KR950015008B1 - 점화코일(ignition goil) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

점화코일(IGNITION GOIL)

제1도는 본 발명에 따른 점화코일의 단면도.

제2도는 제1도에 도시된 점화코일의 부품 단면도.

제3도는 제1도에 도시된 자기부 대신 사용가능한 자기부의 측면도.

제4도는 제3도의 4-4선에 따른 단면도.

제5도는 제4도의 5-5선에 따른 단면도.

제6도는 제1도의 점화코일용 일부 수정된 자기회로를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 케이스 12,14 : 자기부

16 : 코어부재 18 : 제1권선부

20 : 스풀 22 : 제2권선부

28 : 충진합성물

본 발명은 점화코일(IGNITION COIL)에 관한 것으로, 특히 점화코일용 자기회로부가, 철분입자용 결합제를 이루는 전기적 절연물질로 코우팅(coating)된 철분입자로 이루어지고, 상기 철분입자를 전기적으로 서로 절연시켜 철분입자 사이에 절연공간을 형성하도록 된 자기부를 포함하는 점화코일에 관한 것이다.

점화코일은 보통 제1권선부와 제2권선부를 위한 자기회로(magnetic circuit)로써 철박판과 같은 재질을 사용한다. 이러한 예는 미국특허 제4,480,377호에 공개되어 있다. 그러나, 이러한 철박판으로 된 적층형을 사용하는데에는 몇가지 문제점이 있다.

즉, 철박판을 사용하면 설계의 팩케이징(packing)에 있어서 크기와 형상의 제한을 초래한다.

또한, 점화코일을 충진물질이 철박판과 잘 조화되지 않는다.

즉, 충진물질이 박판적층부에 가해지게 되면, 철박판의 날카로운 모서리부위에 응력균열(stress crack)이 발생된다.상기 박판적층부와 관련된 또다른 문제점은 자기회로부가 상기 점화코일의 제작도중에 정확하게 조정되어야만 하는 공간을 필요로 한다는 것이다.

이러한 공간의 조정작업은 상기 언급된 미국특허에 설명되어 있다.

본 발명에 따른 점화코일은 축방향으로 연장되고 자기물질로 이루어진 코어수단 ; 상기 코어수단을 중심으로 설치된 제1권선부 ; 상기 제1권선부를 중심으로 설치된 제2권선부 ; 축방향으로 일정간격 떨어진 단부벽 ; 자기물질로 이루어지고, 제2권선부의 외측에 위치되며, 상기 단부벽을 자기적으로 연결하는 축방향으로 연장된 수단을 포함하는 점화코일에 있어서, 상기 단부벽은 전기적 절연물질로 된 결합제에 철분입자가 포함되어 형성되고, 상기 전기적 절연물질은 철분입자사이에 다수개의 간격을 형성시켜 공간과 같이 작용하도록 철분입자사이에 배치되며, 상기 철분의 량과 상기 간격의 수는 철의 포화를 방지하도록 사전에 결정되고, 상기 단부벽은상기 코어수단에 의해서 연결되는 한편 ; 그리고, 상기 축방향으로 연장된 수단은 제2권선부를 중심으로 원주방향에서 단지 일부분만 연장되어 있다.

따라서, 본 발명은 점화코일의 자기회로부 부분들이 전기적 절연물질로 서로 절연되는 철분으로 구성되고, 상기 전기적 절연물질은 철분입자를 서로 결합시켜주도록 된 점화코일을 제공함에 목적이 있다.

철분과 전기적 절연물질로 형성된 부분을 사용하여 철박판에 관련된 설계와 제작상의 문제점을 해소시킨다. 즉, 자기부는 충진물질과 잘 조화되게 된다. 또한, 철분과 전기적 절연물질의 합성물은 여러 형상으로 성형가능하다.

또한, 철분과 전기적 절연물질을 사용함으로써, 자기회로부에 조정이 필요한 공간을 형성시킬 필요가 없게 된다. 즉, 상기 공간은 철분의 각 입자가 전기적 절연물질로 코우팅되어 있기 때문에 자기회로부를 통해 분포된다. 다른식으로 설명하면, 상기 합성물질이 상기 자기회로부를 통해 많은 소공간을 갖추어서 공간처럼 작용하게된다.

