JPH0388310A - 点火コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は点火コイルに関し、より詳細には電気絶縁材料
で被覆された粉末鉄粒子から形成される磁気部分から成
る点火コイルであって、上記電気絶縁材料が鉄粒子に対
するバインダを構成するとともに鉄粒子を相互に電気的
に絶縁して鉄粒子の間に絶縁ギャップを形式する形式の
点火コイルに関する。

［従来技術およびその問題点］ 点火コイルは、一次巻線および二次巻線に対する磁気回
路として、積層したスチール材料をしばしば利用してい
る。この例は米国特許第４．・４８０．３７７号明細書
に開示されている。スチール薄膜のスタックを用いると
不利益が生ずる。すなわち、スチール薄層を用いると製
品の梱包において寸法上のまた形状上の制約が生ずる。

また、点火コイルに対するボッティング材料はシート状
の電気的スチールと適合しない。例えば、もしポツティ
ング材料を積層されたスタックに付与すると、スチール
シートの鋭利な縁において応力クラックが生ずる。積層
したスタックに伴う他の問題は、磁気回路は、点火コイ
ルの製造の際に厳密な調整を行わなければならないエア
ギャップを必要とすることである。このエアギャップの
調整は上述の米国特許明細書に説明されている。

［発明が解決しようとする課題］ したがって、本発明の目的は、点火コイルの磁気回路の
部品が電気絶縁材料によって互いに絶縁された鉄粒子に
よって形成されると共に電気絶縁材料が鉄粒子を互いに
結合している形式の点火コイルを提供することにより、
上記従来技術の問題点を解消することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の点火コイルは、軸方向に伸びると共に磁気材料
から形成されるコア手段と、該コア手段の周囲に設けら
れる一次巻線と、該一次巻線の周囲に設けられる二次巻
線と、電気絶縁材料製のパイン−ｉ合巻鉄粒子から形成
される端壁部分と、前記二次巻線の外側に設けられると
共に磁気材料から形式される軸方向に伸びる手段と、を
備えて成り、前記電気絶縁材料は鉄粒子の間に介在して
これら鉄粒子の間でエアギャップとして作用する複数の
ギャップを形成し、前記端壁部分は軸方向において隔置
されると共に前記コア手段によって連結されており、前
記軸方向に伸びる手段は前記端壁部分を磁気的に連結し
ており、更に前記軸方向に伸びる手段は前記二次巻線の
周囲でその周方向において部分的にのみ伸びている。

［作用及び効果］ 鉄粒子および電気絶縁材料によって形成される部品を用
いることによりスチール薄層に伴う設計上および製造上
の問題点を排除することができる。

すなわち、磁気部品はボッティング材料と適合性を有す
る。更に、複合された鉄粒子および電気絶縁材料は種々
の形状に成形することができる。また、複合された鉄粒
子および電気絶縁材料を用いることにより調節を必要と
するエアギャップを磁気回路に設ける必要がない。すな
わち、各々の粉末の鉄粒子が電気絶縁材料で被覆されて
いるために、磁気回路全体にわたってエアギャップが分
布しているのである。言い換えると、複合された材料は
材料全体にわたって分布されてエアギャップの作用を行
う多くの小さなギャップを有している。

この点に関して、米国特許第２．　８８５．　４５８号
明細書は、環状すなわちトロイダル形状のコアが、鉄粒
子と、型成形されるフェノール樹脂の如きバインダとか
ら形成される形式の点火コイルを開示している。しかし
ながら、この米国特許明副書に開示される構成は、とり
わけ点火コイルの一次および二次巻線の組み立てを容易
にするようになされた少なくとも２つの部品から磁気回
路が形成されている点において、本発明とは相違する。

