CN111194506A - 天线装置以及具备天线装置的多轴天线装置 - Google Patents

天线装置以及具备天线装置的多轴天线装置 Download PDF

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Abstract

天线装置(100)具备:磁性体芯体(1),具有第1主面和第2主面,在第1方向延伸;平面形状的第1线圈(2);和平面形状的第2线圈(3),与第1线圈(2)串联连接,沿着第1方向被与第1线圈(2)并排配置。第1线圈(2)具有:位于磁性体芯体(1)的第1主面侧的第1部分(21)、和位于磁性体芯体(1)的第2主面侧且在俯视下被配置于不与第1部分(21)重叠的位置的第2部分(22)。第2线圈(3)具有:位于磁性体芯体(1)的第1主面侧的第3部分(31)、和位于磁性体芯体(1)的第2主面侧且在俯视下被配置于不与第3部分(31)重叠的位置的第4部分(32)。第2部分(22)与第4部分(32)之间的最短距离比第2部分(22)与第3部分(31)之间的最短距离短。多轴天线装置包含多个天线装置,该多个天线装置包含上述天线装置(100)。

Description

天线装置以及具备天线装置的多轴天线装置
技术领域
本发明涉及具备磁性体芯体和线圈的天线装置、以及具备这种天线装置的多轴天线装置。
背景技术
已知经由磁场信号来与外部设备进行通信的天线装置。天线装置被用于例如远程操作汽车门的解锁以及锁定的被称为无钥匙进入系统的通信系统等。
作为用于天线装置的天线,已知图63所示的在棒状的芯体491卷绕线圈492的条形天线490。条形天线490的接收灵敏度在接收磁场与芯轴之间的角度θz(参照图64)为0°时为最大,随着上述角度θz增加而减少,在θz为90°时大致为零(参照图65)。
在本说明书中,将接收天线的接收灵敏度为最大的入射磁场的方向称为最大接收灵敏度方向,将发送天线的发送灵敏度为最大的输出磁场的方向称为最大发送灵敏度方向。此外,将最大接收灵敏度方向和最大发送灵敏度方向统一称为最大收发灵敏度方向。
但是,对天线装置存在轻薄化的要求,在专利文献1中记载了一种薄型的天线装置的一个结构例。图66的(a)是专利文献1所述的天线装置520的俯视图,图66的(b)是侧视图。
专利文献1所述的天线装置520具备:具有第1主面MS1以及第2主面MS2的磁性体芯体521、和线圈导体522。线圈导体522具有:位于磁性体芯体521的第1主面MS1侧的第1导体部分523、和位于磁性体芯体521的第2主面MS2侧并在从第1主面方向或者第2主面方向的俯视下被配置于与第1导体部分523不同的位置的第2导体部分524。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2016-103834号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
专利文献1所述的天线装置520的最大收发灵敏度为仅交链线圈的磁场所导致的最大收发灵敏度、和通过磁性体芯体来交链线圈的磁场所导致的最大收发灵敏度的合成。在最大收发灵敏度方向与磁性体芯体的轴向一致的情况、以及与磁性体芯体的主面正交的方向的情况下,即便金属接近于天线装置520,最大收发灵敏度方向也不变化,但在最大收发灵敏度方向为上述方向以外的情况下,若金属接近于天线装置520,则可知金属接近最大收发灵敏度方向而变化。
本发明解决上述课题,其目的在于,提供一种将最大收发灵敏度方向设为磁性体芯体的轴向或者与磁性体芯体的主面正交的方向,并在金属接近时能够抑制最大收发灵敏度方向的变化的天线装置、以及具备这种天线装置的多轴天线装置。
-解决课题的手段-
本发明的天线装置的特征在于,具备:
磁性体芯体,具有第1主面和第2主面,在第1方向延伸;
平面形状的第1线圈;和
平面形状的第2线圈,与所述第1线圈串联连接,沿着所述第1方向被与所述第1线圈并排配置,
所述第1线圈具有:位于所述磁性体芯体的所述第1主面侧的第1部分、和位于所述磁性体芯体的所述第2主面侧且在相对于所述第1主面或者所述第2主面的俯视下被配置于不与所述第1部分重叠的位置的第2部分,
所述第2线圈具有:位于所述磁性体芯体的所述第1主面侧的第3部分、和位于所述磁性体芯体的所述第2主面侧且在相对于所述第1主面或者所述第2主面的俯视下被配置于不与所述第3部分重叠的位置的第4部分,
所述第2部分与所述第4部分之间的最短距离比所述第2部分与所述第3部分之间的最短距离短。
能够设为以下结构:在观察为所述第1线圈与所述第2线圈的电卷绕方向相等时,所述第1线圈与所述第2线圈的电卷绕始端彼此被连接或者电卷绕末端彼此被连接。这里,所谓“观察为第1线圈与第2线圈的电卷绕方向相等”,是指规定第2线圈的一个端部(电卷绕始端)以及另一个端部(电卷绕末端),以使得从第1线圈的一个端部(电卷绕始端)向另一个端部(电卷绕末端)的方向为顺时针方向时,针对第2线圈,从一个端部(电卷绕始端)向另一个端部(电卷绕末端)的方向也为顺时针方向。
此外,也能设为如下结构:
所述磁性体芯体是矩形平板形状,
所述第1线圈以及所述第2线圈分别在正交于所述磁性体芯体的所述第1主面或者所述第2主面的方向具有卷绕轴。
所述磁性体芯体也可以是将多个部件组合而构成的。
所述磁性体芯体也可以在从与所述第1主面平行的方向观察时,具有弯曲的形状。
所述第1线圈以及所述第2线圈也可以在从与所述磁性体芯体的所述第1主面平行的方向观察时,具有弯曲的形状。
所述第1线圈以及所述第2线圈之中的至少一个线圈也可以形成于基板。
也可以还具备被安装于所述基板的电子部件。
也可以还具备:分别与所述第1线圈的不同位置连接的多个第1抽头引出线、和分别与所述第2线圈的不同位置连接的多个第2抽头引出线,所述多个第1抽头引出线之中的任意一个与所述多个第2抽头引出线之中的任意一个连接。
也可以在所述基板还具备外部连接用连接器。
也可以还具备开关,所述开关用于进行所述第1线圈的电卷绕始端与所述第2线圈的电卷绕始端或者电卷绕末端的任意一方之间的连接的切换、所述第1线圈的电卷绕末端与所述第2线圈的电卷绕始端或者电卷绕末端的另一方之间的连接的切换。
也可以构成为在所述第1线圈可连接用于驱动所述第1线圈的第1驱动电路,构成为在所述第2线圈可连接用于与所述第1线圈的驱动调谐地驱动所述第2线圈的第2驱动电路。
也可以所述第1线圈以及所述第2线圈分别由形成于3层以上的导体图案层的导体图案构成,
还具备:多个保护导体图案层,被配置于所述第1线圈以及所述第2线圈的轴向外侧,具有不流过环路电流的形状,形成有与接地电连接的保护导体图案。
也可以所述第1线圈以及所述第2线圈分别由形成于3层以上的导体图案层的导体图案构成,
所述3层以上的导体图案层之中的最外层的导体图案被串联连接,被串联连接的最外层的导体图案的一端与接地电连接。
多轴天线装置的特征在于,具备包含上述任意一个天线装置的多个天线装置。
在上述多轴天线装置中,所述磁性体芯体也可以具有被一体形成的十字形状。
-发明效果-
根据本发明的天线装置,能够使最大收发灵敏度方向与正交于磁性体芯体的轴向或者磁性体芯体的主面的方向一致。此外,由此,在金属接近于天线装置时,能够抑制最大收发灵敏度方向变化。
根据本发明的天线装置,在多个方向具有最大收发灵敏度,能够使各个最大收发灵敏度方向与正交于磁性体芯体的轴向或者磁性体芯体的主面的方向一致。此外,由此,即便金属接近于多轴天线装置,也能够抑制最大收发灵敏度方向变化。
附图说明
图1是表示第1实施方式中的天线装置的立体图。
图2是第1实施方式中的天线装置的侧视图。
图3是用于对第1实施方式中的天线装置中的第1线圈以及第2线圈的连接方法进行说明的图。
图4是用于对磁场从与磁性体芯体的第1主面平行的方向入射的情况下的第1线圈以及第2线圈的最大收发灵敏度进行说明的图。
图5是用于对具有磁性体芯体的第1主面的法线方向的磁场分量的磁场入射的情况下的第1线圈以及第2线圈的最大收发灵敏度进行说明的图。
图6是用于对磁场入射角进行说明的图。
图7的(a)是表示通过计算来求出磁场入射角与第1线圈的感应电压的关系的结果的图表,(b)是表示通过计算来求出磁场入射角与第2线圈的感应电压的关系的结果的图表。
图8是分别表示磁场入射角与第1线圈的感应电压、第2线圈的感应电压以及天线装置的感应电压的关系的图表。
图9是表示对磁场入射角与天线装置的感应电压的关系进行实测的结果的图表。
图10是表示第1实施方式的变形例1中的天线装置的立体图。
图11是第1实施方式的变形例1中的天线装置的侧视图。
图12是表示第1实施方式的变形例2中的天线装置的立体图。
图13是表示第1实施方式的变形例3中的天线装置的立体图。
图14是表示第1实施方式的变形例4中的天线装置的立体图。
图15是表示第2实施方式中的天线装置的立体图。
图16是第2实施方式中的天线装置的侧视图。
图17是表示第2实施方式的变形例1中的天线装置的立体图。
图18是第2实施方式的变形例2中的天线装置的立体图。
图19A是第2实施方式的变形例3中的天线装置的立体图。
图19B是表示第2实施方式的变形例3中的天线装置中,将磁性体芯体分割后的状态的图。
图20是表示第3实施方式中的天线装置的立体图。
图21是第3实施方式中的天线装置的侧视图。
图22是表示第3实施方式的变形例1中的天线装置的立体图。
图23是第3实施方式的变形例1中的天线装置的侧视图。
图24是表示第4实施方式中的天线装置的立体图。
图25是第4实施方式中的天线装置的侧视图。
图26是用于对第4实施方式中的天线装置中第1线圈、第2线圈、第3线圈、第4线圈、第5线圈以及第6线圈的连接方法进行说明的图。
图27是表示通过有限要素法模拟来求出具有图24~图26所示的构造的发送用天线装置的输出磁场的结果的图。