미국특허 제2,885,458호는 원형 또는 환상(toroidal)코어가 철분 및 일정형상으로 성형되는 페놀(Phenolic)과 같은 결합제로 구성된 점화코일을 공개하고 있다. 이러한 구성이 본 발명과 다른점은 여러가지 중에서 상기 자기회로가 적어도 2부분으로구성되어 상기 점화코일의 제1 및 제2권선부의 조립체를 촉진하기 위하여 배치된 점이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.

제1도에서, 참조번호(10)는 성형된 가소성 절연물질로 구성된 케이스(일반적으로 캡형)이다.

케이스(10)내에 위치된 2개의 자기부(12,14)(보통 L형)는 절연코일의 자기회로부를 형성한다.

이 자기부(12,14)는 철분과 전기적 절연물질로 된 합성물질로 압축성형되어 도면과 같은 형상을 이룬다.

상기 합성물질을 이하에서 보다 상세히 설명한다.

자기부(12,14)는 형상은 동일하고, 상기 자기부중의 하나가 제2도에 확대도시되어 있다. 보다 상세히 설명하기 위해, 자기부(14)가 제2도에 도시되어 있다.

자기부(14)는 직사각형 구멍(14A), 원형내표면(14C)을 갖춘 축방향으로 연장된 부분(14B) 및, 방사형으로 연장된 일측단벽부(14D)를 포함하고 있다.

자기부(12)의 일치되는 부분은 12A,12B,12C 및 12D로 나타나 있다. 축방향으로 연장된 부분(12B,14B)의 단면은 선(15)을 따라 맞닿아서 축방향으로 연장된 수단을 형성한다.

이러한 결합은 자기부(12,14)를 케이스(10)의 내부에 대향된 표면에서 가압 결합시켜 유지되게 된다.

점화코일은 자기물질로 형성된 코어부재(16)를 갖추고 있다.

코어부재(16)는 단면이 직사각형으로 구멍(12A,14A)에 일치하도록 되어 있다.

코오부재(16)은 점화코일의 조립도중에 직사각형 구멍(12A,14A)에 삽입되고 상기 직사각형 구멍에 가압 결합된다. 코어부재(16)의 최종조립된 위치에서 상기 양 단부는 각각 직사각형 구멍(12A,14A)에 위치된다. 상기 코어부재(16)는 자기부(12,14)와 전기적으로 연결되고, 점화코일의 제1 및 제2권선부(18,22)용 코어 또는 코어수단의 역할을 한다.

코어부재(16)는 철박판의 적층형으로 즉, 다수개의 철박판으로 형성가능하다. 다른 방식으로는, 코어부재(16)는 견고한 철심 또는 바(BAR)로서 가능하다. 또한, 코어부재(16)는 자기부(12,14)와 동일물질 즉, 철분입자와 전기적 절연물질의 성형된 합성물로 형성가능하다.

점화코일의 제1권선부는(18)로 나타낸다.

제1권선부는 절연물질로 형성된 스풀(20)에 감겨지고 지지된 다수의 권선횟수를 갖는 코일로 구성되어 있다. 스풀(20)과 제1권선부(18)는 코어부재(16)을 중심으로 설치된다.

점화코일의 제2권선부는 (22)로 나타낸다.

제2권선부(22)는 소위 세그먼트(segment) 권선형으로, 이는 다수개의 연속적으로 연결된 권선부 또는 부분(24)을 갖추어 스폴(spool)(26)에 형성된 원형 홈에 권선되기 때문이다.

12개의 각각 권선부가 제1도에 도시되어 있다. 스풀(26)은 전기적 절연물질로 형성된다.

상기 설명된 점화코일을 조립하기 위하여, 예를들면, 코어부재(16)의 일측단이 자기부(12)의 직사각형 구멍(12A)에 삽입된다. 스풀(20)과 제1권선부(18)로 구성된 제1권선유니트가 코어부재(16)위로 조립된다. 곧이어, 스풀(16)과 제2권선부(22)로 된 제2권선유니트가 제1권선유니트 위로 조립된다. 상기 자기부(14)는 코어부재(16)의 일측단이 직사각형 구멍(14A)로 삽입되고, 축방향으로 연장된 부분(12B,14B)의 끝단 표면이 서로 접촉되도록 조립된다.