［実施例］ 次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

図面特に第１図を参照すると、符号１０は略カップ形状
のケースを示しており、このケースはプラスチック製の
絶縁材料の成形体から形成されている。ケース１０の中
には点火コイル用の磁気回路の一部を構成する略り字形
状の磁気部分１２．１４が設けられている。これらの磁
気部分１２．１４は図示の形状に圧縮成形された粉末鉄
および電気絶縁材料の複合体から形成されている。この
複合材料については以下に詳細に説明する。磁気部分１
２．１４は同一であり、これら磁気部分の一方を第２図
に詳細に示した。説明の都合上、第２図には磁気部分１
４が示されているものとする。

磁気部分１４は、矩形の孔１４Ａと、円形の内面１４Ｃ
を有する軸方向に伸びる部分１４Ｂと、半径方向に伸び
る端檗部分１４Ｄとを備えている。

磁気部分１２のこれらに対応する部分は１２Ａ。

１２Ｂ、１２０．１２０で示されている。軸方向に伸び
る部分１２１３．１４１３の端面は符号１５で示される
線に沿って係合されて軸方向に伸びる手段を画成してい
る。この係合は磁気部分１２及び１４をケース１０の対
向する内面の間に圧入することにより維持されている。

点火コイルは磁気材料から形成されたコア部材１６を有
している。コア部材１６の断面形状は矩形であり矩形の
孔１２Ａ、１４Ａに適合している。

コア部材１６は点火コイルの組み立ての際に矩形の孔１
２Ａ、１４Ａの中に押入されるが、その押入の仕方は圧
入（プレスばめ）とすることができる。コア部材１６の
最終的に組み立てられた状態においては、それらの両端
部はそれぞれ矩形の孔１２Ａ、１４Ａの中に位置してい
る。コア部材１６は磁気部分１２．１４を磁気的に連結
するとともに点火コイルの一次および二次巻線１８．２
２に対するコアすなわちコア手段としての後刻を果たす
。

コア部材１６はスチールの薄層のスタック、すなわち複
数のスチールの薄層、から形成することができる。また
、コア部材１６は磁気部分１２．１４と同一の材料、す
なわち粉末鉄および電気絶縁材料の複合体を成形したも
の、から形成することができる。

点火コイルの一次巻線は符号１８で示されている。この
一次巻線は、巻き回されかつ絶縁材料製のスプール２０
によって支持された多数のワイヤの旋回部から形成され
ている。スプール２０および一次巻ｍ１８はコア部材１
６の周囲に配置されている。

点火コイルの二次巻線はその全体を符号２２で示されて
いる。この二次巻線２２は、スプール２６に形成された
環状の満の中に巻かれた連続的に連結された複数の巻き
部分すなわち各区画２４を有している、いわゆるセグメ
ント巻き型の巻線である。第１図には１２の個々の巻き
部分が示されている。スプール２６は電気絶縁材料から
形成されている。

上述の点火コイルを組み立てるために、コア部分１６の
一端を例えば磁気部分１２の矩形の孔１２Ａに挿入する
ことができる。次に、スプール２０およびこのスプール
に支持された一次巻線１８から構成される一次巻線ユニ
ットをコア部材１６上に組み付ける。その次に、スプー
ル２６およびこのスプールにより支持された二次巻線２
２から構成される二次巻線ユニットを一次巻線ユニット
上に組み付ける。次に、コア部材１６の他端が矩形の孔
１４Ａの中に押入されかつ軸方向に伸びる部分１２Ｉ３
および１４Ｂの端面が互いに接触するようにして磁気部
分１４を組み付ける。

上述のように種々の部分が組み立てられると、これらの
組み立てられた部分をケースｌＯの中に定置して絶縁材
料で形成された符号２８で示すポツティング合成物で封
じ込める。このポツティング合成物２８はケース１０の
開放端部を閉じる。

ポツティング合成物２８は点火コイルの種々の部分を互
いに固定するとともにケース１０に接合して点火コイル
の種々の部分をケース１０の中に保持する。すなわち、
ボッティング合成物２８は点火コイルの種々の部分の内
部およびその周囲の開放された空間を充填する。

