JP3178593B2 - 電磁コイルおよびそれを用いた内燃機関用点火コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁コイルに関
し、特に高電圧下で使用される用途に適している。例え
ば、高電圧を誘起して点火火花を供給する内燃機関用点
火コイルに適している。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁コイルとして、特公平２−１
８５７２号公報、特開平２−１０６９１０号公報、特開
昭６０−１０７８１３号公報に開示される電磁コイルが
知られている。これらの従来技術は、スプールの軸線に
対して巻線を斜めに積層した電磁コイルを提案してい
る。このような電磁コイルの巻線形状は、巻線層が円錐
面を形成して広がっており、斜向巻きと呼ぶことができ
る。このような斜向巻き電磁コイルは、その巻線層の形
状によって、古典的な円柱状巻線をもつ電磁コイルと区
別することができる。

【０００３】このような斜向巻き電磁コイルは、一連の
巻線層が径方向に沿って円錐面を形成して広がるため、
ひとつの巻線層の巻数が少ない。これは、隣り合う線材
間の巻数を少なくできることを意味する。これにより、
線材間に生じる電位差を低減することができ、線材間の
絶縁破壊を防止し、高電圧下での使用に適する電磁コイ
ルを提供することができる。このような特性は、電磁コ
イルの耐電圧性能、あるいは絶縁性と呼ぶことができ
る。

【０００４】このような斜向巻き電磁コイルは、特公平
２−１８５７２号公報、特開昭６０−１０７８１３号公
報に開示されるように、内燃機関用点火コイルに適して
いる。特に、特開昭６０−１０７８１３号に開示される
ように、一次コイルと組み合わせて高電圧を発生する二
次コイルに利用することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、斜向巻き電
磁コイルを工業的に利用可能にしようとした本発明者ら
の実験によると、線材が完全に整列した斜向巻きを得る
ことはきわめて困難であることが判明した。特に、工業
的な利用においては、高速に線材をコイル化する自動巻
線機が用いられること、小型軽量化の要求に応えるため
には細い線材を巻く必要があることから、完全に整列し
た斜向巻きを実現することはきわめて困難である。

【０００６】特に、斜向巻きを行う場合、巻き始め部で
は円錐状の斜面を形成する必要があり、完全に整列した
斜向巻きを得ることが困難であった。特に、巻き始め部
に円錐状の斜面を簡単に得るためには、乱巻きにより断
面三角形の初期巻線部分を作る製造方法が有効である
が、このような乱巻き部は線材間の電位差が一定になら
ないという問題点があった。

【０００７】また、斜向巻きを行う場合、巻線後期に巻
き崩れが大きくなることがあった。また、巻線時に線材
に与えられる張力のばらつきや、スプールの軸方向長さ
のばらつきによって巻き終わり部に崩れを生じることが
あった。このように、斜向巻きの中に部分的な乱巻き部
分、あるいは巻き崩れ部分などの巻き乱れが含まれる
と、電位差の大きい線材が隣り合う機会を生じ、線材間
の電位差の予測、管理が困難となる。このため、斜向巻
き電磁コイルに期待される高い絶縁性を実現することが
困難になるという問題点があった。そこで本発明は、優
れた絶縁性を発揮できる電磁コイルを提供することを目
的とする。

【０００８】本発明は、部分的な乱巻きや、不可避な巻
き崩れなどの巻き乱れを許容しつつ、優れた絶縁性を得
ることを目的とする。本発明の目的は、電磁コイルの高
電圧側における絶縁破壊を防止し、優れた絶縁性を発揮
できる電磁コイルを提供することである。本発明の目的
は、巻き始め部に乱巻き部があっても優れた絶縁性を発
揮する斜向巻き電磁コイルを提供することである。

【０００９】本発明の目的は、巻線後期に巻き崩れがあ
っても優れた絶縁性を発揮する斜向巻き電磁コイルを提
供することである。本発明の別の目的は、斜向巻き電磁
コイルの弱点を改良して優れた絶縁性を発揮する電磁コ
イルを提供することである。本発明のさらに別の目的
は、斜向巻き電磁コイルの巻線崩れを低減して、優れた
絶縁性を発揮できる電磁コイルを提供することである。
本発明の付加的な目的は、内燃機関用点火コイルの二次
コイルの絶縁性を改良することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】 本発明の請求項１または
２記載の電磁コイルによると、斜向巻き電磁コイルの巻
数を端子間電圧に応じて設定することにより、所要の耐
電圧性能、絶縁性能を確実に得ることができる。本発明
の請求項３〜６のいずれか一項記載の電磁コイルによる
と、斜向巻き電磁コイルの高電圧側の巻き高さを低電圧
側より低くしている。斜向巻き電磁コイルにおいては、
巻き高さは１層あたりの合計巻数に対応しているので、
高電圧側の巻き高さを低電圧側より低くすることによ
り、１巻数当たりの発生電圧が高くなる高電圧側におい
て、線材間の電位差が過大になることを防止することが
できる。これにより、斜向巻き電磁コイルに期待される
高い絶縁性能を十分に発揮させることができる。

