電磁コイル
【課題】絶縁品質を向上する電磁コイルを提供する。
【解決手段】トラバース軸部６０９がボビン回転部６０４の回転に伴い所定の巻付ピッチＰ１、例えば線材５２０の線径２倍以上１０倍以下で移動する。このトラバース軸部６０９の移動によってトラバース軸部６０９と共に移動する巻線ノズル部６１０から吐出する線材５２０が、第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０に線径２倍以上１０倍以下の巻付ピッチＰ１の間隔で螺旋状に巻付けられる。すると、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとは互いに逆の傾きで交わるように巻付けられる。これにより、例えば往路側の線材５２０ａの上に重ねて巻かれる復路側の線材５２０ｂが往路側の線材５２０ａを引っかけて所定の巻付位置から往路側の線材５２０ａを逸脱させるのを抑制するため、巻線崩れを生じ難くする効果がある。
【解決手段】トラバース軸部６０９がボビン回転部６０４の回転に伴い所定の巻付ピッチＰ１、例えば線材５２０の線径２倍以上１０倍以下で移動する。このトラバース軸部６０９の移動によってトラバース軸部６０９と共に移動する巻線ノズル部６１０から吐出する線材５２０が、第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０に線径２倍以上１０倍以下の巻付ピッチＰ１の間隔で螺旋状に巻付けられる。すると、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとは互いに逆の傾きで交わるように巻付けられる。これにより、例えば往路側の線材５２０ａの上に重ねて巻かれる復路側の線材５２０ｂが往路側の線材５２０ａを引っかけて所定の巻付位置から往路側の線材５２０ａを逸脱させるのを抑制するため、巻線崩れを生じ難くする効果がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁コイルに関し、例えば内燃機関用点火コイル、小型トランス等に用いられる電磁コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関用点火コイル、小型トランス等に用いられる電磁コイルにおいては、耐電圧、効率等を向上させるため、図７に示すいわゆる斜向重巻きという巻き方で電磁コイルが構成されていることが知られている。ここで、「斜向重巻き」とは、例えば図７に示すボビン７０１に電磁コイル用の線材７０２を巻付ける電磁コイルの巻き方であって、ボビン７０１の外周面に対して所定の傾斜角度θ0をもって線材７０２を斜めに重ねて巻付ける電磁コイルの巻き方をいう。
【０００３】
ところで、図７に示すボビン７０１に巻付けられる線材７０２の傾斜角度θ0は、小さく設定するほど一斜面当たりの線材７０２の巻数が増加するため、隣接した斜面に巻付けられる線材７０２との線間電位差が高くなる。すると、線材７０２の耐電圧確保が困難になるため、線材７０２の傾斜角度θ0を大きくする必要があった。
【０００４】
ところが、このような大きい傾斜角の斜向重巻きにより電磁コイル７００を構成すると、ボビン７０１に巻付けられる線材７０２の線径が細くなると、ボビン７０１に線材７０１を巻付ける途中において巻線崩れを生ずることがある。これは、線材７０２を巻付けるピッチＰ0が線径の２倍より小さく設定されているときに生じ易く、重ねて巻付けられる線材７０２が既に巻付けられている線材７０２を引っかけて崩すためである。図７に示す例では、往路側の線材７０２ａの上に復路側の線材７０２ｂが重ねて巻付けられる場合、ボビン７０１に復路側の線材７０２ｂを巻付けられるときに働くボビン７０１の径方向内側に向かう力によって復路側の線材７０２ｂが往路側の線材７０２ａを引っかけると、ボビン７０１の軸方向に線材７０２ａを押出すことから、押出された線材７０２ａが所定の巻付位置から逸脱するため巻線崩れを生ずることになる。
【０００５】
このように、ボビンに線材が巻付けられる途中で巻線崩れが生ずると、巻線崩れによって所定の巻付位置から逸脱した線材がその巻線崩れが生じた位置より高電位の巻付位置の線材に接近することがある。すると、高電位にある線材同士の間でコロナ放電や絶縁破壊を誘発するという問題を生ずる。そこで、このような巻線崩れを防止するため、例えば特開平２−１０６９１０号公報に開示される電気巻線部品の巻線方法、特開平２−１５６５１３号公報に開示される電気巻線部品の巻線方法が提案されている。このような巻線方法によると、例えば図７に示す線材の傾斜角度θ0を４５°以下の小さい角度に設定し、線材の巻付けピッチＴ0を線材の外径の２倍より小さく設定することで前述した巻線崩れの防止を図っている。
【０００６】
また、特開昭６０−１０７８１３号公報に開示される点火コイルでは、ボビンに線材を巻付ける途中に生ずる巻線崩れを防止するため、フェルト等で作られた一対のガイドにより径方向から巻付けられた線材を押さえながら線材を巻付けるという方法が提案されている。
【特許文献１】特開平２−１０６９１０号公報
【特許文献２】特開平２−１５６５１３号公報
【特許文献３】特開昭６０−１０７８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示される電気巻線部品の巻線方法によると、ボビンに巻付けられる線材の外径が０．１ｍｍ以下の場合、巻付時の巻線崩れを十分に防止することができない。
【０００８】
また、特許文献３に開示される方法を用いても巻付時の巻線崩れを生じ易い。
【０００９】
したがって、特許文献１および特許文献２に開示される電気巻線部品の巻線方法、特許文献３に開示される点火コイルでは、線材の外径を０．１ｍｍ以下に設定すると、十分な耐電圧保証を確保することが困難になるという問題を生ずる。また、ボビンに線材を巻付けるときに生ずる巻線崩れの別の原因として、ボビンに巻付けられる線材が吐出する巻線ノズルとボビンの巻付位置との距離が巻線状態によって変動することが挙げられる。図７に示すように、この巻線ノズル７０３と巻付位置との距離は、ボビン７０１に巻付けられる線材７０２が復路側の線材７０２ｂから往路側の線材７０２ａに転じる位置において最短距離Ｌ01となり、線材７０２が復路側の線材７０２ａから復路側の線材７０２ｂに転じる位置において最長距離Ｌ02となる。このため、線材７０２の巻付位置がボビン７０１の径方向外側に位置するほど巻線ノズル７０３との距離が小さくなり、ボビン７０１の径方向の内側に位置するほど巻線ノズル７０３との距離が大きくなることから、巻線ノズル７０３から吐出する線材７０２の振れ幅もこの距離に比例して増減する。すると、線材７０２の振れ幅は、巻線ノズル７０３と巻付位置との距離が大きくなるほど、つまり線材７０２の巻付位置がボビン７０１の外周壁に近づくほど増大するため、ボビン７０１の外周壁では巻付けられた線材７０２の整列度が低下することになる。したがって、ボビン７０１の外周壁に近づくほど巻線崩れを誘発し易いという問題を生ずる。
【００１０】
本発明の目的は、絶縁品質を向上する電磁コイルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１記載の電磁コイルによると、巻線部に斜向重巻きされる線材のうち、隣合う線材同士の線間距離が線径の２倍以上１０倍以下であり、かつ、前記線間距離で螺旋状に巻付けられるとともに、往路側の線材と復路側の線材が互いに逆の傾きで交わるように巻付けられている。すなわち、斜向重巻きされる線材が線径２倍以上１０倍以下の間隔で螺旋状に巻付けられ、さらに、斜向重巻きされる線材を斜向重巻きされる斜面に往復移動させながら巻付けると、往路側の線材と復路側の線材とが互いに逆の傾きで交わるように巻付けられることとなる。
【００１２】
これにより、線径の２倍未満の間隔で螺旋状に巻付けられる場合と比較して、重ねて巻かれる往路側の線材と復路側の線材とが互いに接触する面積が減少する。したがって、上側に巻かれる線材が下側に巻かれる線材を引っかけて所定の巻付位置から逸脱させるのを抑制することで巻線崩れを生じ難くするため、絶縁品質を向上する効果がある。
【００１３】
また、本発明の請求項２記載の電磁コイルによると、巻線部に斜向重巻きされる線材のうち、隣合う線材同士の線間距離が２倍以上４倍以下であることから、斜向重巻きされる線材が線径２倍以上４倍以下の間隔で螺旋状に巻付けられる。すると、斜向重巻きされる斜面、１面当たりの巻数が増加するため、巻線部の所定の巻線位置に線材を送出す例えばノズル部等の往復回数を減少させることができる。また斜向重巻きされる斜面、１面当たりの巻数が増加することから、電磁コイルの巻線密度を増加させることができる。したがって、絶縁品質を向上する効果に加え、生産効率を向上させるとともに電磁コイルを小型化にする効果がある。
