JPH10340821A - イグニッションコイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力性能の向上が図れるとともに、小型化に
適したイグニッションコイルを提供する。 【解決手段】 イグニッションコイル２１は、磁心２３
と、１次コイル２５および２次コイル２７がそれぞれ巻
回された１次側ボビン２９および２次側ボビン３１とを
備えて構成されている。その磁心２３に設けられた磁気
ギャップ２３ｂ内には、複数、ここでは２つの４角板状
の永久磁石３３からなる磁石体３４が挿入されており、
１次コイル２５の磁場による磁心２３の残留磁化が磁石
体３４の逆バイアス磁場によって除去されるようになっ
ている。磁石体３４は複数の永久磁石３３から構成され
ているので、強力な逆バイアス磁場が得られるようにな
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の内燃機関
等に使用されるイグニッションコイル、特にシリンダヘ
ッド上に設置可能な独立点火方式のイグニッションコイ
ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８および図９は従来のイグニッション
コイル１，３の断面図であり、このイグニッションコイ
ル１，３は、電磁鋼板を積層して形成した磁心５と、そ
の磁心５の外周部に備えられ、１次コイル７および２次
コイル９がそれぞれ巻回された１次側ボビン１１および
２次側ボビン１３とを備えて構成されている。１次コイ
ル７にはバッテリからの直流電圧が断続的に印加される
ようになっており、１次コイル７に印加する電圧をオン
からオフに切り換えたときに２次コイル９に誘発される
起電力が、点火プラグをスパークさせるための電力とし
て取り出されるようになっている。

【０００３】このようにして１次コイル７に印加する電
圧をオンからオフに切り換えて起電力を取り出す際、磁
心５には１次コイル７が発生させた磁場の影響により残
留磁化が残るのであるが、このイグニッションコイル
１，３では、１次コイル７が発生させる磁場と逆向きの
磁場（逆バイアス）を磁心５にかける永久磁石１５が磁
心５の磁気ギャップ５ａ内に挿入され、この永久磁石１
５の磁場により磁心５の残留磁化が打ち消され、効率良
く高電圧が取り出せるようになっている。

【０００４】図１０は磁性体（磁心５）の磁化曲線を示
す図であり、図１０に基づいて永久磁石１５の挿入によ
ってイグニッションコイル１，３の出力性能が向上する
原理を説明する。１次コイル７に印加する電圧をオンか
らオフに切り換えた際に１次コイル７が発生させる磁場
の変化幅をＨｗとする。このとき、磁心５に永久磁石１
５を挿入しない場合では、印加電圧をオフするのに伴っ
て磁心５にかかる起磁力ＨはＨｗからゼロに変化する。
これに伴って磁心５の磁束密度ＭはＭ１からＭ２に変化
するのであるが、そのときの磁束密度Ｍの変化幅は、磁
心５の残留磁化の影響により小さな値Ｍｗとなってい
る。

【０００５】これに対し、永久磁石１５を挿入した場合
では、印加電圧をオフするのに伴って磁心５にかかる起
磁力Ｈは例えばプラスＨｗ／２からマイナスＨｗ／２に
変化し、これに伴って磁心５の磁束密度Ｍは、永久磁石
１５によって与えられる保磁力により磁心５の残留磁化
が軽減されるので、例えばＭ３からゼロに変化し、この
ときの磁束密度Ｍの変化幅は、前記値Ｍｗよりも大きな
値Ｍｗ’が得られるようになっている。また、２次コイ
ル９から取り出せる起電力は、磁心５の磁束密度Ｍの変
化幅に比例しているので、永久磁石１５の挿入によりイ
グニッションコイル１，３の出力性能の向上が図れるよ
うになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、永久磁
石の一般的な性質として、外周部の磁束密度に比べて中
心部の磁束密度が小さくなるという性質があるため、１
枚板の永久磁石１５を使用している上述のイグニッショ
ンコイル１，３では、永久磁石１５の中央部の磁束密度
が小さくなり、磁心５の残留磁化を取り除くために必要
な保磁力を得るためには、その厚さや表面積（幅×奥行
き）を大きくして永久磁石１５を大型化する必要がる。
永久磁石１５が大型化すると、磁心５に形成する磁気ギ
ャップ５ａもそれに伴って大型化する必要がある。図８
および図９の従来例では、永久磁石１５の表面積が磁心
５のコイル装着部の軸直角断面積よりも大きくなってお
り、磁気ギャップ５ａを磁心５の軸心に対して斜めに形
成したり（図８）、磁気ギャップ５ａを形成する部分の
磁心５の径を拡大したり（図９）することによって対応
している。