第３図乃至第５図は第１図に示した点火コイルの磁気部
分１２．１４とｋＷ、４き換えることのできる磁気部分
３０を示している。磁気部分３０は磁気部分１２．１４
に用いられたものと同一の磁気材料、すなわち粉末鉄お
よび電気絶縁材料の複合物を成形した材料、から形成す
ることができる。磁気部分３０は軸方向に伸びる部分３
０Ｃによって接合された端壁部分３０Ａ、３０Ｂを有し
ている。

端壁部分３０Ａ、３０Ｂは端部が開放されかつ軸方向に
伸びるスロット３０Ｄ，３０Ｅを有している。スロット
３０Ｄ，３０Ｅはコア部材１６と同様のコア部材の端部
を収容しており、この部材もスロットに圧入されている
。軸方向に伸びる部分３０Ｃが第１図に示す装置の軸方
向に伸びる部分１２Ｂ、１４Ｂと同様の機能を果たし、
したがって軸方向に伸びる手段を画成することは理解さ
れよう。

第６図は他の変形した磁気回路を示している。

第６図においては、第１図の磁気部分１２．１４及びコ
ア部材１６が磁気部分３２．３４によって置き換えられ
ている。−次及び二次巻線１８．２２は概略的に示され
ており、これら巻線は第１図の実施例と同様のスプール
を有する。磁気部分３２．３４は磁気部分１２．１４と
同様の形式の磁気材料、すなわち粉末鉄粒子および電気
絶縁材料の複合物、から形成される。磁気部分３２は軸
方向に伸びる部分３２Ａを有しており、この軸方向に伸
びる部分３２Ａの端面は磁気部分３４の軸方向に伸びる
部分３２Ａの端面に当接すなわち係合している。軸方向
に伸びる部分３２Ａ、３４Ａは第１図の軸方向に伸びる
部分１２Ｂ、１４Ｂに対応しこれらと同一の形状を有し
ており、したがって軸方向に伸びる手段を画成している
。第６図においては、一次巻線１８および二次巻線２２
のためのコアは、別個の部分としてではなく、磁気部分
３２．３４の係合された軸方向に伸びる部分３２Ｂ、３
４Ｂによって形成されている。軸方向に伸びる部分３２
Ｂ、３４１１は磁気部分３２．３４の端壁部分３２Ｃ，
３４Ｃと一体になって軸方向に伸びている。軸方向に伸
びる部分３２Ｂ１３４Ｂはコア部材１６と同様に矩形の
断面形状とするかあるいは円形の断面形状とすることが
できる。

前述のように、磁気部分１２．１４．１６．３０．３２
及び３４は総て複合磁気材料、すなわち電気絶縁材料か
ら形成されたバインダの中に粉末鉄粒子を分散したもの
、から形成することができる。最終的な圧縮成形品は個
々の鉄粒子が電気絶縁材料によって被覆されたものでな
ければならない。この電気絶縁材料は２つの機能を果た
す。

すなわち、電気絶縁材料は鉄粒子を相互に絶縁すると共
にこれら鉄粒子を互いに結合するのである。

鉄粒子の表面および鉄粒子の間に存在する電気絶縁材料
は複合材料の全体にわたって分布する多数の小さなエア
ギャップのような作用する。これらのギャップは実際に
は空気で形成されるわけではないが、電気絶縁材料は空
気と路間−の透磁率を有するので、エアギャップ効果が
奏功される。