【００１４】
さらに、本発明の請求項３記載の電磁コイルによると、巻線部に斜向重巻きされる斜面の傾斜角度が６°以上であることから、斜向重巻きされる斜面、１面当たりの巻数の増加を抑制することができる。これにより、斜向重巻きされる斜面の隣合う斜面同士の電位差を減少させるため、耐電圧の確保を容易にするとともに巻線崩れをも防止する効果がある。
【００１５】
さらにまた、本発明の請求項４記載の電磁コイルによると、斜向重巻きされる斜面の傾斜角度が６°以上２０°以下であることから、傾斜角度が２０°よりも大きい場合と較べ巻付時の巻線崩れを防止し、巻線間の耐電圧の確保が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（第１実施例）
本発明の電磁コイルを内燃機関用点火コイルに適用した第１実施例を図２〜図５に示す。
【００１８】
図２に示すように、内燃機関用点火コイル（以下、「点火コイル」という。）２は、主に円筒状のトランス部５と、このトランス部５の一方の端部に位置しトランス部５の一次電流を断続する制御回路部７と、トランス部５の他方の端部に位置しトランス部５の二次電圧を図示しない点火プラグに供給する接続部６とから構成されている。
【００１９】
点火コイル２は、点火コイル２のハウジングである樹脂材料からなる円筒状のケース１００を備えており、このケース１００の内側に形成されている収容室１０２内には、高電圧発生用のトランス部５と制御回路部７とトランス部５の周囲を満たす絶縁油２９とが収容されている。収容室１０２の上端部には、制御信号入力用コネクタ９が設けられ、また収容室１０２の下端部には、後述するカップ１５の底部により閉塞された底部１０４が形成されている。このカップ１５の外周壁は、ケース１００の下端に位置する接続部６に覆われている。
【００２０】
接続部６には、ケース１００によって図示しない点火プラグを収容する筒部１０５が形成され、この筒部１０５の開口端にはゴムからなるプラグキャップ１３が装着されている。筒部１０５の上端に位置する底部１０４には、導電部材としての金属製のカップ１５がケース１００の樹脂材料中にインサート成形されている。このため、収容室１０２と接続部６とは液密に区画されている。
【００２１】
カップ１５の底部に係止されているスプリング１７は、圧縮コイルスプリングからなり、接続部６内に挿入される図示しない点火プラグの電極部がスプリング１７の他端部に電気的に接触するようになっている。制御信号入力用コネクタ９は、コネクタハウジング１８とコネクタピン１９とから構成されている。コネクタハウジング１８は、ケース１００と一体成形されており、このコネクタハウジング１８内に位置する３本のコネクタピン１９がケース１００を貫通し外部と接続可能にコネクタハウジング１８にインサート成形されている。
【００２２】
ケース１００の上側には、トランス部５、制御回路部７、絶縁油２９等をケース１００の外部から収容室１０２に収容するための開口部１００ａが形成されている。この開口部１００ａは、樹脂製の蓋３１およびＯリング３２により液密に閉塞され、さらにこの蓋３１の表面を覆うように金属製の蓋３３がケース１００の上部にかしめ固定されている。
【００２３】
トランス部５は、鉄心５０２、磁石５０４、５０６、二次スプール５１０、二次コイル５１２、一次スプール５１４および一次コイル５１６から構成されている。円柱状の鉄心５０２は、薄い珪素鋼板を断面がほぼ円形となるように重ねて組立られている。この鉄心５０２の両端には、コイルにより励磁されて発生する磁束の方向とは逆方向の極性を有する磁石５０４、５０６がそれぞれ粘着テープにより固定されている。
【００２４】
ボビンとしての二次スプール５１０は、両端に鍔部５１０ａ、ｂを有する有底円筒状に形成される樹脂成形品で、底部５１０ｃにより下端部がほぼ閉塞されている。二次スプール５１０の底部５１０ｃには、二次コイル５１２の一端から引き出される図示しない引出線が電気的に接続されたターミナルプレート３４が固定され、このターミナルプレート３４にカップ１５と接触するためのスプリング２７が固定されている。これらターミナルプレート３４とスプリング２７とがスプール側導電部材として機能し、二次コイル５１６に誘起された高電圧がターミナルプレート３４、スプリング２７、カップ１５、スプリング１７を経由して図示しない点火プラグの電極部に供給される。
【００２５】
また、二次スプール５１０の反底部５１０ｃ側端部には、二次スプール５１０と同心上に筒部５１０ｆが延出して形成されている。この二次スプール５１０の内部には、前記鉄心５０２と磁石５０６とが収容され、二次スプール５１０の外周には、後述する巻線装置によって巻回される二次コイル５１２が位置している。
【００２６】
さらに、二次スプール５１０の鍔部５１０ａ、ｂの間に位置する筒状の巻線部５１０ｄには、図４に示す複数状の巻線係止部としての突起部５１０ｅが形成されている。図４には、二次コイル５１２の線材５２０を巻付ける前の二次スプール５１０が示されており、巻線部５１０ｄの径方向断面を軸方向から見た突起部５１０ｅの各位置が示されている。この突起部５１０ｅは巻線部５１０ｄの周方向の一部範囲にわたって周方向に延びるように形成されており、周方向に隣合う突起部５１０ｅ同士の間には巻線部５１０ｄ上に巻付けられる線材５２０が通過可能な巻線渡し部としての隙間部が形成されている。つまり、突起部５１０ｅが形成されない二次スプール５１０の外壁がこの隙間部に相当する。突起部５１０ｅの形成位置は、後述する巻線装置の模式図である図１の二次スプール５１０に示されている。
【００２７】
図１に示すように、巻線部５１０ｄに形成される突起部５１０ｅは、周方向に等間隔に形成されるとともに、周方向に隣合う突起部５１０ｅ同士が巻線部５１０ｄの外周壁面を周方向に螺旋を描くように位置している。このように各突起部５１０ｅを位置させることで、突起部５１０ｅを避けるように巻線部５１０ｄに線材５２０を巻付けることができる。これにより、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０が突起部５１０ｅの上に巻付けられることがないため、例えば突起部５１０ｅにより線材５２０の外周を覆う絶縁被覆が傷付けられるのを防止できる。
【００２８】
なお、二次スプール５１０の巻線部５１０ｄには、突起部５１０ｅの代わりに突起部５１０ｅと同様、巻線部５１０ｄの周方向の一部範囲にわたって周方向に延びるように形成される巻線係止部としての溝部を形成しても良い。この場合、周方向に隣合う溝部同士の間には巻線部５１０ｄ上に巻付けられる線材５２０が通過可能な巻線渡し部としての隙間、つまり二次スプール５１０の外壁が位置している。また、二次スプール５１０の巻線部５１０ｄには、突起部５１０ｅの代わりに巻線部５１０ｄの全周にわたって周方向に延びるように形成される周溝部を形成しても良い。この周溝部内には周方向の一部範囲にわたって深さが異なる部分があり、深さが深い溝位置が巻線係止部に相当し、深さが浅い溝位置が巻線渡し部に相当する。
【００２９】
二次スプール５１０の軸方向に沿って突起部５１０ｅを切断したときの突起部５１０ｅの断面形状を示す図５から判るように、突起部５１０ｅの断面形状は、巻線部５１０ｄに巻付けられる線材５２０の巻付進行方向に対向する斜面５１０ｇが角度αをなす角を有する三角形状である。この角度αは、巻線部５１０ｄに巻付ける線材５２０がこの突起部５１０ｅを乗り越えない程度の角度、例えば６０°以上に設定されている。そして、二次スプール５１０の径方向外側に延びる突起部５１０ｅの高さＨは、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０の線径より大きく設定されている。
【００３０】
なお、突起部５１０ｅの断面形状は、三角形状に限られることはなく、二次スプール５１０を樹脂成形するときの型抜きが可能であれば矩形状、多角形状、半円状等でも良い。ここで、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０の線径が線材５２０の絶縁被覆を含めて０．０７ｍｍで、線材５２０が斜向巻きされるときの傾斜角度が１５°に設定される場合、二次スプール５１０に形成される突起部５１０ｅの各寸法の一例を図１および図５に基づいて説明する。
【００３１】
