JPH01185907A - 点火コイル - 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、内燃機関の点火コイルの改良に関し、より具
体的にはコアに永久磁石を介挿して一次コイルに通電し
た際に生じる磁束と逆の方向に磁束を生ぜしめることに
よって点火性能を向上させた点火コイルに関する。

（従来の技術） 従来の内燃機関の点火コイルは周知の如く一次コイルと
二次コイルとを巻回したコア（鉄芯）よりなり、その一
次コイルの通電電流を断続して二次コイルに高電圧を発
生せしめて燃焼室内の混合気を着火している。斯る従来
技術の一例としては特開昭５８−５４６１８号公報記載
の技術を挙げることが出来、この従来例の場合には閉磁
路型のコアを備えた点火コイルを開示している。

（発明が解決しようとする課題） ところで点火コイルにおいてはコアが単位体積当り蓄え
ることが出来る磁気エネルギＷは一般に（透磁率μ＝一
定のとき）、 ｗ＝ｊ：　ＨｄＢ ”’４ＢＨ（Ｊ） で表され、具体的にはコアの体積と該コアの材質から決
まる飽和磁束密度で決定されることになる。而して点火
コイルにおいても車載時のレイアウト等の理由から小型
軽量化が期待されるのであるが、そのためには従来の場
合主としてコア材として可能な限り飽和点の高いものを
選択することとなり、其の様なコア材は比較的高価であ
り加工性が比較的悪いことから結果的にコストアップを
招く等の不都合があった。よって点火コイルの小型軽量
化を十分達成することが困難であった。

従って、本発明の目的は従来技術の上述の欠点を解消す
ることにあり、コアの体積を低減して小型軽量化を可能
とした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及び作用）上記の目的を達
成するために本発明は、磁化可能な閉磁路コアと該コア
に巻回された一次コイル及び二次コイルとよりなる点火
コイルにおいて、該コアに磁束発生手段を配置して前記
一次コイルに通電した際に生する磁束と逆方向の磁束を
生せしめると共に、該磁束発生手段をコアにおいてコイ
ルが巻回されている領域以外の位置に配置する如く構成
した。

即ち、本発明者達は点火コイルの小型軽量化に付いて種
々模索したところ、コアに磁束発生手段、例えば永久磁
石を介挿し一次コイルに通電して磁束を生せしめる際に
其れと逆方向に磁束を発生させておくことによってコア
から取り出すことが出来る磁気エネルギが増加すること
を見出して本発明をなしたものである。即ち、同−断面
積及び同−素材且つ同一巻線仕様のコアにおいても逆方
向に磁束を発生せしめることによって、然らざる場合に
比し、コアから取り出すことが出来る磁気エネルギが増
加することを発見したものであり、これによってコアの
断面積を低減して点火コイル自体の小型軽量化が可能と
なることを見出したものである。而して、該永久磁石の
介挿位置としてもコアにおいてコイル巻回領域外を選ぶ
ことによってコアから取り出すことが出来る磁気エネル
ギが更に増加することを見出して本発明をなしたもので
ある。

（実施例） 以下、添付図面に即して本発明の詳細な説明する。便宜
上第２図を先に参照して説明すると、本発明に係る点火
コイルは図示の如く、珪素鋼板等を積層してなる平面口
字状の閉磁路型のコア１０を備えており、コア１０はセ
ンタコア１０ａ及びサイドコアｌＯｂからなる本体部を
備えると共に、その開口端には差込コア１０ｃが嵌合自
在な構成とされる。センタコア１０ａの外周にはボビン
１２が設けられ、そのボビン１２上には公知の如く適宜
巻数の一次コイル１４が巻回される。