【００１１】本発明の請求項７記載の電磁コイルによる
と、高電圧側のひとつの巻線層の巻数を低電圧側よりも
少なくすることにより、１巻当たりの発生電圧が高くな
る高電圧側において、線材間の電位差が過大になること
を防止することができる。これにより、斜向巻き電磁コ
イルに期待される高い絶縁性能を十分に発揮させること
ができる。

【００１２】本発明の請求項９〜１２のいずれか一項、
１４または１５記載の電磁コイルによると、１巻当たり
の発生電圧が高くなる高電圧側において、線材間の電位
差が過大になることを防止することができる。これによ
り、斜向巻き電磁コイルに期待される高い絶縁性能を十
分に発揮させることができる。本発明の請求項８または
１３記載の内燃機関用点火コイルによると、二次コイル
として用いる電磁コイルの線材間の絶縁性が良好なた
め、点火プラグに安定して高電圧を印加することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。以下に述べる
実施例は、内燃機関用点火コイルを改良したものであ
る。以下に述べる実施例では、斜向巻きの巻線を完全に
整列したものとして図示し説明するが、自動巻線機によ
る製造においては不可避な、許容しうる量の巻き崩れが
生じている。

【００１４】（第１実施例） 第１実施例を図１および図２に示す。図２に示すよう
に、点火コイル２は、主に円筒状のトランス部５と、こ
のトランス部５の一方の端部に位置しトランス部５の一
次電流を断続する制御回路部７と、トランス部５の他方
の端部に位置しトランス部５の二次電圧を図示しない点
火プラグに供給する接続部６とから構成されている。

【００１５】点火コイル２は、点火コイル２のハウジン
グである樹脂材料からなる円筒状のケース１００を備え
ており、このケース１００の内側に形成されている収容
室１０２内には、高電圧発生用のトランス部５と制御回
路部７とトランス部５の周囲を満たす絶縁油２９とが収
容されている。収容室１０２の上端部には、制御信号入
力用コネクタ９が設けられ、また収容室１０２の下端部
には、後述するカップ１５の底部により閉塞された底部
１０４が形成されている。このカップ１５の外周壁は、
ケース１００の下端に位置する接続部６に覆われてい
る。

【００１６】接続部６には、ケース１００によって図示
しない点火プラグを収容する筒部１０５が形成され、こ
の筒部１０５の開口端にはゴムからなるプラグキャップ
１３が装着されている。筒部１０５の上端に位置する底
部１０４には、金属製のカップ１５がケース１００の樹
脂材料中にインサート成形されている。このため、収容
室１０２と接続部６とは液密に区画されている。カップ
１５の底部に係止されているスプリング１７は、圧縮コ
イルスプリングからなり、接続部６内に挿入される図示
しない点火プラグの電極部がスプリング１７の他端部に
電気的に接触するようになっている。

【００１７】制御信号入力用コネクタ９は、コネクタハ
ウジング１８とコネクタピン１９とから構成されてい
る。コネクタハウジング１８は、ケース１００と一体成
形されており、このコネクタハウジング１８内に位置す
る３本のコネクタピン１９がケース１００を貫通し外部
と接続可能にコネクタハウジング１８にインサート成形
されている。

【００１８】ケース１００の上側には、トランス部５、
制御回路部７、絶縁油２９等をケース１００の外部から
収容室１０２に収容するための開口部１００ａが形成さ
れている。この開口部１００ａは、金属製の蓋３３がケ
ース１００の上部にかしめ固定されて閉塞されている。
蓋３３とケース１００との間には液密用のＯリング３２
が介装されている。

【００１９】トランス部５は、鉄心５０２、磁石５０
４、５０６、二次スプール５１０、二次コイル５１２、
一次スプール５１４および一次コイル５１６から構成さ
れている。円柱状の鉄心５０２は、薄い珪素鋼板を断面
がほぼ円形となるように重ねて組立られている。この鉄
心５０２の両端には、コイルにより励磁されて発生する
磁束の方向とは逆方向の極性を有する磁石５０４、５０
６がそれぞれ粘着テープにより固定されている。

【００２０】ボビンとしての二次スプール５１０は、両
端に鍔部５１０ａ、５１０ｂとこの鍔部５１０ａ、５１
０ｂ間に巻線部５３０とを有する有底円筒状に形成され
る樹脂成形品で、底部５１０ｃにより下端部がほぼ閉塞
されている。二次スプール５１０の底部５１０ｃには、
二次コイル５１２の一端から引き出される図示しない引
出線が電気的に接続されたターミナルプレート３４が固
定され、このターミナルプレート３４にカップ１５と接
触するためのスプリング２７が固定されている。これら
ターミナルプレート３４とスプリング２７とがスプール
側導電部材として機能し、二次コイル５１２に誘起され
た高電圧がターミナルプレート３４、スプリング２７、
カップ１５、スプリング１７を経由して図示しない点火
プラグの電極部に供給される。