图28是用于对第5实施方式中的天线装置中第1线圈以及第2线圈的连接方法进行说明的图。
图29是用于对第5实施方式中的天线装置中具有磁性体芯体的第1主面的法线方向的磁场分量的磁场入射的情况下的、第1线圈以及第2线圈的最大收发灵敏度进行说明的图。
图30是用于对第5实施方式中的天线装置中磁场入射角进行说明的图。
图31是表示第5实施方式中的天线装置中对磁场入射角与天线装置的感应电压的关系进行实测的结果的图表。
图32是用于对第6实施方式中的天线装置中各线圈的连接方法进行说明的图。
图33是表示通过有限要素法模拟来求出具有图32所示的构造的发送用天线装置的输出磁场的结果的图。
图34是表示第7实施方式中的天线装置的立体图。
图35是第7实施方式中的天线装置中使用谐振用电容器作为电子部件的情况下的等效电路图。
图36是在印刷基板安装了多个电子部件的天线装置的立体图。
图37是表示第8实施方式中的天线装置的立体图。
图38是第8实施方式中的天线装置的等效电路图。
图39是表示第9实施方式中的多轴天线装置的立体图。
图40是从箭头Y1的方向观察第9实施方式中的多轴天线装置时的侧视图。
图41是表示第9实施方式的变形例1中的多轴天线装置的立体图。
图42是表示第9实施方式的变形例2中的多轴天线装置的立体图。
图43是表示第9实施方式的变形例3中的多轴天线装置的立体图。
图44是表示第10实施方式中的多轴天线装置的立体图。
图45是表示通过外部连接用连接器来将第10实施方式中的多轴天线装置安装于主体基板的状态的立体图。
图46是通过外部连接用连接器来将第10实施方式中的多轴天线装置安装于主体基板的状态,是从比图45所示的状态更靠侧方观察时的立体图。
图47的(a)以及(b)是用于对第11实施方式中的天线装置中,第1线圈与第2线圈之间的连接的切换方法进行说明的图。
图48是表示在第12实施方式中的天线装置分别连接了第1驱动电路以及第2驱动电路的状态的俯视图。
图49是表示第13实施方式中的多轴天线装置的立体图。
图50是表示构成第14实施方式中的多轴天线装置的第1线圈与第2线圈的连接关系的图。
图51是表示未流过环路电流的保护导体图案的形状的一个例子的图。
图52是表示未流过环路电流的保护导体图案的形状的另一个例子的图。
图53是表示构成第15实施方式中的多轴天线装置的第1线圈与第2线圈的连接关系的图。
图54是表示第16实施方式中的多轴天线装置的俯视图,(a)表示表面,(b)表示背面。
图55是第16实施方式中的多轴天线装置的磁性体芯体的俯视图。
图56是具有与图55所示的形状不同的形状的磁性体芯体的俯视图。
图57是沿着图54所示的多轴天线装置的LVII-LVII线的剖视图。
图58是表示第16实施方式的变形例1中的多轴天线装置的俯视图,(a)表示表面,(b)表示背面。
图59是第16实施方式的变形例1中的多轴天线装置的磁性体芯体的俯视图。
图60是表示形成于印刷基板的第1线圈、第2线圈、第3线圈、第4线圈以及第5线圈的俯视图。
图61是表示形成于印刷基板的第1线圈、第2线圈、第3线圈、第4线圈、第5线圈以及第6线圈的俯视图。
图62是表示磁性体芯体被分割的结构的天线装置的立体图。
图63是表示现有的条形天线的立体图。
图64是用于对现有的条形天线中接收磁场与芯轴之间的角度进行说明的图。
图65是表示现有的条形天线中磁场入射角与接收灵敏度的关系的图表。
图66的(a)是专利文献1中所述的天线装置的俯视图,(b)是侧视图。
具体实施方式
以下,表示本发明的实施方式,具体说明作为本发明的特征的部分。
<第1实施方式>
图1是表示第1实施方式中的天线装置100的立体图。图2是第1实施方式中的天线装置100的侧视图。以下,说明为天线装置100是接收磁场信号的接收用天线装置,但也能够构成为输出磁场信号的发送用天线装置。
第1实施方式中的100具备磁性体芯体1、第1线圈2、第2线圈3。另外,附图中,示意性地表示第1线圈2以及第2线圈3。
磁性体芯体1具有较薄地在第1方向延伸的矩形平板形状,具有第1主面M1以及第2主面M2。
在磁性体芯体1的轴向即第1方向、详细地从第1线圈2向第2线圈3的方向的轴向观察,第1线圈2被配置为从磁性体芯体1的第1主面M1向第2主面M2跨越。即,第1线圈2具有位于磁性体芯体1的第1主面M1侧的第1部分21、和位于第2主面M2侧的第2部分22。所谓第1线圈2的位于第1主面M1侧的第1部分21,是指具有与第1主面M1对置的面的部分,所谓位于第2主面M2侧的第2部分22,是指具有与第2主面M2对置的面的部分。
第1线圈2的第2部分22被配置于在针对磁性体芯体1的第1主面M1或者第2主面M2的俯视下不与第1部分21重叠的位置。此外,如图2所示,第1线圈2的位于第2主面M2侧的第2部分22处于比位于第1主面M1侧的第1部分21高的位置。即,第1线圈2在从与磁性体芯体1的第1主面M1以及第2主面M2平行的方向并且与磁性体芯体1的长边方向正交的方向观察时,具有弯曲的形状。
第2线圈3沿着第1方向与第1线圈2并排配置。在磁性体芯体1的轴向即第1方向、详细地、第1线圈2向第2线圈3的方向的轴向观察,第2线圈3被配置为从磁性体芯体1的第2主面M2向第1主面M1跨越。即,第2线圈3具有位于磁性体芯体1的第1主面M1侧的第3部分31、和位于第2主面M2侧的第4部分32。所谓第2线圈3的位于第1主面M1侧的第3部分31,是指具有与第1主面M1对置的面的部分,所谓位于第2主面M2侧的第4部分32,是指具有与第2主面M2对置的面的部分。
第2线圈3的第4部分32被配置于在针对磁性体芯体1的第1主面M1或者第2主面M2的俯视下不与第3部分31重叠的位置。此外,如图2所示,第2线圈3的位于第2主面M2侧的第4部分32处于比位于第1主面M1侧的第3部分31高的位置。即,第2线圈3在从与磁性体芯体1的第1主面M1以及第2主面M2平行的方向并且与磁性体芯体1的长边方向正交的方向观察时,具有弯曲的形状。
平面形状的第1线圈2的第1部分21以及第2部分22分别具有大致平板状的形状。此外,平面形状的第2线圈3的第3部分31以及第4部分32分别具有大致平板状的形状。因此,如图2所示,天线装置100整体具有厚度较薄的薄型形状。
第1线圈2的位于第2主面M2侧的第2部分22接近于第2线圈3的位于第2主面M2侧的第4部分32。即,在磁性体芯体1的轴向(延伸方向),第1线圈2的第2部分22与第2线圈3的第4部分32之间的最短距离比第1线圈2的第2部分22与第2线圈3的第3部分31之间的最短距离短。
第1线圈2以及第2线圈3分别在与磁性体芯体1的第1主面M1或者第2主面M2正交的方向具有卷绕轴。优选第1线圈2与第2线圈3的匝数、厚度、卷绕宽度、线种等设为相同。
第1线圈2以及第2线圈3被串联连接,形成一个连续线圈。
图3是用于对第1线圈2以及第2线圈3的连接方法进行说明的图。这里,说明为从第1主面M1或者第2主面M2的法线方向观察,第1线圈2与第2线圈3的电卷绕方向相同。
在本实施方式中,如图3所示,在观察为第1线圈2与第2线圈3的电卷绕方向相等时,第1线圈2的电卷绕始端与第2线圈3的电卷绕始端连接。第1线圈2的电卷绕末端与第1端子T1连接,第2线圈3的电卷绕末端与第2端子T2连接。第1端子T1是输入端子以及输出端子的任意一个端子,第2端子T2是输入端子以及输出端子的另一个端子。
另外,也可以设为第1线圈2的电卷绕末端与第2线圈3的电卷绕末端连接、第1线圈2的电卷绕始端与第1端子T1连接、第2线圈3的电卷绕始端与第2端子T2连接的结构。
在具有图1~图3所示的构造的第1实施方式中的天线装置100中,如图4所示,在不存在磁性体芯体1的第1主面M1的法线方向的磁场分量、磁场从与磁性体芯体1平行的方向入射的情况下,几乎不存在与第1线圈2以及第2线圈3交链的磁场。因此,第1线圈2以及第2线圈3的最大接收灵敏度方向分别与磁性体芯体1的轴向一致。
另一方面,如图5所示,在具有磁性体芯体1的第1主面M1的法线方向的磁场分量的磁场入射的情况下,第1线圈2的最大接收灵敏度(向量V1)为仅交链第1线圈2的磁场所导致的最大接收灵敏度(向量V2)与通过磁性体芯体1并交链第1线圈2的磁场所导致的最大接收灵敏度(向量V3)的合成。
由于第1线圈2具有与磁性体芯体1的第1主面M1以及第2主面M2大致平行的平面形状,因此向量V2与磁性体芯体1的第2主面M2的法线方向(第1线圈2的卷绕轴方向)一致。此外,向量V3与磁性体芯体1的轴向一致。
此外,第2线圈3的最大接收灵敏度(向量V4)为仅交链第2线圈3的磁场所导致的最大接收灵敏度(向量V5)与通过磁性体芯体1来交链第2线圈3的磁场所导致的最大接收灵敏度(向量V6)的合成。
由于第2线圈3具有与磁性体芯体1的第1主面M1以及第2主面M2大致平行的平面形状,因此向量V5与磁性体芯体1的第1主面M1的法线方向(第2线圈3的卷绕轴方向)一致。此外,向量V6与磁性体芯体1的轴向一致。
第1线圈2被配置为从磁性体芯体1的第1主面M1向第2主面M2跨越,第2线圈3被配置为从磁性体芯体1的第2主面M2向第1主面M1跨越。此外,第1线圈2的电卷绕始端与第2线圈3的电卷绕始端连接。因此,如图5所示,第2线圈3的向量V5的朝向与第1线圈2的向量V2相反。此外,第2线圈3的向量V6的方向与第1线圈2的向量V3的方向相同。
这里,对第1线圈2以及第2线圈3的感应电压与磁场入射角的关系进行说明。磁场入射角如图6所示,是磁性体芯体1的芯轴与入射磁场所成的角。
图7的(a)是表示通过计算来求出磁场入射角与第1线圈2的感应电压的关系的结果的图表。在图7的(a)中,点线表示基于通过磁性体芯体1来交链第1线圈2的磁场的感应电压(以下,称为第1线圈2的芯体感应电压),单点划线表示基于仅交链第1线圈2的磁场的感应电压(以下,称为第1线圈2的线圈感应电压),实线表示第1线圈2的感应电压。
