JPH01185908A - 点火コイルの製造方法 - 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製造方法に関し、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
電した際に生ずる磁束と逆の方向に磁束を生せしめるこ
とによって点火性能を向上させた点火コイルの製造方法
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）からなり、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＝５：　ＨｄＢ ＝′ＡＢＨＣＪ〕 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文具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
とする点火コイルの製造方法であって生産性にも優れた
点火コイルの製造方法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、一次コイル及び二次コイルを巻
回した複数片に分割自在な閉磁路コアに永久磁石を介挿
し因って一次コイルに通電した際に其れによって生じる
磁束と逆の方向に磁束を生せしめる如く構成した点火コ
イルの製造方法であって、一のコア片に永久磁化可能な
磁性材を固定して着磁し、次いでコア本体に組み付ける
ことからなる如く構成した。

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、コアに永久磁石を介挿して一次コイ
ルに通電して磁束を生ゼ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、す
、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、本発明においては斯る点火コイルを製造するに
際し、分割可能な一のコア片にハード材を固定して着磁
した後コア本体に組み付ける如く構成するので、組み付
は時に永久磁石を単体で扱うことがなく生産性が向上す
るものである。

（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図を先に参照して本発明に係る製造方法により製
作される点火コイルに付いて説明すると、この点火コイ
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、該コア１０はセン
タコア１０ａ及び其れと一体的に製作されるサイドコア
１ｏｂ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。

而して、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（尚、
図示の便宜のためコイル１４．１８の巻数は簡略化した
）。該一次コイル１４は端子１９（第１１図）に接続さ
れると共に、二次コイル１８の出力は第２の端子（図示
せず）を介して取り出される。該二次コイル１８の外方
にはケース２０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。尚、コアの本体部１０ａの適宜位置には耳部２
８，２８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製造方法により製作
される点火コイルの特徴はサイドコア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を介挿する如く構成した点にあり、この点に付い
て第１図及び第３図を参照して説明すると、本体部及び
差込コア１００に分割自在なコア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１８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、本発明に係る方法により製造さ
れるコイルにおいてはコア１０に永久磁石３２を介挿す
ることによって、スイッチ４２の接続によって生ずる一
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Φｍを生じ
る如く構成したものである。即ち、第３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Φ
Ｃのみを利用するとした場合、本発明に係る方法により
製造されるコイルにおいては一点鎖線で示す如くコア１
０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せしめることによって
出力が向上する理由に付いて第４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（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−５さＬＩｄｌ ＝′ＡＬＩ”　　［Ｊ］　　・・・・・・・・・・（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−μＳＮ”／１　　［Ｈ］　
　・・・・・・・　・（２）で示される（μ：透磁率、
Ｓ：断面積、Ｎ：巻数、１：磁路長）。又、パーミアン
スＰは、Ｐ＝μＳ／１・・・・・・・・・・・・・（３
）であるから、式（２）　（３）よりインダクタンスし
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４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−μｓＮ２１”　／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Ｉの２乗に比例して磁気エネルギＷが大きくなる
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、本発明に係る方法により製造される点火コイル
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７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＝Ｓ８１ＨｄＢ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１０　
Ｘ　１０閣　　４７．−６ｍＪ　　　３２．０ｍＪ　　
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６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（１０Ｘ１
０Ｘ厚さ２−）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、１０ｘ１０＝１００
聰２の６０％としてＳ＝８Ｘ８＝６４ｍｍ２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７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弐より仮磁路法で
算出した。

パーミアンス係数ｃｃ３／ｌζ５．３ ■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。

Δｗ　＝　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。

■次いで、第８図（ａ）乃至（ｄ）及び第６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２ｍ
ｍ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ＣＯＲ？ＩＡＸ−２３００（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９図に示す如く Ｈｃ−ｏｒｓｔ＞Ｈｄ十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ずる磁場、Ｈｉ　＝に
−ＡＴ／Ｉｇ　　（ＡＴ　：起磁力（アンペアターン）
、ｋ：起磁力 損失係数、１ｇ　：ギャップ長） その結果、第９図より計算上の値は、Ｈｄ＝１．６ＫＯ
ｅ、　Ｈｉ　＝　３．９　ＫＯｅ、　Ｈｃ−ｗｏｒｓｔ
　＝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９図よりΔＢ＝０．４［Ｔ］と増加した
分アップすることが確認出来たので、その増加分は ｗ＝（ΔＢ’／ΔＢ）・６ｗ　＝　０．４　／　０．２
３Ｘ　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１０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．　　−８ｘ８ｆｆ
ｆ石なし　３４．４　　− ８Ｘ８磁石あり　５１．１　　５７．４磁束密度増加分
ΔＢ　［Ｔ］ 実測値　　計算値 １０　Ｘ　１０Ｔ６１石なし　□□ ８×８磁石なし　□□ ８Ｘ８磁石あり　０．２５　　　０．４点火エネルギ［
ｍＪ］ 実測値　　計算値 １０Ｘ１０磁石なし　３２．０　　− ８Ｘ８磁石なし　２０．０　　２３．０８Ｘ８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永久磁石を介
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、更に材料費等のコストが低減する等の
利点が生ずる。尚、上記において永久磁石は第９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Ｈｃ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。更に、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ことは云うまでもない。

