(57)【要約】  １次コイル（２）及び２次コイル（３）の内側に配置されたセンターコア（１）と、１次コイル（２）及び２次コイル（３）の外側に配置され、センターコア（１）に当接する第１サイドコア（４）及び第２サイドコア（６）と、第１サイドコア（４）及び第２サイドコア（６）の間に配置されるマグネット（５）により磁路を形成し、第１サイドコア（４）及び第２サイドコア（６）の当接部で形成される空間部の形状を、前記磁路に対して斜めに配置されるマグネット（５）の挿入部と、マグネット（５）の両端部にて前記磁路に対して垂直な空隙を形成する形状にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次コイル及び２次コイルの内側に配置されたセンターコアと、前記１次コイル及び前記２次コイルの外側に配置され、前記センターコアに当接する第１サイドコア及び第２サイドコアと、前記第１サイドコア及び前記第２サイドコア間に配置されるマグネットと、
を備え、前記センターコアと、前記第１サイドコア及び前記第２サイドコアと、前記マグネットを経由する磁路を形成する点火コイルにおいて、
前記第１サイドコア及び前記第２サイドコアは両者の当接部で空間部を形成し、前記空間部の形状は、前記磁路に対して斜めに配置される前記マグネットの挿入部と、前記マグネットの両端部にて前記磁路に対して垂直な空隙を形成する形状であることを特徴とする点火コイル。
【請求項２】
前記空隙の内周側の空隙が、前記１次コイルの巻線長の中心軸から±１０％の軸線上にあることを特徴とする請求項１に記載の点火コイル。
【請求項３】
前記空隙の間隔が、前記マグネットの厚み以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の点火コイル。
【請求項４】
前記空隙の間隔が、前記マグネット厚みの０．４５〜０．５５倍であり、且つ前記空隙の幅が磁路に対する角度θ＝１０°〜１３°になる寸法であることを特徴とする請求項１または２に記載の点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、点火コイルに係り、特に、内燃機関の点火プラグに高電圧を供給する点火コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関用点火コイルに用いられる閉磁路構成の磁気回路は、１次コイルおよび２次コイルの内側に配置されたセンターコアと、一方の端面がセンターコアの一端面に当接し、他方の端面がマグネットを介してセンターコアの他端面に当接するサイドコアとで構成されている。【０００３】
またその他、例えば特開平１０−２７５７３２公報（特許文献１）に開示されているように、１次コイルおよび２次コイルの外に位置するサイドコアに、コアの断面積よりも面積の大きい板状のマグネットを磁路に対し傾斜してコアに接着し、１次コイルあるいは２次コイルの巻線中央部から等距離の垂直線上で交錯する位置に配設した構成が知られている。この特許文献１に開示された構成によれば、空隙の位置が１次コイル、２次コイルから最も離れた位置になるため、空隙部から漏れる磁束の影響による結合の低下を小さく出来るという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７５７３２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された内燃機関用点火コイルにおいては、マグネットの両端に空隙が形成され、この空隙はマグネットと同様、磁路に対して斜めに形成される。このため、一方のコア端面から漏れた磁束は、前記の空隙を経て向かい側にあるもう一方のコア端面に到達するが、空隙の向きが磁路に対して斜めであることにより、磁路長が長くなり磁気抵抗が増加し、磁気特性が低下してしまう。空隙部が有する磁気抵抗を下げたい場合、マグネットを薄くすれば良いが、強度が低下して組付けが難しくなり、生産性が低下してしまう問題点がある。【０００６】
また、前記の内燃機関用点火コイルは、マグネット挿入部にあたる空隙周辺に位置決めとなる突起等が無いため、磁気回路の組付け時や、１次コイル通電時に発生する磁束による磁力の影響でマグネットの位置ずれが生じ、生産性や性能が低下する問題点もある。この問題を解決するには、マグネットとコアを接着剤にて固定する方法があるが、接着剤塗布用の設備が必要になり、生産ラインのコストが上昇してしまうことになる。【０００７】
