JPH0487311A - 内燃機関用コイルの中心鉄心の製造方法 - 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〕 本発明は主に点火プラグに直結される内燃機関用点火コ
イルに関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の点火コイルは、ケイ素鋼板を積層した外
形が４角柱の中心鉄心を用いるものが主流であった（例
えば、特開昭６３−１３２４１１号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述した従来のものでは、中心鉄心が四角柱
であるので、特に、点火プラグを挿入する小さな円柱状
のプラグホールの如き空間に収納しに（いという問題が
ある。

そこで本発明は点火プラグを挿入するプラグホールの如
き小さな円柱状の空間にも効率良く容易に挿入できる点
火コイルを提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段］ そのため本発明は、円柱状の中心鉄心と、この中心鉄心
の外周に巻線した１次、２次コイルとを備え、中心鉄心
を磁性体の線材を束ねて形成した内燃機関用点火コイル
を提供するものである。

ここで、前記線材は磁界が８エルステッドの時に１．　
３テスラ以上の磁束密度を有する材料よりなり、この線
材を５２．５％以上の占積率で円筒状に束ねて前記中心
鉄心を形成するのが好ましい。

さらに、前記線材の外周に絶縁層が付着され、この絶縁
層が付着した線材を８５〜９５％の占積率で円筒状に加
圧密着して束ねて前記中心鉄心を形成するのが最も好ま
しい。

〔作用〕

これにより、磁性体の線材を束ねることにより円柱状の
中心鉄心が形成され、この円柱状の中心鉄心の外周に１
次、２次コイルが巻線される。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明においては、磁性体性の線材を
束ねることにより円柱状の中心鉄心が形成されるから、
点火プラグを挿入するプラグホールの如き小さな円柱状
の空間にも効率良く容易に点火コイルを挿入することが
できるという優れた効果がある。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図はエンジン内部に点火コイル１０を取り付けた模
式断面図であり、１はエンジンブロック、２はエンジン
ブロック１内に形成された燃料室内チヤンバ−，３はエ
ンジンブロック１のプラグホール１ａに挿入固定した点
火プラグ、４は点火プラグ３の碍子３ａ部分に一端が密
着嵌合する円筒状のゴム筒、５は点火コイル１０の先端
部で絶縁を行う円筒状のタワ一部材で、その先端にはゴ
ム筒４の他端が密着嵌合しである。６は点火コイル１０
の２次発生電圧を点火プラグ３上端の電極３ｂに導入す
るスプリング性を有する導電スプリングで、タワ一部材
５内に挿入されている。７は点火コイル１００２次コイ
ル２５より発注した２次電圧を導電スプリング６に導く
リード線、８は導電スプリング６をタワ一部材５内に固
定する絶縁性を有する固定台、２４ａ、２４ｂは点火コ
イル１０の１次コイル２４に電気を導くリード線、１１
は２次コイル２５のアース側リード線である。

第２図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）は点火コイルＩＯの
要部構成を示すもので、２０は本発明で作成した線材を
東ねて円柱状に形成した中心鉄心、２１Ａ、２１Ｂは中
心鉄心２０の両端に配置した円板状磁気通路部材で、そ
の中心には中心鉄心２０に嵌合する孔２１ａ、２１ｂが
形成しである。２２は外部円筒状磁気通路部材、２３は
円筒状（又は板状）の磁石で円板状磁気通路部材２１Ａ
と中心鉄心２０との間の磁気ギャップ内に挿入されてい
る。２４は１次コイル、２５は２次コイルであり中心鉄
心２０の外周に巻線しである。

なお、磁石２３は中心鉄心２１、円板状磁気通路部材２
ＬＡ、２１Ｂおよび外部円筒状磁気通路部材２２よりな
る閉磁路にバイアス磁束をかけて２次コイル２５０発住
電圧を向上させるもので、ネオジウム磁石または希土類
磁石が用いられる。

そして、中心鉄心２０として後述する第３図の製造方法
によって作成した線材を束ねたものを設置する。中心鉄
心２０の外部に１次、２次コイル２４．２５を設置する
。１次コイル２０によって発生した磁場は一端の円板状
（ケイ素鋼板）磁気通路部材２１Ｂを通過し、外部円筒
状磁気通路部材２２、更に他端の円板状磁気通路部材２
１Ａ、永久磁石２３を介して、中心鉄心２０にもどる。

