(57)【要約】【課題】  磁石を装着した閉磁路磁気回路の点火コイルについて、点火コイル性能に最適な磁石と鉄芯の構造を提示し、組み立て背性を向上した信頼性も良好な点火コイルを提供する。【解決手段】中心側鉄芯は、外周側鉄芯との接合面となる中心側鉄芯の一方端が他方端より磁路方向断面が徐々に大きくなる末広がりな略Ｔ字形状部分を有し、磁石は、磁石が装着される中心側鉄芯の略Ｔ字形状部分の面積より小さい接合面積である磁石であり、略Ｔ字形状部分は、磁石の一部を保持する凹部を有し、磁石が凹部に厚さ方向の一部が埋め込まれ、磁石の厚さ方向の一部がはみ出した状態で装着されたことを特徴とする点火コイルを提供する【選択図】  図１
2007103482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次銅線を巻き廻した１次コイルと２次銅線を巻き廻した２次コイルと、１次ボビンの内部空間に挿入される中心側鉄芯と、前記中心側鉄芯と閉磁路回路を形成する外周側鉄芯と、中心側鉄芯と外周側鉄芯との接合面に１次コイルに発生する磁界の逆バイアスをかける磁石と、を備えた点火コイルにおいて、前記中心側鉄芯は、前記外周側鉄芯との接合面となる中心側鉄芯の一方端が他方端より磁路方向断面が徐々に大きくなる末広がりな略Ｔ字形状部分を有し、前記略Ｔ字形状部分は前記磁石の一部を保持する凹部を有し、前記磁石が前記凹部に厚さ方向の一部が埋め込まれて磁石の厚さ方向の一部がはみ出した状態で装着されたことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項２】
前記磁石は、前記磁石が装着される前記中心側鉄芯の前記略Ｔ字形状部分の前記中心側鉄芯と前記外周側鉄芯との接合面積より小さい接合面積である磁石である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。
【請求項３】
１次銅線を巻き廻した１次コイルと２次銅線を巻き廻した２次コイルと、１次ボビンの内部空間に挿入される中心側鉄芯と、前記中心側鉄芯と閉磁路回路を形成する外周側鉄芯と、中心側鉄芯と外周側鉄芯との接合面に１次コイルに発生する磁界の逆バイアスをかける磁石と、を備えた点火コイルにおいて、前記中心側鉄芯は、前記外周側鉄芯との接合面となる中心側鉄芯の一方端が他方端より磁路方向断面が徐々に大きくなる末広がりな略Ｔ字形状部分を有し、前記外周側鉄芯は、前記中心側鉄芯と前記外周側鉄芯との接合面に、前記磁石の一部を保持する凹部を有し、前記磁石が前記凹部に厚さ方向の一部が埋め込まれて磁石の厚さ方向の一部がはみ出した状態で装着されたことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
【請求項４】
前記磁石は、前記磁石が装着される前記外周側鉄芯と前記中心側鉄芯との接合面積より小さい接合面積である磁石であることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用点火コイル。
【請求項５】
前記磁石に使用される材質は、Ｓｍ-Ｃｏ系かＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系の希土類磁石であることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の内燃機関用点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関用点火コイル装置に関し、特に鉄芯と磁石の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時の自動車用内燃機関に用いられるエンジンには、地球環境を考慮した希薄燃焼で高出力をするという相反する要求があり、それに対応した高エネルギーを発生する内燃機関用点火コイルの需要が高まっている。また点火コイルの小型化への要求もあり、小径化に対応しつつ点火コイルの性能を維持するためには磁気回路の高効率化が不可欠である。図４（ａ）に従来の内燃機関点火コイルの絶縁材充填前の上視図、同図（ｂ）に（ａ）のＡ−Ａで切り取った縦断面図を示し、図５に従来の技術の内燃機関用点火コイルを構成する鉄芯と磁石の組合せの縦断面図を示す。