图7的(b)是表示通过计算来求出磁场入射角与第2线圈3的感应电压的关系的结果的图表。在图7的(b)中,点线表示基于通过磁性体芯体1来交链第2线圈3的磁场的感应电压(以下,称为第2线圈3的芯体感应电压),单点划线表示基于仅交链第2线圈3的磁场的感应电压(以下,称为第2线圈3的线圈感应电压),实线表示第2线圈3的感应电压。
如图7的(a)以及(b)所示,第1线圈2的线圈感应电压与第2线圈3的线圈感应电压的大小几乎相同,相位相反。因此,第1线圈2的感应电压与第2线圈3的感应电压为以磁场入射角0°为基准对称的图表。
即,第1线圈2的线圈感应电压与第2线圈3的线圈感应电压被抵消,第1线圈2的芯体感应电压与第2线圈3的芯体感应电压加起来的感应电压为天线装置100的感应电压。因此,天线装置100的最大接收灵敏度方向与磁性体芯体1的轴向一致。
图8是分别表示磁场入射角与第1线圈2的感应电压、第2线圈3的感应电压以及天线装置100的感应电压的关系的图表。如图8所示,天线装置100的感应电压在磁场入射角为0°时大小为最大。
这里,第1线圈2的感应电压以及第2线圈3的感应电压的大小根据线圈的构造而被决定。通过将第1线圈2与第2线圈3的构造设为相同,从而第1线圈2的线圈感应电压与第2线圈3的线圈感应电压的大小相同且相位相反,被抵消。
图9是表示对磁场入射角(°)与天线装置100的感应电压(mV/μT)的关系进行实测的结果的图表。设为第1线圈2的电感是3.8mH,第2线圈3的电感是3.7mH,磁性体芯体1的轴向的长度是50mm,天线装置100的厚度是1.0mm,对磁场入射角与感应电压的关系进行测量。
如图9所示,天线装置100的感应电压在磁场入射角为0°时为最大。即,能够确认天线装置100的最大接收灵敏度与磁性体芯体1的轴向一致。此外,即便金属接近于天线装置100,最大接收灵敏度的方向也不变化。
此外,在本实施方式中的天线装置100中,通过加长磁性体芯体1的轴向的长度,能够增大最大接收灵敏度。即,通过增大磁性体芯体1的轴向的长度,能够容易增大最大接收灵敏度。
此外,在本实施方式中的天线装置100中,磁性体芯体1是平板状,第1线圈2以及第2线圈3在从与磁性体芯体1的第1主面M1以及第2主面M2平行的方向观察时,具有弯曲的形状。由此,能够在不折弯磁性体芯体1的情况下实现薄型的天线装置100。此外,通过使用平板状的磁性体芯体1,在天线装置100的制造时,磁性体芯体1向第1线圈2以及第2线圈3的插入变得容易,制造效率提高。
另外,在上述的说明中,说明为天线装置100是接收用天线装置,但即便设为具有相同的结构的发送用天线装置,也能够得到相同的效果。在发送用天线装置中,通过向第1端子T1以及第2端子T2施加交流电压而产生的磁场信号被输出。在具有图1~图3所示的构造的发送用天线装置中,最大发送灵敏度与磁性体芯体1的轴向一致。此外,即便向该发送用天线装置接近金属,最大发送灵敏度的方向也不变化。
(第1实施方式的变形例1)
图10是表示第1实施方式的变形例1中的天线装置100A的立体图。此外,图11是第1实施方式的变形例1中的天线装置100A的侧视图。在该天线装置100A中,第1线圈2A以及第2线圈3A在印刷基板4上由印刷图案形成。
印刷基板4具备第1平板部4a、第2平板部4b以及第3平板部4c。第1平板部4a与第3平板部4c处于相同的高度的位置。另一方面,第2平板部4b处于比第1平板部4a以及第3平板部4c高的位置。
第1线圈2A跨越第1平板部4a和第2平板部4b而形成。在第1线圈2A的第1平板部4a形成的第1部分21A位于磁性体芯体1的第1主面M1侧,在第2平板部4b形成的第2部分22A位于磁性体芯体1的第2主面M2侧。
第2线圈3A跨越第2平板部4b和第3平板部4c而形成。在第2线圈3A的第3平板部4c形成的第3部分31A位于磁性体芯体1的第1主面M1侧,在第2平板部4b形成的第4部分32A位于磁性体芯体1的第2主面M2侧。
即,第1线圈2A被配置为从磁性体芯体1的第1主面M1向第2主面M2跨越,第2线圈3A被配置为从磁性体芯体1的第2主面M2向第1主面M1跨越。
位于第1线圈2A的第2主面M2侧的第2部分22A接近于位于第2线圈3A的第2主面M2侧的第4部分32A。即,第1线圈2A的第2部分22A与第2线圈3A的第4部分32A之间的最短距离比第1线圈2A的第2部分22A与第2线圈3A的第3部分31A之间的最短距离短。
该天线装置100A也与天线装置100同样地,最大接收灵敏度方向与磁性体芯体1的轴向一致。此外,即便金属接近于天线装置100A,最大接收灵敏度方向也不会变化。
通过将第1线圈2A以及第2线圈3A由印刷基板4的印刷图案构成,可得到以下的(1)~(6)的效果。
(1)能够产生较薄的印刷基板4的特性,将天线装置100A整体的形状设为薄型的形状。
(2)在印刷图案中,相比于卷绕线圈,能够将卷绕形状高精度地形成为所希望的形状。因此,能够将第1线圈2A与第2线圈3A的卷绕形状设为大致相同,因此能够将第1线圈2A的线圈感应电压的大小与第2线圈3A的线圈感应电压的大小设为大致相同,能够使两个电压高精度地抵消。
(3)通过将线圈由印刷图案构成,如后所述,即便是将线圈的数量设为三个以上的结构、线圈的形状复杂的形状的结构,也能够容易形成线圈。
(4)由于第1线圈2A以及第2线圈3A的输入输出端子也能够由印刷图案构成,因此不需要由印刷图案以外构成的一般的线圈产品所需的线轴、输入输出端子、保护外罩等。由此,能够减少部件数,减少成本。
(5)由于将线圈以及输入输出端子由印刷基板一体地形成,因此不需要由印刷图案以外构成的一般的线圈产品的制造过程中必要的卷绕、焊接、退火等的工序。由此,能够减少制造工时,因此能够减少制造成本。
(6)在由印刷图案以外构成的一般的线圈产品中,可能对弯曲载荷产生线轴破裂、粘接部剥离、断线等。与此相对地,在由印刷图案形成线圈的情况下,特别地,在可挠性印刷基板上由印刷图案形成线圈的情况下,难以产生基于弯曲的断线、破损。由此,能够实现抗弯曲载荷、振动冲击/下落等的载荷试验非常强的产品。
另外,到此为止,如NFC天线、无线供电用天线等那样,存在印刷基板形成有线圈的平面天线,在这些产品中,最大收发灵敏度方向为线圈的轴向。在该结构中,通过加长磁性体芯体1的轴向的长度,不能增大最大收发灵敏度。
与此相对地,在第1实施方式的变形例1中的天线装置100A中,最大收发灵敏度方向与磁性体芯体1的轴向一致。因此,如图10所示,活用磁性体芯体1在轴向较长的形状,能够得到最大收发灵敏度较大的天线装置100A。此外,通过加长磁性体芯体1的轴向的长度,能够容易增大最大收发灵敏度。
(第1实施方式的变形例2)
图12是表示第1实施方式的变形例2中的天线装置100B的立体图。图12所示的天线装置100B与图10所示的天线装置100A不同的在于,磁性体芯体1B的形状和在印刷基板4设置芯体塞40。
芯体塞40相对于印刷基板4形成为凸状,与磁性体芯体1B的轴向上的一端1x抵接,用于进行磁性体芯体1B的定位。
磁性体芯体1B具有宽度比其他部分宽的宽幅部1BW。宽幅部1BW位于印刷基板4的第3平板部4c上。该宽幅部1BW的宽度比第2线圈3A的中心孔120的直径大。由此,磁性体芯体1B的宽幅部1BW不能向第1线圈2A移动,因此在该位置,能够确定磁性体芯体1B相对于印刷基板4的位置。
通过上述结构,在天线装置100B的制造时,能够容易进行磁性体芯体1B相对于印刷基板4的定位。
另外,即便仅具备上述的磁性体芯体1B的宽幅部1BW和芯体塞40之中的任意一方,也能够进行磁性体芯体1B相对于印刷基板4的定位。
此外,也可以不仅在磁性体芯体1B的一端1x侧,也在另一端侧设置芯体塞,来进行磁性体芯体1B的轴向两侧的定位。
(第1实施方式的变形例3)
图13是表示第1实施方式的变形例3中的天线装置100C的立体图。在该天线装置100C中,也与图10所示的天线装置100A同样地,在印刷基板4形成第1线圈2C以及第2线圈3C,在以下方面与天线装置100A的结构不同。
在图10所示的第1实施方式的变形例1中的天线装置100A中,印刷基板4的第2平板部4b被设置于比第1平板部4a以及第3平板部4c高的位置。即,第1线圈2A的位于第2主面M2侧的第2部分22A处于比位于第1主面M1侧的第1部分21A高的位置,第2线圈3A的位于第2主面M2侧的第4部分32A处于比位于第1主面M1侧的第3部分31A高的位置。
与此相对地,在图13所示的第1实施方式的变形例3中的天线装置100C中,印刷基板4作为整体具有平板形状,但仅第1线圈2C的位于第2主面M2侧的第2部分22C、以及第2线圈3C的位于第2主面M2侧的第4部分32C形成于比其他部分高的位置。
即,构成第1线圈2C的部分之中,位于第2主面M2侧的第2部分22C如图13所示,以从印刷基板4向上方折弯的形态形成,以使得位于比位于第1主面M1侧的第1部分21C高的位置。此外,构成第2线圈3C的部分之中,位于第2主面M2侧的第4部分32C以从印刷基板4向上方折弯的形态形成,以使得位于比位于第1主面M1侧的第3部分31C高的位置。
在第1实施方式的变形例3中的天线装置100C中,也能够得到与第1实施方式的变形例1中的天线装置100A相同的效果。此外,在形成第1线圈2C以及第2线圈3C时,通过切下印刷基板4的一部分并折弯来形成,因此第1线圈2C以及第2线圈3C的配置的自由度提高。此外,能够在不折弯印刷基板4的整体的情况下形成第1线圈2C以及第2线圈3C。
(第1实施方式的变形例4)
在图13所示的天线装置100C中,第1线圈2C与第2线圈3C接近的部分、即第1线圈2C的位于第2主面M2侧的第2部分22C和第2线圈3C的位于第2主面M2侧的第4部分32C以从印刷基板4向上方弯曲的形态而形成。