このとき、１次コイル２４に流れる電流を遮断すること
によって２次コイル２５には高電圧が発生する。

実験例１ 外径寸法φ２２ｍｍ、長さ６８ｍｍの円筒状点火コイル
１０（第２図参照）を試作した。このとき１次コイル２
４のターン数１３２．２次コイル２５ρターン数１３２
００である。中心鉄心２０は、純鉄の０．５　ｍｍ径の
六角線を占積率８３％で束ねてφ７．　Ｏｗａ　（断面
積３８．４８ｄ）の円柱状としたものである。これの特
性結果を第６図に示す。

従来の四角柱状のコア（ケイ素鋼板の積層品；ケイ素鋼
板積層板厚さｔ＝ｌｏｍｍ、外観４７×６４ａｎ、中心
鉄心断面積４９ｄのもの）と同等以上のものが得られた
。

つまり、本実施例では中心鉄心２０の断面積で調査する
と、従来４９−のものよりも少ない３８゜４８１１で特
性の良いものが得られた。これは中心鉄心として磁束密
度が通りやすい線材を用い、かつ中心部を丸くしたこと
によって得られたものと考えられる。

ここで、中心鉄心部の作成方法を第３図に示す。

多数本の線材３０をまず各ポビン４０に巻き取る。

それを、整列ガイド４１ａ、４１ｂにより各線材３０を
整列させ、丸ダイス４３ａ、ｂ、ｃに挿入する前に、絶
縁層付着工程部４２によって各線材３０に絶縁層を付着
させる。その後、各線材３０を丸ダイス４３ａ、ｂ、ｃ
にて所定の充填密度になるように束ねて引き抜き、占積
率を向上させる。

なお、この各線材３０の端面は引き抜き用チャンク４４
にて引き抜かれる。このとき引き抜き用チャック４４に
よって引き抜く張力は線材３０の線径と、占積率の大小
によって異なる。このとき束ねられた線材は第４図の外
観を示し、はぼ六角形状となり、中心鉄心２０での磁性
体の占積率は８０％以上となる。また出来たものの拡大
断面を第５図に示す。このように占積率が８５％以上で
は各線材３０間には絶縁層３１が必要である。ここで絶
縁層３１は熱可塑性樹脂（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ
プロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）　、ＡＢＳ
樹脂等の炭化水素系樹脂、メチルメタアクリレート（Ｐ
ＭＭＡ）等のアクリル系樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビ
ニル共重合物等の酢酸ビニル系樹脂、塩化ビニル（ｐｖ
ｃ）　、塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）　、フッ素等の含
ハロゲン系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、飽和ポリ
エステル（ＰＢＴ）等のポリエステル樹脂、６ナイロン
、６６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン等ポリア
ミド樹脂、フェニレン材サイド（ＰＰＯ）、ポリアセタ
ール（ＰＯＭ）等のポリエーテル樹脂、ポリエーリルエ
ーテルケドン（ＰＥＥＫ）樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリイミ
ド樹脂等）なら何でも利用できる。

中心鉄心部の他の作成方法を説明する。

表面に絶縁物が付着した多数本の線材３０を所定の長さ
に切断し、これら各線材３０を束ねて、製品の外部形状
が丸になる様な離形剤が塗布された上型、下型で作られ
る空間に充填した後、外部より加熱しつつプレス成形す
る。

実験例２ １次コイル２４のターン数１３２．２次コイル２５のタ
ーン数１３２００で、外径φ２２ｍｍ、中心鉄心径φ８
．０　ａｍ、長さ６８ｍの円筒状点火コイルを試作した
。ここで、中心鉄心２０の線材として含有炭素量が少な
い鉄、磁界が８エルステッドでの磁束密度Ｂ、＝１．６
Ｔ（テスラ）で０．５　ｒｔｍの径のものを用いた場合
、１次コイル遮断電流１０Ａのとき、２次発生電圧が３
０ＫＶ以上になる部分を第７図に示す。中心鉄心２０中
の線材３０の占積率が８５％以上に向上すると、十分な
絶縁がないと、Ｘ印で示すごとく発生電圧は低下してし
まう。絶縁処理が必要な領域は占積率が約８５％以上で
ある（占積率が８５％未満の場合は特に絶縁処理は行わ
なくても空間があり、それによって線材３０間の絶縁が
される）。