図１に示すように、突起部５１０ｅは、巻線部５１０ｄの外周壁面に所定の軸方向間隔Ｄで形成されており、この軸方向間隔Ｄは、線材５２０の線径等に応じて適宜設定され、例えば線材５２０の線径が０．０７ｍｍであるとき、軸方向間隔Ｄは０．２ｍｍに設定される。同様に突起部５１０ｅの最大高さＨも線材５２０の線径の３倍程度に設定されるため、例えば線材５２０の線径が０．０７ｍｍであるとき、最大高さＨは０．２ｍｍに設定される。また突起部５１０ｅは、二次スプール５１０の周方向の一部範囲にわたって形成されているので、突起部５１０ｅにより線材５２０が小さな角度で曲げられることがなく、容易に隣接する巻回層に移ることができる。突起部５１０ｅを形成する斜面のうち、線材５２０の巻線進行方向に対向する斜面５１０ｇは、巻線部５１０ｄの表面に対して角度αが前述した６０°以上、例えば８５°に設定される。
【００３２】
このように設定された突起部５１０ｅが巻線部５１０ｄに形成されることで、巻線部５１０ｄの外周壁面に巻付けられた線材５２０が、例え軸方向に滑って移動したとしても、斜面５１０ｇによって線材５２０の移動が阻止される。これにより、巻線部５１０ｄの外周壁面を線材５２０が滑ることによる巻線崩れを防止する効果がある。
【００３３】
図２に示すように、樹脂成形品である一次スプール５１４は、両端に鍔部５１４ａ、ｂを有する有底円筒状に形成されており、蓋部５１４ｃにより上端部がほぼ閉塞されている。この一次スプール５１４の外周には一次コイル５１６が巻回されている。一次スプール５１４の蓋部５１４ｃには、一次スプール５１４の下端部側に延びる筒部５１４ｆが一次スプール５１４と同心上に形成されるとともに、開口部５１４ｄが形成されている。この筒部５１４ｆは、前述した二次スプール５１０と一次スプール５１４とを組付けたとき、二次スプール５１０の筒部５１０ｆの内側に同心円となって位置するように形成されている。したがって、一次スプール５１４と二次スプール５１０との組付時、一次スプール５１４の蓋部５１４ｃと二次スプール５１０の底部５１０ｃとの間に、両端に磁石５０４、５０６を備えた鉄心５０２が挟持される。
【００３４】
図２および図３に示すように、一次コイル５１６が巻回された一次スプール５１４の外側には、スリット５０８ａを有する補助コア５０８が装着されている。この補助コア５０８は、薄い珪素鋼板を筒状に巻回し、巻回開始端と巻回終了端とを接続しないことから軸方向にスリット５０８ａを形成しており、磁石５０４の外周位置から磁石５０６の外周位置にわたる軸方向長さを有する。これにより、補助コア５０８の周方向に発生する渦電流を低減している。
【００３５】
トランス部５等が収容されている収容室１０２内には、収容室１０２の上端部に僅かの空気空間を残して絶縁油２９が充填されている。絶縁油２９は、一次スプール５１４の下側開口端、一次スプール５１４の蓋部５１４ｃのほぼ中央部に開設された開口５１４ｄ、二次スプール５１０の上側開口端および図示しない開口を通して侵入し、鉄心５０２、二次コイル５１２、一次コイル５１６、補助コア５０８等の間の電気絶縁を確実なものとしている。
【００３６】
次に、二次コイル５１２として巻付けられる線材５２０を二次スプール５１０に巻付ける巻線装置を図１に基づいて説明する。図１に示すように、二次コイル５１２を巻回する巻線装置６００は、ボビン支持部６０２、ボビン回転部６０４、送り軸部６０７、トラバース軸部６０９、巻線ノズル部６１０、制御装置６１２等から構成されている。
【００３７】
支持部としてのボビン支持部６０２は、二次スプール５１０の軸方向長さより長い軸部６０２ａと、この軸部６０２ａが挿入された二次スプール５１０の鍔部５１０ａに当接可能なストッパ部６０２ｂとから構成されている。このボビン支持部６０２は、回転機構を備えるボビン回転部６０４によって所定方向に回転する。
【００３８】
回転駆動部としてのボビン回転部６０４は、制御部６１２によって回転の開始、停止および回転速度が制御される。このボビン回転部６０４の制御は、制御部６１２によって制御される送り軸部６０７、トラバース軸部６０９等の制御状態に関連する。送り軸部６０７は、ボビン支持部６０２にセットされた二次スプール５１０の軸と所定間隔を隔てて平行に位置する回転軸６０６ａ上を回転軸６０６ａの回転に従って移動可能な機構を備えている。そして、トラバース軸部６０９が１回往復する毎に所定距離だけ図１で矢印Ａ方向に向かって移動する。
【００３９】
回転軸駆動部６０６は回転軸６０６ａの端部に位置しており、回転軸６０６ａを回転させる機構を備えている。この回転軸駆動部６０６の制御は、制御部６１２によって制御される。トラバース軸部６０９は、二次スプール５１０の軸に対して所定角をなすように位置する回転軸６０８ａ上を回転軸６０８ａの回転に従って移動可能な機構を備えている。そして、回転軸６０８ａの回転方向に応じて回転軸６０８ａ上をトラバース軸部６０９が往復移動することで、トラバース軸部６０９に取付けられた巻線ノズル部６１０を移動させている。これにより、巻線部５１０ｄに斜向巻きされる線材５２０によって形成される斜面５３０と平行に巻線ノズル部６１０が移動できる。なお、二次スプール５１０の軸に対する回転軸６０８ａの所定角は、二次スプール５１０に線材５２０を巻回している途中において任意に変化させることもできる。
【００４０】
回転軸駆動部６０８は送り軸部６０７に取付けられると共に回転軸６０８ａの端部に位置しており、回転軸６０８ａを回転させる機構を備えている。この回転軸駆動部６０８の制御は、回転軸駆動部６０６と同様、制御部６１２によって制御される。ノズル部としての巻線ノズル部６１０はトラバース軸部６０９に取付けられており、トラバース軸部６０９の往復移動に従って移動することで、巻線ノズル部６１０から吐出する線材５２０を所定の巻付位置に位置決めしている。
【００４１】
ここで、回転軸駆動部６０８、回転軸６０８ａおよびトラバース軸部６０９は、駆動機構に相当する。次に、前述した巻線装置６００によって二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０の巻き方を図１および図６に基づいて説明する。図６に示すように、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０は、第１巻線部５４１、第２巻線部５４２、第３巻線部５４３からなる３つの区画に区分されており、それぞれの区画によって巻き方が異なる。
【００４２】
第１巻線部５４１では、巻線ノズル部６１０から吐出した線材５２０を鍔部５１０ａの内側から鍔部５１０ｂ方向に向かって巻始め、所定のターン数である３ターンだけ巻付ける。その後、この巻付けられた線材５２０上に重ねて反対方向、すなわち鍔部５１０ａ方向に向かって３ターン巻付けて鍔部５１０ａの内側に戻る。さらに２段重ねに巻付けられた線材５２０上に鍔部５１０ｂ方向に向かって３ターン巻付け、続けて鍔部５１０ｂ方向に向かって３ターン巻付ける。すると、１段目に６ターン、２段目および３段目に３ターンそれぞれ巻付けられたことになる。そして、この巻付けられた線材５２０上に重ねて鍔部５１０ａ方向に向かって６ターン巻付けることで、鍔部５１０ａの内側に戻る。さらにまた４段重ねに巻付けられた線材５２０上に鍔部５１０ｂ方向に向かって３ターン巻付け、続けて２段重ねに巻付けられた線材５２０上に３ターン巻付け、さらに続けて鍔部５１０ｂ方向に向かって３ターン巻付ける。これにより、図６に示すように、１段目に９ターン、２段目および３段目に６ターン、３段目および４段目に３ターンそれぞれ巻付けられたことになる。このように、鍔部５１０ｂ方向に向かって所定のターン数である３ターンづつ巻付け位置を進めることで、巻線部５１０ｄの途中において径方向外側に向かって多重に巻線層が形成され、巻付けられた線材５２０に斜面５３０が形成される。この斜面５３０の傾斜角度θ1は、鍔部５１０ｂ方向に向かって巻付ける前述した「所定のターン数」によって決定され、例えば６°以上に設定されている。この傾斜角度θ1は、「所定のターン数」を変化させることで任意に設定することができる。そして、傾斜角度θ1に合わせて巻線ノズル部６１０が往復移動することから、線材５２０の整列度を一定にすることができる。
【００４３】