与此相对地,在第1实施方式的变形例4中的天线装置中,磁性体芯体1的轴向上的第1线圈与第2线圈的外侧部分以从印刷基板4向上方弯曲的形态形成。
图14是表示第1实施方式的变形例4中的天线装置100D的立体图。与到此为止的说明中使用的图1、图13不同,图14所示的配置状态下,磁性体芯体1的上表面为第1主面M1,图中隐藏的下表面为第2主面M2。
第1线圈2D的位于第1主面M1侧的第1部分21D以从印刷基板4向上方弯曲的形态形成。即,第1线圈2D的位于第1主面M1侧的第1部分21D处于比位于第2主面M2侧的第2部分22D高的位置。
第2线圈3D的位于第1主面M1侧的第3部分31D以从印刷基板4向上方弯曲的形态形成。即,第2线圈3D的位于第1主面M1侧的第3部分31D处于比位于第2主面M2侧的第4部分32D高的位置。
在该天线装置100D中,第1线圈2D被配置为从磁性体芯体1的第1主面M1向第2主面M2跨越,第2线圈3D被配置为从磁性体芯体1的第2主面M2向第1主面M1跨越。此外,第1线圈2D的第2部分22D与第2线圈3D的第4部分32D之间的最短距离比第1线圈2D的第2部分22D与第2线圈3D的第3部分31D之间的最短距离短。
在第1实施方式的变形例4中的天线装置100D中,也能够得到与第1实施方式的变形例1中的天线装置100A相同的效果。此外,在形成第1线圈2D以及第2线圈3D时,通过将印刷基板4的一部分切下并折弯来形成,因此第1线圈2D以及第2线圈3D的配置的自由度提高。此外,能够在不折弯印刷基板4的整体的情况下,形成第1线圈2D以及第2线圈3D。
<第2实施方式>
在第1实施方式及其变形例中的天线装置中,磁性体芯体1具有平板状的形状,第1线圈以及第2线圈具有不是平板状的弯曲的形状。
与此相对地,在第2实施方式中的天线装置200中,第1线圈以及第2线圈具有平板状的形状,磁性体芯体具有不是平板状的弯曲的形状。
图15是第2实施方式中的天线装置200的立体图。此外,图16是第2实施方式中的天线装置200的侧视图。
第2实施方式中的天线装置200具备磁性体芯体1E、第1线圈2E、第2线圈3E。如图15所示,第1线圈2E以及第2线圈3E通过印刷图案而形成于印刷基板4。
磁性体芯体1E在从与第1主面M1以及第2主面M2平行的方向、并且与磁性体芯体1E的长边方向正交的方向观察时,具有弯曲的形状。磁性体芯体1E与印刷基板4之间例如也可以通过胶带、粘接剂等来粘接。此外,也可以将磁性体芯体1E的两面之中、与印刷基板4相向的一侧的面设为粘接面并与印刷基板4粘接。在该情况下,不需要使用胶带等来将磁性体芯体1E固定于印刷基板4的作业。
在印刷基板4,在第1线圈2E的中心形成第1贯通孔41,并且在第2线圈3E的中心形成第2贯通孔42。磁性体芯体1E将印刷基板4的第1贯通孔41以从形成第1线圈2E以及第2线圈3E的线圈形成面4p向背面4q贯通的形态贯通,并且将第2贯通孔42以从印刷基板4的背面4q向线圈形成面4p贯通的形态贯通。
因此,第1线圈2E以从磁性体芯体1E的第1主面M1向第2主面M2跨越的形态而被配置。此外,第2线圈3E以从磁性体芯体1E的第2主面M2向第1主面M1跨越的形态而被配置。
第1线圈2E具有位于磁性体芯体1E的第1主面M1侧的第1部分21E、和位于第2主面M2侧的第2部分22E。详细地,在通过在印刷基板4上穿过第1线圈2E的中心并与磁性体芯体1E的轴向正交的第1虚拟分割线151来将第1线圈2E分割时,与磁性体芯体1E的第1主面M1对置的一侧的部分为“位于第1主面M1侧的第1部分21E”,位于第2主面M2的一侧的部分为“位于第2主面M2侧的第2部分22E”。
第2线圈3E具有位于磁性体芯体1E的第1主面M1侧的第3部分31E、和位于第2主面M2侧的第4部分32E。详细地,在通过在印刷基板4上穿过第2线圈3E的中心并与磁性体芯体1E的轴向正交的第2虚拟分割线152来将第2线圈3E分割时,与磁性体芯体1E的第1主面M1对置的一侧的部分为“位于第1主面M1侧的第3部分31E”,与第2主面M2对置的一侧的部分为“位于第2主面M2侧的第4部分32E”。
第1线圈2E的位于第2主面M2侧的第2部分22E接近于第2线圈3E的位于第2主面M2侧的第4部分32E。即,在磁性体芯体1E的轴向,第1线圈2E的第2部分22E与第2线圈3E的第4部分32E之间的最短距离比第1线圈2E的第2部分22E与第2线圈3E的第3部分31E之间的最短距离短。
在例如使用硅钢板、非晶体合金箔、铁氧体片等这样的具有柔软性的磁性材料来形成磁性体芯体1E的情况下,不需要实施弯曲加工来制造图15所示的形状的部件。例如,也可以形成平板状的磁性体芯体之后插入到印刷基板4,然后向磁性体芯体施加力,变形为图15所示的形状之后,使用胶带、粘接剂等来固定形状。
通过第2实施方式中的天线装置200,通过具有磁性体芯体1E弯曲的形状,能够与平板形状的第1线圈2E以及第2线圈3E组合,使整体的形状设为薄型。此外,如上所述,通过将磁性体芯体1E插入到第1线圈2E以及第2线圈3E的中心孔之后进行折弯,从而磁性体芯体1E的插入容易,并且能够制造薄型的天线装置200。
此外,由于磁性体芯体1E具有弯曲的形状,因此在天线装置200的制造时,不会弄错磁性体芯体1E向第1线圈2E以及第2线圈3E各自的中心孔的插入方向。这尤其在构成天线装置的线圈数不多时为较大的优点。
(第2实施方式的变形例1)
图17是表示第2实施方式的变形例1中的天线装置200A的立体图。图17所示的天线装置200A与图15所示的天线装置200不同在于,磁性体芯体1E的形状和在印刷基板4设置芯体塞40。
芯体塞40与图12所示的天线装置100B所具备的芯体塞40相同,与磁性体芯体1E的轴向上的一端1x抵接,为了进行磁性体芯体1E的定位而被设置。
与图12所示的天线装置100B同样地,磁性体芯体1E在与轴向上的一端1x相反的一侧,具有宽度比其他部分宽的宽幅部1EW。
通过上述结构,在天线装置200A的制造时,能够容易进行磁性体芯体1E相对于印刷基板4的定位。
(第2实施方式的变形例2)
图18是第2实施方式的变形例2中的天线装置200B的立体图。在第2实施方式的变形例2中的天线装置200B中,第1线圈2F以及第2线圈3F不是在印刷基板4由印刷图案形成的线圈,是平板状的卷绕线圈。
第2实施方式的变形例2中的天线装置200B具备磁性体芯体1F、第1线圈2F、第2线圈3F。
磁性体芯体1F具有与图15所示的磁性体芯体1E大致相同的形状。图18所示的磁性体芯体1F以将图15所示的磁性体芯体1E的上下相反的状态而被配置。与图1、图13不同地,在图18所示的配置状态下,磁性体芯体1的上表面为第1主面M1,图中隐藏的下表面为第2主面M2。
第1线圈2F被配置为从磁性体芯体1F的第1主面M1向第2主面M2跨越。此外,第2线圈3F被配置为从磁性体芯体1D的第2主面M2向第1主面M1跨越。
第1线圈2F具有位于磁性体芯体1F的第1主面M1侧的第1部分21F、和位于第2主面M2侧的第2部分22F。详细地,在通过穿过第1线圈2F的中心并与磁性体芯体1F的轴向正交的第1虚拟分割线151来分割第1线圈2F时,与磁性体芯体1F的第1主面M1对置的一侧的部分为“位于第1主面M1侧的第1部分21F”,位于第2主面M2的一侧的部分为“位于第2主面M2侧的第2部分22F”。
第2线圈3F具有位于磁性体芯体1F的第1主面M1侧的第3部分31F、和位于第2主面M2侧的第4部分32F。详细地,在通过穿过第2线圈3F的中心并与磁性体芯体1F的轴向正交的第2虚拟分割线152来分割第2线圈3F时,与磁性体芯体1F的第1主面M1对置的一侧的部分为“位于第1主面M1侧的第3部分31F”,与第2主面M2对置的一侧的部分为“位于第2主面M2侧的第4部分32F”。
第1线圈2F的第2部分22F与第2线圈3F的第4部分32F之间的最短距离比第1线圈2F的第2部分22F与第2线圈3F的第3部分31F之间的最短距离短。
在该天线装置200B中,也通过磁性体芯体1F具有弯曲的形状,能够与平板形状的第1线圈2F以及第2线圈3F组合,将整体的形状设为薄型。此外,与图15所示的天线装置200同样地,通过将磁性体芯体1F插入到第1线圈2F以及第2线圈3F的中心孔之后进行折弯,从而磁性体芯体1F的插入容易,并且能够制造薄型的天线装置200B。
此外,通过将第1线圈2F以及第2线圈3F的形状设为平板形状,相比于设为弯曲的形状的情况,能够减少线圈的电气特性的偏差。
(第2实施方式的变形例3)
第2实施方式的变形例2中的天线装置200B的具有弯曲形状的磁性体芯体1F被一体地形成。与此相对地,在第2实施方式的变形例3中的天线装置200C中,磁性体芯体是将多个部件组合而构成的。
图19A是第2实施方式的变形例3中的天线装置200C的立体图。图19B是表示第2实施方式的变形例3中的天线装置200C中将磁性体芯体1K分割后的状态的图。
第1线圈2K以及第2线圈3K的结构与图18所示的第1线圈2F以及第2线圈3F的结构相同。因此,第1线圈2K的位于第1主面M1侧的第1部分21K、以及位于第2主面M2侧的第2部分22K分别对应于图18所示的第1线圈2F的位于第1主面M1侧的第1部分21F、以及位于第2主面M2侧的第2部分22F。此外,第2线圈3K的位于第1主面M1侧的第3部分31K、以及位于第2主面M2侧的第4部分32K分别对应于图18所示的第2线圈3F的位于第1主面M1侧的第3部分31F、以及位于第2主面M2侧的第4部分32F。
磁性体芯体1K通过将第1结构部11、第2结构部12、第3结构部13组合而构成。
通过该天线装置200C,在天线装置200C的制造时,不需要使一体形成的磁性体芯体贯通第1线圈以及第2线圈的中心孔的工序。即,如图19B所示,通过在第1结构部11上放置第1线圈2K,在第3结构部13上放置第2线圈3K,将第2结构部12组合于第1结构部11以及第3结构部13,能够制作天线装置200C。