また、線材３０の線径は細かい方が良い（高周波でも劣
化が少ない）が、０．０１ｍ５φ以下になると各線材の
絶縁処理を実施した上で占積率を向上させたとき、占積
率９５％以上が実際上困難となる。さらに、線材３０の
線径が細かくなると、所定の径の中心鉄心２０を作成す
るためには、束ねる線材の本数も多くなり、工程上複雑
でコストアップとなるし、更に線が弱くなる故、線材３
０を束ねるときに切断する問題点が生ずる。また、線材
３０の線径が３１１Ｉ１１φ以上になると、その線材内
部で渦電流が発生し、２次発生電圧が低下する。

好ましくは０．０１〜３ｍｍφの方向性ケイ素の線材で
、磁界が８チルステツドでの磁束密度Ｂｓ＝１゜９５Ｔ
（テスラ）のものであれば第７図に示す占積率５７．５
％以上あれば２次発生電圧が３０ＫＶ以上となる。同様
にセメンジュールの線材でＢ１１＝　２．１　Ｔでは５
２．５％以上である。

この様に飽和磁束密度が大きく、かつ線材間の絶縁がで
きれば、高い２次発生電圧を得ることができる。

ここで、２次発性電圧Ｖは（１）弐によって発生する。

Ｓ：断面積 Ｂ：材料の磁束密度 ρ：占積率 Ａニー次遮断電流値 Ａ′　：渦電流値 に：定数 この場合、渦電流Ａ′は線径が太くなればなる程大きく
なり、また絶縁がされないと大きくなる傾向がある。好
ましい線径は２肛以下のもの、但し、線径が１０ミクロ
ン以下になると、線材の表面積が大きくなり、絶縁皮膜
が必要であり、多くの絶縁皮膜が必要となるため線材材
料の占積率（断面積中の材料の占める割合）が少なくな
る。

これをもとに実験した結果を第７図に示す。

線材３０の種類は飽和磁束密度が大きい、軟磁性特性が
良い材料なら何でも利用できる。このとき例えば、含有
炭素量が少ない鉄（Ｂｌｌでの磁束密度−１，６（テス
ラ）以上）の線材０．５　［ｌＴｌ１１の径、長さ６０
ｍｍ以上を用いた場合は占積率７３％以上で、かつ各線
材間の電機抵抗値は５Ωｃｍ以上の絶縁抵抗を有するも
のが好ましい。

以上をまとめると ・磁束密度（Ｂｌｌで代表すると）；１．３０Ｔ（テス
ラ）以上の材料 ・線径；０．０１〜３ｍｍφまたは角、・絶縁が必要（
但し、占積率が８５％以下の場合は絶縁は特に必要なし
） ・占積率ｉＢ８での磁束密度の値によって異なるが約５
２．５％以上（中心鉄心２０の体格を小さくするために
は占積率が大きい方が良いが各線材３０間の絶縁性を考
慮すると占積率は８５〜９５％が好ましい）。

他の実施例（ａ） 本実施例を第８図及び第９図に示す。本実施例は線材を
円柱状に束ねたものの両端部２０ａ、２０ｂを四角にし
たものを中心鉄心２０としたものである。両端部を四角
にすることによって円筒状磁石よりも安い角形平面磁石
（第２図は磁石２３に円筒状のものを用いているが）を
各端部２０ａ。

２０ｂの四面あるいは三面に設置することができ、かつ
、端面部２０ａ、２０ｂと磁石２３との隙間を小さくす
ることができる故、磁束のもれを少なくすることができ
性能の向上が図れる。

他の実施例（ｂ） 本実施例は第１０図に示す如く、６角線材３０を整列さ
せた後、その周囲に金属粉（純鉄またはケイ素入り鉄粉
）の表面に樹脂粉末が付着した材料３２（樹脂の割合０
．５〜３０重量％）を設置したものを所定の型中に入れ
、型によってプレスする。これを１５０〜３００°Ｃの
温度雰囲気中で１〜５時間放置し、上記の樹脂粉末の樹
脂材料（例えばアラルダイト樹脂、エポキシ樹脂等）を
固化させる。この様にすると外周部に存在する６角線材
の隙間に金属粉末が充填され、充填効率が９０％以上に
向上し、その結果、特性が良（なる。