상기 여러부품이 설명된 바와같이 조립되면, 케이스(10)내에 안치되고 절연물질로 형성된 충진합성물(28)로 싸여지게 된다. 이러한 충진합성물(28)은 점화코일의 여러부분을 서로 고정시키고 케이스(10)에 부착시켜 점화코일의 여러부품들이 케이스(10)내에 유지되도록 한다.

다른 방식으로 설명하면, 충진합성물(28)은 점화코일의 여러부품 주위의 개방된 공간에 충진된다.

제3-5도는 제1도에 도시된 점화코일의 자기부(12,14)를 대신하여 설치되는 자기부(30)를 나타낸다.

상기 자기부(30)는 자기부(12,14)에 사용된 동일방식의 자기물질, 즉, 철분입자와 전기적 절연물질로 성형된 합성물로 형성되어 있다.

자기부(30)는 축방향으로 연장된 부분(30C)에 의해 결합되는 일측단 벽부(30A,30B)를 갖추고 있다. 일측단 벽부(30A,30B)는 각각, 슬롯(slot)(30D,30E)을 갖추고 있다.

(개구부가 양측단에 형성되고 방사형으로 연장된 상태).

슬롯(30D,30E)은 상기 슬롯에 가압고정되는 코어부재(16)와 같은, 코어부재의 측단을 수용한다. 축방향으로 연장된 부분(30C)은 제1도에 도시된 구성의 축방향으로 연장된 부분(12B,14B)와 동일한 기능을 수행하여 축방향으로 연장된 수단을 형성한다는 것을 알 수 있다.

제6도는 또 다르게 수정된 자기회로를 나타낸다. 제6도에서 자기부(32,34)는 제1도의 자기부(12,14) 및 코어부(16)를 대신하고 있다.

제1 및 제2권선부(18,22)가 개략적으로 도시되고 제1도에 도시된 것과 같은 스풀을 갖추고 있다.

자기부(32,34)는 자기부(12,14)와 같은 자기물질의 동일한 방식, 즉, 철분입자와 전기적 절연물질의 합성물로 형성되어 있다.

자기부(32)는 축방향으로 연장된 부분(32A)과, 상기 지지부(34)의 축방향으로 연장된 부분(34A)의 단면과 인접하거나 또는 맞닿은 단면을 갖추고 있다.

축방향으로 연장된 부분(32A,34A)은 제1도의 축방향으로 연장된 부분(12B,14B)과 일치하고, 상기 부분과 동일한 형상을 갖추며, 따라서 축방향으로 연장된 수단을 형성한다. 제6도에는, 제1권선부(18)과 제2권선부(22)의 코어는, 분리된 부분이라기 보다는 자기부(32,34)의 맞닿아서 축방향으로 연장된 부분(32B,34B)로 형성되어 있다.

축방향으로 연장된 부분(32B,34B)는 서로 일치되고, 자기부(32,34)의 일측단부(32C,34C)로부터 축방향으로 연장된다.

축방향으로 연장된 부분(32B,34B)은 코어부재(16)과 같은 사각 단면으로 되거나, 원형단면을 갖추고 있다.

상술한 바와같이, 자기부(12,14,16,30,32,34) 모두는 자기합성물로 형성되고 즉, 전기적 절연물질로 구성된 결합제에 철분입자가 포함되어 있다. 최종적으로 압착성형된 제품은 각각의 철분입자가 전기적 절연물질로 코우팅되어 있다. 상기 절연물질은 2가지 기능을 갖추는 바, 각각의 철분입자를 절연시키고, 서로 결합시키는 역할을 한다. 상기 전기적으로 절연되도록 코팅된 상기 철분입자사이는 합성물질을 통해 분포된 수많은 소공간과 같이 작용한다. 물론, 상기 공간이 실제적으로 공기로 형성된 것은 아니지만, 상기 절연물질이 공기와 동일한 투자율을 갖추고 있기 때문에, 공간과 같은 효과가 얻어진다.

