアの前記永久
   磁石に隣接する部分を膨出させてテーパ状に形成し、前
   記永久磁石に対向する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。