ここで、この傾斜角度θ1は、大きく設定するほど斜面５３０に沿って線材５２０がずれやすくなるため、ずれた線材５２０に対して所定の電位差よりも高い電位差を有する線材５２０にずれた線材５２０が接近することがある。すると、線材５２０同士の間での耐電圧保証を確保することが困難になる。この巻線崩れを防止するため、線材５２０の傾斜角度θ1は２０°以下とする必要があり、望ましくは１７°以下が適切である。これにより、巻線崩れを防止しつつトランス部５の線材５２０として要求される耐電圧をも確保できる。さらに、この傾斜角度θ1は小さく設定するほど斜面５３０、１面当たりの線材５２０の巻数が増加し、その結果隣接した斜面に巻付けられる線材５２０との線間電位差が高くなる。すると、線材５２０の耐電圧を十分に確保する必要が生ずるため、線材５２０の絶縁被覆厚の増加等によりトランス部５の体格の増大を招くことになる。そのため、線材５２０の傾斜角度θ1は６°以上とする必要があり、８°以上とすることが望ましい。これにより、巻線崩れを防止しつつ、線材５２０の絶縁被覆厚を増加させることがないのでトランス部５の体格の増大を防止できる。
【００４４】
なお、斜面上の線材５２０のずれ量と、そのずれ量を生じた場合に想定される線材間の電位差と、線材に被覆された絶縁皮膜の絶縁強度とに基づいて、許容しうる巻き崩れを想定することができる。上記の傾斜角度θ1は、このような許容範囲を考慮した数値である。このような知見に基づいて、傾斜角度θ1の推奨範囲としては６°以上２０°以下の範囲とすることができる。ただし、製造工程でのばらつきなどの要因を考慮すると、８°以上１７°以下の範囲が望ましい。
【００４５】
さらに、巻数を低減して線間電位差を低下させるために、傾斜角度θ1は１０°以上にすることがより望ましい。さらにまた、巻線崩れを防止し、かつトランス部５の体格を増大させることなく線材５２０の耐電圧を確保するために、傾斜角度θ1は１２°以上１８°以下としてもよい。また、上記実施例においては傾斜角度θ1を１５°としたが、同程度の性能を確保しうる範囲としては、１３°から１５°の範囲が好ましい。また、上記条件において線材の線径は０．１ｍｍ以下とすることができる。
【００４６】
第２巻線部５４２では、第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０に沿って線材５２０を巻付けられる。図１は巻線装置６００により第２巻線部５４２が巻付けられている様子を示しており、巻線ノズル部６１０の動きが模式的に示されている。ここで、図１および図６においては、第２巻線部５４２に巻付けられる線材５２０のうち、巻線ノズル部６１０が二次スプール５１０の外周壁面に近づきながら巻付けられる線材５２０を往路側の線材５２０ａとして黒丸および幅広の黒線で表し、巻線ノズル部６１０が二次スプール５１０の外周壁面から離れながら巻付けられる線材５２０を復路側の線材５２０ｂとして白丸および幅広の白抜き線で表している。
【００４７】
トラバース軸部６０９がボビン回転部６０４の回転に伴い所定の巻付ピッチＰ1、例えば線材５２０の線径２倍以上１０倍以下で移動する。すると、このトラバース軸部６０９と共に移動する巻線ノズル部６１０から吐出する線材５２０が、第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０にこの巻付ピッチＰ1で巻付けられる。つまり、斜面５３０に線径２倍以上１０倍以下の巻付ピッチＰ1の間隔で螺旋状に巻付けられる。このため、図１に示すように、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとは互いに逆の傾き角度βで交わるように巻付けられる（以下、この巻付方法を「交差巻方式」という。）。
【００４８】
図６では、往路側の線材５２０ａの１段目を巻付け、さらに１段目の上に復路側の線材５２０ｂを巻付け終わったところを示している。このように、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとを所定の巻付ピッチＰ1で巻付ける交差巻方式をとることで、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとが交わる交差角度βを大きくすることができる。この交差角度βが大きいほど重ねて巻かれる上下の線材５２０同士が互いに点で接触し交差角度βが小さいほど線で接触するため、交差角度βが大きいほど重ねて巻かれる上下の線材５２０同士の接触部分が少なくなる。これにより、例えば往路側の線材５２０ａの上に重ねて巻かれる復路側の線材５２０ｂが往路側の線材５２０ａを引っかけて所定の巻付位置から往路側の線材５２０ａを逸脱させるのを抑制するため、巻線崩れを生じ難くする。したがって、巻線崩れによる絶縁品質の低下を防止する効果がある。ここで、前述したように「所定の巻付ピッチＰ1」は大きいほど巻線崩れを効果的に抑制する。ところが、「所定の巻付ピッチＰ1」が大きくなるほど第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０、１面当たりの巻数が減少するため、二次コイル５１２として決められた所定巻数を巻くためにはトラバース軸部６０９の往復回数が増加することになる。すると、生産効率が低下および巻線密度の低下に伴うトランス部５の大型化を招く。そのため、「所定の巻付ピッチＰ1」は線材５２０の線径２倍以上４倍以下に設定するのが望ましい。これにより、生産効率が低下およびトランス部５の大型化を招くことなくして、巻線崩れを効果的に抑制できる。
【００４９】
また、図６に示すように、巻線ノズル部６１０は、第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０と平行に往復移動することから、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０の巻付位置にかからず巻線ノズル部６１０と線材５２０の巻付位置との距離を最小に保つことができる。これにより、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０が復路側の線材５２０ｂから往路側の線材５２０ａに転じる位置において巻線ノズル部６１０と線材５２０の巻付位置との距離Ｌ1と、線材５２０が往路側の線材５２０ａから復路側の線材５２０ｂに転じる位置においての距離Ｌ2とをほぼ同一にしかも最小に保ちながら線材５２０を巻付けることができる（以下、この巻付方法を「斜めトラバース方式」という。）。したがって、線材５２０が往路側の線材５２０ａから復路側の線材５２０ｂに転じる位置、すなわち二次スプール５１０の外周壁に巻付けられる巻付位置においても線材５２０の振れ幅Ｗ１を最小限に抑え、巻付けられた線材５２０の整列度の低下を防止できる。したがって、二次スプール５１０の外周壁に近づくほど低下していた線材５２０の整列度を向上させ、整列度の低下による巻線崩れを誘発を防止するため、絶縁品質を向上する効果がある。
【００５０】
第３巻線部５４３では、第２巻線部５４２と同様、第２巻線部５４２によって形成された斜面５３１に沿って、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとを交差巻方式で巻付ける。このとき、巻終わり近づくほど線材５２０を巻付ける幅が狭くなることから、トラバース軸部６０９の移動量も徐々に小さくなる。この第３巻線部５４３においても、前述した斜めトラバース方式により線材５２０を巻付けることから、第２巻線部５４２と同様、線材５２０の整列度を向上させることで、整列度の低下による巻線崩れの誘発を防止するため、絶縁品質を向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施例による斜向巻コイルの製造装置と巻付け途中の斜向巻コイルを示す模式図である。
【図２】第１実施例の斜向巻コイルを組付けた内燃機関用点火コイルの縦断面図である。
【図３】図２に示すトランス部のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１に示す一次スプールのＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】二次スプールに形成される突起部の軸方向断面形状を示す模式図である。
【図６】第１実施例による斜向巻コイルの巻き方を示す模式図である。
【図７】従来例による斜向巻コイルの巻き方を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
２ 点火コイル
５ トランス部
１００ ケース
５１０ 二次スプール （ボビン）
５１０ａ、ｂ 鍔部
５１０ｄ 巻線部
５１０ｅ 突起部
５１２ 二次コイル
５２０ 線材
５２０ａ 往路側の線材
５２０ｂ 復路側の線材