본 발명은 사용된 철분입자방식 또는 사용된 입자절연방식에 국한되지 않는다. 상기 철분의 평균입자크기는 약 0.1㎜(0.004inch)이다. 철분의 한 예로서는 HOEGANEAS GORP. 1000B 파우더이다. 이 철분은 적절한 에폭시 수지 파우더와 혼합되고 상기 혼합물은 프레스 또는 몰드(mould)로 가압되고 원하는 현상을 얻는다. 일정형상으로 된 합성물을 양생되고, 최종생산물은 철분입자를 서로 결합시켜 주는 에폭시 절연물질로 철분입자가 서로 절연되어지는 합성물로 된다.

상기 최종생산물은 철분입자로 된 잔유물에 대하여 에폭시 물질이 중량으로 약 0.5-2%의 범위를 갖추고 있다.

상기 합성물질은 양생된 열가소성 물질로 서로 결합되고 공간이 형성된 철분입자로 구성가능하다.

즉, 약 0.1㎜(0.004inch)의 평균입자크기를 갖춘 철분은 열가소성 물질로 코우팅될 수 있다.

상기 코우팅된 입자는 열이 가해지는 몰드에 안치되고, 원하는 형상과 밀도를 갖추도록 가압 성형된다.

상기 최종생산물은 양생된 열가소성 물질과 철분입자로 구성된 합성물질이다. 상기 양생된 열가소성 물질은 철분입자를 서로 결합시켜 대다수의 철분입자를 서로 절연시킨다. 그러나, 철분입자중의 일부는 성형압력이 작용되는 도중에 서로 결합될 가능성이 있으나, 최종생산물은 다수의 공간을 갖추어 공기층을 갖는 공간과 같이 작용한다. 최종생산물은 체적으로 약 96%의 철분입자와 약 4%의 열가소성 물질로 된다.

금속박판을 이용하는 종래의 점화코일 설계에 있어서, 철판의 밀도는 일정치를 갖춘다. 따라서, 상기 회로부로 설계되는 철의 량(amount)(자속밀도에 따라 회로부의 포화상태를 방지하기 위함)은 박판의 단면적과 적층 팩터(factor)에 따라 조정된다.

또한, 철판은 연속적으로 되어 있기 때문에 상기 회로부에 설계되는 공간(원하는 에너지저장을 위하여 필요한 제1차 인덕턴스를 조절하기 위함)은 상기 회로부의 물리적으로 절단된 량에 따라 조정된다.

전기적으로 절연된 철분입자를 사용하는 점화코일 설계에 있어서, 상기 분말로 된 금속형태의 밀도는 변화가능하다.

따라서, 회로부로 설계되는 철의 량은 다면적과 분말로 된 금속가압과정에서 얻어지는 밀도에 따라 조정된다.

또한, 상기 분말로 된 철분입자는 전기적 절연코우팅으로 서로 절연되고, 따라서, 회로부의 설계에 적용된 공간은 상기 분말로 된 금속형태로 존재하는 코우팅 된 분말 철입자수와 그 사이에 형성된 공간에 의해 조정된다. 코우팅된 철입자로 존재하는 수와 그 사이에 형성된 공간은 상기 형태, 단면적 및 분말로 된 금속가압과정에서 얻어지는 밀도로 설계된 자속통로의 길이로 결정된다.

상기 철의 량과 공간의 존재사이에는 상기 분말로 된 금속형태에서 생성된 자속밀도와 관련된 상관관계가 있다. 이러한 상관관계는 아래와 같이 설명될 수 있다. 일정한 점화코일 설계에 있어서, 알려진 분말로 된 금속물질의 량을 이용하여, 원하는 점화코일의 성능을 갖출 수 있는 철의 량과 공간의 량이 결정될 수 있다. 그리고, 자기회로부의 크기와 형상을 개선시키기 위하여, 상기 단면적은 최적상태로 제작되어야만 한다. 만일 충분한 단면적을 갖추지못하게 되면, 자속밀도는 너무 높아서 상기 철을 포화시킬 것이다. 상기 철의 포화상태는 낮은 에너지 전송효울과 높은 코어손실때문에 낮은 성능을 유발할 것이다. 만일, 과소한 단면적을 갖출 경우에는, 상기 자속밀도는 너무 낮아서 자속선이 상기 공간을 우회할 것이다.

