JP3482380B2 - 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】この発明は、自動車のエンジ
ンに代表される内燃機関用点火コイルに関し、特に、小
形であることを要求される内燃機関用点火コイルに関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】自動車のリーバーンエンジンや直噴エン
ジンに使用される高エネルギー型の内燃機関用点火コイ
ルは、４０ｋＶ程度の二次電圧が要求されるとともに、
６０ｍＪ程度の点火エネルギーが要求される。しかし、
小形であることを要求される内燃機関用点火コイルにお
いては、鉄心を磁気飽和密度の高い方向性珪素鋼板を用
いて閉磁路鉄心とし、かつ、サマリウムコバルトなどの
永久磁石を組み合わせて磁束変化を最大限に大きくする
などして小形化を図っている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の、方向性珪素鋼
板を用いた閉磁路鉄心と、永久磁石とを組み合わせて小
形化を図った内燃機関用点火コイルの一次インダクタン
スは約５ｍＨ程度となり、一次電流を６．５ｍＡ、一次
コイル巻数を１２０回、二次コイルの巻数を１０，００
０回とすれば、閉磁路鉄心の断面積が９０ｍｍ² 程度に
なるのが理想値（期待値）である。 【０００４】ここで、方向性珪素鋼板を用いた閉磁路鉄
心と、永久磁石とを組み合わせた場合の磁束密度変化の
期待値は、方向性珪素鋼板の実用上の磁気飽和密度１．
８テスラと、永久磁石による磁気逆バイアス磁束密度
１．４テスラとの合計値、３．２テスラであるが、実際
は２．６テスラ程度である。これは、永久磁石による磁
気逆バイアスの期待値が１．４テスラであるのに対し、
現実には０．８テスラ〜１．０テスラ程度の磁気逆バイ
アスしかかからないためである。 【０００５】したがって、上記した仕様では要求される
点火エネルギーを得ることができないので、一次コイル
巻数または鉄心の断面積を約２０％程度増大させて要求
される点火エネルギーを得ることとなるため、小形化を
図りつつ磁束密度変化の期待値を実現することができな
った。 【０００６】この発明は、上記したような不都合を解消
するためになされたもので、小形化を図りつつ磁束密度
変化の期待値を実現して要求される出力を得ることので
きる内燃機関用点火コイルを提供するものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この発明は、同心状に一
次コイルおよび二次コイルが配設されたセンタ鉄心を、
環状のサイド鉄心の内側に配設して閉磁路鉄心を構成す
るとともに、センタ鉄心とサイド鉄心との間に永久磁石
を配設した内燃機関用点火コイルにおいて、珪素鋼板を
積層してセンタ鉄心を構成し、センタ鉄心の主要部分の
少なくとも一端にサイド鉄心側へ拡開して永久磁石に当
接する拡がり部を設け、珪素鋼板を積層してサイド鉄心
を構成し、センタ鉄心の積層高さとサイド鉄心の積層高
さと永久磁石の高さとをほぼ同一にし、拡がり部の幅と
永久磁石の幅とをほぼ同一にするとともに、主要部分の
幅と拡がり部の幅との寸法比を１対２．６にし、主要部
分の幅とセンタ鉄心の積層高さとの寸法比を１対１．７
５にし、拡がり部の幅とセンタ鉄心の積層高さとの寸法
比をほぼ３対２（２．６対１．７５）にしたものであ
る。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図に
基づいて説明する。図１はこの発明の一実施形態である
内燃機関用点火コイルの平断面図、図２はこの発明の一
実施形態である内燃機関用点火コイルの縦断面図、図３
はセンタ鉄心の平面図、図４はセンタ鉄心の右側面図、
図５は永久磁石の側面図である。なお、図１は図２のＡ
−Ａ線に相当する断面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ線
に相当する断面図である。 【０００９】これらの図において、内燃機関用点火コイ
ル１０は、棒状のセンタ鉄心１と、環状のサイド鉄心２
と、センタ鉄心１に同心状に配設（巻回）された一次コ
イル３および二次コイル４と、センタ鉄心１とサイド鉄
心２との間に配設された永久磁石５と、各部品を収納す
る絶縁ケース６と、この絶縁ケース６内に収納した各部