この発明は、前記のような問題点に鑑み、磁気回路抵抗の増大を抑制でき、且つ１次コイルへの通電・非通電時の位置ずれを防ぎ、性能および生産性低下を抑制できる点火コイルの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る点火コイルは、１次コイル及び２次コイルの内側に配置されたセンターコアと、前記１次コイル及び前記２次コイルの外側に配置され、前記センターコアに当接する第１サイドコア及び第２サイドコアと、前記第１サイドコア及び前記第２サイドコア間に配置されるマグネットと、を備え、前記センターコアと、前記第１サイドコア及び前記第２サイドコアと、前記マグネットを経由する磁路を形成する点火コイルにおいて、
前記第１サイドコア及び前記第２サイドコアは両者の当接部で空間部を形成し、前記空間部の形状は、前記磁路に対して斜めに配置される前記マグネットの挿入部と、前記マグネットの両端部にて前記磁路に対して垂直な空隙を形成する形状であること特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る点火コイルによれば、空隙部の磁路長を最小にすることが可能なため、磁気抵抗が減少し、磁気特性が改善する。また、空隙面がマグネット保持の役割を有するため、組付けの際にマグネットの位置決めが可能になるのに加え、１次コイル通電時の磁力によるマグネットの位置ずれが抑えられ、コイルの性能低下を防ぐことが可能になる。
この発明の前記以外の目的、特徴、観点および効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る点火コイルを示す断面図である。
【図２】図１のサイドコアを示す上面図である。
【図３】従来の内燃機関用点火コイルの磁気回路の一例を示す断面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る点火コイルの磁気回路を示す断面図である。
【図６】図５の部分拡大図である。
【図７】図５に示す磁気回路における磁束の分布図である。
【図８】図３に示す磁気回路における磁束の分布図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る点火コイルのマグネットの端面と第２サイドコアとの間の空隙の位置における２次コイルを貫通する磁束密度比率を表わす図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る点火コイルのエネルギー特性を表わす図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る点火コイルのエネルギー特性を表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明に係る点火コイルの好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、内燃機関用点火コイルを例に挙げて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関用点火コイルを示す断面図であり、図２は、図１のサイドコアを示す上面図である。
【００１３】
図１、図２に示すように、実施の形態１に係る内燃機関用点火コイルにおいては、電磁鋼板を積層して構成されたほぼＩ字形状のセンターコア１の外側に、１次コイル２が設けられている。１次コイル２の外側に２次コイル３が設けられている。センターコア１の一端面には、Ｌ字形状の第１サイドコア４の一端面が当接している。第１サイドコア４の他端面には、マグネット５の一端面が当接している。マグネット５は、１次コイル２の通電による発生磁束の方向とは逆の方向に磁化されている。マグネット５の他端面には、Ｌ字形状の第２サイドコア６の一端面が当接している。第２サイドコア６の他端面はセンターコア１に当接し、センターコア１、第１サイドコア４、マグネット５、第２サイドコア６で閉磁路構成を成している。そして、前記のように構成された内燃機関用点火コイルはケース７に収納されている。なお、前記においては、センターコア１、第１サイドコア４、マグネット５、第２サイドコア６を経由する閉磁路を構成しているが、必要に応じて前記閉磁路にマグネット５以外のマグネット、あるいはセンターコア１、第１サイドコア４、第２サイドコア６以外の磁性体を加えた閉磁路を経由する構成としてもよい。
【００１４】
第１サイドコア４および第２サイドコア６は、電磁鋼板を積層して形成されたＬ字形状をしている。マグネット５を磁路に対して角度θだけ斜めに配置するために、第１サイドコア４は、コア内周側が外周側よりも長手方向に長く、第２サイドコア６は、コア外周側が内周側よりも長手方向に長めになっている。マグネット挿入部８は、マグネット５の幅以上の寸法が採られている。第１サイドコア４と第２サイドコア６の内周側端部９ａ、９ｂおよび外周側端部１０ａ、１０ｂはθ＝９０°、つまり磁路に対して垂直に切断されている。これにより、第１サイドコア４の外周側端部１０ａの部分には９０+θ°の角が、第２サイドコア６の内周側端部９ｂの部分にも９０+θ°の角が形成される。第１サイドコア４および第２サイドコア６を、マグネット５を介して組付けると、マグネット５の両端には、磁路に対し垂直で、且つ平面である空隙１１ａ、１１ｂが形成される。