６００ 巻線装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁コイルに関し、例えば内燃機関用点火コイル、小型トランス等に用いられる電磁コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関用点火コイル、小型トランス等に用いられる電磁コイルにおいては、耐電圧、効率等を向上させるため、図７に示すいわゆる斜向重巻きという巻き方で電磁コイルが構成されていることが知られている。ここで、「斜向重巻き」とは、例えば図７に示すボビン７０１に電磁コイル用の線材７０２を巻付ける電磁コイルの巻き方であって、ボビン７０１の外周面に対して所定の傾斜角度θ0をもって線材７０２を斜めに重ねて巻付ける電磁コイルの巻き方をいう。
【０００３】
ところで、図７に示すボビン７０１に巻付けられる線材７０２の傾斜角度θ0は、小さく設定するほど一斜面当たりの線材７０２の巻数が増加するため、隣接した斜面に巻付けられる線材７０２との線間電位差が高くなる。すると、線材７０２の耐電圧確保が困難になるため、線材７０２の傾斜角度θ0を大きくする必要があった。
【０００４】
ところが、このような大きい傾斜角の斜向重巻きにより電磁コイル７００を構成すると、ボビン７０１に巻付けられる線材７０２の線径が細くなると、ボビン７０１に線材７０１を巻付ける途中において巻線崩れを生ずることがある。これは、線材７０２を巻付けるピッチＰ0が線径の２倍より小さく設定されているときに生じ易く、重ねて巻付けられる線材７０２が既に巻付けられている線材７０２を引っかけて崩すためである。図７に示す例では、往路側の線材７０２ａの上に復路側の線材７０２ｂが重ねて巻付けられる場合、ボビン７０１に復路側の線材７０２ｂを巻付けられるときに働くボビン７０１の径方向内側に向かう力によって復路側の線材７０２ｂが往路側の線材７０２ａを引っかけると、ボビン７０１の軸方向に線材７０２ａを押出すことから、押出された線材７０２ａが所定の巻付位置から逸脱するため巻線崩れを生ずることになる。
【０００５】
このように、ボビンに線材が巻付けられる途中で巻線崩れが生ずると、巻線崩れによって所定の巻付位置から逸脱した線材がその巻線崩れが生じた位置より高電位の巻付位置の線材に接近することがある。すると、高電位にある線材同士の間でコロナ放電や絶縁破壊を誘発するという問題を生ずる。そこで、このような巻線崩れを防止するため、例えば特開平２−１０６９１０号公報に開示される電気巻線部品の巻線方法、特開平２−１５６５１３号公報に開示される電気巻線部品の巻線方法が提案されている。このような巻線方法によると、例えば図７に示す線材の傾斜角度θ0を４５°以下の小さい角度に設定し、線材の巻付けピッチＴ0を線材の外径の２倍より小さく設定することで前述した巻線崩れの防止を図っている。
【０００６】
また、特開昭６０−１０７８１３号公報に開示される点火コイルでは、ボビンに線材を巻付ける途中に生ずる巻線崩れを防止するため、フェルト等で作られた一対のガイドにより径方向から巻付けられた線材を押さえながら線材を巻付けるという方法が提案されている。
【特許文献１】特開平２−１０６９１０号公報
【特許文献２】特開平２−１５６５１３号公報
【特許文献３】特開昭６０−１０７８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示される電気巻線部品の巻線方法によると、ボビンに巻付けられる線材の外径が０．１ｍｍ以下の場合、巻付時の巻線崩れを十分に防止することができない。
【０００８】
また、特許文献３に開示される方法を用いても巻付時の巻線崩れを生じ易い。
【０００９】
したがって、特許文献１および特許文献２に開示される電気巻線部品の巻線方法、特許文献３に開示される点火コイルでは、線材の外径を０．１ｍｍ以下に設定すると、十分な耐電圧保証を確保することが困難になるという問題を生ずる。また、ボビンに線材を巻付けるときに生ずる巻線崩れの別の原因として、ボビンに巻付けられる線材が吐出する巻線ノズルとボビンの巻付位置との距離が巻線状態によって変動することが挙げられる。図７に示すように、この巻線ノズル７０３と巻付位置との距離は、ボビン７０１に巻付けられる線材７０２が復路側の線材７０２ｂから往路側の線材７０２ａに転じる位置において最短距離Ｌ01となり、線材７０２が復路側の線材７０２ａから復路側の線材７０２ｂに転じる位置において最長距離Ｌ02となる。このため、線材７０２の巻付位置がボビン７０１の径方向外側に位置するほど巻線ノズル７０３との距離が小さくなり、ボビン７０１の径方向の内側に位置するほど巻線ノズル７０３との距離が大きくなることから、巻線ノズル７０３から吐出する線材７０２の振れ幅もこの距離に比例して増減する。すると、線材７０２の振れ幅は、巻線ノズル７０３と巻付位置との距離が大きくなるほど、つまり線材７０２の巻付位置がボビン７０１の外周壁に近づくほど増大するため、ボビン７０１の外周壁では巻付けられた線材７０２の整列度が低下することになる。したがって、ボビン７０１の外周壁に近づくほど巻線崩れを誘発し易いという問題を生ずる。
【００１０】
本発明の目的は、絶縁品質を向上する電磁コイルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１記載の電磁コイルによると、巻線部に斜向重巻きされる線材のうち、隣合う線材同士の線間距離が線径の２倍以上１０倍以下であり、かつ、前記線間距離で螺旋状に巻付けられるとともに、往路側の線材と復路側の線材が互いに逆の傾きで交わるように巻付けられている。すなわち、斜向重巻きされる線材が線径２倍以上１０倍以下の間隔で螺旋状に巻付けられ、さらに、斜向重巻きされる線材を斜向重巻きされる斜面に往復移動させながら巻付けると、往路側の線材と復路側の線材とが互いに逆の傾きで交わるように巻付けられることとなる。
【００１２】
これにより、線径の２倍未満の間隔で螺旋状に巻付けられる場合と比較して、重ねて巻かれる往路側の線材と復路側の線材とが互いに接触する面積が減少する。したがって、上側に巻かれる線材が下側に巻かれる線材を引っかけて所定の巻付位置から逸脱させるのを抑制することで巻線崩れを生じ難くするため、絶縁品質を向上する効果がある。
【００１３】
また、本発明の請求項２記載の電磁コイルによると、巻線部に斜向重巻きされる線材のうち、隣合う線材同士の線間距離が２倍以上４倍以下であることから、斜向重巻きされる線材が線径２倍以上４倍以下の間隔で螺旋状に巻付けられる。すると、斜向重巻きされる斜面、１面当たりの巻数が増加するため、巻線部の所定の巻線位置に線材を送出す例えばノズル部等の往復回数を減少させることができる。また斜向重巻きされる斜面、１面当たりの巻数が増加することから、電磁コイルの巻線密度を増加させることができる。したがって、絶縁品質を向上する効果に加え、生産効率を向上させるとともに電磁コイルを小型化にする効果がある。
【００１４】
さらに、本発明の請求項３記載の電磁コイルによると、巻線部に斜向重巻きされる斜面の傾斜角度が６°以上であることから、斜向重巻きされる斜面、１面当たりの巻数の増加を抑制することができる。これにより、斜向重巻きされる斜面の隣合う斜面同士の電位差を減少させるため、耐電圧の確保を容易にするとともに巻線崩れをも防止する効果がある。
【００１５】
さらにまた、本発明の請求項４記載の電磁コイルによると、斜向重巻きされる斜面の傾斜角度が６°以上２０°以下であることから、傾斜角度が２０°よりも大きい場合と較べ巻付時の巻線崩れを防止し、巻線間の耐電圧の確保が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（第１実施例）
本発明の電磁コイルを内燃機関用点火コイルに適用した第１実施例を図２〜図５に示す。
【００１８】
図２に示すように、内燃機関用点火コイル（以下、「点火コイル」という。）２は、主に円筒状のトランス部５と、このトランス部５の一方の端部に位置しトランス部５の一次電流を断続する制御回路部７と、トランス部５の他方の端部に位置しトランス部５の二次電圧を図示しない点火プラグに供給する接続部６とから構成されている。
【００１９】
点火コイル２は、点火コイル２のハウジングである樹脂材料からなる円筒状のケース１００を備えており、このケース１００の内側に形成されている収容室１０２内には、高電圧発生用のトランス部５と制御回路部７とトランス部５の周囲を満たす絶縁油２９とが収容されている。収容室１０２の上端部には、制御信号入力用コネクタ９が設けられ、また収容室１０２の下端部には、後述するカップ１５の底部により閉塞された底部１０４が形成されている。このカップ１５の外周壁は、ケース１００の下端に位置する接続部６に覆われている。
【００２０】
