KR930004234B1 - 점화코일 - Google Patents

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KR930004234B1
KR930004234B1 KR1019890007932A KR890007932A KR930004234B1 KR 930004234 B1 KR930004234 B1 KR 930004234B1 KR 1019890007932 A KR1019890007932 A KR 1019890007932A KR 890007932 A KR890007932 A KR 890007932A KR 930004234 B1 KR930004234 B1 KR 930004234B1
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신지 오오야부
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닛뽕 덴소오 가부시기가이샤
오까베 다까시
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Abstract

내용 없음.

Description

점화코일
제1도는 본 발명의 점화코일의 영구자석을 끼운철심의 기본적인 자기회로의 구성도.
제2도는 본 발명의 점화코일의 기본적 자기동작을 설명하기 위한 동작특성도.
제3도는 본 발명의 가장 적합한 실시예의 점화코일의 자기동작을 설명하기 위한 동작특성도.
제4도는 제3도에서 나타낸 자기동작특성의 정(positive)의 자속의 영역에서 철심의 최대사용자속밀도값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 설명도.
제5도 및 제6도는 본 발명의 구체적실시예의 점화코일에 있어서의 단면적비 SG/SF및 SM/SF또는 2차 코일발생전압(V2)에 대한 영구자석의 두께(ℓM)의 관계를 나타낸 특성도이며 그중에서 제6도는 특히 2차발생전압(V2)에 대한 영구자석의 두께(ℓM)의 관계를 나타낸 특성곡선도.
제7도 및 제8도는 제7도에 나타난 본 발명의 점화코일와 제8도에 나타낸 종래기술의 점화코일을 비교하기 위하여 작성한 종 단면도.
제9도는 본 발명의 점화코일의 구성의 상세한 설명을 하기 위하여 제7도에 나타낸 점화코일와 마찬가지 점화코일의 구성을 확대하여 나타낸 종 단면도.
제10도는 제9도의 점화코일의 여자부철심의 두부의 단면과 외부폐자로 형성부철심의 대향내측면 사이에 삽입된 영구자석의 부분확대 단면도.
제11도는 외부 폐자로 형성부철심용의 자성재료박판 및 여자부 철심용의 자성재료박판을 동시에 프레스성형할때의 배치도.
제12도는 2개의 분할철심의 결합가공으로 형성되는 외부폐자로 형성부철심을 포함하는 본 발명의 점화 코일용철심의 평면도.
제13도는 외부폐자로 형성부철심의 대향내측면과의 접합부의 면적을 확대시킨 여자부철심을 포함하는 본 발명의 점화코일용 철심의 평면도.
제14도는 제13도에 나타낸 여자부철심의 외부폐자로 형성부철심과의 접합부의 면적을 확대시킨 구성의 변형예를 나타낸 본 발명의 점화코일용 철심의 주요부분 평면도.
제15도는 E-I형 철심을 사용하여 점화코일의 자기회로내의 접합부에 있어서의 공극(airgas)의 발생을 억제하기 위한 철심의 조립요령을 설명하기 위한 설명도로서, 제15(a)도는 종래의 E-I형 철심, 제15(b)도는 본 발명은 점화코일에 사용하는 E-I 형 철심.
제16도는 제9도에 나타낸 본 발명의 점화코일용 철심의 접합부에 있어서의 공극의 발생상황의 설명도.
제17도는 제16도에 대하여 설명한 공극의 발생위치를 소망위치로 한정하기 위한 구성을 나타내도록 이용된 제9도에 도해한 본 발명의 점화코일의 주요부분확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
310 : 1차코일 320 : 2차코일
500 : 철심 510 : 여자부철심
520 : 외부폐자로(閉磁路)형성부 철심 511 : 두부(頭部)
530 : 영구자석 610 : 내부보빈
620 : 외부보빈 700 : 점화코일케이스
710 : 주형수지(注型樹脂) 720 : 제1케이스
730 : 제2케이스 722, 723 : 외즉다리(leg)
ℓM: 영구자석의 두께치수 A1,A2,A3: 접합면
본 발명은 주로 차량용 내연기관에 사용되는 개량된 점화 코일에 관한 것이다.
영구자석을 철심의 공극부에 삽입함에 따라 점화코일등의 전전코일에 축적된 에너지를 증대하는 제안은 예컨대 종래 기술문헌의 일본국 실개소 48-49425호, 서독 실용신안등록 제7924989호, 일본국 특개소 59-167006호, 미국특허 제 4546753호등에 의하여 이루어져 있다.