本発明は、使用する粉末鉄粒子のタイプあるいは使用す
る絶縁粒子のタイプに限定されるものではない。鉄粒子
の粒径は約０．１ｍｍである。粉末鉄の一例ハヘガネア
ス社（Ｉｌｏｃｇａｎｃａｓ　Ｃｏｒｐ、　）の１００
ＯＢパウダである。この粉末鉄は適宜なエポキシ樹脂粉
末と混合することができ、その混合物をプレスあるいは
モールドで圧密して所望の形状に加工する。所望の形状
に加工された部品は硬化される。このようにして得られ
た製品は、鉄粒子がエポキシの絶縁材料によって相互に
絶縁されると共に鉄粒子がエポキシの地縁材料によって
互いに接合された材料である。最終製品は、エポキシ材
料が約０．５乃至２重量％であり、残りの部分は鉄粒子
である。

複合材料は、硬化させた熱可塑性材料によって互いに接
合されると共に相互に分離された、鉄粒子によって形成
することができる。すなわち、約０．１ｍｍの平均粒径
の鉄粒子を熱可塑性材料で被覆することができる。被覆
された鉄粒子を加熱したモールドの中に定置して所望の
形状および密度に圧縮成形する。最終製品は硬化した熱
可塑性材料及び鉄粒子から成る複合部品である。硬化し
た熱可塑性材料は、鉄粒子を互いに接合すると共に、大
部分の鉄粒子を相互に絶縁する役割を果たす。成形圧を
与えている間に幾分かの鉄粒子が係合することは有り得
るが、最終製品はエアギャップの作用をする多数のギャ
ップを有している。成形された最終製品は、容積比で、
約９６％の鉄粒子と約４％の熱可塑性材料を含む。

シートメタル薄層を用いた従来の点火コイルにおいては
、シートスチールの密度は一定である。

したがって、回路を形成する鉄の量は、磁束密度による
回路の飽和を防ぐために、その断面積あるいは薄層の積
み重ね枚数によって調節される。また、スチールシート
は連続体であり、したがって回路に形成されるエアギャ
ップは、所望のエネルギ蓄積をもたらすのに必要とされ
る一部インダクタンスを制御するために、回路を物理的
に切除する量によって調節される。電気的に絶縁された
鉄粒子を用いる点火コイルにおいては、粉末金属の成形
物の密度は調節可能である。回路を形成する鉄の量はそ
の断面積および粉末金属圧密工程で達成される密度によ
って調節される。また、粉末鉄粒子は電気絶縁コーティ
ングにより相互に絶縁される。したがって、回路に形成
されるエアギャップは、粉末金属成形物の中に存在する
被覆された粉末鉄粒子の数及びこれらの間の間隔によっ
て調節される。存在する被覆された鉄粒子の数およびこ
れらの間の間隔は、成形物の中に形成されるフラックス
路の長さ、断面積及び粉末金属圧密工程において達成さ
れる密度によって決定される。

粉末金属成形物において発生する磁束密度に関して、鉄
の量と存在するエアギャップとの間にはある関係が認め
られる。この関係は次のように説明することができる。

すなわち、既知の量の粉末金属材料を用いて任意の点火
コイルを設計する際には、所望の点火コイル性能をもた
らすのに必要とされる鉄の量およびエアギャップの量を
決定することかできる。次に、磁気回路の寸法及び形状
を決めるには、断面積を最適化しなければならない。も
し十分な断面積がなければ、磁束密度が高くなり過ぎて
鉄を飽和してしまう。鉄の飽和は低いエネルギ伝達効率
および高い６損による不十分な性能の原因となる。断面
積が大きすぎると磁束密度が低くなり過ぎて磁束線がエ
アギャップをバイパスしてしまう。存在する多数のエア
ギャップは満足すべきエネルギ蓄積をもたらすためには
十分であるが、エネルギギャップの総てが磁気回路で利
用されるわけではない。したがって、依然として鉄の飽
和が起こり、低いエネルギ伝達効率と高い６損により不
十分な性能がもたらされる。