【００２１】また、二次スプール５１０の反底部５１０
ｃ側端部には、二次スプール５１０と同心上に筒部５１
０ｆが延出して形成されている。この二次スプール５１
０の内部には、前記鉄心５０２と磁石５０６とが収容さ
れ、二次スプール５１０の外周、すなわち巻線部５３０
には、後述する巻線方法によって巻回される二次コイル
５１２が位置している。

【００２２】樹脂成形品である一次スプール５１４は、
両端に鍔部５１４ａ、５１４ｂを有する有底円筒状に形
成されており、蓋部５１４ｃにより上端部がほぼ閉塞さ
れている。この一次スプール５１４の外周には一次コイ
ル５１６が巻回されている。一次スプール５１４の蓋部
５１４ｃには、一次スプール５１４の下端部側に延びる
筒部５１４ｆが一次スプール５１４と同心上に形成され
るとともに、開口部５１４ｄが形成されている。この筒
部５１４ｆは、前述した二次スプール５１０と一次スプ
ール５１４とを組付けたとき、二次スプール５１０の筒
部５１０ｆの内側に同心円となって位置するように形成
されている。したがって、一次スプール５１４と二次ス
プール５１０との組付時、一次スプール５１４の蓋部５
１４ｃと二次スプール５１０の底部５１０ｃとの間に、
両端に磁石５０４、５０６を備えた鉄心５０２が挟持さ
れる。

【００２３】一次コイル５１６が巻回された一次スプー
ル５１４の外側には、図示しないスリットを有する補助
コア５０８が装着されている。この補助コア５０８は、
薄い珪素鋼板を筒状に巻回し、巻回開始端と巻回終了端
とを接続しないことから軸方向にスリットを形成してお
り、このスリットは磁石５０４の外周位置から磁石５０
６の外周位置にわたる軸方向長さを有する。これによ
り、補助コア５０８の周方向に発生する短絡電流を低減
している。

【００２４】トランス部５等が収容されている収容室１
０２内には、収容室１０２の上端部に僅かの空気空間を
残して絶縁油２９が充填されている。絶縁油２９は、一
次スプール５１４の下側開口端、一次スプール５１４の
蓋部５１４ｃのほぼ中央部に開設された開口５１４ｄ、
二次スプール５１０の上側開口端および図示しない開口
を通して侵入し、鉄心５０２、二次コイル５１２、一次
コイル５１６、補助コア５０８等の間の電気絶縁を確実
なものとしている。

【００２５】ここで、二次コイル５１２の構成を図１に
基づいて説明する。図１に示すように、二次スプール５
１０の巻線部５３０に巻回される二次コイル５１２は、
例えばアミドイミドからなる絶縁皮膜により外周を覆わ
れた線材５２０が斜向重巻きにより１６０００回巻付け
られることにより構成されている。二次コイル５１２の
総巻数を１６０００としたのは、一次コイル５１６と二
次コイル５１２との巻数比により決定される二次電圧を
図示しない点火プラグの火花放電可能な電圧である３０
ｋＶに設定するためである。また線材５２０の最大外径
は、絶縁皮膜の厚さを含め例えば０．０７mmに設定され
ており、この線材５２０が巻付けられる巻線部５３０の
軸方向長さは例えば６１．５mmに設定されている。な
お、線材５２０の絶縁皮膜の材質は、アミドイミドの
他、ウレタン系、ポリエステルイミド等でも良い。

【００２６】二次コイル５１２は、低電圧巻層としての
第１巻線部５３１、中電圧巻層としての第２巻線部５３
２および高電圧巻層としての第３巻線部５３３から構成
され、斜向重巻きにより巻回されている。しかも、この
実施例では二次スプール５１０の全体を単一の巻線スロ
ットとしており、複数のスロットを形成しないいわゆる
スロットレスの二次コイルを形成している。第１巻線部
５３１、第２巻線部５３２、第３巻線部５３３はこの順
番で巻回され、第１巻線部５３１が巻き始め側、第３巻
線部５３３が巻き終わり側となっている。また、高電圧
側としての第３巻線部５３３の径方向長さである巻き高
さは低電圧側としての第１巻線部５３１の巻き高さより
も低くなっている。この３つの巻線部により構成される
二次コイル５１２内の一巻あたりの電位差は、図３に示
す電位分布を有する。つまり、二次コイル５１２の巻き
始め側に位置する第１巻線部５３１では、一巻あたりの
電位差が約２．５Ｖを示しており、巻数が徐々に増加す
るに従い一巻きあたりの電位差も増加する。そして、巻
き終わり側に位置する第３巻線部５３３では、１５〜１
６Ｖの電位差を有するため、第２巻線部５３２と第３巻
線部５３３との境界付近および第３巻線部５３３が高電
圧発生側に相当する。二次スプール５１０の軸方向に隣
合う線材５２０同士、例えば図１に示す線材５２１ａと
線材５２１ｂとに生ずる電位差は、前述した図３に示す
電位分布と、線材５２１ａから線材５２１ｂまでの一往
復層５２２に巻回されている巻数とによって求められ
る。つまり、図３から得られる一巻きあたりの電位差Ｖ
と一往復層の巻数ｎとの積、Ｖ×ｎになる。