【０００３】
図４乃至図５において、従来技術を適用した点火コイル１は、１次銅線を巻き廻した１次コイル２３と、その外周に２次銅線を巻き廻した２次コイル１４が配置され、これら１次コイル２３、２次コイル１４はケース３０に収納されている。また、前記１次コイル２３の１次銅線端部は１次ボビン２１に装着された１次コネクタ４０に備えられた１次コネクタ端子４１と電気的接続され、前記２次コイル１４の片方の高圧側は２次ボビン端子Ｂ１３に接続され、当該２次ボビン端子Ｂ１３は２次高圧端子１５に電気的に接続されている。もう片方の２次コイル１４の低圧側の端部は、２次ボビン端子Ａ１２に接続され、１次コネクタ端子４１と電気的に接続されている。また前記ケース３０内には、これら１次コネクタ４０を備えた１次コイル２３、２次コイル１４が埋設され、エポキシ樹脂７０を注入硬化させることで一体成型されている。また前記１次ボビン２１の内部空間にはＩ型の中心側鉄芯５３が挿入され、その前記中心側鉄芯５３と閉磁路回路を形成するＯ型の外周側鉄芯５６がコイルの外側に位置されている。また前記中心側鉄芯５３と前記外周側鉄芯５６は、磁路方向の断面が四角形状または円筒形で、一方端から他一方端まで、ほぼ同一の断面積となる鉄芯形状である。また前記中心側鉄芯５３と外周側鉄芯５６との接合面の両方面若しくは片方面は平面であり、前記接合面とほぼ同じ面積で平面である前記１次コイル２３に発生する磁界の逆バイアスをかける磁石８３が隙間なく装着されている。このため中心側鉄芯５３と外周側鉄芯５６との最短空間ギャップｈ３は、前記磁石８３の厚さである。
【０００４】
またこの従来の点火コイルは、高電圧を点火プラグに供給する点火コイルで、２次コイル１４の低圧側は１次コイル２３と電気的に接続されており、図示しない点火信号発生回路よりスイッチング素子６０のベース側（Ｂ）に点火信号が入力されると図示しないバッテリー電源５１の＋より１次コイル２３に電流が流れ込み、磁界を発生させ、発生した磁界は鉄芯６０に保持される。次に、スイッチング素子６０のベース側（Ｂ）の点火信号が遮断されると、１次コイル２３に流れていた電流も遮断され、１次コイル２３と２次コイル１４の巻数比に応じた高電圧が２次コイル１４に励起され２次コイル１４と電気的に接続された図示しない点火プラグ８０に配電される。また従来技術の磁石は、その厚さが0.7mm〜0.9mmとなっており、磁気抵抗となるロスも少なく１次電流の立ち上がりが早いため、２次出力エネルギーを確保できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成では、点火コイルの組み立てのとき、板厚が0.7mm〜0.9mmとなっており薄いため割れやすく、組む立てがままならない。また割れやすいので磁石材のロスもあり、割れると無駄となった。また従来技術の板厚の薄い磁石では、パーミアンス係数が下がるため、耐熱性に問題がある。
【０００６】
これを改善すべく板厚の厚い磁石を装着するが、磁石が厚いと中心側鉄芯と外周側鉄芯との最短空間ギャップhが広くなるから、より磁気抵抗が大きくなり、１次電流の立ち上がりが遅くなり、要求された２次出力エネルギーを確保できなくなるため、点火コイルの電流値性能が低下して点火コイルの出力性能が低下する。