그러나 상기한 종래기술문헌의 어느것에 있어서도 어드레한 형상, 치수등의 철심 및 영구자석을 포함하는 자기회로를 지닌 구성으로 하였을때 효율이 좋은 점화코일을 얻을 수 있느냐 하는 점에 대하여는 하등 확립된 기술의 공개설명은 없고 또 지금까지 실용에 제공된 점화코일에 있어서도 특히 영구자석을 가하였다는 점에서 종전의 것과 비교하여 그렇게 뛰어나는 성능향상, 또는 소형화가 달성되어 있지 않았다.
한편 근년에 와서 점화코일의 철심속에 사용하면 그 철심을 포화시킬만큼의 자속을 발생시킬 수 있는 Sm(사마륨) Nd(네오디뮴)등의 원소를 함유하는 강력한 영구자석재료가 개발되고 또한 양산되도록 되어서 그 용도의 확대가 기대되기에 이르렀다.
그 때문에 상기한 바와 같은 점화코일에 적용함에 가장 적합한 특성을 지닌 영구자석의 재료의 입수가 용이하게 되어왔다.
본 발명은 적절한 형상, 치수등의 철심 및 영구자석을 포함하는 자기회로를 지닌 구성을 이용하여 상기한 강력한 영구자석 재료를 유효하게 활용하여 비약적으로 소형경량화된 점화코일을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 여러가지의 연구와 실험의 결과로부터 얻어진 사실 및 데이터에 기초하여 구하여진 철심 및 영구자석의 크기 및 그것들의 관계가
0.6㎜〈ℓM〈1.8㎜
2〈SM/SF〈7
1.5〈SM/SF〈4.5
라고 하는 조건을 만족하도록 구성된 점화코일을 제공한다.
여기에서 ℓM는 영구자석의 두께를 SM는 영구자석의 단면적을 SF는 여자부의 철심단면적을 SG는 영구자석 삽입부의 철심단면적을 뜻한다.
본 발명의 점화코일에 있어서는 1차코일 및 2차코일이 감겨진 여자부를 포함하는 폐자로를 형성하는 철심의 일부분에 설치된 공극부에 영구자석이 삽입되어 있으며 1차코일에 통전하는 이전에는 상기한 영구자석의 자화력에 따라 1차코일의 통전에 의한 자력방향과는 반대의 방향으로 철심을 음극방향의 최대사용 자속밀도까지 자화하여둔다.
다음에 상기한 점화코일의 사용시에는 1차코일에 여자전류를 흐르게 함에 따라 영구자석의 자화력하고는 반대방향의 자화력을 발생시켜 그에 따라 철심을 양극방향의 최대사용 자속밀도까지 자화한다.
이러한 상태에서 점화시기에 있어서 1차전류를 차단하면 2차코일의 유효교차 자속으로서는 영구자석을 포함하지 않고 1차코일의 통전에 의하여서만 철심을 양극방향이 최대사용자속밀도까지 자화하는 종래의 점화코일에 의하여 이용할 수 있는 유효 교차자속의 배량을 이용할 수 있다.
따라서 일정한 불꽃에너지를 발생시키기 위하여 필요한 점화코일의 체적으로서는 본 발명에 의한 점화코일은 종래 점화코일와 비하여 격별히 작게 할 수 있게 된다.
나아가서 본 발명의 다른 목적은 상기한 바와 같은 여자부를 포함하는 폐자로를 형성하는 철심의 일부분에 설치된 공극부내의 영구자석을 삽입한 점화코일의 뛰어난 공극부내에 영구자석을 삽입한 점화코일의 뛰어난 자전기(magnetoelectric)변환성능을 확실하게 발휘시킬 수 있도록 상기한 점화코일의 자기회로의 구성을 개량함에 있다.
제1도는 본 발명의 실시예로서 T자형상여자부철심과 그 둘레를 둘러싼 □형상철심의 조합에 따라 폐자로를 형성하는 이른바 외철형(shell-type) 철심을 사용하였을 경우에 있어서의 본 발명에 의한 점화코일의 영구자석을 끼운 철심의 기본적인 자기회로의 구성도이다.
제1도의 본 발명의 점화코일의 자기회로에 있어서 SF는 자속(ψ)이 통하는 여자부의 철심의 단면적을 뜻하고 ℓF은 철심의 평균자로 길이를 뜻하며 SM는 영구자석의 단면적을 뜻하고, ℓM는 영구자석의 두께를 나타내고 있다.
제2도는 본 발명에 의한 점화코일의 기본적인 자기동작을 설명하기 위한 동작특성도이다.
제2도를 참조하면 본 발명의 점화코일의 여자부의 철심상에 권수(卷數)(n)의 1차코일을 감고 음극방향의 자속(-ψ')을 발생시키는 영구자석의 자화의 방향과의 반대 방향의 자속(+ψ')이 여자부의 철심속에 발생하도록 1차코일에 여자전류(Ip')를 흘렸을 경우에 있어서의 1차 코일의 축적에너지는 제2도중의 해치부(hatch)의 면적(W')으로 나타내었으며, 그(W')의 크기는
Figure kpo00001
, (2, ψ'). nIp'=ψ'.nIp'이다.