【００２７】ここで、二次コイル５１２の電位分布のう
ちで最も高い電位差を有する一往復層の上限巻数ｔ
_Hは、ｎ_T：二次コイル５２０の総巻数、Ｖ_OUT：二次コ
イル５２０による発生電圧とすると、次の式(1) により
算出される。 ｔ_H ≦ ｎ_T／Ｖ_OUT×１８０ ・・・ (1)

【００２８】したがって、二次コイル５１２の電位分布
のうちで最も高い電位差を有する一往復層５２２に巻回
される巻数を式(1) より算出すると、ｎ_Tが１６０００
であり、Ｖ_OUTが３０ｋＶであることから、一往復層５
２２の巻数は９６以下になる。これにより、一往復層５
２２の電位差Ｖmax は、前述したＶ×ｎから１６(V)×
９６＝１５３６(V) になる。つまり、線材５２１ａと線
材５２１ｂとの間の電位差は１．５ｋＶ程度になるよう
に式(1) によって設定されている。このように、一往復
層５２２の電位差Ｖmax が１．５ｋＶ程度となるように
一往復層５２２に巻回される巻数を式(1) から算出した
のは、次の〜の理由による。

【００２９】線材５２０の絶縁皮膜であるアミドイミ
ドの絶縁耐力は、交流電圧において３．０〜４．０ｋＶ
であり、直流電圧において６．５〜８．０ｋＶ程度であ
るが、例えば１５０℃の高温環境下において２０００時
間連続使用された場合、前記絶縁耐力は７０％程度に低
下する。つまり、点火コイルのような高温環境下におい
て連続使用されることを考慮すると、線材５２０の絶縁
皮膜に用いられるアミドイミドの絶縁耐力は、直流電圧
で４．５〜５．５ｋＶ程度にまで低下する。

【００３０】線材５２１ａ、５２１ｂである線材５２
０の絶縁皮膜を含んだ最大外径が前述した０．０７mmに
設定されていることから、線材５２０を斜向重巻きとし
た場合、巻線崩れや巻線の乱巻きが生ずる。例えば線材
の最大外径を０．０５〜０．０８mmに設定し、図１に示
す巻線ピッチＰ₁を線材５２０の線径の２〜４倍程度に
した場合、巻線崩れや巻線の乱巻きを巻線時に伴うこと
を考慮すると、一往復層の電位差の約３倍以上の安全率
を見込む必要があることを実験により確認している。

【００３１】前記から４．５〜５．５ｋＶ程度に低
下する線材５２０の絶縁耐力は、前記の安全率を見込
むと、４．５ｋＶの３分の１である１．５ｋＶ程度とな
る。これにより、二次コイル５１２の第３巻線部５３３
のうちで最も高い電位差を有する一往復層５２２の線材
５２１ａと線材５２１ｂとの間の耐電圧は、１．５ｋＶ
程度であることが判る。したがって、一往復層５２２の
電位差Ｖmax が１．５ｋＶ程度となるように一往復層５
２２の巻数が設定されている。

【００３２】上述した理由により求められる巻数ｔ_H以
下となるように、第３巻線部５３３の一往復層５２２が
巻回され、第３巻線部５３３の残部も縮径するように巻
回される。斜向重巻きの斜面角度θと巻数ｔ_Hとによっ
て一往復層５２２の径方向長さが決定される。この一往
復層５２２より低電圧発生側に位置する第１巻線部５３
１および第２巻線部５３２においても、式(1) より算出
される巻数以下となるように巻回される。ここで図３に
示すように、低電圧側としての第１巻線部５３１におい
ては、一巻あたりの電位差が第３巻線部５３３よりも小
さいので、第１巻線部５３１の一往復層の巻数は第３巻
線部５３３の巻数よりも多くすることができる。つま
り、第３巻線部５３３における巻数が最多の往復層５２
２の巻数は第１巻線部５３１および第２巻線部５３２に
おける一往復層の最多の巻数よりも少なくなっている。

【００３３】図１に示すように、第１巻線部５３１の一
往復層の巻数を所定の一定値にすることにより、径方向
長さである巻き高さが等しい第１巻線部５３１が形成さ
れる。そして、第１巻線部５３１と第３巻線部５３３と
の間に位置する第２巻線部５３２には、第１巻線部５３
１の最外巻線位置と第３巻線部５３３の一往復層５２２
の最外巻線位置とを結ぶ直線上に第２巻線部５３２の各
最外巻線が位置するような徐々に小さくなる巻数が設定
される。これにより、第１巻線部５３１から第３巻線部
５３３に向かって徐々に縮径するテーパ状の第２巻線部
５３２が巻回される。

【００３４】ここで、第３巻線部５３３を高電圧発生側
に位置させたことによる巻回工程上の効果を説明する。
二次スプール５１０の外周面側の折返点、すなわち図１
で黒丸で表される往路側５２０ａから白丸で表される復
路側５２０ｂに折返す点において、線材５２０を巻付け
るとき径方向内側に働く張力と巻線斜面を下りながら巻
付けられるとき径方向内側に働く付勢力とが巻付途中の
線材５２０に作用しても、二次スプール５１２の鍔部５
１２ｂが巻線進行方向に位置するため、二次スプール５
１０の軸方向に線材５２０が移動しようとするのをこの
鍔部５１２ｂによって防ぐことができる。これにより、
線材５２０が二次スプール５１０の外周を滑るのを防止
する効果がある。