【０００７】このように磁気ギャップ５ａが大きくなる
と、１次コイル７により磁心５を磁化させる際の磁気損
失が大きくなり、却ってイグニッションコイル１，３の
出力性能が低下するという問題がある。また、永久磁石
１５の大型化はイグニッションコイル１，３の大型化を
招くという問題もある。

【０００８】そこで、本発明は前記問題点に鑑み、出力
性能の向上が図れるとともに、小型化に適したイグニッ
ションコイルを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の技術的手段は、磁心の周囲に１次コイルおよび２次コ
イルを備え、前記１次コイルに供給する直流電流を変化
させて前記磁心中を通る磁束量を変化させることにより
前記２次コイルに高電圧を誘発させるようにしたイグニ
ッションコイルにおいて、前記磁心に設けられた磁気ギ
ャップ内に、前記１次コイルが発生させる磁場と逆向き
の磁場をこの磁心にかける複数の永久磁石を並列させて
挿入することを特徴とする。

【００１０】好ましくは、前記磁気ギャップは前記磁心
の軸心に対して垂直方向に形成されており、複数の前記
永久磁石がその磁気ギャップ内に平面的に配列されてい
るのがよい。

【００１１】また、好ましくは、前記磁気ギャップは前
記磁心の軸心に対して斜め方向に形成されており、複数
の前記永久磁石がその磁気ギャップ内に平面的に配列さ
れているのがよい。

【００１２】さらに、好ましくは、前記磁気ギャップは
Ｖ字状に形成されており、複数の前記永久磁石がその磁
気ギャップ内にＶ字状に配列されているのがよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
るイグニッションコイルの断面図である。このイグニッ
ションコイル２１は、電磁鋼板を積層して形成した磁心
２３と、エナメル線からなる１次コイル２５および２次
コイル２７がそれぞれ巻回された１次側ボビン２９およ
び２次側ボビン３１とを備えて構成されており、その磁
心２３に設けられた磁気ギャップ２３ｂ内には、複数、
ここでは２つの４角板状の永久磁石３３（希土類磁石）
からなる磁石体３４が挿入されている。このように構成
されるイグニッションコイル２１は、図示しないケース
に収容され、そのケース内の隙間部には絶縁油やエポキ
シ樹脂等の絶縁物が充填され、２次コイル２７の出力高
電圧に耐え得る絶縁性が確保されるようになっている。

【００１４】磁心２３は、ループ状の形状を有してお
り、その外周部の一部の区間に１次側ボビン２９および
２次側ボビン３１が、１次側ボビン２９が２次側ボビン
３１の内側になるように、重ねられた状態で備えられて
いる。また、磁心２３の１次側および２次側ボビン２
９，３１が備えられる部分（コイル装着部）２３ａに
は、磁心２３の軸心と直交する方向に沿って延びる直方
体形状の磁気ギャップ２３ｂが設けられている。

【００１５】磁石体３４の各永久磁石３３は、図２に示
されるように、磁気ギャップ２３ｂを縦方向に２分割し
たような磁気ギャップ２３ｂ内にぴったりと嵌まり込む
大きさおよび形状である。この各永久磁石３３は、１次
コイル２５が発生させる磁場と反対方向の磁場（逆バイ
アス）を磁心２３にかけるように、磁気ギャップ２３ｂ
が延びる方向に沿って平面的に並列させた状態で磁気ギ
ャップ２３ｂ内に設置されている。また、各永久磁石３
３には、それぞれ独立して製造されたものが用いられて
いる。このような永久磁石３３によって構成される磁石
体３４は、幅Ｗが２０ｍｍ、奥行きＤが１０ｍｍ、厚さ
Ｔが０．８ないし２．０ｍｍ（ここでは１ｍｍ）に設定
されており、その幅方向の中央部で２つに分割されてい
る。

【００１６】本実施形態のイグニッションコイル２１で
も、従来例と同様に、１次コイル２５にバッテリからの
直流電圧を断続的に印加し、１次コイル２５に印加する
電圧がオンからオフに切り換わるのに伴って２次コイル
２７に誘発される起電力を、点火プラグをスパークさせ
るための電力として取り出すようになっている。１次コ
イル２５への印加電圧をオンからオフに切り換えた際、
磁心２３には永久磁石３３による逆バイアスがかけられ
ているので、１次コイル２５が発生させた磁場による残
留磁化の影響が取り除かれ、効率良く高電圧が取り出せ
るようになっている。