該一次コイル１４の外方には櫛歯状突起を備えた第２の
ボビン１６が配設され、その上に二次コイル１８が同様
に適宜巻数巻回される。これらコイル１４．１８は端子
（図示せず）を介して外部回路と公知の如く接続される
（尚、図示の便宜のためコイル１４．１８の巻数は簡略
化して示した）。該二次コイル１８の外方にはケース２
０が装着されてコイル１４．１８を外部から保護すると
共に、該ケース２０と前記したボビン乃至コイルとの空
隙部分には防爆・絶縁用の樹脂２２が充填される。而し
て、コア１０の組み立て時にはセンタコア１０ａをボビ
ン１２の内腔に挿入した後差込コア１０ｃを嵌合して一
体化することになるが、その状態において差込コア１０
ｃとサイドコアｌＯｂとの間には第３図に示す如くエア
ギャップ部２６が形成される。又、センタコア及びサイ
ドコアの端部には耳部２８，２Ｂが形成され、そこに取
付穴３０．３０が穿設される。

上記構成において本発明に係る点火コイルの特徴は先ず
コア１０に磁束発生手段として永久磁石を介挿した点に
ある。即ち、本実施例の場合第３図に良く示す如く、サ
イドコア１０ｂと差込コア１０ｃとの間に形成されるエ
アギャップ部２６に永久磁石３２を配置する如く構成し
た。この点に付いて第１図及び第４図を参照して説明す
ると、コア１０に巻回された一次コイル１４にはバッテ
リ４０から図示しないイグニション・キーを介して電源
電圧が供給されており、該通電電流がコンタクト・ポイ
ント乃至はイグナイタ（共に図示せず）等からなるスイ
ッチ４２によって遮断されることにより、二次コイル１
８に高電圧が発生して放電部４４でスパークすることに
なる。ここまでの構成は従来技術と異ならない。而して
、本発明においてはコア１０に永久磁石３２を介挿する
ことによって、スイッチ４２の接続によって生する一次
コイルの磁束ΦＣの発生方向（第１図に符号イで示す）
と逆の方向（同様に符号口で示す）に磁束Φ−を生じる
如く構成したものである。即ち、第４図に示す如〈従来
のコアにあっては破線で示す如くプラス方向の磁束ΦＣ
のみを利用するとした場合、本発明においては一点鎖線
で示す如くコアｌＯはマイナス方向に磁束−Φｍを受け
つつプラス方向に磁束ΦＣを生じることになり、結果的
に実線で示す如くΦｃ−（−Φｍ）＝Φｃ＋Φｍなる磁
束の変化量が生じ、従来例に比してΦｍだけ磁束の変化
量が増加するものである。この反対方向に磁束を生ぜし
めることによって出力が向上する理由に付いて第５図を
参照して説明すると、同図は実測データであるが（図中
Ｍｇは永久磁石を示す）、これから明らかな様に磁界強
さＨの大きい、即ちアンペアターンＡＴの大きい実使用
範囲においてパーミアンスＰが小さくならないためであ
る。つまり、磁気エネルギＷは前述の式とは別に ｗ＝ＳみＬＪｄｌ ＝’４Ｌ　　Ｉ”　　　　［Ｊ　　コ　　・　　・　　
・　　・　　・　　・　　・　　・　　・　　・　（１
）でも表されるが（透磁率μ−一定のとき、Ｌ：インダ
クタンス、Ｉ：電流）、この式から磁気エネルギＷはイ
ンダクタンスＬの増加と共に増大することが分かる。こ
のインダクタンスしは、Ｌ＝μＳＮｚ／Ｉ　［Ｈ］　・
・・・・・・・（２）で示される（μ：透磁率、Ｓ：断
面積、Ｎ：巻数、ｌ：磁路長）。又、パーミアンスＰは
、Ｐ＝μＳ／ｌ・・・・・・・・・・・・・（３）であ
るから、式（２）　（３）よりインダクタンスＬはＬ＝
ＰＮ”　　［Ｈ］　　・・・・・・・・・・・（４）と
なり、これから磁気エネルギＷがパーミアンスＰに比例
して増加することが分かる。即ち、第５図に示す如く逆
方向に磁束Φｍを発生させることによってパーミアンス
が実使用範囲で小さくならないので、大きな磁気エネル
ギを得ることが出来ることになる。式（１）（２）（３
）から磁気エネルギＷはμ−一定とすれば、 Ｗ−μＳＮ”　　１”　／２１　［Ｊ］　　・・・・・
（５）と書き直すことが出来る。この透磁率μをインク
レメント透磁率（μ−ΔＢ／ΔＨ）とすると、透磁率μ
はＢ−Ｈ曲線の傾きにより決定されるので、Ｂ−Ｈ曲線
が飽和領域に入らないようにすれば、つまりμ−一定と
すれば電流■の２乗に比例して磁気エネルギＷが太き（
なることになり、出力を向上させることが出来ることに
なる。