그리고 영구자석을 넣은 점화코일의 1차코일의 축적에너지(W')를 최대로 하기 위하여는 제3도에 나타낸 본 발명의 가장 적합한 실시예의 점화코일의 자기동작특성도의 왼쪽아래의 음극의 자속의 영역에서 철심의 음극의 자속의 포화점의 근방의 C점까지 영구자석의 자화력에 의하여 철심을 자화할 필요가 있다.
한편 제3도중의 양극의 자속의 영역을 나타낸 제4도를 참조하여 본 발명의 점화코일의 1차코일의 여자전류의 최대치에 대응한 가장 적합한 철심의 최대사용 자속밀도의 값의 결정방법에 대하여 설명한다.
제4도에서 곡석(a)은 철심의 자화곡선을 직선(b)은 영구자석의 자화곡선을 곡선(c)는 곡선(a) 및 직선(b)의 각기의 자화력의 합의 자화력을 나타낸 1차코일의 자화곡선을 나타내고 있다.
그리고 본 발명의 점화코일의 철심의 가장 적합한 최대사용 자속밀도(BF)의 값은 제4도에서 직선(b)에 평행하게 그은 곡선(a)의 절선 절점(J)에 대응한 철심의 자속밀도의 값으로 부여된다.
따라서 최대사용 자속밀도는 (BF), (SF)로 나타낼 수 있다.
다른 한편 1차코일의 자화곡선의 기울기는 영구자석의 투자율(μ)에 의하여 결정되므로 제3도의 해치부의 면적(W)으로 나타낼 수 있는 1차코일의 축적에너지를 크게하기 위하여는 μ의 값을 가급적 1에 가까운 영구자석재료를 선정하는 것이 중요하다.
다음에 제1도에 나타낸 본 발명의 점화코일의 영구자석의 두께(ℓM)의 크기와 단면적비 SG/SF값의 관계를 조사하였다.
제3도중의 양극의 자속의 영역에 대하여 생각하면 거기에 나타낸 바와 같이 1차코일의 여자전류에 의한 자화력 nIp/2는 최대 사용자속밀도의 점의 철심의 자화력(HF), (ℓF)(단, HF는 철심속의 자계)와 최대 사용 자속밀도의 점에서 영구자석을 포함하는 공극부에 관한 자화력 H. ℓM(단 H는 그 공극부에서 발생하는 자계)의 합이기 때문에
Figure kpo00002
따라서
Figure kpo00003
다른 한편, 영구자석내의 자속밀도는 BM=PH라고 나타내지므로
Figure kpo00004
자석을 포함하는 공극부에 있어서의 평균자석밀도를 BG라고 하면
BG.SG=BF.SF
나중에 설명하는 바와 같이 본 발명의 점화코일의 철심 및 영구 자석의 가장 적합한 구성에 있어서는 SG=SM와 같이 선정되기 때문에 BG≒BM이며, 상기한 등식은 BM.SG=BF.SF라고 나타낼 수 있다.
따라서 상기한 BM식과 조합하여
Figure kpo00005
이에 따라 lM의 크기를 나타내는 식으로서
Figure kpo00006
이 도출되어, 상기한 식을 변행하면 단면적비 SG/SF를 나타내는 식으로서
Figure kpo00007
………………………………………………………… (1)
이 도출된다.
또, 본 발명의 점화코일에서는 제3도의 동작특성곡선도의 해치부분중, 음극의 자속은 영역은 1차코일의 자화력에 의하여 자석이 지닌 에너지에 거역하여 철심속에 양극의 자속을 통하는 방향으로 자화하는 영역이므로 전술한 바와 같이 최초는 제3도의 왼쪽아래의 철심의 음극의 자속의 포화점의 근방의 C점까지 영구자석의 자화력에 의하여 철심을 자화하여 두고 다음에 1차코일에 여자전류(Ip)를 흐르게 함에 따라 발생하는 자화력 nIp에 따라 제3도의 오른쪽위의 양극의 자속의 포화점의 근방의 T점까지 철심을 자화하였을 경우에 있어서, 그 재질 및 형상에 의하여 부여되는 영구자석이 지닌 최대에너지(EM)와 제3도에 W으로 나타낸 1차코일의 축적에너지의 관계는
Figure kpo00008
이다.
제3도의 면적(W)의 크기는
Figure kpo00009
이다.
다른 한편 영구자석의 최대에너지적은 (B.H) MAX로 나타내지고 영구자석이 지닌 최대에너지 EM의 이론치는 EM=(B.H)MAX.(SM.lM)라고 나타낼 수 있다.