【００１７】また、永久磁石の一般的性質として、周辺
部に比べて中心部の磁束密度が小さくなるという性質が
あるのであるが、本実施形態では、磁石体３４を複数の
永久磁石３３で構成することによってより強力な逆バイ
アスが得られるようになっている。これは、単一の永久
磁石により磁石体を構成した場合では、図３（ａ）に示
されるように大きな磁束密度が得られる有効領域（ハッ
チング領域）が磁石体の周辺領域のみであったのが、複
数の永久磁石３３により磁石体３４を構成した場合で
は、図３（ｂ）に示されるように有効領域が磁石体３４
の中央部にも分布するようになり、有効領域の磁石体３
４の表面上に占める割合が増大するためである。

【００１８】これを具体的に示すために、単一の永久磁
石により構成された磁石体３５（図４（ａ）参照）と、
２つまたは４つの永久磁石３３により構成された磁石体
３４（図４（ｂ），（ｃ）参照）との磁束密度の分布の
測定を行った。図５はその測定結果を示すものであり、
図４（ａ）ないし（ｃ）に対応する磁石体３４，３５の
表面上における磁束密度分布および平均磁束密度を示
す。その横軸は磁石体３４の一端部から他端部までのそ
の幅方向に沿った距離を示しており、縦軸は磁束密度の
大きさを示している。図中、Ａ１ないしＡ３が、図４
（ａ）ないし（ｃ）の磁石体３４，３５の磁束密度分布
を示すグラフであり、Ｂ１ないしＢ３が、図３（ａ）な
いし（ｃ）の磁石体３４，３５の表面上における平均磁
束密度を示すグラフである。グラフＢ１ないしＢ３よ
り、１枚板の永久磁石からなる磁石体３５よりも複数の
永久磁石３３からなる磁石体３４の方がより強力な逆バ
イアスを得られることが分かる。ここで、磁石体３４，
３５のサイズは、前記図２に基づいて示した磁石体３４
のサイズと等しく設定した。

【００１９】以上のように、本実施形態によれば、磁心
２３に逆バイアスをかけるための磁石体３４が並列配置
された複数、ここでは２つの永久磁石３３により構成さ
れているので、従来のように単一の永久磁石を用いるの
に比べて、より強力な逆バイアス磁場を発生させること
ができる。

【００２０】このため、磁心２３の残留磁化を軽減する
に十分な保磁力を確保しながら、磁石体３４および磁気
ギャップ２３ｂの厚さおよび面積（幅Ｗ×奥行きＤ）を
小さくすることができるので、イグニッションコイル２
１の出力性能の向上および小型化を図ることができる。
即ち、従来では図８および図９に示されるように永久磁
石および磁気ギャップの面積を磁心のコイル装着部２３
ａの断面積より大きくする必要があったのであるが、本
実施形態では、磁石体３４および磁気ギャップ２３ｂの
面積を磁心２３のコイル装着部２３ａの軸直角断面積と
等しく設定できるようになっている。

【００２１】また、磁心２３はその磁気ギャップ２３ｂ
に磁石体３４を挿入しない状態で使用されることがある
のであるが、このように磁気ギャップ２３ｂの厚さおよ
び面積を小さくすることにより、磁石体３４を挿入しな
いで使用される際の磁心２３の磁気損失も小さくするこ
とができ、磁石体３４を挿入していない磁心２３を用い
たイグニッションコイルの出力性能も向上させることが
できる。

【００２２】さらに、磁気ギャップ２３ｂ内に複数の永
久磁石３３を並列配置しているので、磁心２３に均一に
逆バイアスをかけることができる。このため、磁心２３
の残留磁化をムラ無く打ち消すことができ、イグニッシ
ョンコイル２１の出力性能を向上させることができる。

【００２３】図６は上述のイグニッションコイル２１の
第１の変形例を示す断面図である。このイグニッション
コイル４１では、磁気ギャップ２３ｂが磁心２３のコイ
ル装着部２３ａの軸心に対して斜め方向に直線状に形成
されており、その磁気ギャップ２３ｂ内には、磁石体３
４を構成する２つの永久磁石３３が平面的に配列された
状態で挿入されている。