因此,例如使用不能弯曲的磁性体芯体,能够制作具有图19A所示的形状的薄型的天线装置200C。此外,如后所述,在制作具备多个线圈的天线装置的情况下,不需要使磁性体芯体贯通各线圈的中心孔的工序,因此天线装置的制作变得容易。
<第3实施方式>
在第1实施方式中的天线装置100中,第1线圈2以及第2线圈3具有不是平板形状的弯曲的形状。此外,在第2实施方式中的天线装置200中,磁性体芯体1E具有不是平板形状的弯曲的形状。
与此相对地,在第3实施方式中的天线装置中,磁性体芯体、第1线圈以及第2线圈全部具有不是平板形状的弯曲的形状。
图20是表示第3实施方式中的天线装置300的立体图。此外,图21是第3实施方式中的天线装置300的侧视图。
第3实施方式中的天线装置300具备磁性体芯体1G、第1线圈2G、第2线圈3G。第1线圈2G以及第2线圈3G具有与图1所示的第1线圈2以及第2线圈3相同的形状,但厚度不同。即,第1线圈2G以及第2线圈3G的厚度比图1所示的第1线圈2以及第2线圈3的厚度薄。
磁性体芯体1G具备第1平板部111、第2平板部112以及第3平板部113。第1平板部111以及第3平板部113处于相同的高度的位置,第2平板部112处于比第1平板部111以及第3平板部113低的位置。
磁性体芯体1G的第1平板部111位于第1线圈2G的位于第1主面M1侧的第1部分21G之上,该第1部分21G。第2平板部112位于第1线圈2G的位于第2主面M2侧的第2部分22G以及第2线圈3G的位于第2主面M2侧的第4部分32G之下。第3平板部113位于第2线圈3G的位于第1主面M1侧的第3部分31G之上。
第1实施方式中的天线装置100的厚度如图2所示,是将第1线圈2的位于第1主面M1侧的第1部分21的厚度、磁性体芯体1的厚度、第1线圈2的位于第2主面M2侧的第2部分22的厚度相加的厚度。
与此相对地,第3实施方式中的天线装置300的厚度如图21所示,是将第1线圈2G的位于第1主面M1侧的第1部分21G的厚度、和磁性体芯体1G的第1平板部111的厚度相加的厚度。即,通过本实施方式中的天线装置300,能够使厚度比第1实施方式中的天线装置100薄,能够实现进一步的小型化。
此外,即便在如后述的多轴天线装置那样,设为将多个天线装置组合的结构的情况下,通过将作为结构要素的磁性体芯体以及线圈的形状设为不是平板形状的弯曲的形状,也能够实现进一步的小型化。
(第3实施方式的变形例1)
图22是表示第3实施方式的变形例1中的天线装置300A的立体图。图23是第3实施方式的变形例1中的天线装置300A的侧视图。
在该天线装置300A中,第1线圈2H以及第2线圈3H由印刷基板4的印刷图案形成。印刷基板4与图10所示的天线装置100A的印刷基板4同样地,具备第1平板部4a、第2平板部4b以及第3平板部4c。
第1线圈2H以及第2线圈3H具有与图10所示的天线装置100A的第1线圈2A以及第2线圈3A相同的形状,但厚度不同。即,第1线圈2H以及第2线圈3H的厚度比图10所示的第1线圈2H以及第2线圈3H的厚度薄。
磁性体芯体1H具备第1平板部111H、第2平板部112H以及第3平板部113H。第1平板部111H以及第3平板部113H处于相同的高度的位置,第2平板部112H处于比第1平板部111H以及第3平板部113H低的位置。
磁性体芯体1H的第1平板部111H位于第1线圈2H的位于第1主面M1侧的第1部分21H之上。第2平板部112H位于第1线圈2H的位于第2主面M2侧的第2部分22H以及第2线圈3H的位于第2主面M2侧的第4部分32H之下。第3平板部113H位于第2线圈3H的位于第1主面M1侧的第3部分31H之上。
通过该第3实施方式的变形例1中的天线装置300A,能够使厚度比图10所示的天线装置100A薄,能够实现进一步的小型化。
<第4实施方式>
第1实施方式中的天线装置100具备磁性体芯体1、第1线圈2、第2线圈3。与此相对地,第4实施方式中的天线装置400具备磁性体芯体1和三个以上的线圈。这里,说明为线圈的数量是六个。
图24是表示第4实施方式中的天线装置400的立体图。图25是第4实施方式中的天线装置400的侧视图。
如图24以及图25所示,第4实施方式中的天线装置400具备磁性体芯体1、第1线圈2、第2线圈3、第3线圈241、第4线圈242、第5线圈243、第6线圈244。优选第1线圈2、第2线圈3、第3线圈241、第4线圈242、第5线圈243以及第6线圈244的匝数、厚度、卷绕宽度、线种等设为相同。
第3线圈241以及第5线圈243具有与第1线圈2相同的形状。即,第1线圈2、第3线圈241以及第5线圈243配置为从磁性体芯体1的第1主面M1向第2主面M2跨越。
第4线圈242以及第6线圈244具有与第2线圈3相同的形状。即,第2线圈3、第4线圈242以及第6线圈244配置为从磁性体芯体1的第2主面M2向第1主面M1跨越。
图26是用于对第1线圈2、第2线圈3、第3线圈241、第4线圈242、第5线圈243以及第6线圈244的连接方法进行说明的图。这里,说明为从磁性体芯体1的第1主面M1或者第2主面M2的法线方向观察,全部线圈的电卷绕方向相同。
在本实施方式中,如图26所示,第1线圈2的电卷绕始端与第2线圈3的电卷绕始端连接,第2线圈3的电卷绕末端与第3线圈241的电卷绕末端连接。此外,第3线圈241的电卷绕始端与第4线圈242的电卷绕始端连接,第4线圈242的电卷绕末端与第5线圈243的电卷绕末端连接。此外,第5线圈243的电卷绕始端与第6线圈244的电卷绕始端连接。
第1线圈2的电卷绕末端与第1端子T1连接,第6线圈244的电卷绕末端与第2端子T2连接。第1端子T1是输入端子以及输出端子的任意一个端子,第2端子T2是输入端子以及输出端子的另一个端子。
另外,也可以是第1线圈2的电卷绕末端与第2线圈3的电卷绕末端连接的结构。在该情况下,第2线圈3的电卷绕始端与第3线圈241的电卷绕始端连接,第3线圈241的电卷绕末端与第4线圈242的电卷绕末端连接。此外,第4线圈242的电卷绕始端与第5线圈243的电卷绕始端连接,第5线圈243的电卷绕末端与第6线圈244的电卷绕末端连接。在该情况下,第1线圈2的电卷绕始端与第1端子T1连接,第6线圈244的电卷绕始端与第2端子T2连接。
通过上述的连接关系,全部线圈的线圈感应电压被抵消,全部线圈的芯体感应电压加起来的感应电压为天线装置400的感应电压。因此,天线装置400的感应电压如第1实施方式中说明那样,在磁场入射角为0°时为最大。
即,天线装置400的最大接收灵敏度方向与磁性体芯体1的轴向一致,即便金属接近于天线装置400,最大接收灵敏度方向也不变化。
该天线装置400相比于图1所示的天线装置100,磁性体芯体1的轴向的长度变长,因此能够进一步增大最大接收灵敏度。
另外,在图24~图26中,说明为优选线圈的数量是偶数个,线圈的匝数、厚度、卷绕宽度、线种等设为相同。但是,线圈的数量也可以是奇数,各线圈的匝数、厚度、卷绕宽度、线种等也可以不相同。但是,在该情况下,也需要调整为:全部线圈的线圈感应电压作为整体被抵消,天线装置的最大接收灵敏度方向与磁性体芯体1的轴向一致。
此外,第1线圈2、第2线圈3、第3线圈241、第4线圈242、第5线圈243以及第6线圈244的排列顺序并不限定于图24所示的排列顺序。例如,也可以设为第1线圈2、第3线圈241、第5线圈243、第2线圈3、第4线圈242以及第6线圈244的排列顺序。但是,在该情况下,需要调整线圈间的连接关系,以使得:全部线圈的线圈感应电压作为整体被抵消,天线装置的最大接收灵敏度方向与磁性体芯体1的轴向一致。
在上述说明中,说明为天线装置400是接收用天线装置,但即便设为具有相同的结构的发送用天线装置,也能够得到相同的效果。即,具有图24~图26所示的构造的发送用天线装置的最大发送灵敏度方向与磁性体芯体1的轴向一致,即便金属接近于该发送用天线装置,最大发送灵敏度方向也不变化。
图27是表示通过有限要素法模拟来求出具有图24~图26所示的构造的发送用天线装置的输出磁场的结果的图。以往,不存在将平面线圈多个组合的芯体长较长的平面天线装置,但通过上述的结构,能够实现高输出且薄型的发送用天线装置。
<第5实施方式>
在上述的第1~第4实施方式中的天线装置中,最大接收灵敏度方向与磁性体芯体的轴向一致。
与此相对地,在第5实施方式中的天线装置中,最大接收灵敏度方向与正交于磁性体芯体的主面的方向一致。
第5实施方式中的天线装置500的外观形状与图1所示的第1实施方式中的天线装置100的外观形状相同。本实施方式中的天线装置500与第1实施方式中的天线装置100的不同之处在于,第1线圈2与第2线圈3之间的连接关系。
图28是用于对第1线圈2与第2线圈3的连接方法进行说明的图。这里,说明为从磁性体芯体1的第1主面M1或者第2主面M2的法线方向观察,第1线圈2与第2线圈3的电卷绕方向相同。
在本实施方式中,如图28所示,第1线圈2的电卷绕始端与第2线圈3的电卷绕末端连接。第1线圈2的电卷绕末端与第1端子T1连接,第2线圈3的电卷绕始端与第2端子T2连接。
但是,也可以设为第1线圈2的电卷绕末端与第2线圈3的电卷绕始端连接的结构。
如图29所示,在具有磁性体芯体1的第1主面M1的法线方向的磁场分量的磁场入射的情况下,第1线圈2的最大接收灵敏度(向量V1)为仅交链第1线圈2的磁场所导致的最大接收灵敏度(向量V2)和通过磁性体芯体1并交链第1线圈2的磁场所导致的最大接收灵敏度(向量V3)的合成。
此外,第2线圈3的最大接收灵敏度(向量V14)为仅交链第2线圈3的磁场所导致的最大接收灵敏度(向量V15)和通过磁性体芯体1并交链第2线圈3的磁场所导致的最大接收灵敏度(向量V16)的合成。