본 발명의 점화코일에 있어서는 제4도에 나타낸 전술한 영구자석의 자화곡선(b)의 기울기에 따라서 결정되는 영구자석의 동작점으로서는 최대에너지적(B.H)MAX을 부여하는 동작점 그렇지 않으면 그 근방의 동작점이 선정된다.
따라서,
1차코일의 축적에너지 W=BF.SF.nIp
=2EM
=2.(B.H)MAX.(SM.lM)
윗식으로부터 단면적비 SM/SF을 나타내는 식으로서
Figure kpo00010
…………………………………………………… (2)
을 얻을 수 있다.
상기한 2개의 식(1) 및 (2)는 본 발명의 점화코일에서 영구자석의 에너지를 가장 효과적으로 이용하기 위하여 선정되도록 자기회로의 각 부의 치수의 관계를 나타내고 있다.
다음에 본 발명에 의한 점화코일을 구체적으로 구성한 다음 그 성능테스트를 실시한 결과에 대하여 설명한다.
여기에서 본 발명의 점화코일을 구체적으로 구성하기 위하여 전술한 식(1) 및 (2)에 대하여 적용하도록 선정된 재요소의 값은 다음과 같다.
영구자석재료는 SmCo5를 이용하였으나 제요소는
(BH)MAX= 20 MGOe
μ=1.05
또 철심재료는 무방향성 규소강판을 사용하였으나 그 재요소는
SF=49㎟, BF=1.4Wb/㎡,
nIp=800AT, HF=150AT/m,
lF=0.1m
상술한 제요소의 식(1) 및 (2)에 대입하여 구한 단면적비 SG/SF및 SM/SF의 각각과 lM의 관계를 제5도 및 제6도에 나타내었다.
더우기 동시에 lM을 바꾸었을때 얻을 수 있는 각각의 각 부치수를 지닌 점화코일에 대하여 성능테스트를 하여 수득한 2차코일 발생전압(V2)을 각기 제5도 및 제6도 중에 도해하였다. 더우기 제6도는 제5도에 나타낸 2차발생전압(V2)의 분포를 나타낸 곡선을 영구자석의 두께(lM)와 차발생전압(V2)사이의 관계를 나타낸 2차원특성곡선으로 바꾸어서 보기쉽게 나타낸 것이다.
이와같이하여 얻은 제5도 및 제6도에 도해한 결과에 의하여 알았던 것은 본 발명의 점화코일의 가장 적합한 치수조건으로서는 (가) SG≒SM즉 영구자석삽입부의 철심단면적과 영구자석의 단면적이 대략 같아진 상태의 근방에 있다는 사실 및 (나) lM, SG/SF및 SG/SF의 값이 다음의 범위내에 있으며 2차발생전압(V2)의 현저하게 높아진다는 사실
0.6㎜〈lM〈1.8㎜
2〈SM/SF〈6
1.5〈SG/SF〈4.5
이다.
더우기 상기한 본 발명의 점화코일의 성능 테스트의 종료후의 조사결과에 의하면 사용한 영구자석의 제특성에는 상기한 성능 테스트의 전후를 통하여 변화는 확인되지 않았으며 따라서 본 발명의 점화코일은 희망하는 성능을 유지하면서 연속적으로 사용에 견딜수 있다는 것은 명백하다.
이상에서 설명한 가장 적합한 치수조건을 만족할 수 있는 구성을 지닌 본 발명에 의한 점화코일와 종래기술에 의한 점화코일사이의 구체적인 수치의 비교에 대하여 다음에 설명한다.
제7도 및 제8도는 본 발명의 점화코일와 종래기술의 점화 코일이 동일한 성능을 지니도록 양자는 같은 저항치를 지니고 또한 같은 권수의 권선을 사용함에 따라 같은 AT값을 같은 크기의 2차발생전압을 발생하도록 구성한 경우에 있어서의 각기 본 발명 및 종래기술에 의한 점화코일의 종단면구조를 나타내고 있다.
다음의 비교표는 제7도 및 제8도에 각기 나타낸 본 발명 및 종래기술에 의한 점화코일의 여러요소를 비교하여 나타낸 것이다.
Figure kpo00011
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 점화코일와 종래기술에 의한 점화코일의 제요소의 비교결과에 의하여 동일성능을 발휘시킬 수 있는 구성으로 하였을 경우 본 발명의 점화코일에서는 저 여자부의 철심단면적(SF)을 종래기술의 점화코일의 그것의 약 1/2로 격감시킬수 있으며 따라서 여자부의 철심의 주위길이는 약 1/
Figure kpo00012
로 감소하고 그에 따라 철심중량은 1/3가까이까지 감소하여 전체권선 스페이스는 1/2가까이까지 감소한다. 그 결과 완성품 총 중량은 1/2이하로 감소시킬 수 있고 그리하여 본 발명의 점화코일은 종래기술의 점화코일와 비교하여 비약적인 소형경량화를 달성할 수 있다는 것은 명백하게 되었다.