【００２４】図７は上述のイグニッションコイル２１の
第２の変形例を示す断面図である。このイグニッション
コイル５１では、磁気ギャップ２３ｂが、概ね平板をＶ
字状に屈曲させたＶ字形状を有しており、磁心２３のコ
イル装着部２３ａの軸心に対して左右対称になるように
形成されている。その磁気ギャップ２３ｂ内には、磁石
体３４を構成する２つの永久磁石３３がＶ字状に並列的
に配列された状態で挿入されている。なお、ここでは、
磁気ギャップ２３ｂを軸心に対して左右対称なＶ字形状
としたが、必ずしも左右対称なＶ字形状である必要はな
い。

【００２５】なお、上述の実施形態では、２つの永久磁
石３３で磁石体３４を構成したが、２つに限らず、任意
の数の永久磁石を用いて磁石体３４を構成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、請求項１ないし４記載の
発明によれば、磁心に設けられた磁気ギャップに、１次
コイルが発生させる磁場と逆向きの磁場をこの磁心にか
ける複数の永久磁石を並列させて挿入してあるので、従
来のように単一の永久磁石を用いるのに比べて、より強
力な逆バイアス磁場を発生させることができる。

【００２７】このため、磁心の残留磁化を軽減するに十
分な保磁力を確保しながら、永久磁石および磁気ギャッ
プの厚さおよび面積を小さくすることができるので、イ
グニッションコイルの出力性能の向上および小型化を図
ることができる。

【００２８】また、磁心はその磁気ギャップに永久磁石
を挿入しない状態で使用されることがあるのであるが、
このように磁気ギャップの厚さおよび面積を小さくする
ことにより、永久磁石を挿入しないで使用される際の磁
心の磁気損失も小さくすることができ、永久磁石を挿入
していない磁心を用いたイグニッションコイルの出力性
能も向上させることができる。

【００２９】さらに、磁気ギャップ内に複数の永久磁石
を並列配置しているので、磁心に均一に逆バイアス磁場
をかけることができる。このため、磁心の残留磁化をム
ラ無く打ち消すことができ、イグニッションコイルの出
力性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るイグニッションコイ
ルの断面図である。

【図２】図１のイグニッションコイルに用いられる磁心
の磁気ギャップおよび永久磁石の構成を示す斜視図であ
る。

【図３】図３（ａ）は単一の永久磁石からなる磁石体の
表面の有効領域を示す図であり、図３（ｂ）は２つの永
久磁石からなる磁石体の表面の有効領域を示す図であ
る。

【図４】図４（ａ）は単一の永久磁石からなる磁石体を
示す図であり、図４（ｂ）は２つの永久磁石からなる磁
石体を示す図であり、図４（ｃ）は４つの永久磁石から
なる磁石体を示す図である。

【図５】図４（ａ）ないし（ｃ）の磁石体の表面上にお
ける磁束密度分布および平均磁束密度を示す図である。

【図６】図１のイグニッションコイルの第１の変形例を
示す断面図である。

【図７】図１のイグニッションコイルの第２の変形例を
示す断面図である。

【図８】第１の従来技術に係るイグニッションコイルを
示す断面図である。

【図９】第２の従来技術に係るイグニッションコイルを
示す断面図である。

【図１０】磁性体（磁心）の磁化曲線を示す図である。

【符号の説明】

２１，４１，５１ イグニッションコイル ２３ 磁心 ２３ｂ 磁気ギャップ ２５ １次コイル ２７ ２次コイル ３３ 永久磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁心の周囲に１次コイルおよび２次コイ
   ルを備え、前記１次コイルに供給する直流電流を変化さ
   せて前記磁心中を通る磁束量を変化させることにより前
   記２次コイルに高電圧を誘発させるようにしたイグニッ
   ションコイルにおいて、 前記磁心に設けられた磁気ギャップ内に、前記１次コイ
   ルが発生させる磁場と逆向きの磁場をこの磁心にかける
   複数の永久磁石を並列させて挿入することを特徴とする
   イグニッションコイル。
2. 【請求項２】 前記磁気ギャップは前記磁心の軸心に対
   して垂直方向に形成されており、複数の前記永久磁石が
   その磁気ギャップ内に平面的に配列されていることを特
   徴とする請求項１に記載のイグニッションコイル。
3. 【請求項３】 前記磁気ギャップは前記磁心の軸心に対
   して斜め方向に形成されており、複数の前記永久磁石が
   その磁気ギャップ内に平面的に配列されていることを特
   徴とする請求項１に記載のイグニッションコイル。
4. 【請求項４】 前記磁気ギャップはＶ字状に形成されて
   おり、複数の前記永久磁石がその磁気ギャップ内にＶ字
   状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の
   イグニッションコイル。