品を絶縁するとともに、各部品を絶縁ケース６内に固定
する絶縁樹脂７とで構成されている。 【００１０】上記したセンタ鉄心１は、主要部分の幅が
Ｌａ（図３参照）で、一端に扇状で外側へ向かって、す
なわちサイド鉄心２側へ拡開し、先端の幅がＬｂ（図３
参照）の拡がり部１ａを有する形状（図３参照）に、板
厚が０．３ｍｍの方向性珪素鋼板を打ち抜いて積層し、
積層高さをＬｃ（図４参照）としたものであり、主要部
分の断面積が９０ｍｍ² とされている。また、サイド鉄
心２は、板厚が０．３ｍｍの方向性珪素鋼板をロ字状に
打ち抜いて積層し、積層高さをＬｆ（＝Ｌｃ）（図２参
照）としたものである。 【００１１】なお、方向性珪素鋼板は、周知のように、
圧延時のロール方向へは磁束を通しやすく、磁束密度を
実用上１．８テスラとして使用でき、また、圧延時のロ
ール方向と直交方向へは磁束を通しにくく、磁束密度を
実用上１．４テスラまでとしてしか使用できない。した
がって、サイド鉄心２を通る磁束がロール方向となる部
分の断面積を４０ｍｍ² とし、ロール方向と直交方向と
なる部分の断面積を５２ｍｍ² （ロール方向の１．３
倍）としてある。そして、センタ鉄心１が接するサイド
鉄心２の部分を、ロール方向と直交方向となるように設
定してあるので、サイド鉄心２の幅Ｌｅと幅Ｌｄ（図１
参照）との寸法比（Ｌｅ／Ｌｄ）は１．３程度に設定し
てある。 【００１２】次に、一次コイル３は、外径が０．４５ｍ
ｍのエナメル電線を１２０回程度巻回したものであり、
また、二次コイル４は、外径が０．０４ｍｍ〜０．０５
ｍｍ程度のエナメル電線を１０，０００回程度巻回した
ものである。また、永久磁石５は、板厚が０．９ｍｍ程
度のサマリウムコバルトで構成され、高さがＬｉとさ
れ、幅がＬｊとされている（図５参照）。なお、一次端
子、二次端子などは、図示が省略されている。 【００１３】上記した永久磁石５を用いてセンタ鉄心１
に期待値である１．４テスラの磁気逆バイアスをかける
には、センタ鉄心１の断面積の約２．４倍程度の面積を
永久磁石５は必要とする。したがって、センタ鉄心１の
永久磁石５と対向する部分の面積を、拡がり部１ａによ
って永久磁石５の面積と同等の面積にする必要がある。 【００１４】なお、従来の内燃機関用点火コイルでは、
センタ鉄心（１）の断面形状をほぼ正方形している。し
たがって、永久磁石（５）の面積をセンタ鉄心（１）の
断面積の２．４倍にするため、センタ鉄心（１）の拡が
り部（１ａ）の幅（Ｌｂ）は、センタ鉄心（１）の幅
（Ｌａ）の２．４倍となり、永久磁石（５）の面形状が
１対２．４の長方形となって永久磁石（５）の漏れ磁束
が多くなり、磁気逆バイアスが０．８テスラ〜１．０テ
スラ程度にしか達しない。 【００１５】そこで、この発明の内燃機関用点火コイル
１０では、センタ鉄心１の幅Ｌａと積層高さＬｃの寸法
比〔Ｌｃ（≒Ｌｉ）／Ｌａ〕を１．７５、幅Ｌａと幅Ｌ
ｂの寸法比（Ｌｂ／Ｌａ）を２．６に設定している。し
たがって、幅Ｌｂと積層高さＬｃの寸法比〔Ｌｂ（≒Ｌ
ｊ）／Ｌｃ〕、および幅Ｌｊと高さＬｉの寸法比（Ｌｊ
／Ｌｉ）はほぼ３／２となる。 【００１６】なお、永久磁石５の面形状を正方形とする
ことが永久磁石５の漏れ磁束を最小限にするために理想
的であるが、永久磁石５の形状を正方形にすると、内燃
機関用点火コイル１０の高さＬｈ（図２参照）が高くな
り、エンジンへ取り付けた場合、図示を省略した内燃機
関用点火コイル取付面からの突出高さが高くなり、エン
ジン回りの他の部品と干渉を生ずる恐れがある。したが
って、内燃機関用点火コイル１０では永久磁石５の面積
を理想値のセンタ鉄心１の断面積に対する約２．４倍に
対して約１０％増しの約２．６倍の面積とし、かつ、こ
れに対向する永久磁石５の形状を、幅Ｌｊと高さＬｉの
寸法比を３対２として極端な長方形とならないようにし
ている。 【００１７】このため、永久磁石５の漏れ磁束をほぼ満
足できる程度に抑え、１．４テスラの磁気逆バイアスを
かけることができるようになった。したがって、センタ
鉄心１に、方向性珪素鋼板の実用上の磁気飽和密度１．
８テスラと、永久磁石５による磁気逆バイアス磁束密度
１．４テスラとの合計値、３．２テスラの磁束密度変化
を与えることができる。 【００１８】以上の構成とすることにより、一次コイル
３、二次コイル４は扁平な形状となるため、内燃機関用