这里,在本实施方式中的天线装置500中,相比于图1所示的第1实施方式中的天线装置100,第1线圈2与第2线圈3之间的连接关系为相反(参照图3以及图28),因此向量V15的朝向与图5所示的向量V5的朝向相反,向量V16的朝向与图5所示的向量V6的朝向相反。因此,向量V14的朝向也与向量V4的朝向相反。
表示天线装置500整体的最大接收灵敏度的向量为向量V1与向量V14的合成向量。在磁性体芯体1的轴向上朝向不同的向量V3与向量V16被抵消,因此表示最大接收灵敏度的向量为向量V2与向量V15的合成向量。
即,天线装置500的最大接收灵敏度方向与正交于磁性体芯体1的主面(第1主面M1以及第2主面M2)的方向一致,即便金属接近于天线装置500,最大接收灵敏度方向也不变化。
这里,对第1线圈2以及第2线圈3的感应电压与磁场入射角的关系进行说明。这里,如图30所示,将与磁性体芯体1的第2主面M2正交的方向和入射磁场所成的角说明为磁场入射角。
图31是表示对磁场入射角(°)与天线装置500的感应电压(mV/μT)的关系进行实测的结果的图表。设第1线圈2的电感为3.8mH、第2线圈3的电感为3.7mH、磁性体芯体1的轴向的长度为50mm、天线装置500的厚度为1.0mm,对磁场入射角与感应电压的关系进行测量。
如图31所示,天线装置500的感应电压在磁场入射角为0°时为最大。即,能够确认天线装置500的最大接收灵敏度方向与正交于磁性体芯体1的主面的方向一致。因此,即便金属接近于天线装置500,最大接收灵敏度方向也不变化。
另外,在上述的说明中,说明为天线装置500是接收用天线装置,即便设为具有相同的结构的发送用天线装置,也能够得到相同的效果。
<第6实施方式>
如相对于第1实施方式中的天线装置100(参照图1)的第4实施方式中的天线装置400(参照图24)那样,也可以在上述第5实施方式中的天线装置500的结构中具备三个以上的线圈。这里,说明为线圈的数量是六个。
图32是在第6实施方式中的天线装置600中,用于对各线圈的连接方法进行说明的图。第6实施方式中的天线装置600具备磁性体芯体1、第1线圈2、第2线圈3、第3线圈241、第4线圈242、第5线圈243、第6线圈244。另外,优选各线圈的匝数、厚度、卷绕宽度、线种等相同。
这里,说明为从第1主面M1或者第2主面M2的法线方向观察,全部线圈的电卷绕方向相同。在本实施方式中,如图32所示,第1线圈2的电卷绕始端与第2线圈3的电卷绕末端连接,第2线圈3的电卷绕始端与第3线圈241的电卷绕末端连接。此外,第3线圈241的电卷绕始端与第4线圈242的电卷绕末端连接,第4线圈242的电卷绕始端与第5线圈243的电卷绕末端连接。此外,第5线圈243的电卷绕始端与第6线圈244的电卷绕末端连接。第1线圈2的电卷绕末端与第1端子T1连接,第6线圈244的电卷绕始端与第2端子T2连接。
通过上述的连接关系,全部线圈的芯体感应电压作为整体被抵消,全部线圈的线圈感应电压加起来的感应电压为天线装置600的感应电压。该天线装置600的感应电压如第5实施方式中说明那样,在磁场入射角为0°时为最大。
即,天线装置600的最大接收灵敏度方向与正交于磁性体芯体1的主面的方向一致,此外,即便金属接近于天线装置600,最大接收灵敏度的方向也不变化。
另外,在图32中,说明为线圈的数量是偶数个,优选线圈的匝数、厚度、卷绕宽度、线种等设为相同。但是,线圈的数量也可以是奇数,各线圈的匝数、厚度、卷绕宽度、线种等也可以不相同。但是,在该情况下,需要调整为:全部线圈的芯体感应电压作为整体被抵消,天线装置的最大接收灵敏度方向与正交于磁性体芯体1的主面的方向一致。
此外,如第4实施方式中说明那样,第1线圈2、第2线圈3、第3线圈241、第4线圈242、第5线圈243以及第6线圈244的排列顺序并不限定于图32所示的排列顺序。
在上述说明中,说明为天线装置600是接收用天线装置,但即便设为具有相同的结构的发送用天线装置,也能够得到相同的效果。即,具有图32所示的构造的发送用天线装置的最大发送灵敏度与正交于磁性体芯体1的主面的方向一致,即便金属接近于该发送用天线装置,最大发送灵敏度方向也不变化。
图33是表示通过有限要素法模拟来求出具有图32所示的构造的发送用天线装置的输出磁场的结果的图。以往,不存在将平面线圈多个组合的芯体长较长的平面天线装置,但通过上述的结构,能够实现高输出且薄型的发送用天线装置。
<第7实施方式>
图34是表示第7实施方式中的天线装置700的立体图。第7实施方式中的天线装置700具有在图15所示的第2实施方式中的天线装置200还具备电子部件340的结构。
电子部件340例如是谐振用电容器,被安装于印刷基板4。图35是使用谐振用电容器作为电子部件340的情况下的等效电路图。
另外,电子部件340并不限定于谐振用电容器,能够将接收控制器IC、发送用功率IC等作为天线装置必需的电子部件安装于印刷基板4。
图36是在印刷基板4安装了多个电子部件340的天线装置700A的立体图。如图36所示,也可以在印刷基板4安装多个电子部件340。
根据第7实施方式中的天线装置700、700A,通过安装电子部件,例如能够提供具有谐振调谐功能、其他的功能的高功能的天线装置。
<第8实施方式>
图37是表示第8实施方式中的天线装置800的立体图。此外,图38是第8实施方式中的天线装置800的等效电路图。第8实施方式中的天线装置800具有能够调整电感的构造。另外,在图37中,针对与图34所示的天线装置700相同的结构部分,赋予相同的符号并省略详细说明。
在本实施方式中,第1线圈2J以及第2线圈3J被形成于多层基板370。即,第1线圈2J以及第2线圈3J在多层基板370的内部,以基板层叠方向为轴构成为螺旋状。
在第1线圈2J,连接多个第1抽头引出线371a~371d。第1抽头引出线371a~371d在多层基板370的最上层的表面370a由印刷图案形成,经由未图示的过孔导体,与形成于多层基板370的内部的第1线圈2J连接。
第1抽头引出线371a与形成为环绕状的第1线圈2J的最外周部分连接。第1抽头引出线371b在比第1抽头引出线371a所连接的部分更靠内周侧部分,与第1线圈2J连接。第1抽头引出线371c在比第1抽头引出线371b所连接的部分更靠内周侧部分,与第1线圈2J连接。第1抽头引出线371d在比第1抽头引出线371c所连接的部分更靠内周侧部分,与第1线圈2J连接。
在第2线圈3J,连接多个第2抽头引出线372a~372d。第2抽头引出线372a~372d在多层基板370的最上层的表面370a由印刷图案形成,经由未图示的过孔导体,与第2线圈3J连接。
第2抽头引出线372a与形成为环绕状的第2线圈3J的最外周部分连接。第2抽头引出线372b在比第2抽头引出线372a所连接的部分更靠内周侧部分,与第2线圈3J连接。第2抽头引出线372c在比第2抽头引出线372b所连接的部分更靠内周侧部分,与第2线圈3J连接。第2抽头引出线372d在比第2抽头引出线372c所连接的部分更靠内周侧部分,与第2线圈3J连接。
在该天线装置800中,构成为通过变更多个第1抽头引出线371a~371d之中的任意一个与多个第2抽头引出线372a~372d之中的任意一个之间的连接,从而能够变更电感。连接的组合是第1抽头引出线371a与第2抽头引出线372a、第1抽头引出线371b与第2抽头引出线372b、第1抽头引出线371c与第2抽头引出线372c、第1抽头引出线371d与第2抽头引出线372d。
多个第1抽头引出线371a~371d之中的任意一个与多个第2抽头引出线372a~372d之中的任意一个之间能够使用芯片跳线373来连接。
在本实施方式中,在将第1抽头引出线371a与第2抽头引出线372a连接的情况下,电感变为最大,在将第1抽头引出线371d与第2抽头引出线372d连接的情况下,电感变为最小。
在现有的天线装置中,通过芯体长或芯体与线圈的相间位置、电感调整用芯体的追加等的方法,能够调整电感,特别是在小型的天线装置中,鉴于作业性的不良、成本效益(cost-effectiveness)等,几乎未实现。
但是,在本实施方式中的天线装置800中,通过切换第1线圈2J与第2线圈3J的连接位置,能够容易进行基于匝数调整的电感调整。
这里,在将线圈部件用于谐振动作的情况下,将谐振频率匹配于请求规格非常重要,但由于谐振用电容器、芯体材料的特性偏差,谐振频率发生变化,因此难以将谐振频率匹配于请求规格。
但是,在本实施方式中的天线装置800中,通过变更在第1抽头引出线371a~371d与第2抽头引出线372a~372d之间连接的线能够调整线圈匝数。由此,能够考虑谐振用电容器、芯体材料的特性偏差,调整电感,将谐振频率与规定的频率高精度地匹配,提供具有极其高精度的特性的天线装置。
此外,如图38的等效电路图所示,通过构成第1抽头引出线371a~371d和第2抽头引出线372a~372d,能够使连接第1抽头引出线和第2抽头引出线时的第1线圈2J与第2线圈3J的匝数始终相等。由此,能够减少第1线圈2J与第2线圈3J的特性偏差,使天线装置的收发灵敏度在磁性体芯体1的轴向或者磁性体芯体1的主面所正交的方向,高精度地一致。
<第9实施方式>
在上述的第1~第8实施方式中的天线装置中,在一个方向具有最大收发灵敏度。与此相对地,在第9实施方式中的多轴天线装置中,在多个方向具有最大收发灵敏度。另外,这里的最大收发灵敏度不必是指最大的收发灵敏度,而是指根据磁场的角度而变化的收发灵敏度为峰值时的收发灵敏度。即,在本实施方式中的天线装置中,具有多个收发灵敏度的峰值。
图39是表示第9实施方式中的多轴天线装置900的立体图。此外,图40是从箭头Y1的方向观察第9实施方式中的多轴天线装置900时的侧视图。该多轴天线装置900在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向这三个方向具有最大收发灵敏度的峰值。
