JPH04144215A - 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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JPH04144215A
JPH04144215A JP2269040A JP26904090A JPH04144215A JP H04144215 A JPH04144215 A JP H04144215A JP 2269040 A JP2269040 A JP 2269040A JP 26904090 A JP26904090 A JP 26904090A JP H04144215 A JPH04144215 A JP H04144215A
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JP
Japan
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core
permanent magnet
area
magnetic flux
coil
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JP2269040A
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English (en)
Inventor
Toshiro Suzuki
敏郎 鈴木
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Aisan Industry Co Ltd
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は内燃機関用点火コイルに関し、特に一次ボビン
内の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か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か開示されている。その他特開昭5
9−167006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。
〔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。このよ
うな漏洩磁束の低減手段として、一次コイルを巻回した
一部ボビン内に永久磁石を配置しコア間に挟持する態様
か考えられる。また、一次コイルの磁力により永久磁石
が減磁することかないようにするため、コアの断面積に
対して永久磁石の面積を大とする必要性が生ずる。
然し乍ら、上記のような点火コイルにおいても依然磁束
が漏洩し、約20%の漏洩磁束は許容範囲とせざるを得
ない。このような状況下でコアの寸法を設定する場合に
は、磁束量が最も多い部分でも磁気飽和しないように設
定することになるため、磁束分布が均一でない場合には
通過する磁束量に比しコアの断面積が必要以上に大きい
部分が生ずる。即ち、漏洩磁束はコアの永久磁石に隣接
する部分が最も多く、永久磁石から離隔するに従って少
なくなる。従って、漏洩磁束の発生を不可避とすれば、
永久磁石に隣接する部分ではコアは必要以上の断面積を
有していることになり、無駄が生じていることになる。
増々小型、軽量化が要請される近時の点火コイルにおい
ては、このような無駄を無くすことが必要である。
そこで、本発明は一部コイル内に永久磁石及びコアを配
置する内燃機関用点火コイルにおいて、コアと永久磁石
の位置関係及びコアの通過磁束量に応してコアの形状を
適切なものとし、所定の点火性能を維持しつつ小梨、軽
量化を図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、本発明は一部コイルへの通
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、前記一次コイル内に配置し前
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、前記一次コイル内で前記永久
磁石を介して隣接する複数のコアから成る中心コアと、
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
中心コアを構成する各コアの本体部の軸に直交する断面
の面積に対し前記永久磁石の面積を大とし、前記中心コ
アを構成する各コアの端部の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共に、少な
くとも前記中心コアを構成する各コアの前記永久磁石に
隣接する端部に連続した近接部の横断面の面積を、当該
各コアの前記永久磁石から実質的に最も離隔した離隔部
の横断面の面積より小さく形成したものである。
上記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端部に連続した近接部の横
断面の面積を、当該各コアの前記永久磁石から実質的に
最も離隔した離隔部の横断面の面積に対し、前記近接部
における漏洩磁束の割合を減じた割合の面積に設定する
と共に、当該各コアの前記外側コアに対向する側の側面
を前記離隔部から前記近接部に向かって前記外側コアと
の間隙が漸次大となるようにテーパ状に形成するとよい
更に、前記外側コアを構成する各コアの前記永久磁石に
対向する磁石対向部の横断面の面積を、前記中心コアの
離隔部に対向する本体部の横断面の面積より小とすると
共に、前記本体部から前記磁石対向部に向かって前記中
心コアとの間隙が漸次大となるようにテーパ状に形成す
ることとしてもよい。
〔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、中心コアを構成する各コアの本体部の軸に
直交する横断面の面積より大面積の永久磁石が一次コイ
ル内に配置され、この永久磁石の端面と中心コアを構成
する各コアの永久磁石に対向する端面とが同一形状とさ
れている。従って、中心コアの本体部を通過する磁束に
よって永久磁石が減磁されることはない。そして、少な
くとも中心コアを構成する各コアの本体部の永久磁石に
隣接する端部に連続した近接部の横断面の面積が、各コ
アの永久磁石から実質的に最も離隔した離隔部の横断面
の面積より小さく形成されており、従って各コアは通過
する磁束量に応じた形状とされている。
而して、一次コイルに供給される一次電流が断続するこ
とにより中心コア及び外側コアに磁束変化が生じ、二次
コイルに高電圧か誘起される。このとき、永久磁石の存
在により大きな有効磁束変化が得られる。
〔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、点火コイル10は一次ボビン23に巻回され
た一次コイル21及び二次ポビン24に巻回された二次
コイル22を有し、これらのコイル内に収容されるコア
11乃至13及び永久磁石17.18並びに上記コイル
回りに配置されるコア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、一次ボビン23内か軸方向に三等
分された部分の略中点に、二個の平面視正方形の永久磁
石17.18が第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を各コア間て挟持するよ
うに正面視時1学状のコア11乃至13が配設されてい
る。これらのコア11乃至13は本発明にいう中心コア
を構成し、コア11及びコア13は同一形状とされてい
る。即ち、コア11.13は一次ボビン23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15a、15b、16a、+6bが接合さ
れている。コア11.13の他方の端部11b、13a
及びコア12の両端部12a、12b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13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は同一の厚さ
で、その−辺の幅はコア11乃至13の本体部の一辺の
輻に対し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1.7倍に設定されている。永久磁石1
7,18の他辺の幅はコア11乃至13の本体部の他辺
の輻(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のコア11乃至13の何れかと対
向する面の面積はコア11乃至13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1.