そこで本発明は上記課題を解決し、磁石を装着した閉磁路磁気回路の点火コイルについて、点火コイル性能に最適な磁石と鉄芯の構造を提示し信頼性も良好な点火コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため本発明では、請求項１では、１次銅線を巻き廻した１次コイルと２次銅線を巻き廻した２次コイルと、１次ボビンの内部空間に挿入される中心側鉄芯と、前記中心側鉄芯と閉磁路回路を形成する外周側鉄芯と、中心側鉄芯と外周側鉄芯との接合面に１次コイルに発生する磁界の逆バイアスをかける磁石と、を備えた点火コイルにおいて、前記中心側鉄芯は、前記外周側鉄芯との接合面となる中心側鉄芯の一方端が他方端より磁路方向断面が徐々に大きくなる末広がりな略Ｔ字形状部分を有し、前記中心側鉄芯と外周側鉄芯は、無方向性ケイ素鋼板で構成され、前記磁石は前記磁石が装着される前記中心側鉄芯の前記略Ｔ字形状部分の面積より小さい接合面積である磁石であり、前記略Ｔ字形状部分は前記磁石の一部を保持する凹部を有し、前記磁石が前記凹部に厚さ方向の一部が埋め込まれて磁石の厚さ方向の一部がはみ出した状態で装着されたことを特徴とする内燃機関用点火コイルとする。また請求項２では、前記磁石に使用される材質は、Ｓｍ-Ｃｏ系かＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系の希土類磁石である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。
【０００８】
上記のように構成することで、板厚の厚い磁石を装着しても、磁路の一部の最短空間ギャップhを狭くでき、これに従ってより磁気抵抗が小さな閉磁路回路を形成できた。よって１次電流の立ち上がりを早くでき、要求された２次出力エネルギーを確保できる。
【発明の効果】
【０００９】
上述のように本発明により、磁石を装着した閉磁路磁気回路の点火コイルについて、点火コイル性能に最適な磁石と鉄芯の構造を提示し信頼性も良好な点火コイルを提供できる。
【実施例】
【００１０】
図１に本発明の技術の内燃機関用点火コイルの実施例１を構成する鉄芯と磁石の組合せの縦断面図を示し、図２に本発明の技術の内燃機関用点火コイルの実施例２を構成する鉄芯と磁石の組合せの縦断面図を示し、図３に本発明の技術の実施例１と従来の技術との無方向性ケイ素鋼板で構成された鉄芯の内燃機関用点火コイルの磁化力ｎＩ［AＴ］と磁束φ［ｗｂ］との比較を示した図を示す。
【００１１】
本発明の点火コイルは従来技術との差違のみ示す。図１において、本発明の実施例１の内燃機関用点火コイルのＩ型の中心側鉄芯５１は、Ｏ型の外周側鉄芯５４との接合面となる中心側鉄芯５１の一方端が他方端より磁路方向断面が徐々に大きくなる末広がりな略Ｔ字形状部分５７ａを有している。また磁石８１は、磁石８１が装着される前記中心側鉄芯５１の前記略Ｔ字形状部分５７ａの面積より小さい接合面積である磁石８１であり、前記略Ｔ字形状部分５７ａは、前記磁石８１の一部を保持する一定の同一な深さを有した凹部５８ａを有する。そこで前記磁石８１は、前記凹部５８ａに厚さ方向の一部が埋め込まれ、磁石８１の厚さ方向の一部がはみ出した状態で装着されて保持される。よって必然的に中心側鉄芯５１と外周側鉄芯５４との最短空間ギャップｈ１が設けられる。
【００１２】
また図３のように磁石厚さは1mmを共用し、最短空間ギャップhが1mmと０．８mmのときで、無方向性ケイ素鋼板で構成された鉄芯の内燃機関用点火コイルの磁化力ｎＩ［AＴ］と磁束φ［ｗｂ］との関係を比較をした。これより中心側鉄芯と外周側鉄芯との最短空間ギャップhが狭い部分を有するので、一部磁気抵抗が小さくなり、１次電流の立ち上がりが早くできる。また割れにくい比較的厚さの厚い磁石を使用できるので、磁石材のロスがなく、組立性を向上でき、またパーミアンス係数が下がることなく、耐熱性を問題にしなくてよい。
【００１３】
特に中心側鉄芯と外周側鉄芯とが無方向性ケイ素鋼板で構成されていることで、他のどの種類のケイ素鋼板よりも効果を奏することを発見した。
【００１４】