다음에 제7도에 나타낸 본 발명의 점화코일의 철심의 구성에 관한 개량에 대하여 설명한다. 제9도는 제7도에 나타낸 본 발명의 점화코일와 마찬가지 구성을 지닌 본 발명의 점화코일(300)의 종 단면도인데 그 개량된 구성부분을 알기 쉽게 하기 위하여 확대하여 나타내고 있다. 제9도에서 철심(500)은 여자부철심(510)과 외부폐자로 형성부철심(520)등으로 되어 있다. 여자부철심(510)은 입자배향(grain-oriented)된 자성 재료의 박판의 T자형 프레스성형품을 적층하여 코오킹(caulking)하여 형성되었으며 그 일단은 폭이 넓고 평탄한 단면을 지닌 두부(511)를 형성하고 있다. 외부폐자로 형성부철심(520)은 여자부철심(510)과 마찬가지 입자배향된 자성재료의 박판을 사용하여 그 □형상 드레스 성형품을 적층하여 코오킹함에 따라 □형상의 환상부가 일체로 하여 형성된다. 더우기(521)은 점화코일(300)의 부착용령부이다. 여자부철심(510)은 두부(511)의 단면(A2)과 외부폐자로 형성부철심(520)의 안쪽대향표면(A1) 사이의 공극부(A1-A2)내에는 제10도에 확대하여 나타낸 바와 같이 여자부철심(510)이 여자되었을 때 그 속에서 발생하는 자속과 대항하도록 즉 여자부철심(510) 및 외부폐자로 형성부철심(520)의 각각과 영구자석(530) 사이의 서로 이웃하는 면이 동극성이 되도록 이미 설명한 강력한 영구자석재료로된 영구자석(530)이 배설되어 있다. 재차 제9도를 참조하거니와 영구자석(530)은 여자부철심(510)의 두부(511)의 단면(A2)의 전체를 덮을 수 있는 치수를 지니고 있다. A3은 외부폐자로 형성부철심(520)의 내측면에 맞닿는 여자부철심(510)의 다른단면을 나타내고 있다. (310) 및 (320)은 여자부철심(510)위에 동심으로 배설된 내부보빈(610) 및 외부보빈(620)위에 각기 감겨진 1차코일 및 2차코일이다. (700)은 점화코일 케이스이며 제1케이스(720) 및 제2케이스(730)을 포함하고 있다. (710)은 점화코일 케이스(700)내에 주입경화된 주형수지(注型樹脂 : potting resin)를 뜻한다.
상기한 본 발명의 점화코일의 구성에 있어서의 몇가지의 개량점에 대하여 설명한다. 먼저 제9도에 있어서, 상기와 같이 여자부철심(510)과 외부폐자로 형성부철심(520) 사이의 공극부(A1-A2)내에 영구자석(530)이 삽입되어 있으면 1차코일(310)의 통전에 따라 여자부철심(510)내에 발생하는 자속은 영구자석(530)으로부터 발생하는 자속과 반발하기 때문에 제10도로부터 아는 바와 같이 영구자석(530)과 여자부철심(510) 및 외부폐자로 형성부철심(520)의 각각과의 사이에 반발력이 발생하여 서로 떨어지려한다. 그러나 외부폐자로 형성부철심(520)은 환상의 일체구조로 되어 있으므로 공극부(A1-A2)에 가하여지는 반발력에 대항할 수 있으며 그에 따라 변형을 방지할 수 있으므로 그것을 방지하기 위한 특별한 보강용부재이 설치는 불필요하다. 제11도를 참조하면 제9도에 나타낸 형상의 외부폐자로 형성부철심(520)의 내부치수를 W〈L으로 되도록 설정함에 따라 자성재료의 박판으로부터 외부폐자로 형성부철심(520)용 박판을 프레스성형할때에 외부폐자로 형성부철심(520)용 박판부분의 안쪽의 자성재료박판의 부분을 사용하여 제11도에 도해한 바와 같은 배치를 이용함에 따라 외부폐자로 형성부철심(520)용 박판의 프레스성형과 동시에 여자부철심(510)용 박판을 프레스성형할 수 있다.