【００３５】また、二次スプール５１０の反表面側の折
返点、すなわち復路側５２０ｂから往路側５２０ａに折
返す点において、線材５２０を巻付けるとき径方向内側
に働く張力と巻線斜面を上りながら巻付けられるとき径
方向外側に働く付勢力とが相殺することから、巻付途中
の線材５２０に作用する力が軽減される。これに加え既
に巻付けられた線材５２０による凹凸が巻付け斜面に形
成されていることから、斜面上に巻付される線材５２０
を斜面の凹凸により滑り難くしている。これにより、巻
線崩れや巻線の乱巻きを生じ難くする効果がある。

【００３６】第１実施例によると、二次コイル５１２の
第３巻線部５３３のうちで最も高い電位差を有する一往
復層５２２を式(1) より算出される巻数ｔ_H以下に巻回
することによって、高温環境下における線材５２０の絶
縁皮膜の絶縁耐力の劣化に対するマージンを確保し、か
つ巻回時の巻線崩れや巻線の乱巻きによる絶縁耐力の安
全率を約３倍確保することができる。これにより、最大
外径０．０７mmの線材を斜向重巻きした二次コイル５１
２により点火コイル２を構成し、かつこの点火コイル２
をエンジンブロックのプラグホール内において使用して
も所定の絶縁耐力を維持することができる耐電圧品質を
確保する効果がある。

【００３７】また、第１実施例によると、第３巻線部５
３３の巻数を前記式(1) により所定以下となるように設
定し、第１巻線部５３１および第２巻線部５３２の巻数
をも前記式(1) により所定以下となるように設定するこ
とによって、第３巻線部５３３から第２巻線部５３２、
第１巻線部５３１に向かうに従い一往復層あたりの巻数
を徐々に増加させることができる。これにより、第１巻
線部５３１および第２巻線部５３２の一往復層あたりの
巻数を第３巻線部５３３より大きく設定した斜向重巻き
にすることができるため、第１巻線部５３１および第２
巻線部５３２の一往復層あたりの巻数を第３巻線部５３
３の巻数と同じ値に設定したときに較べると、同じ巻線
部５３０内により多く巻数を確保することができる。し
たがって、二次コイル５１２の体格を増大させることな
く高性能な点火コイル２を提供できる効果がある。

【００３８】なお、上述した実施例では、二次コイル５
２０による発生電圧Ｖ_OUTを３０ｋＶ、二次コイル５２
０の総巻数ｎ_Tを１６０００としたが、二次コイルによ
る発生電圧Ｖ_OUTを３５ｋＶ、二次コイルの総巻数ｎ_Tを
１６０００としても良い。この場合、二次コイルの電位
分布のうちで最も高い電位差を有する一往復層の巻数ｔ
_Hは、次の式(2) により算出される。 ｔ_H ≦ ｎ_T／Ｖ_OUT×１５５ ・・・ (2)

【００３９】また、前記式(1) 、(2) においては、二次
コイル５２０の総巻数ｎ_Tを二次コイル５２０の発生電
圧Ｖ_OUTで割った値に定数１８０または１５５を掛けて
いたが、この定数を１００に設定する次の式(3) によ
り、耐電圧品質の安全率をさらに向上することができ
る。 ｔ_H ≦ ｎ_T／Ｖ_OUT×１００ ・・・ (3) これにより、例えばポリアミドイミドより絶縁耐力の低
いウレタン樹脂等を線材５２０の絶縁皮膜に用いること
ができ、比較的安価な線材を用いることができる。した
がって、点火コイルの製品コストを低減する効果があ
る。

【００４０】なお、この定数は、小さくすることによっ
て二次コイル５１２の耐電圧品質を高めることができる
が、この定数の減少により二次コイル５１２の占積率の
低下を招くこととなる。すなわち、この定数を小さく設
定すると、点火コイル内の無駄なスペースが増えること
から、所定の巻線数を得ようとする場合、二次コイル５
１２が巻付けられる二次スプール５１０の軸方向長さを
長くする必要が生ずる。すると、点火コイル自体の軸方
向長さが長くなるため、エンジンブロックのプラグホー
ルへの搭載性を考慮すると、この定数の下限が自ずから
決まることになる。例えばこの定数を４０と設定すると
耐電圧品質の安全率として良好な値を得ることができ
る。ところが、点火コイルの体格を考慮すると二次コイ
ルとして実現が困難となる。

【００４１】（第２実施例） 本発明の第２実施例による二次コイルの巻き方を図４に
示す。第１実施例と実質的に同一の構成部分について
は、同一符号を付す。図４に示す第２実施例は、二次コ
イル６２０の電位分布のうちで最も高い電位差を有する
一往復層の巻数を第１実施例で説明した式(2) により算
出し、この算出した巻数によって二次スプール６１０の
全体が一定の径方向長さ、すなわち一定の巻き高さにな
るように斜向重巻きした例である。