したがって、断面積が大きすぎるために磁気回路の中に
鉄が多く存在すると、鉄粒子のコーティングおよび鉄粒
子の間の間隔に起因するエアギャップの積算値が点火コ
イルの設計に関しては適正であっても、磁束線は選択的
でありエアギャップの一部を利用するだけである。この
ことは望ましくない状況を引き起こす。もしこの状況を
その断面積を過度に減少することによって過修正すると
鉄が飽和されてしまう。このことは望ましくない状況を
引き起こす。鉄を十分に使用してかつこれが飽和されず
またエアギャップが十分に利用されてかつ飽和されない
という点は、電気的に絶縁された粉末金属を利用した最
も効率的な磁気回路を設計するために望まれる設計上の
ポイントである。

最適な結果を得るために、点火コイルの設計によって達
成されるべき電気的な所定の性能を考慮して上述した方
法で設計される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にしたがって形成された点火コイルの断
面図、 第２図は第１図に示した点火コイルの構成要素の端面図
、 第３図は第１図に示した磁気部分のある部分に代えて用
いることのできる磁気部分を示す図、第４図は第３図の
４−４線に沿った断面図、第５図は第４図の５−５線に
沿った断面図及び第６図は第１図の点火コイルのための
変形した磁気回路を示す図である。 ［主要符号の説明］ １０：　ケース、 １２Ｂ、１４Ｂ： １２Ｄ、１４０： １６：　コア手段、 １８二　一次巻線、 ２２：　二次巻線、 ３０Ａ、３９Ｂ： 端壁部分 軸方向に伸びる手段、 端壁部分、 （外４る）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　軸方向に伸びると共に磁気材料から形成されるコ
   ア手段（１６）と、該コア手段の周囲に設けられる一次
   巻線（１８）と、該一次巻線の周囲に設けられる二次巻
   線（２２）とを備えて成る点火コイルにおいて、電気絶
   縁材料製のバインダーと鉄粒子から形成さ れる端壁部分（１２Ｄ，１４Ｄ）と、前記二次巻線の外
   側に設けられると共に磁気材料から形成される軸方向に
   伸びる手段（１２Ｂ，１４Ｂ）とが設けられ、前記バイ
   ンダは鉄粒子の間に介在してこれら鉄粒子の間でエアギ
   ャップとして作用する複数のギャップを形成し、前記端
   壁部分は軸方向において隔置されると共に前記コア手段
   によって連結されており、前記軸方向に伸びる手段は前
   記端壁部分を磁気的に連結しており、更に同軸方向に伸
   びる手段は前記二次巻線の周囲でその周方向において部
   分的にのみ伸びていることを特徴とする点火コイル。 ２．　請求項１において、前記コア手段 （１６）が複数のスチールの薄層から形成されることを
   特徴とする点火コイル。 ３．　請求項１において、前記コア手段が鉄製のロッド
   であることを特徴とする点火コイル。 ４．　請求項１において、前記コア手段 （３２Ｂ，３４Ｂ）が前記端壁部分（３２Ｃ，３４Ｃ）
   と同一の材料で形成されることを特徴とする点火コイル
   。 ５．　請求項１において、前記コア手段が前記端壁部分
   （３２Ｃ，３４Ｃ）の軸方向に伸びて係合する部分（３
   ２Ｂ，３４Ｂ）から形成されることを特徴とする点火コ
   イル。 ６．　請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記二次巻
   線（２２）の外側に設けられる前記軸方向に伸びる手段
   が前記端壁部分 （１２Ｄ，１４Ｄ，３２Ｃ，３４Ｃ）の軸方向に伸びて
   係合する部分（１２Ｂ，１４Ｂ，３２Ａ，３４Ａ）から
   形成されることを特徴とする点火コイル。 ７．　請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記二次巻
   線（２２）の外側に設けられる前記軸方向に伸びる手段
   が、前記端壁部分 （３０Ａ，３０Ｂ）と同一のタイプの材料から形成され
   かつ前記端壁部分と一体の軸方向に伸びる部材（３０Ｃ
   ）から形成されることを特徴とする点火コイル。