接続部６には、ケース１００によって図示しない点火プラグを収容する筒部１０５が形成され、この筒部１０５の開口端にはゴムからなるプラグキャップ１３が装着されている。筒部１０５の上端に位置する底部１０４には、導電部材としての金属製のカップ１５がケース１００の樹脂材料中にインサート成形されている。このため、収容室１０２と接続部６とは液密に区画されている。
【００２１】
カップ１５の底部に係止されているスプリング１７は、圧縮コイルスプリングからなり、接続部６内に挿入される図示しない点火プラグの電極部がスプリング１７の他端部に電気的に接触するようになっている。制御信号入力用コネクタ９は、コネクタハウジング１８とコネクタピン１９とから構成されている。コネクタハウジング１８は、ケース１００と一体成形されており、このコネクタハウジング１８内に位置する３本のコネクタピン１９がケース１００を貫通し外部と接続可能にコネクタハウジング１８にインサート成形されている。
【００２２】
ケース１００の上側には、トランス部５、制御回路部７、絶縁油２９等をケース１００の外部から収容室１０２に収容するための開口部１００ａが形成されている。この開口部１００ａは、樹脂製の蓋３１およびＯリング３２により液密に閉塞され、さらにこの蓋３１の表面を覆うように金属製の蓋３３がケース１００の上部にかしめ固定されている。
【００２３】
トランス部５は、鉄心５０２、磁石５０４、５０６、二次スプール５１０、二次コイル５１２、一次スプール５１４および一次コイル５１６から構成されている。円柱状の鉄心５０２は、薄い珪素鋼板を断面がほぼ円形となるように重ねて組立られている。この鉄心５０２の両端には、コイルにより励磁されて発生する磁束の方向とは逆方向の極性を有する磁石５０４、５０６がそれぞれ粘着テープにより固定されている。
【００２４】
ボビンとしての二次スプール５１０は、両端に鍔部５１０ａ、ｂを有する有底円筒状に形成される樹脂成形品で、底部５１０ｃにより下端部がほぼ閉塞されている。二次スプール５１０の底部５１０ｃには、二次コイル５１２の一端から引き出される図示しない引出線が電気的に接続されたターミナルプレート３４が固定され、このターミナルプレート３４にカップ１５と接触するためのスプリング２７が固定されている。これらターミナルプレート３４とスプリング２７とがスプール側導電部材として機能し、二次コイル５１６に誘起された高電圧がターミナルプレート３４、スプリング２７、カップ１５、スプリング１７を経由して図示しない点火プラグの電極部に供給される。
【００２５】
また、二次スプール５１０の反底部５１０ｃ側端部には、二次スプール５１０と同心上に筒部５１０ｆが延出して形成されている。この二次スプール５１０の内部には、前記鉄心５０２と磁石５０６とが収容され、二次スプール５１０の外周には、後述する巻線装置によって巻回される二次コイル５１２が位置している。
【００２６】
さらに、二次スプール５１０の鍔部５１０ａ、ｂの間に位置する筒状の巻線部５１０ｄには、図４に示す複数状の巻線係止部としての突起部５１０ｅが形成されている。図４には、二次コイル５１２の線材５２０を巻付ける前の二次スプール５１０が示されており、巻線部５１０ｄの径方向断面を軸方向から見た突起部５１０ｅの各位置が示されている。この突起部５１０ｅは巻線部５１０ｄの周方向の一部範囲にわたって周方向に延びるように形成されており、周方向に隣合う突起部５１０ｅ同士の間には巻線部５１０ｄ上に巻付けられる線材５２０が通過可能な巻線渡し部としての隙間部が形成されている。つまり、突起部５１０ｅが形成されない二次スプール５１０の外壁がこの隙間部に相当する。突起部５１０ｅの形成位置は、後述する巻線装置の模式図である図１の二次スプール５１０に示されている。
【００２７】
図１に示すように、巻線部５１０ｄに形成される突起部５１０ｅは、周方向に等間隔に形成されるとともに、周方向に隣合う突起部５１０ｅ同士が巻線部５１０ｄの外周壁面を周方向に螺旋を描くように位置している。このように各突起部５１０ｅを位置させることで、突起部５１０ｅを避けるように巻線部５１０ｄに線材５２０を巻付けることができる。これにより、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０が突起部５１０ｅの上に巻付けられることがないため、例えば突起部５１０ｅにより線材５２０の外周を覆う絶縁被覆が傷付けられるのを防止できる。
【００２８】
なお、二次スプール５１０の巻線部５１０ｄには、突起部５１０ｅの代わりに突起部５１０ｅと同様、巻線部５１０ｄの周方向の一部範囲にわたって周方向に延びるように形成される巻線係止部としての溝部を形成しても良い。この場合、周方向に隣合う溝部同士の間には巻線部５１０ｄ上に巻付けられる線材５２０が通過可能な巻線渡し部としての隙間、つまり二次スプール５１０の外壁が位置している。また、二次スプール５１０の巻線部５１０ｄには、突起部５１０ｅの代わりに巻線部５１０ｄの全周にわたって周方向に延びるように形成される周溝部を形成しても良い。この周溝部内には周方向の一部範囲にわたって深さが異なる部分があり、深さが深い溝位置が巻線係止部に相当し、深さが浅い溝位置が巻線渡し部に相当する。
【００２９】
二次スプール５１０の軸方向に沿って突起部５１０ｅを切断したときの突起部５１０ｅの断面形状を示す図５から判るように、突起部５１０ｅの断面形状は、巻線部５１０ｄに巻付けられる線材５２０の巻付進行方向に対向する斜面５１０ｇが角度αをなす角を有する三角形状である。この角度αは、巻線部５１０ｄに巻付ける線材５２０がこの突起部５１０ｅを乗り越えない程度の角度、例えば６０°以上に設定されている。そして、二次スプール５１０の径方向外側に延びる突起部５１０ｅの高さＨは、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０の線径より大きく設定されている。
【００３０】
なお、突起部５１０ｅの断面形状は、三角形状に限られることはなく、二次スプール５１０を樹脂成形するときの型抜きが可能であれば矩形状、多角形状、半円状等でも良い。ここで、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０の線径が線材５２０の絶縁被覆を含めて０．０７ｍｍで、線材５２０が斜向巻きされるときの傾斜角度が１５°に設定される場合、二次スプール５１０に形成される突起部５１０ｅの各寸法の一例を図１および図５に基づいて説明する。
【００３１】
図１に示すように、突起部５１０ｅは、巻線部５１０ｄの外周壁面に所定の軸方向間隔Ｄで形成されており、この軸方向間隔Ｄは、線材５２０の線径等に応じて適宜設定され、例えば線材５２０の線径が０．０７ｍｍであるとき、軸方向間隔Ｄは０．２ｍｍに設定される。同様に突起部５１０ｅの最大高さＨも線材５２０の線径の３倍程度に設定されるため、例えば線材５２０の線径が０．０７ｍｍであるとき、最大高さＨは０．２ｍｍに設定される。また突起部５１０ｅは、二次スプール５１０の周方向の一部範囲にわたって形成されているので、突起部５１０ｅにより線材５２０が小さな角度で曲げられることがなく、容易に隣接する巻回層に移ることができる。突起部５１０ｅを形成する斜面のうち、線材５２０の巻線進行方向に対向する斜面５１０ｇは、巻線部５１０ｄの表面に対して角度αが前述した６０°以上、例えば８５°に設定される。
【００３２】
このように設定された突起部５１０ｅが巻線部５１０ｄに形成されることで、巻線部５１０ｄの外周壁面に巻付けられた線材５２０が、例え軸方向に滑って移動したとしても、斜面５１０ｇによって線材５２０の移動が阻止される。これにより、巻線部５１０ｄの外周壁面を線材５２０が滑ることによる巻線崩れを防止する効果がある。
【００３３】
図２に示すように、樹脂成形品である一次スプール５１４は、両端に鍔部５１４ａ、ｂを有する有底円筒状に形成されており、蓋部５１４ｃにより上端部がほぼ閉塞されている。この一次スプール５１４の外周には一次コイル５１６が巻回されている。一次スプール５１４の蓋部５１４ｃには、一次スプール５１４の下端部側に延びる筒部５１４ｆが一次スプール５１４と同心上に形成されるとともに、開口部５１４ｄが形成されている。この筒部５１４ｆは、前述した二次スプール５１０と一次スプール５１４とを組付けたとき、二次スプール５１０の筒部５１０ｆの内側に同心円となって位置するように形成されている。したがって、一次スプール５１４と二次スプール５１０との組付時、一次スプール５１４の蓋部５１４ｃと二次スプール５１０の底部５１０ｃとの間に、両端に磁石５０４、５０６を備えた鉄心５０２が挟持される。
【００３４】