【００４２】図４に示すように、ボビンとしての二次ス
プール６１０に形成される巻線部６３０の軸方向長さは
例えば７５mmに設定されており、この巻線部６３０には
例えばアミドイミドからなる絶縁皮膜により外周を覆わ
れた線材が斜向重巻きにより１４０００回巻付けられて
いる。またこの線材の最大外径は、絶縁皮膜の厚さを含
め例えば０．０７mmに設定されている。そして、この二
次コイル６２０の発生電圧は、３０ｋＶに設定されてい
る。

【００４３】第１実施例の二次コイル５１２と同巻数だ
け巻回しようとすると、二次コイル５１２より巻き高さ
が低い部分が多いため、二次スプール６２０の軸方向長
さを長くする必要がある。ところが、二次コイル６２０
の巻き高さを一定に設定しているため、第１実施例の二
次コイル５１２のように各巻線部によって巻き高さを変
える必要がなく巻回工程を簡素にできる。したがって、
例えば巻回装置のプログラムを容易にする効果がある。

【００４４】（第３実施例） 本発明の第３実施例による二次コイルの巻き方を図５に
示す。第１実施例と実質的に同一の構成部分について
は、同一符号を付す。図５に示す第３実施例は、二次コ
イル６３０の電位分布のうちで最も高い電位差を有する
一往復層の巻数を第１実施例で説明した式(1) により算
出し、この算出した巻数によって二次スプール５１０の
ほぼ中央から高圧側に位置する第３巻線部６３０ｃが一
定の径方向長さ、すなわち一定の巻き高さになるように
斜向重巻きした例である。

【００４５】二次スプール５１０のほぼ中央から低圧側
に位置する第１巻線部６３０ａは、前記式(1) により算
出される巻数以下となる所定値で一定の巻き高さになる
ように斜向重巻きされている。そして、第１巻線部６３
０ａと第３巻線部６３０ｃとの間に位置する第２巻線部
６３０ｂには、第１巻線部６３０ａの最外巻線位置と第
３巻線部６３０ｃの最外巻線位置とを結ぶ直線上に第２
巻線部６３０ｂの各最外巻線が位置するような徐々に小
さくなる巻数が設定され、第１巻線部６３０ａから第３
巻線部６３０ｃに向かって徐々に縮径するテーパ状の第
２巻線部６３０ｂが巻回される。これにより、第１実施
例の二次コイル５１２と較べると、テーパ状に形成され
る第２巻線部６３０ｂの軸方向長さが小さく設定される
ことから、例えば巻回装置のプログラムを容易にする効
果がある。

【００４６】（第４実施例） 本発明の第４実施例による二次コイルの巻き方を図６に
示す。第１実施例と実質的に同一の構成部分について
は、同一符号を付す。図６に示す第４実施例は、第２実
施例で説明した第１巻線部６３０ａ、第２巻線部６３０
ｂおよび第３巻線部６３０ｃの各軸方向長さを短く設定
し、第１巻線部６３０ａ、第２巻線部６３０ｂおよび第
３巻線部６３０ｃを一組とした巻線部を多段に構成した
例である。

【００４７】図６に示すように、二次コイル６４０の電
位分布のうちで最も高い電位差を有する一往復層の巻数
を第１実施例で説明した式(1) により算出し、この算出
した巻数によって二次スプール５１０の高電圧発生側端
部に位置する巻線部６４０ｍが一定の径方向長さ、すな
わち一定の巻き高さになるように斜向重巻きされてい
る。そして、この巻線部６４０ｍより低電圧側に位置す
る巻線部６４０ｉは、前記式(1) により算出される巻数
以下となる所定値で一定の巻き高さになるように斜向重
巻きされ、この巻線部６４０ｉと巻線部６４０ｍとをテ
ーパ状に接続するように巻線部６４０ｊが斜向重巻きさ
れている。このように、低電圧発生側に向かって巻き高
さが階段状に大きくなるように、巻線部６４０ｈ、ｇ、
ｆ、ｅ、ｄ、ｃ、ｂ、ａが巻回されている。

【００４８】これにより、第２実施例の二次コイル６３
０と較べコイルの占積率を向上させる効果がある。した
がって、図示しない一次コイルと二次コイル６３０との
巻数比を増大させることが可能となり、二次コイル６３
０による発生可能な電圧を上昇させる効果がある。

【００４９】（第５実施例） 本発明の第５実施例による二次コイルの巻き方を図７に
示す。第１実施例と実質的に同一の構成部分について
は、同一符号を付す。図７に示す第５実施例は、第１実
施例で説明した図３に示す二次コイル内の一巻あたりの
電位差の特性曲線値に従って、第１実施例で説明した式
(1) により算出した巻数を二次スプール５１０に巻回さ
れる二次コイル６５０の全体に渡って適用した例であ
る。