이와 같이하면 철심(500)용의 자성재료박판의 성형가공 공정을 간략화하여 그와 함께 그때의 철심(500)의 제작의 수율을 개선할 수 있다. 제12도에 나타낸 본 발명의 점화코일의 외부폐자로 형성부철심(520)의 실시예에서는 전술한 바와 같은 자성재료의 박판의
Figure kpo00013
형상의 프레스성형품을 적층하여 코오킹으로 형성한 2개의 분할철심(522) 및 (523)을 여자부철심의 중심축선상의 양단부에서 두드려맞춤(driving fit) 용접등이 결합가공 공정을 거쳐 강고하게 일체화한 구성을 이용하고 있으나 그에 의하여도 제9도의 □형상의 외부폐자로 형성부철심(520)과 동일한 효과를 발휘시킬 수 있다. 제9도에 나타낸 본 발명의 점화코일에 있어서는 영구자석(530) 여자부철심(510) 및 외부폐자로 형성부철심(520)의 각각의 치수공차등의 관계상 그것들을 가공한 다음 짜서맞추었을때 영구자석(530)과 여자부철심(510) 및 외부폐자로 형성부철심(520)의 각각과의 사이 및 여자부철심(510)과 외부폐자로 형성부철심(520) 사이의 각접합부에는 미소공극이 발생하는 것은 피하기 어렵다. 그래서 본 발명의 점화코일의 자전변환성능을 향상시키기 위하여는 이것들의 미소공극의 발생으로 인한 자기회로의 자기저항의 증가를 가능한한 감소시키는 것이 필요하게 된다.
상기한 목적을 위하여 제9도에 나타낸 본 발명의 점화코일의 구성에 있어서는 영구자석(530)의 상하양면의 접합부에 있어서의 공극자기저항을 감소시키기 위하여 제5도, 제6도 및 제7도에서 설명한 바와 같이 여자부철심(510)의 영구자석(530)의 접합단부는 확대되어 SG〉SF로 된다. 제13도는 상기한 목적을 위하여 다시금 여자부철심(510)의 다른 단부의 폭을 T자형상으로 넓혀서 그 다른 단면(A3)을 Sδ와 같이 확대함에 따라 여자부철심(510)의 다른단면(A3)과 외부폐자로 형성부철심(520)의 안쪽면사이의 공극(δ)에 의한 공극자기저항을 감소시켜서 영구자석의 자기 에너지의 유효한 이용을 꾀하는 것을 의도한 본 발명의 점화코일의 여자부철심의 구성을 나타내고 있다. 이러한 경우 여자부철심(510)의 다른 단면과 외부폐자로 형성부철심(520)의 대향내측면과의 접합부의 면적을 확대하기 위한 구성으로서는 제13도에 나타낸 바와 같이 여자부철심(510)의 타단의 폭을 T자형상으로 넓힌 구성의 밖에도 제14(a)도 및 제14(b)에 나타낸 바와 같이 여자부철심(510)의 중심축선에 대하여 경사한 접합면을 구성으로 할수도 있다.
이상 제9도에 도해한 바와 같이 여자부를 포함하는 폐자로를 형성하는 철심의 일부분에 설치된 공극부내에 영구자석이 삽입된 구성을 지닌 점화코일에 있어서 철심과 철심 및 철심과 영구자석사이의 접합부에 있어서의 공극자기저항으로 인한 자기에너지와 2차코일의 기전력에의 변환효율의 저하를 방지하도록 상기한 접합부의 대향면적을 증대하기 위한 구성에 대하여 제13도 및 제14도를 참조하여 설명하였으나 다음에는 상기한 접합부에 있어서의 공극 그 자체의 발생을 적극적으로 억지하기 위한 구성에 대하여 설명한다.
상기한 목적을 위하여 사용되는 구성으로서는 제15(a)도에 나타낸 바와 같은 종래공지의 이른바 E-I형 철심을 사용하여 E자형철심의 중앙다리(central lag)(721)의 단면(A12)과 I자형철심(710)의 지향측면(A11)사이에 영구자석(730)을 삽입하여 E자형철심과 I자형철심을 서로 접합시키는 구성이 있다. 그러나 동 구성에 있어서는 E자형 및 I자형 양 철심의 다듬치수(finished size)와 영구자석의 두께의 불균형으로 A11, A12, A13, 및 A14의 각각의 상호접합면의 평탄도는 충분하게는 하기 어렵기 때문에 그것들의 접합부에 있어서의 공극의 발생을 피하기는 곤란하였다. 이러한 불합리를 제거하기 위한 본 발명의 점화코일의 철심의 구성으로서는 제15(b)도에 나타낸 바와 같이 E자형 철심의 양외측다리(722) 및 (723)의 각각의 단면과 그것들에 각각 대향하는 I자형 철심(710)의 양 단면과를 E자형 철심의 다리의 중심축선에 대하여 경사진 테이퍼형상 경사면으로 함에 따라 I자형철심(710)에 상하방향의 변위를 부여하는 것이 가능하게 되기 때문에 E자형 및 I자형의 양 철심의 각각의 테이퍼형상 경사면을 서로 접합시켜두어서 도해와 같은 외력(F)을 가하면서 용접등의 수단을 사용하여 양철심의 테이퍼형상 경사면의 접합부를 서로 강고하게 결합시키면 상기한 바와 같은 구성부분의 치수의 불균형의 존재에도 불구하고 공곡의 발생을 억지할 수 있으며 그에 따라 점화코일의 자전변환성능의 저하를 방지하여 안정되고 양호한 성능을 부야할 수 있다.