【００１５】
このように実施の形態１に係る内燃機関用点火コイルにおいては、１次コイル２および２次コイル３の内側に配置されたセンターコア１と、１次コイル２および２次コイル３の外側に配置され、センターコア１と当接する２つのサイドコアである第１サイドコア４および第２サイドコア６と、第１サイドコア４および第２サイドコア６の間に配置されるマグネット５により磁気回路が形成され、第１サイドコア４と第２サイドコア６の間で形成される空間部の形状は、磁路に対して斜めに配置されたマグネット挿入部８と、マグネット５の両端部にて磁路に対して垂直な空隙１１ａ、１１ｂを形成する形状になっている。
【００１６】
従来の内燃機関用点火コイルは、図３とその部分拡大図である図４に示すように、マグネット５の両端に形成される空隙の向きが磁路長に対して斜めであるため、空隙の磁路長ｌｇ１がマグネット５の厚みｔより大きくなり、磁気抵抗が増加してしまう。これに対し、実施の形態１に係る内燃機関用点火コイルでは、図５とその部分拡大図である図６に示すように、空隙方向が磁路長に対して平行であるため、空隙部の磁路長ｌｇ２がマグネット５の厚みｔと同じになり、磁気抵抗が低下して磁気特性が向上する。
【００１７】
さらに、組付けの際、マグネット５は第１サイドコア４および第２サイドコア６と磁力により吸着するが、第１サイドコア４の外周側端部１０ａおよび第２サイドコア６の内周側端部９ｂの角により、組付け時に発生する位置ずれを抑制できる。そのうえ、１次コイル２の通電時に、１次コイル２による磁束がマグネット５の逆方向磁束を上回った場合、マグネット５が磁力により移動しようとするが、第１サイドコア４の外周側端部１０ａあるいは第２サイドコア６の内周側端部９ｂの角により移動が最小限に収まり、性能低下を抑制することが可能になる。
【００１８】
また、実施の形態１では、図７に示すように、空隙１１ａが１次コイル２の巻線長の中心軸１２から±１０％の軸線上に位置するように構成されている。
【００１９】
従来の内燃機関用点火コイルの磁気回路では、空隙１１ａがセンターコア１と第２サイドコア６の当接面に近くなるため、磁束の分布が図８に示すように、第１サイドコア４から漏れた磁束φが、第２サイドコア６を避けてセンターコア１に到達する。その場合、磁束φが鎖交する２次コイル３の巻線数が減少し、１次コイル２と２次コイル３の結合特性が低下してしまう。これに対し、実施の形態１に係る内燃機関用点火コイルでは、空隙１１ａの位置がセンターコア１と第１サイドコア４および第２サイドコア６の当接面から磁路長で見て遠くなる構成をとっているため、磁束φは図７に示すように、第１サイドコア４から第２サイドコア６に到達する分布になり、２次コイル３との鎖交磁束数を増加させ、結合特性を改善することが可能になる。図９には、空隙１１ａの位置における２次コイル３を貫通する磁束密度を示している。図９により、従来構成での貫通磁束密度の最大値を１００％とすると、空隙１１ａが中心軸１２から±１０％の軸線上に位置する場合は磁束密度が約半分減少していることがわかり、結合特性が改善されていることが理解される。
【００２０】
加えて、空隙１１ａ、１１ｂの間隔ｇ１をマグネット５の厚みｔより小さくした場合、磁気抵抗を下げることが出来るため、低遮断電流で高出力な点火コイルを実現することが可能になる。
【００２１】
なお、この実施の形態１では、マグネット５並びに空隙１１ｂを空隙１１ａの位置から右側に配設した場合について説明したが、製作の都合に応じて、反対側にすることも可能である。
【００２２】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る内燃機関用点火コイルについて説明する。
図１０、図１１は、実施の形態２に係る内燃機関用点火コイルのエネルギー特性を表わす図で、空隙１１ａ、１１ｂについて、図６に示す空隙の間隔ｇ１および幅ｇ２の寸法を変化させ、それに対するエネルギー特性を示している。ここでは、低遮断電流に対して高出力が得られるように、空隙部の寸法を調整し、磁気抵抗を下げている。
【００２３】
実施の形態２に係る内燃機関用点火コイルは、１次コイル２に流れる１次電流が６Ａで、１次コイル２の巻数１１４Ｔで設計している。出力エネルギーは、１次側に印加されるアンペアターンと、センターコア１を通る磁束から積分計算している。また、計算は磁界解析を用いて行っている。
【００２４】
図１０では、空隙１１ａ、１１ｂの幅ｇ２をマグネット５の厚みｔと同寸法に固定した場合の、間隔ｇ１を０から変化させたときのマグネット５の厚みｔに対する比におけるエネルギー特性を示している。図１０において、空隙幅が０におけるエネルギーを１とした場合、間隔ｇ１がマグネット５の厚みｔの０．４５〜０．５５倍において、最もエネルギーが高いことがわかる。