図２および図３に示すように、一次コイル５１６が巻回された一次スプール５１４の外側には、スリット５０８ａを有する補助コア５０８が装着されている。この補助コア５０８は、薄い珪素鋼板を筒状に巻回し、巻回開始端と巻回終了端とを接続しないことから軸方向にスリット５０８ａを形成しており、磁石５０４の外周位置から磁石５０６の外周位置にわたる軸方向長さを有する。これにより、補助コア５０８の周方向に発生する渦電流を低減している。
【００３５】
トランス部５等が収容されている収容室１０２内には、収容室１０２の上端部に僅かの空気空間を残して絶縁油２９が充填されている。絶縁油２９は、一次スプール５１４の下側開口端、一次スプール５１４の蓋部５１４ｃのほぼ中央部に開設された開口５１４ｄ、二次スプール５１０の上側開口端および図示しない開口を通して侵入し、鉄心５０２、二次コイル５１２、一次コイル５１６、補助コア５０８等の間の電気絶縁を確実なものとしている。
【００３６】
次に、二次コイル５１２として巻付けられる線材５２０を二次スプール５１０に巻付ける巻線装置を図１に基づいて説明する。図１に示すように、二次コイル５１２を巻回する巻線装置６００は、ボビン支持部６０２、ボビン回転部６０４、送り軸部６０７、トラバース軸部６０９、巻線ノズル部６１０、制御装置６１２等から構成されている。
【００３７】
支持部としてのボビン支持部６０２は、二次スプール５１０の軸方向長さより長い軸部６０２ａと、この軸部６０２ａが挿入された二次スプール５１０の鍔部５１０ａに当接可能なストッパ部６０２ｂとから構成されている。このボビン支持部６０２は、回転機構を備えるボビン回転部６０４によって所定方向に回転する。
【００３８】
回転駆動部としてのボビン回転部６０４は、制御部６１２によって回転の開始、停止および回転速度が制御される。このボビン回転部６０４の制御は、制御部６１２によって制御される送り軸部６０７、トラバース軸部６０９等の制御状態に関連する。送り軸部６０７は、ボビン支持部６０２にセットされた二次スプール５１０の軸と所定間隔を隔てて平行に位置する回転軸６０６ａ上を回転軸６０６ａの回転に従って移動可能な機構を備えている。そして、トラバース軸部６０９が１回往復する毎に所定距離だけ図１で矢印Ａ方向に向かって移動する。
【００３９】
回転軸駆動部６０６は回転軸６０６ａの端部に位置しており、回転軸６０６ａを回転させる機構を備えている。この回転軸駆動部６０６の制御は、制御部６１２によって制御される。トラバース軸部６０９は、二次スプール５１０の軸に対して所定角をなすように位置する回転軸６０８ａ上を回転軸６０８ａの回転に従って移動可能な機構を備えている。そして、回転軸６０８ａの回転方向に応じて回転軸６０８ａ上をトラバース軸部６０９が往復移動することで、トラバース軸部６０９に取付けられた巻線ノズル部６１０を移動させている。これにより、巻線部５１０ｄに斜向巻きされる線材５２０によって形成される斜面５３０と平行に巻線ノズル部６１０が移動できる。なお、二次スプール５１０の軸に対する回転軸６０８ａの所定角は、二次スプール５１０に線材５２０を巻回している途中において任意に変化させることもできる。
【００４０】
回転軸駆動部６０８は送り軸部６０７に取付けられると共に回転軸６０８ａの端部に位置しており、回転軸６０８ａを回転させる機構を備えている。この回転軸駆動部６０８の制御は、回転軸駆動部６０６と同様、制御部６１２によって制御される。ノズル部としての巻線ノズル部６１０はトラバース軸部６０９に取付けられており、トラバース軸部６０９の往復移動に従って移動することで、巻線ノズル部６１０から吐出する線材５２０を所定の巻付位置に位置決めしている。
【００４１】
ここで、回転軸駆動部６０８、回転軸６０８ａおよびトラバース軸部６０９は、駆動機構に相当する。次に、前述した巻線装置６００によって二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０の巻き方を図１および図６に基づいて説明する。図６に示すように、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０は、第１巻線部５４１、第２巻線部５４２、第３巻線部５４３からなる３つの区画に区分されており、それぞれの区画によって巻き方が異なる。
【００４２】
第１巻線部５４１では、巻線ノズル部６１０から吐出した線材５２０を鍔部５１０ａの内側から鍔部５１０ｂ方向に向かって巻始め、所定のターン数である３ターンだけ巻付ける。その後、この巻付けられた線材５２０上に重ねて反対方向、すなわち鍔部５１０ａ方向に向かって３ターン巻付けて鍔部５１０ａの内側に戻る。さらに２段重ねに巻付けられた線材５２０上に鍔部５１０ｂ方向に向かって３ターン巻付け、続けて鍔部５１０ｂ方向に向かって３ターン巻付ける。すると、１段目に６ターン、２段目および３段目に３ターンそれぞれ巻付けられたことになる。そして、この巻付けられた線材５２０上に重ねて鍔部５１０ａ方向に向かって６ターン巻付けることで、鍔部５１０ａの内側に戻る。さらにまた４段重ねに巻付けられた線材５２０上に鍔部５１０ｂ方向に向かって３ターン巻付け、続けて２段重ねに巻付けられた線材５２０上に３ターン巻付け、さらに続けて鍔部５１０ｂ方向に向かって３ターン巻付ける。これにより、図６に示すように、１段目に９ターン、２段目および３段目に６ターン、３段目および４段目に３ターンそれぞれ巻付けられたことになる。このように、鍔部５１０ｂ方向に向かって所定のターン数である３ターンづつ巻付け位置を進めることで、巻線部５１０ｄの途中において径方向外側に向かって多重に巻線層が形成され、巻付けられた線材５２０に斜面５３０が形成される。この斜面５３０の傾斜角度θ1は、鍔部５１０ｂ方向に向かって巻付ける前述した「所定のターン数」によって決定され、例えば６°以上に設定されている。この傾斜角度θ1は、「所定のターン数」を変化させることで任意に設定することができる。そして、傾斜角度θ1に合わせて巻線ノズル部６１０が往復移動することから、線材５２０の整列度を一定にすることができる。
【００４３】
ここで、この傾斜角度θ1は、大きく設定するほど斜面５３０に沿って線材５２０がずれやすくなるため、ずれた線材５２０に対して所定の電位差よりも高い電位差を有する線材５２０にずれた線材５２０が接近することがある。すると、線材５２０同士の間での耐電圧保証を確保することが困難になる。この巻線崩れを防止するため、線材５２０の傾斜角度θ1は２０°以下とする必要があり、望ましくは１７°以下が適切である。これにより、巻線崩れを防止しつつトランス部５の線材５２０として要求される耐電圧をも確保できる。さらに、この傾斜角度θ1は小さく設定するほど斜面５３０、１面当たりの線材５２０の巻数が増加し、その結果隣接した斜面に巻付けられる線材５２０との線間電位差が高くなる。すると、線材５２０の耐電圧を十分に確保する必要が生ずるため、線材５２０の絶縁被覆厚の増加等によりトランス部５の体格の増大を招くことになる。そのため、線材５２０の傾斜角度θ1は６°以上とする必要があり、８°以上とすることが望ましい。これにより、巻線崩れを防止しつつ、線材５２０の絶縁被覆厚を増加させることがないのでトランス部５の体格の増大を防止できる。
【００４４】
なお、斜面上の線材５２０のずれ量と、そのずれ量を生じた場合に想定される線材間の電位差と、線材に被覆された絶縁皮膜の絶縁強度とに基づいて、許容しうる巻き崩れを想定することができる。上記の傾斜角度θ1は、このような許容範囲を考慮した数値である。このような知見に基づいて、傾斜角度θ1の推奨範囲としては６°以上２０°以下の範囲とすることができる。ただし、製造工程でのばらつきなどの要因を考慮すると、８°以上１７°以下の範囲が望ましい。
【００４５】
さらに、巻数を低減して線間電位差を低下させるために、傾斜角度θ1は１０°以上にすることがより望ましい。さらにまた、巻線崩れを防止し、かつトランス部５の体格を増大させることなく線材５２０の耐電圧を確保するために、傾斜角度θ1は１２°以上１８°以下としてもよい。また、上記実施例においては傾斜角度θ1を１５°としたが、同程度の性能を確保しうる範囲としては、１３°から１５°の範囲が好ましい。また、上記条件において線材の線径は０．１ｍｍ以下とすることができる。
【００４６】
第２巻線部５４２では、第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０に沿って線材５２０を巻付けられる。図１は巻線装置６００により第２巻線部５４２が巻付けられている様子を示しており、巻線ノズル部６１０の動きが模式的に示されている。ここで、図１および図６においては、第２巻線部５４２に巻付けられる線材５２０のうち、巻線ノズル部６１０が二次スプール５１０の外周壁面に近づきながら巻付けられる線材５２０を往路側の線材５２０ａとして黒丸および幅広の黒線で表し、巻線ノズル部６１０が二次スプール５１０の外周壁面から離れながら巻付けられる線材５２０を復路側の線材５２０ｂとして白丸および幅広の白抜き線で表している。