点火コイル１０の幅Ｌｇ（図２参照）を大幅に短くする
ことができる。なお、一次コイル３、二次コイル４は扁
平な形状となるため、内燃機関用点火コイル１０の高さ
Ｌｈ（図２参照）が増大することになるが、センタ鉄心
１の磁束密度変化量が約２０％向上するため、従来の内
燃機関用点火コイルに比べて一次コイル３および二次コ
イル４の電線径を約１０％、巻数を約２０％低減できる
ため、コストを低減することができるとともに、一次コ
イル３および二次コイル４の外径は従来の内燃機関用点
火コイルよりも増大することはない。 【００１９】また、センタ鉄心１およびサイド鉄心２は
方向性珪素鋼板を打ち抜いて積層して構成したが、セン
タ鉄心１の積層高さＬｃとサイド鉄心２の積層高さＬｆ
とを同一としているため、一般的な内燃機関用点火コイ
ルが採用しているセンタ鉄心とサイド鉄心の同時打ち抜
きプレスが可能であり、経済性を悪化させることはな
い。 【００２０】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば、小形
化を図りつつ磁束密度変化の期待値を実現して要求され
る出力を得ることができる。そして、一次コイルおよび
二次コイルの電線径を約１０％、巻数を約２０％低減で
きるため、コストを低減することができる。したがっ
て、小形で、かつ、安価な内燃機関用点火コイルを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の一実施形態である内燃機関用点火コ
イルの平断面図である。 【図２】この発明の一実施形態である内燃機関用点火コ
イルの縦断面図である。 【図３】センタ鉄心の平面図である。 【図４】センタ鉄心の右側面図である。 【図５】永久磁石の側面図である。 【符号の説明】 １０ 内燃機関用点火コイル １ センタ鉄心 １ａ 拡がり部 ２ サイド鉄心 ３ 一次コイル ４ 二次コイル ５ 永久磁石 ６ 絶縁ケース ７ 絶縁樹脂 Ｌａ センタ鉄心１の主要部分の幅 Ｌｂ 拡がり部１ａの幅 Ｌｃ センタ鉄心１の積層高さ Ｌｄ サイド鉄心２の幅 Ｌｅ サイド鉄心２の幅ｄと直交する方向の幅 Ｌｆ サイド鉄心２の積層高さ Ｌｇ 内燃機関用点火コイル１０の幅 Ｌｈ 内燃機関用点火コイル１０の高さ Ｌｉ 永久磁石５の高さ Ｌｊ 永久磁石５の幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川谷 俊之 兵庫県神戸市灘区都通２丁目１番26号 阪神エレクトリック株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−263256（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−45753（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−340808（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−154311（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 38/12

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 同心状に一次コイルおよび二次コイルが
   配設されたセンタ鉄心を、環状のサイド鉄心の内側に配
   設して閉磁路鉄心を構成するとともに、前記センタ鉄心
   と前記サイド鉄心との間に永久磁石を配設した内燃機関
   用点火コイルにおいて、 前記センタ鉄心は珪素鋼板を積層して構成され、主要部
   分の少なくとも一端に前記サイド鉄心側へ拡開して前記
   永久磁石に当接する拡がり部を有し、 前記サイド鉄心は珪素鋼板を積層して構成され、 前記センタ鉄心の積層高さと前記サイド鉄心の積層高さ
   と前記永久磁石の高さとをほぼ同一にし、 前記拡がり部の幅と前記永久磁石の幅とをほぼ同一にす
   るとともに、前記主要部分の幅と前記拡がり部の幅との寸法比を１対
   ２．６にし、 前記主要部分の幅と前記センタ鉄心の積層高さとの寸法
   比を１対１．７５にし、 前記拡がり部の幅と前記センタ鉄心の積層高さとの寸法
   比を２．６対１．７５にした、 ことを特徴とする内燃機関用点火コイル。