続いて、本発明に係る点火コイルの実験例について述べ
る。

■先ず、サイズ１０１０Ｘ１０コア（ケイ素鋼板製）の
磁気エネルギの点火プラグへの変換効率を第６図より計
算した。この場合磁化されたコアの有する磁気エネルギ
はＷ−Ｓ　ｇ’　ＨａＢで表され、同図において斜線部
が其れに該当する。この場合、 コア寸法　　磁気エネルギ　点火エネルギ　効率１０１
０Ｘ１０　　４７．６ｍＪ　　　３２．ＯｍＪ　　６７
％であった。

■続いてコアの断面積及び形状を決定した。

即ち、第７図に示す如く各種サイズのコアに対して永久
磁石を介挿した場合及び介挿しない場合に付いて予め実
験を行った結果、同一巻線仕様では永久磁石（１０ｘｌ
ＯｘＪｔさ２胴）を使用すればコア断面積Ｓが約４０％
低減可能であることが判明したので、１０×１０嗅１０
０卿２の６０％としてＳ＝８Ｘ８＝６４ｍｍ”　と決定
した。

■次いで、このサイズのコアに付いて永久磁石を介挿し
ない場合の磁気エネルギを第８図より算出したところ、
３４．４　ｍ　Ｊであった。

■次いで、パーミアンス係数を以下の式より仮磁路法で
算出した。

パーミアンス係数■Ｓ／１ζ５．３ ■次いで、上記■■より永久磁石を介挿して増加させる
べきコアの磁気エネルギΔＷを算出した。

６ｗ　＝　４７．６−３４．４　＝　１３．２　ｍ　Ｊ
第８図より磁束密度Ｂの増加分ΔＢは、ΔＢ＝０．２３
［Ｔ］となった。

−〇次いで、第９図（ａ）乃至（ｄ）及び第７図に示し
た実験データより、永久磁石のサイズを７×８×厚さ２
１１ＩＩｌと仮に決定した。又、永久磁石の材質として
は、サマリウム・コバルト系磁石ＣＯＲＭＡＸ−２３０
０（住友特殊金属製、商品名）を選択した。

■次いで、この永久磁石の動作点を確認した。この永久
磁石が安定して動作する条件は第１０図に示す如く ＨＣ−袈０ｒＳｔ＞Ｈｄ＋Ｈ１・・・・・・・　・（６
）となる。尚、この場合 Ｈｃ　：保持力 Ｈｃ−ｗｏｒｓｔ　　：使用雰囲気温度、条件、製造バ
ラツキ等を考慮した保磁力Ｈｃ の最悪値 Ｈｄ　：自己減磁界 Ｈｌ　：コイルにより磁石内に生する磁場、Ｈｉ　＝に
−ＡＴ／Ｉｇ　　（ＡＴ　：起磁力（アンペアターン）
、ｋ：起磁力 損失係数、１ｇ　：ギヤツプ長） その結果、第１０図より計算上の値は、Ｈｄ＝１゜６　
ＫＯｅ、　Ｈｉ　＝３．９　ＫＯｅ、、Ｈｃ−ｗｏｒｓ
ｔ　＝８．８　ＫＯｅ（温度１４０°Ｃ、カタログ値）
となった。故に式（６）から、８．８　＞　１．６　＋
　３．９となり、満足出来るものと判断出来た。又、磁
気エネルギも第１０図よりΔＢ＝０．４［Ｔ］と増加し
た分アンプすることが確認出来たので、その増加分は ｗ＝（ΔＢ’／ΔＢ）　　・ΔＷ＝０．４１０．２３Ｘ
　１３．２　＝　２３．０　ｍ　Ｊ となり、磁気エネルギの総和は３４．４　＋　２３．０
　＝５７、４　ｍ　Ｊとなるので、満足出来るものと判
断出来た。