多轴天线装置900具备第1磁性体芯体91、第1线圈92、第2线圈93、第2磁性体芯体94、第3线圈95、第4线圈96、第5线圈97。
基于第1磁性体芯体91、第1线圈92以及第2线圈93的组合的结构与基于图13所示的磁性体芯体1、第1线圈2C以及第2线圈3C的组合的结构相同,构成一个天线装置。如第1实施方式中说明那样,基于第1磁性体芯体91、第1线圈92以及第2线圈93的组合的结构的天线装置的最大接收灵敏度方向与第1磁性体芯体91的轴向(X轴方向)一致。
基于第2磁性体芯体94、第3线圈95以及第4线圈96的组合的结构与基于图13所示的磁性体芯体1、第1线圈2C以及第2线圈3C的组合的结构相同,构成一个天线装置。但是,第2磁性体芯体94具有俯视下与第1磁性体芯体91正交的部分,具有与第1磁性体芯体91正交的部分94a处于比其他部分94b低的位置的弯曲的形状。基于该第2磁性体芯体94、第3线圈95以及第4线圈96的组合的结构的天线装置的最大接收灵敏度方向与第2磁性体芯体94的轴向(Y轴方向)一致。
第5线圈97以在印刷基板4的表面上的外周侧卷绕的形态形成。第5线圈97的最大接收灵敏度方向与正交于印刷基板4的方向(Z轴方向)一致。
另外,也可以取代第5线圈97,设置图28所示的天线装置500。在该情况下,天线装置500的最大接收灵敏度方向也与正交于印刷基板4的方向(Z轴方向)一致。
通过上述的结构,即便金属接近于多轴天线装置900,处于X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向中三个轴方向的最大接收灵敏度方向也不变化。因此,能够提供具有宽范围的接收灵敏度并且即便金属接近最大接收灵敏度方向也不变化的多轴天线装置900。
另外,能够构成为具有相同的结构的发送用天线装置,能够得到相同的效果。
(第9实施方式的变形例1)
图41是表示第9实施方式的变形例1中的多轴天线装置900A的立体图。该多轴天线装置900A具备第1磁性体芯体91A、第1线圈92A、第2线圈93A、第2磁性体芯体94A、第3线圈95A、第4线圈96A、第5线圈97A。
基于第1磁性体芯体91A、第1线圈92A以及第2线圈93A的组合的结构与基于图39所示的第1磁性体芯体91、第1线圈92以及第2线圈93的组合的结构不同之处在于,第1线圈92A以及第2线圈93A相对于第1磁性体芯体91A的插入方向。即,第1线圈92A以及第2线圈93A相对于第1磁性体芯体91A的插入方向与图39所示的第1线圈92以及第2线圈93相对于第1磁性体芯体91的插入方向相反。
第1磁性体芯体91A、第1线圈92A以及第2线圈93A的组合的结构中的天线装置的最大接收灵敏度方向与第1磁性体芯体91A的轴向(X轴方向)一致。
基于第2磁性体芯体94A、第3线圈95A以及第4线圈96A的组合的结构与基于图39所示的第2磁性体芯体94、第3线圈95以及第4线圈96的组合的结构相同。第2磁性体芯体94A、第3线圈95A以及第4线圈96A的组合的结构中的天线装置的最大接收灵敏度方向与第2磁性体芯体94A的轴向(Y轴方向)一致。
第5线圈97A以在印刷基板4的表面上的外周侧卷绕的形态而形成。第5线圈97A的最大接收灵敏度方向与正交于印刷基板4的方向(Z轴方向)一致。
通过上述的结构,即便金属接近于多轴天线装置900A,处于X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向这三个轴向的最大接收灵敏度方向也不变化。因此,能够提供具有宽范围的接收灵敏度并且即便金属接近最大接收灵敏度方向也不变化的多轴天线装置900A。
(第9实施方式的变形例2)
图42是表示第9实施方式的变形例2中的多轴天线装置900B的立体图。该多轴天线装置900B具备第1磁性体芯体91B、第1线圈92B、第2线圈93B、第2磁性体芯体94B、第3线圈95B、第4线圈96B、第5线圈97B。
基于第1磁性体芯体91B、第1线圈92B以及第2线圈93B的组合的结构与基于图39所示的第1磁性体芯体91、第1线圈92以及第2线圈93的组合的结构相同。第1磁性体芯体91B、第1线圈92B以及第2线圈93B的组合的结构中的天线装置的最大接收灵敏度方向与第1磁性体芯体91B的轴向(X轴方向)一致。
第3线圈95B以及第4线圈96B相对于第2磁性体芯体94B的插入方向与第3线圈95以及第4线圈96相对于图39所示的第2磁性体芯体94的插入方向相反。第2磁性体芯体94B、第3线圈95B以及第4线圈96B的组合的结构中的天线装置的最大接收灵敏度方向与第2磁性体芯体94B的轴向(Y轴方向)一致。
第5线圈97B是以在印刷基板4的表面上的外侧卷绕的形态而形成的平面线圈。第5线圈97B例如在印刷基板4上由印刷图案形成。第5线圈97B的最大接收灵敏度方向与正交于印刷基板4的方向(Z轴方向)一致。
通过上述的结构,即便金属接近于多轴天线装置900B,处于X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向这三个轴向的最大接收灵敏度方向也不变化。因此,能够提供具有宽范围的接收灵敏度并且即便金属接近最大接收灵敏度方向也不变化的多轴天线装置900B。
(第9实施方式的变形例3)
图43是表示第9实施方式的变形例3中的多轴天线装置900C的立体图。该多轴天线装置900C具备第1磁性体芯体91C、第1线圈92C、第2线圈93C、第2磁性体芯体94C、第3线圈95C、第4线圈96C、第5线圈97C。
基于第1磁性体芯体91C、第1线圈92C以及第2线圈93C的组合的结构与基于图41所示的第1磁性体芯体91A、第1线圈92A以及第2线圈93A的组合的结构相同。第1磁性体芯体91C、第1线圈92C以及第2线圈93C的组合的结构中的天线装置的最大接收灵敏度方向与第1磁性体芯体91C的轴向(X轴方向)一致。
基于第2磁性体芯体94C、第3线圈95C以及第4线圈96C的组合的结构与基于图42所示的第2磁性体芯体94B、第3线圈95B以及第4线圈96B的组合的结构相同。第2磁性体芯体94C、第3线圈95C以及第4线圈96C的组合的结构中的天线装置的最大接收灵敏度方向与第2磁性体芯体94C的轴向(X轴方向)一致。
第5线圈97C以在印刷基板4的表面上的外周侧卷绕的形态形成。第5线圈97C的最大接收灵敏度方向与正交于印刷基板4的方向(Z轴方向)一致。
通过上述的结构,即便金属接近于多轴天线装置900C,处于X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向这三个轴向的最大接收灵敏度方向也不变化。因此,能够提供具有宽范围的接收灵敏度并且即便金属接近最大接收灵敏度方向也不变化的多轴天线装置900C。
<第10实施方式>
图44是表示第10实施方式中的多轴天线装置1000的立体图。第10实施方式中的多轴天线装置1000相对于图41所示的多轴天线装置900A,还具有具备外部连接用连接器440的结构。
外部连接用连接器440具有与印刷基板4一体形成的构造。
在现有的天线装置中,需要另外设置外部连接用端子并在该外部连接用端子连接线圈,产生成本增加、尺寸增加以及制造工序数增加等的问题。
但是,通过如本实施方式的多轴天线装置1000那样,在印刷基板4一体地形成外部连接用连接器440,从而多轴天线装置1000的购买者不需要另外设置外部连接用端子,此外,也不需要在外部连接用端子连接线圈的工序。
此外,在印刷基板4是可挠性印刷基板的情况下,能够将外部连接用连接器440构成为可挠性板连接器。由此,在成本、尺寸、制造作业性、使用容易性等具有优点。
另外,也能够设为不是在具有多个方向的最大收发灵敏度的多轴天线装置而是在具有一个方向的最大收发灵敏度的天线装置设置外部连接用连接器的结构。
(第10实施方式的应用例)
这里,说明为印刷基板4是可挠性印刷基板,外部连接用连接器440是可挠性板连接器。
图45是从斜上方观察将第10实施方式中的多轴天线装置1000通过外部连接用连接器440而安装到主体基板450的状态时的立体图。此外,图46是从比图45所示的状态更靠侧方侧观察以使得多轴天线装置1000、外部连接用连接器440以及主体基板450的位置关系明确时的立体图。
多轴天线装置1000在从主体基板450的法线方向观察的俯视下,被配置于与主体基板450重叠的位置。即,外部连接用连接器440被折弯,多轴天线装置1000位于主体基板450的上方。
通过以图45以及图46所示的配置,将多轴天线装置1000安装于主体基板450,从而相比于在主体基板450的横向安装多轴天线装置1000的结构,能够减少天线装置的配置面积。由此,能够实现包含主体基板450以及多轴天线装置1000的装置整体的小型化。
<第11实施方式>
第11实施方式中的天线装置的外观形状与图34所示的天线装置700的外观形状相同。即,第11实施方式中的天线装置具备图34所示的磁性体芯体1E、第1线圈2E、第2线圈3E。第1线圈2E以及第2线圈3E在印刷基板4由印刷图案形成。
第11实施方式中的天线装置1100构成为能够切换第1线圈2E与第2线圈3E之间的连接状态。具体而言,构成为能够切换图3所示的连接状态和图28所示的连接状态。
为了实现上述结构,本实施方式中的天线装置1100具备用于将第1线圈2E的电卷绕始端与第2线圈3E的电卷绕始端或者电卷绕末端的任意一方连接、并且将第1线圈的电卷绕末端与第2线圈的电卷绕始端或者电卷绕末端的另一方连接的开关470(参照图47)。开关470有第1开关470a以及第2开关470b构成。