【００２５】
図１１では、空隙１１ａ、１１ｂの間隔ｇ１がマグネット５の厚み比０．５５倍に固定した場合の、幅ｇ２を０から角度θ＝０となる幅まで変化させたときのエネルギーの特性について示している。角度θに応じて幅ｇ２が変化するため、図１１では角度θに対するエネルギーの特性を示している。ここで、角度θは幅ｇ２をマグネット５の厚みｔと同寸法した場合の角度θ＝１３°におけるエネルギーを１としている。図１１より、１０°≦θ≦１３°となる幅ｇ２においては、出力エネルギーは低下しないが、それ以外の範囲では低下することがわかる。
【００２６】
以上より、実施の形態２に係る内燃機関用点火コイルにおいては、空隙１１ａ、１１ｂの間隔がマグネット５の厚みｔの０．４５〜０．５５倍、空隙１１ａ、１１ｂの幅が角度１０°≦θ≦１３°となるような寸法の場合、低遮断電流で高出力なコイルが実現可能になる。
【００２７】
以上、この発明の実施の形態１および２について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月20日(2017.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次コイル及び２次コイルの内側に配置されたセンターコアと、前記１次コイル及び前記２次コイルの外側に配置され、前記センターコアに当接する第１サイドコア及び第２サイドコアと、前記第１サイドコア及び前記第２サイドコア間に配置されたマグネットと、
を備え、前記センターコアと、前記第１サイドコア及び前記第２サイドコアと、前記マグネットを経由する磁路を形成する点火コイルにおいて、
前記第１サイドコア及び前記第２サイドコアは両者の当接部で空間部を形成し、前記空間部の形状は、前記磁路に対して斜めに配置される前記マグネットの挿入部と、前記マグネットの両端部にて前記磁路に対して垂直な空隙を形成する形状であることを特徴とする点火コイル。
【請求項２】
前記空隙の内周側の空隙が、前記１次コイルの巻線長の中心軸から±１０％の軸線上にあることを特徴とする請求項１に記載の点火コイル。
【請求項３】
前記空隙の間隔が、前記マグネットの厚み以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の点火コイル。
【請求項４】
前記空隙の間隔が、前記マグネットの厚みの０．４５〜０．５５倍であり、且つ前記空隙の幅が磁路に対する角度θ＝１０°〜１３°になる寸法であることを特徴とする請求項１または２に記載の点火コイル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る点火コイルは、１次コイル及び２次コイルの内側に配置されたセンターコアと、前記１次コイル及び前記２次コイルの外側に配置され、前記センターコアに当接する第１サイドコア及び第２サイドコアと、前記第１サイドコア及び前記第２サイドコア間に配置されたマグネットと、を備え、前記センターコアと、前記第１サイドコア及び前記第２サイドコアと、前記マグネットを経由する磁路を形成する点火コイルにおいて、
前記第１サイドコア及び前記第２サイドコアは両者の当接部で空間部を形成し、前記空間部の形状は、前記磁路に対して斜めに配置される前記マグネットの挿入部と、前記マグネットの両端部にて前記磁路に対して垂直な空隙を形成する形状であること特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
このように実施の形態１に係る内燃機関用点火コイルにおいては、１次コイル２および２次コイル３の内側に配置されたセンターコア１と、１次コイル２および２次コイル３の外側に配置され、センターコア１と当接する２つのサイドコアである第１サイドコア４および第２サイドコア６と、第１サイドコア４および第２サイドコア６の間に配置されるマグネット５により磁気回路が形成され、第１サイドコア４と第２サイドコア６の間で形成される空間部の形状は、磁路に対して斜めに配置されたマグネット５の挿入部８と、マグネット５の両端部にて磁路に対して垂直な空隙１１ａ、１１ｂを形成する形状になっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
以上より、実施の形態２に係る内燃機関用点火コイルにおいては、空隙１１ａ、１１ｂの間隔ｇ１がマグネット５の厚みｔの０．４５〜０．５５倍、空隙１１ａ、１１ｂの幅ｇ２が角度１０°≦θ≦１３°となるような寸法の場合、低遮断電流で高出力なコイルが実現可能になる。
【国際調査報告】
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2016181518.tif 000015
2016181518.tif 000016