以上について実験結果をまとめると第１１図に示す如く
になり、実測値は以下の如くであったコアサイズ　　　
磁気エネルギ［ｍＪ］実測値　　計算値 １０　Ｘ　１０磁石なし　４７．６．　　−８磁８磁石
なし　３４．４　　− ８磁８磁石あり　５１，１　　５７．４磁束密度増加分
ΔＢ　［Ｔ］ 実測値　　計算値 ｔｏ　Ｘ　１０磁石なし　□□ ８磁８磁石なし　□□ ８磁８磁石あり　０．２５　　　０．４点火エネルギ［
ｍＪ］ 実測値　　計算値 １０磁１０磁石なし　３２．０　　− ８磁８磁石なし　２０．０　　２３．０８磁８磁石あり
　３３．０　　３４．２（点火エネルギ計算値は磁気エ
ネ ルギに効率を乗じて算出した） 以上の如く、実験を通じて求められた値も磁気発生手段
を介挿することによって磁気エネルギ及び点火エネルギ
が大幅に、実験例の場合５０％向上することを示してい
る。従って、それによってコア・サイズを低減して点火
コイル自体を小型軽量化することが出来、車載時のレイ
アウトが容易となり、更に取付方法が簡単になる乃至は
材料費等のコストが低減する等の利点が生する。尚、上
記において永久磁石は第１０図に関して述べた如く、使
用温度でＨｃ　　（望ましくはＨｃ　−ｗｏｒｓｔ）＞
Ｈｄ＋Ｈｉの範囲内で使用し、永久磁石が一次コイルに
よる磁場Ｈｉによって破壊されない限度において使用す
る。その点から永久磁石としては前述の如く現状ではＨ
ｃの大きいサマリウム・コバルト系等の稀土類・鉄系の
磁石が望ましい。

而して、エアギャップ部に介挿される永久磁石はコアの
材質（ケイ素鋼板等）に比し透磁率が格段に低いので、
磁束発生手段としてのみならず本来のエアギャップ手段
としての機能をも果たすことが出来るが、本発明の更な
る特徴は、このニアギャップ部形成位置、即ち永久磁石
の介挿位置をコイル巻回領域外とした点にある。この点
に付いて第１２図を参照して説明すると、コア１０にお
いて一次コイル１４及び二次コイル１８が巻回されてい
るセンタコア領域（同図に斜線で示す）にエアギャップ
部を形成して其処に永久磁石を介挿することを排し、そ
れ以外の領域に介挿する如く構成したものである。即ち
、本発明者達は第１３図に示す如く、センタコア１０ａ
のコイル巻回領域にエアギャップ部を形成して其処に永
久磁石を介挿する場合（同図に■で示す）、サイドコア
１０ｂにエアギャップ部を形成して其処に介挿する場合
（同図に■で示す）、及び差込コア１０ｃとサイドコア
１０ｂ間にエアギャップ部を形成して其処に永久磁石を
介挿する場合（同図に■で示す）に付いて実験したとこ
ろ、以下の如き実測値を得た。

■　　■　　　■ 二次発生電圧　　　［ｋＶ］　　２６．５　３２．７　
３３．３点火エネルギ　　　［ｍＪ］　　２４．４　３
２．４　３４．９一次インダクタンス［ｍＨコ　７．１
９　１１．９８　１２．０５上記において■の場合に点
火エネルギが比較的低いことが読み取れるが、これは■
の場合には介挿位置の両側にコイルが存在するため電流
がコイルを流れたとき生じる磁界によってエアギャップ
部の漏れ磁束が妨げられてコア断面に等しい領域におい
てのみ磁束路が形成されるに過ぎずパーミアンスが低下
し、その結果前記式（４）に示した如くインダクタンス
が小さくなって磁気エネルギも小さくなるものと考えら
れる。それに反し■■の場合には■に付いてのみ矢印へ
で示す如くエアギャップ部に形成される磁束路はコア断
面相当領域を超えて其の外側にまで延出するので漏れ磁
束が有効に作用してパーミアンスが低下することなく、
その結果磁気エネルギも大きくなるものと考えられる。