【００４７】
トラバース軸部６０９がボビン回転部６０４の回転に伴い所定の巻付ピッチＰ1、例えば線材５２０の線径２倍以上１０倍以下で移動する。すると、このトラバース軸部６０９と共に移動する巻線ノズル部６１０から吐出する線材５２０が、第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０にこの巻付ピッチＰ1で巻付けられる。つまり、斜面５３０に線径２倍以上１０倍以下の巻付ピッチＰ1の間隔で螺旋状に巻付けられる。このため、図１に示すように、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとは互いに逆の傾き角度βで交わるように巻付けられる（以下、この巻付方法を「交差巻方式」という。）。
【００４８】
図６では、往路側の線材５２０ａの１段目を巻付け、さらに１段目の上に復路側の線材５２０ｂを巻付け終わったところを示している。このように、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとを所定の巻付ピッチＰ1で巻付ける交差巻方式をとることで、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとが交わる交差角度βを大きくすることができる。この交差角度βが大きいほど重ねて巻かれる上下の線材５２０同士が互いに点で接触し交差角度βが小さいほど線で接触するため、交差角度βが大きいほど重ねて巻かれる上下の線材５２０同士の接触部分が少なくなる。これにより、例えば往路側の線材５２０ａの上に重ねて巻かれる復路側の線材５２０ｂが往路側の線材５２０ａを引っかけて所定の巻付位置から往路側の線材５２０ａを逸脱させるのを抑制するため、巻線崩れを生じ難くする。したがって、巻線崩れによる絶縁品質の低下を防止する効果がある。ここで、前述したように「所定の巻付ピッチＰ1」は大きいほど巻線崩れを効果的に抑制する。ところが、「所定の巻付ピッチＰ1」が大きくなるほど第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０、１面当たりの巻数が減少するため、二次コイル５１２として決められた所定巻数を巻くためにはトラバース軸部６０９の往復回数が増加することになる。すると、生産効率が低下および巻線密度の低下に伴うトランス部５の大型化を招く。そのため、「所定の巻付ピッチＰ1」は線材５２０の線径２倍以上４倍以下に設定するのが望ましい。これにより、生産効率が低下およびトランス部５の大型化を招くことなくして、巻線崩れを効果的に抑制できる。
【００４９】
また、図６に示すように、巻線ノズル部６１０は、第１巻線部５４１によって形成された斜面５３０と平行に往復移動することから、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０の巻付位置にかからず巻線ノズル部６１０と線材５２０の巻付位置との距離を最小に保つことができる。これにより、二次スプール５１０に巻付けられる線材５２０が復路側の線材５２０ｂから往路側の線材５２０ａに転じる位置において巻線ノズル部６１０と線材５２０の巻付位置との距離Ｌ1と、線材５２０が往路側の線材５２０ａから復路側の線材５２０ｂに転じる位置においての距離Ｌ2とをほぼ同一にしかも最小に保ちながら線材５２０を巻付けることができる（以下、この巻付方法を「斜めトラバース方式」という。）。したがって、線材５２０が往路側の線材５２０ａから復路側の線材５２０ｂに転じる位置、すなわち二次スプール５１０の外周壁に巻付けられる巻付位置においても線材５２０の振れ幅Ｗ１を最小限に抑え、巻付けられた線材５２０の整列度の低下を防止できる。したがって、二次スプール５１０の外周壁に近づくほど低下していた線材５２０の整列度を向上させ、整列度の低下による巻線崩れを誘発を防止するため、絶縁品質を向上する効果がある。
【００５０】
第３巻線部５４３では、第２巻線部５４２と同様、第２巻線部５４２によって形成された斜面５３１に沿って、往路側の線材５２０ａと復路側の線材５２０ｂとを交差巻方式で巻付ける。このとき、巻終わり近づくほど線材５２０を巻付ける幅が狭くなることから、トラバース軸部６０９の移動量も徐々に小さくなる。この第３巻線部５４３においても、前述した斜めトラバース方式により線材５２０を巻付けることから、第２巻線部５４２と同様、線材５２０の整列度を向上させることで、整列度の低下による巻線崩れの誘発を防止するため、絶縁品質を向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施例による斜向巻コイルの製造装置と巻付け途中の斜向巻コイルを示す模式図である。
【図２】第１実施例の斜向巻コイルを組付けた内燃機関用点火コイルの縦断面図である。
【図３】図２に示すトランス部のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１に示す一次スプールのＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】二次スプールに形成される突起部の軸方向断面形状を示す模式図である。
【図６】第１実施例による斜向巻コイルの巻き方を示す模式図である。
【図７】従来例による斜向巻コイルの巻き方を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
２ 点火コイル
５ トランス部
１００ ケース
５１０ 二次スプール （ボビン）
５１０ａ、ｂ 鍔部
５１０ｄ 巻線部
５１０ｅ 突起部
５１２ 二次コイル
５２０ 線材
５２０ａ 往路側の線材
５２０ｂ 復路側の線材
６００ 巻線装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線部を形成する筒状のボビンと、
前記巻線部に斜向重巻きされる線材とを備え、
隣合う前記線材同士の線間距離は線径の２倍以上１０倍以下であり、かつ、前記線間距離で螺旋状に巻付けられるとともに、往路側の線材と復路側の線材が互いに逆の傾きで交わるように巻付けられていることを特徴とする電磁コイル。
【請求項２】
前記線間距離は、２倍以上４倍以下であることを特徴とする請求項１記載の電磁コイル。
【請求項３】
前記斜向重巻きされる斜面の傾斜角度は、６°以上であることを特徴とする請求項１または２記載の電磁コイル。
【請求項４】
前記傾斜角度は、６°以上２０°以下であることを特徴とする請求項３記載の電磁コイル。
【請求項１】
巻線部を形成する筒状のボビンと、
前記巻線部に斜向重巻きされる線材とを備え、
隣合う前記線材同士の線間距離は線径の２倍以上１０倍以下であり、かつ、前記線間距離で螺旋状に巻付けられるとともに、往路側の線材と復路側の線材が互いに逆の傾きで交わるように巻付けられていることを特徴とする電磁コイル。
【請求項２】
前記線間距離は、２倍以上４倍以下であることを特徴とする請求項１記載の電磁コイル。
【請求項３】
前記斜向重巻きされる斜面の傾斜角度は、６°以上であることを特徴とする請求項１または２記載の電磁コイル。
【請求項４】
前記傾斜角度は、６°以上２０°以下であることを特徴とする請求項３記載の電磁コイル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−７３９８３（Ｐ２００７−７３９８３Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９９３３８（Ｐ２００６−２９９３３８）
【出願日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【分割の表示】特願２００４−１３３２２４（Ｐ２００４−１３３２２４）の分割
【原出願日】平成８年６月１７日（１９９６．６．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【分割の表示】特願２００４−１３３２２４（Ｐ２００４−１３３２２４）の分割
【原出願日】平成８年６月１７日（１９９６．６．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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