다음에 제9도에 나타낸 본 발명의 점화코일을 실제로 제작하는 경우에 여자부철심(510)의 부폐자로 형성부철심(520) 및 영구자석(530) 사이의 상호 접합부에 발생하는 공극을 가장 적합하게 배치하기 위한 구성에 대하여 설명한다. 제9도에 나타낸 바와 같은 본 발명의 점화코일의 철심 및 영구자석의 배설의 구성에 있어서는 제16도에 대략 나타낸 바와 같은 따로따로 가공완료의 외부폐자로 형성부철심(520)의 서로 대향하는 안쪽 면사이 내부치수(h1), 여자부철심(510)의 전체길이치수(h2) 및 영구자석의 두께의 치수(lM)의 불균형 및 접합면(A1), (A2) 및 (A3)과 영구자석의 양면의 불충분한 평탄도에 따라 접합부에 있어서의 공극의 발생을 피할 수 없다.
상기한 구성의 점화코일의 종래의 조립작업시에 있어서는 상기한 바와 같이 필연적으로 발생하는 공극을 배치하는 장소로서 3개의 접합면(A1), (A2) 및 (A3)의 어느것이 접합되는 접합부를 선택할 것인가에 대하여는 하등의 고려도 쓰여지지 않았으므로 당연히 조립이 종료한 다음의 점화코일의 자전변환성능에 불균형을 발생한다고 하는 불합리가 있었다.
상술한 바 불합리를 해소하기 위한 본 발명의 점화코일의 개량된 구성을 제17도를 참조하여 설명한다. 제17도는 상술한 구성의 개량한 개소를 알기 쉽게 나타내기 위하여 제9도에 도해한 점화코일의 주요부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
본원 발명자의 조사에 따라 상술한 원인에 의하여 본 발명의 점화코일의 자기회로내에 발생하는 공극에 기인하는 점화성능의 저하 및 불균형에 대하여는 공극을 영구자석의 어느한편의 면상에 설치한때가 영향이 적다는 것을 알았다. 그 때문에 제17도에 나타낸 바와 같이 본 발명의 점화코일에 있어서는 여자부철심(510)과 외부폐자로 형성부철심(520) 사이의 접합부와 여자부철심(510)의 두부(511)의 단면영구자석(530)사이의 접합부와는 공극의 발생이 가급적 적어지도록 밀착하여 접합시키고 발생하는 공극은 영구자석(530)의 상면과 외부폐자로 형성부철심(520)의 대향내측면과의 사이에 위치시키는 구성을 이용하고 있다.
다음에 상술한 상태를 구현하기 위한 구체적 구성을 제17도를 참조하여 설명한다. (701)은 프라스틱제품의 안쪽코일케이스이며 외부폐자로 형성부철심(520)의 안쪽면에 잇따르도록 일체적으로 성형되어 있다. 플라스틱제의 내부보빈(610)은 여자부철심(510)의 외주면상에 일체로 성형되어 있다. 플라스틱제의 외부보빈(620)은 내부보빈(610)의 외부에 고정되어 있다. 내부보빈(610)의 넓어진 상부개구단에는 돌출부(611)가 설치되어 있으며 그것은 안쪽코일케이스(701)의 상부의 커다란 개구부의 안쪽으로 강제로 끼워져 있다. 이와같이 내부보빈(610)의 돌출부(611)가 상부에서 안쪽코일케이스(701)의 개구부내에 압입되면 그 반작용의 힘에 의하여 여자부철심(510)의 하단면(A3)은 외부폐자로 형성부철심(520)의 아래쪽 안쪽면에 밀착하여 맞닿게 되기 때문에 점화코일의 조립시에 나타나게 되는 공극은 확실히 영구자석(530)의 상면과 외부폐자로 형성부철심(520)의 위쪽의 한쪽면 사이에 위치하게 할 수 있다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이 본 발명에 의하면 점화코일의 자기회로중에 끼워진 강력한 영구자석이 기능을 유효하게 활용하기 위하여 적절한 형상, 치수등의 철심 및 영구자석을 포함하는 자기회로를 지닌 구성을 구현함에 따라 동일성능을 지닌 종래기술에 의한 점화코일와 비교하여 비약적으로 소형 경량화된 점화코일을 얻을 수 있었다. 나아가서 본 발명에 의하면 상기한 점화코일의 자기회로의 구성의 개량을 실현함에 따라 상기한 점화코일의 뛰어난 자전변환 기능을 충분히 발휘하게 할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 그 일부에 설치된 공극부를 개재하여 폐자로(Closed magnetic circuit)를 형성하는 철심과 동철심의 여자부철심외주에 감겨져 통접함에 따라 철심을 여자(exciting)하는 1차코일와 1차코일와 동심으로 감겨진 2차코일와, 철심의 공극부(air-gap portion)에 삽입되어 전술한 1차코일의 통전(energization)에 의한 여자방향과는 반대방향으로 자화(magnetization)된 영구자석등을 구비한 점화코일인데 영구자석의 두께(lM) 및 단면적 단면적(SM)과 철심의 여자부의 단면적(SF) 및 영구자석 삽입부의 단면적(SG)이 다음의 조건을 만족하도록 구성된 것을 특징으로 하는 점화코일.