また図２においては、本発明の実施例２の内燃機関用点火コイルのＩ型の中心側鉄芯５２は、コの字型の外周側鉄芯５５との接合面となる中心側鉄芯５２の一方端が他方端より磁路方向断面が徐々に大きくなる末広がりな略Ｔ字形状部分５７ｂを有している。また磁石８２は、磁石８２が装着される前記中心側鉄芯５２の前記略Ｔ字形状部分５７ｂの面積より小さい接合面積である磁石８２であり、前記略Ｔ字形状部分５７ｂは、前記磁石８２の一部を保持する一定の同一な深さを有した凹部５８ｂを有する。そこで前記磁石８２は、前記凹部５８ｂに厚さ方向の一部が埋め込まれ、磁石８２の厚さ方向の一部がはみ出した状態で装着されて保持される。よって必然的に中心側鉄芯５２と外周側鉄芯５５との最短空間ギャップｈ２が設けられる。これより実施例１と同様に中心側鉄芯と外周側鉄芯との最短空間ギャップhが狭い部分を有するので、一部磁気抵抗が小さくなり、１次電流の立ち上がりが早くできる。また割れにくい比較的厚さの厚い磁石を使用できるので、磁石材のロスがなく、組立性を向上でき、またパーミアンス係数が下がることなく、耐熱性を問題にしなくてよい。以上のような構成にすることで、点火コイル性能に最適な磁石と鉄芯の構造を提示し信頼性が良好な点火コイルを提供できる。
【００１５】
上記実施例においては、前記磁石の大きさが、磁石が装着される前記中心側鉄芯の前記略Ｔ字形状部分の面積より小さい接合面積である磁石であるが、前記略Ｔ字形状部分の面積より小さく、１次コイルに発生する磁界の逆バイアスをかける作用を有し、これより要求された点火性能を満足し前述の効果と同等の効果を示すことができるものであれば、特にそのサイズ、凹部内の位置、材質を限定しない。また上記実施例においては、前記凹部は、一定の同一な深さを有したものであったが、前記磁石を保持できるものであれば、深さを一定で同一なものと限定しない。たとえば、凹部底面にさらに磁石より小さな口面積の凹部を設けてもよい。すなわち本発明の趣旨を逸脱することのない各種の改変が可能である。またその他上記実施例について具体的に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。同様に本発明の趣旨を逸脱することなく各種の改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の技術の内燃機関用点火コイルの実施例１を構成する鉄芯と磁石の組合せの縦断面図である。
【図２】本発明の技術の内燃機関用点火コイルの実施例１を構成する鉄芯と磁石の組合せの縦断面図を示す。
【図３】本発明の技術の実施例１と従来の技術との無方向性ケイ素鋼板で構成された鉄芯の内燃機関用点火コイルの磁化力ｎＩ［AＴ］と磁束φ［ｗｂ］との比較を示した図である。
【図４】（ａ）は従来の内燃機関点火コイルの絶縁材充填前の上視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａで切り取った縦断面図である。
【図５】従来の技術の内燃機関用点火コイルを構成する鉄芯と磁石の組合せの縦断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    点火コイル
１１  ２次ボビン
１２  ２次ボビン端子Ａ
１３  ２次ボビン端子Ｂ
１４  ２次コイル
１５  ２次高圧端子
２１  １次ボビン
２２  １次ボビン端子
２３  １次コイル
３０  ケース
４０  １次コネクタ
４１  １次コネクタ端子
５０  鉄芯
５１、５２、５３  中心側鉄芯
５４、５５、５６  外周側鉄芯
５７ａ、５７ｂ  略Ｔ字形状部分
５８ａ、５８ｂ  凹部
６０  スイッチング素子
７０  エポキシ樹脂
８１、８２、 ８３  磁石
【図１】
2007103482.tif 000003
【図２】
2007103482.tif 000004
【図３】
2007103482.tif 000005
【図４】
2007103482.tif 000006
【図５】
2007103482.tif 000007