【００５０】図３に示す各巻数に対応する一巻あたりの
電位差を用いて式(1) により一往復層の巻数を算出し、
二次コイル６５０の低電圧発生側から高電圧発生側に向
かってそれぞれ算出した巻数により二次コイル６５０を
斜向重巻きしている。したがって、二次コイル６５０の
各最外巻線位置により形成される二次コイル６５０の外
郭は、低電圧発生側から高電圧発生側に向かって緩やか
な凸状曲線を描きながら縮径している。このように図３
に示す二次コイル内の一巻あたりの電位差の特性曲線値
より得られる各巻数に対応させて二次コイル６５０を巻
回することから、最適な耐電圧特性を確保しながらコイ
ルの占積率を最も向上させる効果がある。

【００５１】（第６実施例） 本発明の第６実施例による二次コイルの巻き方を図８に
示す。第１実施例と実質的に同一の構成部分について
は、同一符号を付す。図８に示す第６実施例は、二次コ
イル６６０の最低電圧発生端部に位置する一往復層の巻
数と最高電圧発生端部に位置する一往復層の巻数とを第
１実施例で説明した式(1) により算出した巻数により巻
回し、このそれぞれの一往復層の最外巻線位置を結ぶ直
線上に前記２つの一往復層の間に位置する各巻線層の最
外巻線を位置させた例であり、低電圧側から高電圧側に
向けて巻線の巻き高さが徐々に低くなっている。

【００５２】図８に示すように、二次コイル６６０は、
二次スプール５１０の鍔部５１０ａから鍔部５１０ｂに
向かって徐々に縮径する円錐台状に斜向重巻きされる。
これにより、緩やかな凸状曲線を描きながら縮径するよ
うに斜向重巻きする必要がないため、第５実施例の二次
コイル６５０と較べ例えば巻回装置のプログラムを容易
にする効果がある。

【００５３】以上説明した第１実施例〜第６実施例で
は、巻き始めから巻き終わりに向けて整列した斜向重巻
きをし、巻き始め側を低電圧側、巻き終わり側を高電圧
側としたが、二次コイルを巻き終わった結果、巻き乱れ
が生じている側を低電圧側とし、規則的に巻回されてい
る側を高電圧側とすることも可能である。この場合、巻
き始め側が高電圧側、巻き終わり側が高電圧側となるこ
ともある。

【００５４】前述した第１実施例〜第６実施例では、巻
き始めから巻き終わりまで、整列した斜向重巻きをする
ことを前提としたが、巻き始め部を軸方向に往復する乱
巻きにより形成することも可能である。この乱巻きによ
り巻き始め部に三角形状の乱巻き部が形成されると、そ
れ以後は巻き終わり部まで整列した斜向重巻きが行われ
る。乱巻きは斜向重巻きと同様に自動巻線機により形成
され、専ら巻線を崩すことなく基準となる斜面を作るこ
とを目的として巻線が行われる。乱巻きは、線材の整列
を意図することなく、むしろ線材を不規則に軸方向に移
動させて断面三角形に線材を積層することにより、斜向
巻きを開始するための斜面を比較的簡単に、しかも崩れ
にくい乱巻き部によって作ることができる。このように
形成した不規則な乱巻き部を点火コイルとして用いる場
合の低電圧側とすることにより、乱巻き部における線材
間の電位差は比較的低くなるので、耐電圧性、絶縁性の
低下が顕著になることがない。

【００５５】なお、以上に述べた複数の実施例では、巻
線工程における往路と復路との両方で斜面に沿って線材
を巻き並べた巻線層を形成し、往復両巻線層からなる一
往復層の巻数を所定値として、隣接する線材間の巻数を
高電圧出力側端ほど少なくして同隣接線材間の電位差を
所定値以下に抑えているが、往路または復路の一方にお
いてのみコイルの最内径と最外径とに渡る巻線層を形成
し、他方において最内径と最外径との間をつなぐ渡り線
のみをなすように巻線工程を構成しても良い。

【００５６】また、以上に述べた複数の実施例では、巻
線層はコイルの最内径と最外径との間に渡って均等なピ
ッチで巻かれているが、ピッチは巻線層の途中で変化し
ても良い。さらに、巻線層は、円錐面のような直線状の
斜面に沿って巻かれても良く、放物線や流線型のような
斜面に沿って巻かれても良い。

【００５７】さらにまた、以上に述べた複数の実施例で
は、コイルの最内径と最外径との間に渡る巻線層を形成
しているが、コイルの最内径と最外径との途中まででひ
とつの巻線層が形成されても良い。また、以上に述べた
複数の実施例では、内燃機関用点火コイルの二次コイル
に本発明の電磁コイルを適用した例について説明した。
これ以外にも、比較的高電圧の加わる電磁コイルに本発
明の電磁コイルを適用することにより、良好な耐電圧性
および絶縁性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による斜向巻コイルの巻き
方を示す模式図である。