他の実施例（Ｃ） 本実施例を第１１図に示す、丸線、三角線、四角線、６
角線等の線材３０をケイ素鋼管３３中に設置し、その線
材３０人ケイ素鋼管３３を３００〜９００°Ｃの温度範
囲で加熱しつつ、ケイ素鋼管の外径を徐々に小さくする
ために、径を変えたダイスを用い、温間引き抜きを数回
繰り返して行う。

この様にすると、ケイ素鋼管３０を介して外部より収縮
する力によって各線材３０は押し付けられ、充填密度が
上昇する。このとき、各線材３０間は絶縁処理（ＳｉＯ
□やＡ１．０３の付着処理、又は鉄の酸化物等の酸化物
による絶縁処理）が実施されている。この処理後、ケイ
素鋼管３０の一部は円周方向に生ずる渦電流をなくすた
めに、軸方向に切断し、その切断により形成されたスリ
ット部分に絶縁材３４を導入し、固定する。

ここで用いるケイ素鋼管３３のケイ素量は０．５〜６重
量％とじ、残りはＦｅ、およびＦｅ系材料で、板厚０．
１〜０．５闘好ましくは０．２５〜０．４鵬であり、ケ
イ素鋼管３３の表面も酸化処理されている。

この様にすると、占積率は９０％以上になり、良い特性
が得られた。

他の実施例（ｄ） 本実施例は、第１２図に示す構造を有する。

線材３０の周囲にケイ素鋼の薄板３５（０，１〜０、３
　＋＋＋ｍの厚さ）を２〜３重に巻き付け、それをダイ
ス中で引き抜くことによって薄板を介して内部の線材３
０に圧縮力がかかり、占積率が上昇した成形物になる。

このときケイ素鋼板３５は、絶縁処理されている。その
外径が収縮するにつれて外周部のケイ素鋼板３５の重な
り度合は多（なるが、ケイ素鋼板３５は円周上の１箇所
で絶縁されているため、渦電流の発生は抑えられる。こ
の様にすることによって占積率は９０％以上が保たれ、
特性の良いものができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明コイルをエンジンに取付けた状態を示す
縦断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明点火コイルの
一実施例を示すもので、第２図（ａ）はその平面図、第
２図（ｂ）はその縦断面図、第２図（Ｃ）はその底面図
、第３図は本発明コイルにおける中心鉄心の製造方法を
説明するための模式構成図、第４図は上記中心鉄心の拡
大側面図、第５図は上記中心鉄心をさらに拡大して示す
横断面図、第６図は本発明コイルの一次遮断電流一二次
発生電圧特性図、第７図は本発明コイルの占積率−二次
発生電圧特性図、第８図（ａ）は本発明点火コイルの他
の実施例を示す平面図、第８図（ｂ）はその縦断面図、
第９図（ａ）〜（ｄ）は第８図図示点火コイルにおける
中心鉄心を示すもので、第９図（ａ）はその正面図、第
９図（ｂ）はその右側面図、第９図（Ｃ）はそのＢ−Ｂ
’断面図、第９図（ｄ）はそのＡ−Ａ’断面図、第１０
図〜第１２図は本発明コイルにおける中心鉄心のさらに
他の実施例をそれぞれ示す部分断面側面図である。 １０・・・点火コイル、２０・・・中心鉄心、２４・・
・１次コイル、２５・・・２次コイル、３０・・・線材
、３１・・・絶縁層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円柱状の中心鉄心と、この中心鉄心の外周に巻線
   した１次、２次コイルとを備え、前記中心鉄心は磁性体
   の線材を束ねて形成した内燃機関用点火コイル。
2. （２）前記線材は磁界が８エルステッドの時に１．３テ
   スラ以上の磁束密度を有する材料よりなり、この線材を
   ５２．５％以上の占積率で円筒状に束ねて前記中心鉄心
   を形成した請求項１記載の内燃機関用点火コイル。
3. （３）前記線材の外周に絶縁層が付着され、この絶縁層
   が付着した線材を８５〜９５％の占積率で円筒状に加圧
   密着して束ねて前記中心鉄心が形成されている請求項２
   記載の内燃機関用点火コイル。