而して、本発明の特徴は斯る点火コイルを効率良く製造
する如く構成した点にあるが、この点に付いて第１１図
（ａ）乃至（ｄ）の製造工程図を参照しつつ説明すると
、先ず同図（ａ）に示す如く、差込コア１０ｃを嵌合し
ない状態においてコア本体部のセンタコア１０ａに別途
製造しておくと共にコイルケース２０内に収容されたコ
イル部を装着する。而して、同図（ｂ）に示す如く、そ
れと前後した工程においてコアの差込コア１０Ｃに永久
磁化可能な磁性材（ハード材）からなる磁石素材３２０
を接着等の適宜手段を介して固定し、差込コア及び磁石
素材からなる結合体１００を製作する。次いで、同図（
Ｃ）に示す如く、結合体１００を複数個まとめて着磁器
の着磁ヨーク１０２にかけ、着磁電源（図示せず）を通
じて大電流を短時間流して磁石素材３２０を永久磁化し
、前記した永久磁石３２を製作する。最後に同図（ｄ）
に示す如く、コイル部を装着し終わったコア本体部に差
込コアと永久磁石とからなる結合体１００を嵌装すれば
完成するものである。

上記の製作工程においては永久磁石を未着磁の状態で磁
路を形成するコア片の一つに固定して其の状態で着磁す
るので、コア本体部への組み付は時に着磁された永久磁
石を単体で取り扱う必要がないことになって生産性が向
上するものである。即ち、永久磁石は着磁された状態で
はたやすく付近の鉄材等に吸着したり鉄粉を吸い寄せる
等して生産ラインでの管理が難しいものであり、特に永
久磁石のサイズが小さいとき其の不都合が顕著なもので
あるが、上記の如く着磁時に既に別体に固定されていれ
ば取り扱いが容易となって生産効率が向上するものであ
る。而して、上記製作工程においては磁性材を固定する
のにコア片の中で着磁方向が最も短いもの（差込コア１
０Ｃ）を選択して其れに固定する如く構成している。即
ち、第１２図（ａ）（ｂ）に示す如く、コアの分割法は
２分割法、３分割法等種々存するが、本発明においては
永久磁石を其の中で常に着磁方向が最短のコア片（第１
２図（ａ）においては差込コア１０Ｃ１同図（ｂ）にお
いてはセンタコア１０ａ）に固定する如く構成するので
、着磁する際に着磁器に収容することが出来る結合体の
個数を増加させることが出来て着磁電力を節減すること
が出来ると共に、生産性の向上を図ることが出来るもの
である。

（発明の効果） 本発明は一次コイル及び二次コイルを巻回した複数片に
分割自在な閉磁路コアに永久磁石を介挿し因って一次コ
イルに通電した際に其れによって生じる磁束と逆の方向
に磁束を生ぜしめる如く構成した点火コイルの製造方法
であって一のコア片に永久磁化可能な磁性材を固定して
着磁し次いでコア本体に組み付けることなる如く構成し
たので、斯る逆方向の磁束骨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によってコアの
断面積を低減して小型軽量の点火コイルを製造するに際
し、永久磁石を単体で取り扱うことを不要としたことか
ら生産性を向上させることが出来る利点を備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製造方法により製作される点火コ
イルを概略的に示す説明図、第２図は第１図の点火コイ
ルのより詳細な構成を示す説明縦断面図、第３図は其の
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４図は其の理由を説明するパーミアンス−ＡＴ特性
図、第５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６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７図は前記実験例で使用したＢ−Ｈ曲線図、第８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９図は
前記実験例で使用した永久磁石の減磁曲線図、第１０図
は前記実験例の測定結果を示すＢ−Ｈ曲線図、第１１図
（ａ）乃至（ｄ）は本発明に係る点火コイルの製造方法
の実施例を示す説明図及び第１２図（ａ）（ｂ）は本発
明に係る製造方法の特徴を示す説明図である。 １０・・・コア（１０ａ・・・センタコア、１０ｂ・・
・サイドコア、１０ｃ・・・差込コア）、１２．１６・
・・ボビン、１４・・・一次コイル、１８・・・二次コ
イル、２６・・・エアギャンプ部、３２・・・永久磁石
、１００・・・結合体、ｌＯ２・・・着磁ヨーク、３２
０・・・磁性材（磁石素材） 第１図 第７図 Ｂ 第８図 １１＼□Ｍ９ノ雫テＬマ□；にノ１＼□Ｍ９ノー１’□
大第５図 第９図 第１０図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一次コイル及び二次コイルを巻回した複数片に分
   割可能な閉磁路コアに永久磁石を介挿し因って一次コイ
   ルに通電した際に其れによって生じる磁束と逆の方向に
   磁束を生ぜしめる如く構成した点火コイルの製造方法で
   あって、一のコア片に永久磁化可能な磁性材を固定して
   着磁し、次いでコア本体に組み付けることからなる点火
   コイルの製造方法。
2. （２）前記一のコア片が最小のコア片であることを特徴
   とする請求項第１項記載の点火コイルの製造方法。