상기 공간의 존재하는 수가 충분히 저장된 에너지를 갖추도록 충분하게 형성될 수 있으나, 상기 공간 모두가 자기회로부에 이용되는 것은 아니다. 따라서, 상기 철의 명백한 포화상태가 발생될 수 있고, 낮은 에너지 전송효율과 높은 코어손실때문에 낮은 성능을 갖추게 될 것이다.

그러므로, 자기회로부에 과소한 단면적에 따른 과도한 철이 존재하면, 상기 코우팅된 철 입자와 그 사이에 형성된 공간으로 발생된 누적공간이 점화코일 설계와 관련되어 정확하게 되었다 하더라도, 상기 자속선은 선택적으로 단지 상기 공간의 일부만을 이용하게 된다.

이러한 현상은 바람직하지 못한 결과이다.

상기 철이 모두 활용되지만 포화되지 않고, 상기 공간이 모두 활용되지만 포화되지 않는 점이 자기회로부용 전기적 절연분말 금속입자를 활용하는 가장 효울적인 점화코일 설계에 바람직한 설계기준이다.

최적의 결과를 얻기 위하여, 상기 자기회로부는 전기적 성능과 관련되어 일정한 점화코일 설계로 얻어지는 상기 설명된 방식을 설계된다.

Claims (7)

1. 축방향으로 연장되고 자기물질로 이루어진 코어수단(16) ; 상기 코어수단을 중심으로 설치된 제1권선부(18) ; 상기 제1권선부를 중심으로 설치된 제2권선부(22) ; 축방향으로 일정간격 떨어진 단부벽(12D,14D) ; 자기물질로 이루어지고, 제2권선부의 외측에 위치되며, 상기 단부벽을 자기적으로 연결하는 축방향으로 연장된 수단(12B,14B)을 포함하는 점화코일에 있어서, 상기 단부벽(12D,14D)은 전기적 절연물질로된 결합제에 철분입자가 포함되어 형성되고, 상기 전기적 절연물질은 철분입자사이에 다수개의 간격을 형성시켜 공간과 같이 작용하도록 철분입자 사이에 배치되며, 상기 철분의 량과 상기 간격의 수는 철의포화를 방지하도록 사전에 결정되고, 상기 단부벽(12D,14D)은 상기 코어수단(16)에 의해서 연결되는 한편 ; 그리고, 상기 축방향으로 연장된 수단은 제2권선부(22)를 중심으로 원주방향에서 단지 일부분만 연장됨을 특징으로 하는 점화코일.
2. 제1항에 있어서, 상기 코어수단(16)이 다수개의 철박판으로 구성됨을 특징으로하는 점화코일.
3. 제1항에 있어서, 상기 코어수단이 철심(iron rod)으로 됨을 특징으로 하는 점화코일.
4. 제1항에 있어서, 상기 코어수단(32B,34B)이 일측단 벽부(32C,34C)와 동일물질로 구성됨을 특징으로 하는 점화코일.
5. 제1항에 있어서, 상기 코어수단이 일측단벽부(32C,34C)의 맞닿은 축방향으로 연장된 부분(32B,34B)로 구성됨을 특징으로 하는 점화코일.
6. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향으로 연장된 수단이 제2권선부(22)의 외측에 위치되고, 일측단벽부(12D,14D,32C,34C)의 축방향으로 연장되어 맞닿은 부분(12B,14B,32A,34A)으로 구성됨을 특징으로 하는 점화코일.
7. 제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향으로 연장된 수단이 제2권선부(22)의 외측에 위치되고, 일측단벽부(30A,30B)의 물질과 동일한 형식 및, 일체로 된 물질의 축방향으로 연장된 부분(30C)로 구성됨을 특징으로 하는 점화코일.

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