【図２】第１実施例の斜向巻コイルを組付けた内燃機関
用点火コイルの縦断面図である。

【図３】点火コイルの二次コイル内の電圧分布を示す特
性図である。

【図４】本発明の第２実施例による斜向巻コイルの巻き
方を示す模式図である。

【図５】本発明の第３実施例による斜向巻コイルの巻き
方を示す模式図である。

【図６】本発明の第４実施例による斜向巻コイルの巻き
方を示す模式図である。

【図７】本発明の第５実施例による斜向巻コイルの巻き
方を示す模式図である。

【図８】本発明の第６実施例による斜向巻コイルの巻き
方を示す模式図である。

【符号の説明】

２ 点火コイル ５ トランス部 ６ 接続部 １００ ケース ５１０、６１０ 二次スプール（ボビン） ５１２、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０ 二次コイル ５１４ 一次スプール ５１６ 一次コイル ５２０ 線材 ５３０、６３０ 巻線部 ５３１ 第１巻線部（低電圧巻層） ５３２ 第２巻線部（中電圧巻層） ５３３ 第３巻線部（高電圧巻層）

フロントページの続き (72)発明者 中沢 克己 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−106910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−107813（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−112054（ＪＰ，Ａ) スイス国特許発明254093（ＣＨ，Ａ ５) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 38/12 F02P 15/00 303 H01F 27/28 H01F 41/06

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線材を軸線上に巻回してなる電磁コイル
   において、 前配線材は、軸線に対して傾斜した斜面に沿う巻線層を
   形成しており、しかも前記巻線層を複数積層して斜向巻
   きを形成しており、 その高電圧発生側に位置する高電圧巻線層の１往復あた
   りの巻数をｔ_Hとし、その発生電圧をＶ_OUTとし、その総
   巻数をｎ_Tとすると、 ｔ_H≦n_T／Ｖ_OUT×１８０ であることを特徴とする電磁コイル。
2. 【請求項２】 ｔ_H≦n_T／Ｖ_OUT×１００であることを特
   徴とする請求項１記載の電磁コイル。
3. 【請求項３】 前記斜向巻きの巻き高さほ、低電圧側よ
   り高電圧側が低いことを特徴とする請求項１または２記
   載の電磁コイル。
4. 【請求項４】 前記斜向巻きの巻き高さは、前記低電圧
   側から前記高電圧側に向けて徐々に低くなっていること
   を特徴とする請求項３記載の電磁コイル。
5. 【請求項５】 前記斜向巻きの外形は、テーパ状である
   ことを特徴とする請求項３または４記載の電磁コイル。
6. 【請求項６】 前記斜向巻きの外形は、段付き形状であ
   ることを特徴とする請求項３または４に記載の電磁コイ
   ル。
7. 【請求項７】 前記斜向巻きのひとつの巻線層の巻数
   は、低電圧側より高電圧側が少ないことを特徴とする請
   求項１〜６のいずれか一項記載の電磁コイル。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一項記載の電磁
   コイルを二次コイルとして用いることを特徴とする内燃
   機関用点火コイル。
9. 【請求項９】 線材を軸線上に巻回してなる電磁コイル
   において、 前記線材は、軸線に対して傾斜した斜面に沿う巻線層を
   形成しており、しかも前記巻線層を複数積層して斜向巻
   きを形成しており、前記斜向巻きのひとつの巻線層の巻数は、低電圧側より
   高電圧側が少ないこと を特徴とする電磁コイル。
10. 【請求項１０】 線材を軸線上に巻回してなる電磁コイ
    ルにおいて、 前記線材は、軸線に対して傾斜した斜面に沿う巻線層を
    形成しており、しかも前記巻線層を複数積層して斜向巻
    きを形成しており、 前記斜向巻きの巻き高さは、低電圧側から高電圧側に向
    けて徐々に低くなっていることを特徴とする電磁コイ
    ル。
11. 【請求項１１】 スプールと、 前記スプールの一端から他端に向けて、前記スプールの
    回りに巻回される線材とを有し、 前記線材は、前記スプールの表面に対して傾斜した斜面
    に沿う巻線層を形成しており、しかも前記巻線層を複数
    積層して斜向巻きを形成しており、 前記斜向巻きのひとつの巻線層における線材の巻数は、
    前記スプールの一端側に形成される低電圧巻層より前記
    スプールの他端側に形成される高電圧巻層の方が少ない
    ことを特徴とする電磁コイル。
12. 【請求項１２】 スプールと、 前記スプールの一端から他端に向けて、前記スプールの
    回りに巻回される線材とを有し、 前記線材は、前記スプールの表面に対して傾斜した斜面
    に沿う巻線層を形成しており、しかも前記巻線層を複数
    積層して斜向巻をき形成しており、 前記線材の巻き高さは、低電圧巻層が形成されるスプー
    ルの一端側から高電圧巻層が形成されるスプールの他端
    側に向けて徐々に低くなることを特徴とする電磁コイ
    ル。
13. 【請求項１３】 請求項９〜１２のいずれか一項記載の
    電磁コイルを二次コイルとして用いることを特徴とする
    内燃機関用点火コイル。
14. 【請求項１４】 前記斜向巻きの外形は、テーパ状であ
    ることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項記載
    の電磁コイル。
15. 【請求項１５】 前記斜向巻きの外形は、段付き形状で
    あることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項記
    載の電磁コイル。