7倍となっている。永久磁石17.18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(S
m−CO)系金属の焼結体の希土類マグネ−/)が用い
られる。例えば、温度150°Cでも一部コイル21通
電時の反対方向の磁束密度が0.77(テスラ)となる
までは減磁しないものが用いられる。
上述のコアは何れも第1図の上下方向に圧延された方向
性珪素鋼板が複数積層されて成る。本実施例の中心コア
を構成するコア11乃至13は、永久磁石17.18に
隣接する端部11b、12a、12b、13aに連続し
た近接部(第1図中C点で示す)において漏洩磁束が約
20%存在するので、この近接部の輻Wcは、永久磁石
17゜18から実質的に最も離隔した離隔部(第1図中
F点で示す)の輻W、の80%に設定されている。即ち
、コア11.13においてはコア15゜16との接合部
のつけ根が離隔部Fで、コア12においては中央部が離
隔部Fであり、これらの離隔部Fの輻W、に対し近接部
Cの輻Wcが0.8XWFに設定されており、離隔部F
と近接部Cとの間の側面はテーパ状に形成されている。
また、コア11乃至13は第4図に示すように均一厚さ
の珪素鋼板の積層板であるので、近接部Cの横断面の面
積が離隔部Fの横断面の面積の80%であることを意味
している。これにより、近接部Cの通過許容磁束量は離
隔部Fの80%となるが、上述のように近接部Cでの漏
洩磁束が20%であるので、各コアの必要断面積が確保
されていることになる。
コア11の端部11b等においては、永久磁石17等に
当接する端面に対するテーパ面の角度が小さければそれ
だけ軽くなり一部コイル2】の巻線部が長くなるので性
能向上に繋るか、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要
とされる距離(例えばIm)後退した位置とを結ぶテー
パ状に形成されている。
一方、外側コアを構成するコア15.16の永久磁石1
7.18に対向する磁石対向部(第1図中M点で示す)
の輻WMは、コア11乃至13の離隔部Fに対向する本
体部(第1図中T点で示す)の輻W丁の80%に設定さ
れており、磁石対向部Mと本体部Tとの間もテーパ状に
形成されている。従って、前述の中心コア同様、磁石対
向部Mの横断面の面積が本体部Tの横断面の面積の80
%となっているが、漏洩磁束が20%の磁石対向部Mに
おける通過磁束量の必要断面積は確保されている。
ところで、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15a、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.IT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の輻W、は、長手方向の本体部Tの輻WTに対し
WF =Wy x l、”t/1.1の関係となるよう
に設定される。
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230,230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230,230の一方
の内側にコア1】乃至13及び永久磁石17.18が収
容された後、他方が接合されて第1図及び第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
の周囲に一部コイル21の巻線が二層もしくは四層に巻
回される。
一部コイル21の両端は第2図及び第4図に示す一部タ
ーミナル33b、33cに夫々半田付は等によって接続
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部コネクタ33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1
7.18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。
一部コイル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部ターミナル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に半田付は等によって接続さ
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31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15
a、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13の突出端部
13b及びコア15.16の腕部15b、16bの接合
端部15d、16dかホルダ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の輻より大であっ
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lie、15e、16eが穿
設されており、ホルダ31.32の支持部31a、32
a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lie、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13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に半田付は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等は第5図に示すようなケース3
0に収容されている。ケース30は立壁部30a、30
b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13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34a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。
而して、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の上方がN極となっており、磁束
の流れはコア13からコア11に向かい、コア11にて
コア15.16に分岐しコア13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の磁化
方向と逆方向でコア11からコア13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13へ、そしてコア12とコア1
5.16の相互間で磁束の漏洩が生ずる。この漏洩磁束
は本実施例の場合は前述のように20%である。そして
、一次電流が遮断されると二次フィル22に逆起電力が