以上の理由から本実施例においては第１図に示す如く、
エアギャップ部２６を■位置に形成し、そこに永久磁石
３２を介挿する如く構成したものであり、これによって
点火性能を更に向上させる如く構成したものである。

（発明の効果） 本発明に係る点火コイルは磁化可能な閉磁路コアと該コ
アに巻回された一次コイル及び二次コイルとからなる点
火コイルにおいて該コアに磁束発生手段を配置して前記
一次コイルに通電した際に生する磁束と逆の方向に磁束
を生ぜしめると共に該磁束発生手段をコアにおいてコイ
ルが巻回されている領域以外の位置に配置する如く構成
したので、逆方向の磁束分だけコアから取り出すことが
出来る磁気エネルギを増加させることが可能となる。よ
って同一断面積のコアにおいては従来の磁束発生手段を
有しない場合に比し磁気エネルギを増加させることが可
能となるので、コアの断面積を低減して点火コイル自体
を小型軽量化することが出来る。更に、該磁束発生手段
をコアに介挿する位置に付いてもコイル巻回領域の外と
する如く構成したので、それによって増加磁気エネルギ
を更に有効に利用することが出来る利点を備える

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る点火コイルを概略的に示す説明図
、第２図は第１図点火コイルのより詳細な構成を示す説
明縦断面図、第３図はコアのエアギャップ部に永久磁石
を介挿する状態を示す説明斜視図、第４図は本発明に係
る点火コイルの磁気エネルギ増加を説明するＢ−Ｈ曲線
図、第５図は其の理由を説明するパーミアンス−ＡＴ特
性図、第６図は実験例において１０　Ｘ　１０ｍｍコア
の磁気エネルギ計算に使用したＢ−Ｈ曲線図、第７図は
各種サイズのコアに付いて永久磁石を介挿した場合及び
介挿しない場合に付いて磁気特性を調べた先行実験デー
タ、第８図は前記実験例で使用したＢ−Ｈ曲線図、第９
図（ａ）乃至（ｄ）は前記実験例で使用した永久磁石の
厚さとパーミアンス係数等の関係を示す説明図、第１０
図は前記実験例で使用した永久磁石の減磁曲線図、第１
１図は前記実験例の測定結果を示すＢ−Ｈ曲線図、第１
２図は永久磁石のコアでの介挿位置を示す説明図及び第
１３図はその実験を示す説明図である。 １０・・・コア、１２．１６・・・ボビン、１４・・・
一次コイル、１８・・・二次コイル、２６・・・エアギ
ャップ部、３２・・・永久磁石（磁束発生手段） 出願人　　　　　本田技研工業株式会社代理人　　　　
　弁理士　吉　１）　豊第１図 第３図 Ｍ　　　　　ＩＩＪＩＡＪ　　［初 第６図 第８図 Ｂ 第９図 １１＼□　Ｍｇ４ｖ　　□プに　　　　　　　　　　ノ
１＼□Ｍ９厚く−−二叉；＝第１０図 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁化可能な閉磁路コアと該コアに巻回された一次
   コイル及び二次コイルとからなる点火コイルにおいて、
   該コアに磁束発生手段を配置して前記一次コイルに通電
   した際に生する磁束と逆の方向に磁束を生ぜしめると共
   に、該磁束発生手段をコアにおいてコイルが巻回されて
   いる領域以外の位置に配置する如く構成したことを特徴
   とする点火コイル。
2. （２）前記磁束発生手段が永久磁石であることを特徴と
   する請求項第１項記載の点火コイル。