    0.6㎜〈ℓM〈1.8㎜
    2〈SM/SF〈6
    1.5〈SG/SF〈4.5
  2. 제1항에 있어서, 영구자석으로서는 그 투자율이 μ=1의 값을 지닌 것을 선정하는 것을 특징으로 하는 점화코일.
  3. 제1항에 있어서 철심은 □형상의 외부폐자로 형성부철심과 그 외부폐자로 형성부철심의 안쪽에서 그 외부폐자로 형성철심이 마주 본 제1 및 제2의 안쪽면에 대하여 각기 대향하도록 배치된 제1 및 제2단면(end surface)을 지닌 여자부철심등으로 되었으며 여자부철심의 제1단면과 외부폐자로 형성부철심의 제1 안쪽면사이에 영구자석이 개재하도록 배설되어 있음을 특징으로 하는 점화코일.
  4. 제3항에 있어서 외부폐자로 형성부철심은 제1 및 제2안쪽면의 각각의 중앙부에서 서로 강고하게 결합되어서 일체화된 2개의 분할철심으로 된 것을 특징으로 하는 점화코일.
  5. 제3항에 있어서 여자부철심의 제2단면은 외부폐자로 형성부철심의 제2안쪽면에 밀착하여 맞닿게 하고 그에 따라 점화코일의 자기회로내에 발생하는 공극은 실질적으로 영구자석과 외부폐자로 형성부철심의 제1안쪽면사이 및 영구자석과 여자부철심의 제1단면사이의 적어도 한편에 형성되도록 된 것을 특징으로 하는 점화코일.
  6. 제5항에 있어서, 여자부철심의 제2단면과 외부폐자로 형성부철심의 제2안쪽면의 접합부의 접합면적을 크게 하기 위하여 여자부철심의 제2단면측의 단부는 여자부철심의 축방향중앙부분보다도 큰 외곽치수(contour dimension)를 지니도록 된 것을 특징으로 하는 점화코일.
  7. 제5항에 있어서, 여자부철심의 제2단면과 외부폐자로 형성부철심의 제2안쪽면의 접합부의 접합면적을 크게하기 위하여 여자부철심의 제2단면은 여자부철심의 축선에 대하여 경사진 하나이상의 경사면을 지녔으며 여자부철심의 제2단면은 제2단면의 경사면의 경사각도와 동일한 경사각도로서 대향하도록 외부폐자로 형성부철심의 제2안쪽면상에 설치된 경사면과 맞닿도록 된 것을 특징으로 하는 점화코일.
  8. 제1항에 있어서 철심은 중앙다리(central leg) 및 양끝다리의 3개의 다리를 지닌 E형철심과 전술한 바 3개의 다리 각각의 단면에 대하여 그 하나의 측면이 대향함에 따라 폐자로를 형성하도록 배치된 I형철심을 포함하고 또한 E형철심의 중앙다리를 여자부철심으로서 구성되어 있으며 영구자석은 E형철심 중앙다리의 선단면과 I형철심의 대향측면의 중앙부사이에 삽입되어 있으며 I형철심의 양선단부와 E형철심의 양끝다리의 선단부에는 E형철심의 다리중심축선에 대하여 경사진 경사면이 각기 설치되어 있고 또한 I형철심의 양선단부의 경사면과 E형철심의 양끝다리선단부의 경사면은 각기 서로 대면하도록 배치되어 철심의 조립작업시에는 I형철심은 E형철심에 향하여 꽉 누르도록 다리중심선의 방향으로 가압력을 가하여 I형철심의 양선단부의 경사면을 E형철심의 양끝다리선단부의 경사면에 가압접합하면서 각기 서로 강고하게 결합하게 함에 따라 점화코일의 자기회로내에 있어서의 공극의 발생을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 점화코일.
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