銹起され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を介して図示しない点火プラグに印加される。
尚、このダイオード36は一部コイル21通電時に発生
するl乃至3kVの電圧によって点火プラグが飛火する
のを防止するものである。
第6図は本実施例におけるコア及び永久磁石の関係を示
す構成図で、永久磁石17.18の配設位置、及び漏洩
磁束が20%の場合の各コアの形状を示している。即ち
、輻W、は幅W、に対し漏洩磁束の割合(20%)を減
じた割合(80%)に設定されており、輻WMも輻WT
の80%に設定されている。而して、第6図に一点鎖線
で示した位置での磁束密度の測定結果は、第7図に実線
で示すように各コアで均一な磁束密度となっている。即
ち、第7因中距離A/4と3A/4の位置には夫々永久
磁石17.18が配置されているので磁束密度は0,8
Tとなっているが、その余は1.8Tとなっている。特
に永久磁石1718との隣接部で急峻な立上りを示して
いる。これに対し、輻W、と輻Wcが同一で、輻WTと
幅W。
が同一のコアの場合には、漏洩磁束が生ずる近接部C及
び磁石対向部Mにおいて相対的に磁束密度が減少し破線
で示すような特性となる。
第8図は本発明の他の実施例に係る点火コイルのコア及
び永久磁石の関係を示す構成図で、三個の永久磁石17
.18.19が中心コアの軸方向長さAを三等分した部
分の各中点(第8図の左端を起点にA/6.A/2.5
A/6の各位置)に配置され、これらを挟持するように
中心コアを構成するコアIla乃至14aが配設されて
いる。
尚、コアIlaとコア13aは同一形状で、第1図の実
施例のコア11.13を軸方向に縮小した形状となって
おり、コア12aとコア14aも同一形状で、第1図の
コア12を軸方向に縮小した形状となっている。また、
外側コアを構成するコア15a、16aは当然乍ら磁石
対向部Mが三個新形成されている。このように構成され
た点火コイルの漏洩磁束は10%程度であり、従って中
心コアを構成するコアlla乃至14aの近接部Cの輻
WC1は離隔部Fの輻W□の90%とされ、外側コアを
構成するコア15a、16aの磁石対向部の輻W、*は
本体部の輻W□の90%とされている。
而して、第8図に一点鎖線で示した位置での磁束密度の
測定結果は第9図に実線で示すように各コアで均一な磁
束密度となる。即ち、第9因中距離A/6.A/2及び
5A/6の各位置には夫々永久磁石17,18.19が
配置されているので磁束密度は0.8Tとなっているが
、その余は1.8Tとなっており、永久磁石17,18
.19との隣接部で急峻な立ち上りを示している。これ
に対し、輻W□と輻Wctが同一で、輻Wttと幅WM
*が同一のコアの場合には、漏洩磁束が生ずる近接部C
及び磁石対向部Mにおいて相対的に磁束密度が減少し破
線で示すような特性となる。
〔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、一次コイル内に配
置される永久磁石が中心コアを構成する各コアの本体部
の軸に直交する横断面の面積より大面積とされ、各コア
の端面が永久磁石の端面と同一形状とされると共に、少
なくとも中心コアを構成する各コアの近接部の横断面の
面積が、永久磁石から実質的に最も離隔した離隔部の横
断面の面積より小さく形成されているので、各コアは通
過する磁束量に応じた形状とされている。従って、各コ
アに無駄な部分が形成されることはなく、所定の点火性
能を維持しつつ点火コイルの小型化、軽量化が可能とな
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■−
■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
火コイルにおけるコア及び永久磁石の関係を示す正面図
、第7図は同、コアの磁束分布を示すグラフ、第8図は
本発明の他の実施例に係る点火コイルにおけるコア及び
永久磁石の関係を示す正面図、第9図は同、コアの磁束
分布を示すグラフである。 lO・・・点火コイル、   11.+2.13.14
・・・コア(中心コア)、  C・・・近接部、F・・
・離隔部。 15.16・・・コア(外側コア)。 M・・・磁石対向部、 T・・・本体部。 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。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (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
    一次コイル内に配置し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、前記
    一次コイル内で前記永久磁石を介して隣接する複数のコ
    アから成る中心コアと、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、前記中心コアを構成する各コアの本
    体部の軸に直交する横断面の面積に対し前記永久磁石の
    面積を大とし、前記中心コアを構成する各コアの端部の
    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
    一形状とすると共に、少なくとも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端部に連続した近接
    部の横断面の面積を、当該各コアの前記永久磁石から実
    質的に最も離隔した離隔部の横断面の面積より小さく形
    成したことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
  2. (2)前記中心コアを構成する各コアの前記永久磁石に
    隣接する端部に連続した近接部の横断面の面積を、当該
    各コアの前記永久磁石から実質的に最も離隔した離隔部
    の横断面の面積に対し、前記近接部における漏洩磁束の
    割合を減じた割合の面積に設定すると共に、当該各コア
    の前記外側コアに対向する側の側面を前記離隔部から前
    記近接部に向かって前記外側コアとの間隙が漸次大とな
    るようにテーパ状に形成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。
  3. (3)前記外側コアを構成する各コアの前記永久磁石に
    対向する磁石対向部の横断面の面積を、前記中心コアの
    離隔部に対向する本体部の横断面の面積より小とすると
    共に、該本体部から前記磁石対向部に向かって前記中心
    コアとの間隙が漸次大となるようにテーパ状に形成した
    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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