图47的(a)是表示通过第1开关470a来将第1线圈2E的电卷绕始端与第2线圈3E的电卷绕始端连接、并且通过第2开关470b来将第1线圈2E的电卷绕末端与第2线圈3E的电卷绕末端连接的状态的图。其中,第1线圈2E的电卷绕末端与第2线圈3E的电卷绕末端经由作为谐振用电容器的电子部件340而连接。
图47的(a)所示的连接状态与图3所示的连接状态相同的。在该连接状态下,天线装置1100的最大接收灵敏度方向与磁性体芯体1E的轴向一致。
图47的(b)是表示通过第1开关470a来将第1线圈2E的电卷绕始端与第2线圈3E的电卷绕末端连接、并且通过第2开关470b来将第1线圈2E的电卷绕末端与第2线圈3E的电卷绕始端连接的状态的图。其中,第1线圈2E的电卷绕末端与第2线圈3E的电卷绕始端经由作为谐振用电容器的电子部件340而连接。
图47的(b)所示的连接状态与图28所示的连接状态相同。在该连接状态下,天线装置1100的最大接收灵敏度方向与正交于磁性体芯体1E的主面的方向一致。
即,根据第11实施方式中的天线装置1100,能够容易将天线装置1100的最大接收灵敏度方向在磁性体芯体1E的轴向与正交于磁性体芯体1E的主面的方向之间进行切换。
<第12实施方式>
在第11实施方式中的天线装置1100中,构成为能够通过开关470来切换天线装置的最大接收灵敏度方向。
与此相对地,在第12实施方式中的天线装置中,构成为通过将向第1线圈的输入信号和向第2线圈的输入信号的相位在相同相位与相反相位之间切换,从而能够切换天线装置的最大接收灵敏度方向。本实施方式中的天线装置是输出磁场信号的发送用天线装置。
图48是表示在第12实施方式中的天线装置1200分别连接了第1驱动电路481以及第2驱动电路482的状态的俯视图。天线装置1200的结构与图1所示的天线装置100的结构基本相同,但在第1线圈2与第2线圈3之间未连接这方面不同。
第1驱动电路481是用于驱动第1线圈2的电路,连接于第1线圈2的输入端子T11以及输出端子T12。
第2驱动电路482是用于驱动第2线圈3的电路,连接于第2线圈3的输入端子T21以及输出端子T22。第2驱动电路482被与第1驱动电路481调谐驱动。即,从第1驱动电路481向第1线圈2输入的信号的输入定时与从第2驱动电路482向第2线圈3输入的信号的输入定时相同。
在从第1驱动电路481向第1线圈2输入的信号与从第2驱动电路482向第2线圈3输入的信号为相反相位的情况下,与第1实施方式中的天线装置100(参照图3)同样地,能够使天线装置1200的最大发送灵敏度方向与磁性体芯体1的轴向一致。
另一方面,在从第1驱动电路481向第1线圈2输入的信号与从第2驱动电路482向第2线圈3输入的信号为相同相位的情况下,与第5实施方式中的天线装置500(参照图28)同样地,能够使天线装置1200的最大发送灵敏度方向与正交于磁性体芯体1的主面的方向一致。
因此,通过将从第1驱动电路481向第1线圈2输入的信号与从第2驱动电路482向第2线圈3输入的信号的相位在相同相位与相反相位之间切换,能够容易将天线装置1200的最大发送灵敏度方向在磁性体芯体1的轴向和正交于磁性体芯体1的主面的方向切换。
<第13实施方式>
图49是表示第13实施方式中的多轴天线装置900D的立体图。第13实施方式中的多轴天线装置900D除了图43所示的多轴天线装置900C的结构,还具备第6线圈98。
第6线圈98以在印刷基板4的表面上、即第5线圈97C的外侧卷绕的形态而形成。第6线圈98的最大接收灵敏度方向与第5线圈97C的最大接收灵敏度方向相同,与正交于印刷基板4的方向(Z轴方向)一致。
这里,图43所示的多轴天线装置900C例如能够构成为接收频率为125kHz附近的LF信号。通过将第6线圈98例如设为接收频率为13.56MHz附近的NFC信号的结构,从而多轴天线装置900D能够接收LF信号和NFC信号。在该情况下,为了接收LF信号和NFC信号,不需要设置用于接收LF信号的天线装置和用于接收NFC信号的天线装置这两个,因此能够减少部件的设置面积,并且能够减少制造成本。另外,第6线圈98并不限定于接收NFC信号的结构,也可以用作为无线供电用线圈。
此外,在形成第5线圈97C的印刷基板4是多层基板的情况下,第6线圈98也能够使用相同的多层基板来形成于基板内部,因此能够将整体小型化。
另外,能够构成为具有相同的结构的发送用天线装置,能够得到相同的效果。
此外,图49所示的多轴天线装置900D是在图43所示的多轴天线装置900C追加第6线圈98的结构,也可以设为在图39所示的多轴天线装置900、图41所示的多轴天线装置900A、图42所示的多轴天线装置900B追加第6线圈98的结构。
<第14实施方式>
在第9实施方式及其变形例中的多轴天线装置中,在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向这三个方向具有最大收发灵敏度的峰值。但是,在多轴天线装置中,产生如下问题:在线圈间、线圈与外部的导电体之间产生耦合电容,应接收磁场信号的线圈的接收电压减少,接收区域变小。此外,线圈间、线圈与外部的导电体之间的耦合电容容易在可挠性印刷基板的3层以上的导体图案层形成为导体图案的线圈的最外层中产生。
第14实施方式中的多轴天线装置具有能够减少线圈间、线圈与外部的导电体之间的耦合电容的构造。另外,第14实施方式中的多轴天线装置的外观形状与图41所示的多轴天线装置900A的外观形状相同。
图50是表示构成第14实施方式中的多轴天线装置的第1线圈92D与第2线圈93D的连接关系的图。第1线圈92D以及第2线圈93D分别是对应于图41所示的第1线圈92A以及第2线圈93A的线圈。
第1线圈92D以及第2线圈93D分别由在形成于可挠性印刷基板的3层以上的导体图案层形成的导体图案构成。在本实施方式中,第1线圈92D由分别形成于5层的导体图案层的导体图案141A~141E构成,第2线圈93D由分别形成于5层的导体图案层的导体图案142A~142E构成。
如图50所示,构成第1线圈92D的导体图案141A~141E之中相邻的导体图案彼此被连接。同样地,构成第2线圈93D的导体图案142A~142E之中相邻的导体图案彼此被连接。此外,第1线圈92D的最外层的导体图案141E与第2线圈93D的最外层的导体图案142E被连接。
在第1线圈92D以及第2线圈93D的轴向外侧,配置形成有与接地电连接的保护导体图案143A~143D的多个保护导体图案层。具体而言,在第1线圈92D的导体图案141A的外侧配置保护导体图案143A,在第1线圈92D的导体图案141E的外侧配置保护导体图案143B,在第2线圈93D的导体图案142A的外侧配置保护导体图案143C,在第2线圈93D的导体图案142E的外侧配置保护导体图案143D。保护导体图案143A、143C形成于相同的导向导体图案层,保护导体图案143B、143D形成于相同的导向导体图案层。
如上所述,保护导体图案143A~143D与接地电连接。在本实施方式中,保护导体图案143A~143C与第2线圈93D的导体图案142A相同地,与负侧线圈端子连接,保护导体图案143D与保护导体图案143B连接。此外,负侧线圈端子与接地连接。通过这样的结构,全部的保护导体图案143A~143D与接地电连接。另外,保护导体图案143D也可以与负侧线圈端子直接连接。
另外,正侧线圈端子与第1线圈92A的导体图案141A连接。
保护导体图案143A~143D具有不流过环路电流的形状。图51是表示不流过环路电流的保护导体图案143A~143D的形状的一个例子的图。此外,图52是表示不流过环路电流的保护导体图案143A~143D的形状的另一个例子的图。但是,保护导体图案143A~143D的形状并不限定于图51以及图52所示的形状。
另外,在上述的说明中,图41所示的多轴天线装置900A之中,关于第1线圈92A以及第2线圈93A所对应的线圈,说明为配置形成有保护导体图案的保护导体图案层,但关于第3线圈95A、第4线圈96A以及第5线圈97A所对应的线圈也同样地,也可以配置形成有保护导体图案的保护导体图案层。
根据第14实施方式中的多轴天线装置,通过在第1线圈92D以及第2线圈93D的轴向外侧,配置形成有与接地电连接的保护导体图案143A~143D的多个保护导体图案层,能够抑制在线圈间、线圈与其他导电体之间产生耦合电容。此外,保护导体图案143A~143D分别具有不流过环路电流的形状,因此能够抑制基于外部磁场的涡流的产生,能够抑制对线圈的影响。
此外,能够抑制在线圈间、线圈与其他导电体之间产生耦合电容,因此特别是能够抑制调谐状态下的接收灵敏度的降低、基于其他线圈的谐振的感应电压的产生。此外,通过设置保护导体图案143A~143D,难以受到接近金属的影响,因此多轴天线装置的配置的自由度提高,并且能够减少使用状况的限制。
此外,通过配置保护导体图案143A~143D,线圈的自电容增加,因此仅通过自电容就能够实现调谐所需的电容,在该情况下,能够减少为了调谐所需的电容器。
另外,上述的保护导体图案在上述的各实施方式及其变形例中的多轴天线装置中也能够同样配置。此外,也能够不是多轴天线装置,在上述的各实施方式及其变形例中的天线装置中也能够同样地配置。
<第15实施方式>
在第14实施方式中的多轴天线装置中,通过配置形成有与接地电连接的保护导体图案143A~143D的多个保护导体图案层,从而抑制与其他线圈、其他导电体之间产生耦合电容。
与此相对地,第15实施方式中的多轴天线装置具有如下结构:在不具备保护导体图案层的情况下,能够抑制与其他线圈、其他导电体之间产生耦合电容。
第15实施方式中的多轴天线装置的外观形状与图41所示的多轴天线装置900A的外观形状相同。
图53是表示构成第15实施方式中的多轴天线装置的第1线圈92A与第2线圈93A的连接关系的图。第1线圈92A以及第2线圈93A分别对应于图41所示的第1线圈92A以及第2线圈93A。
第1线圈92E以及第2线圈93E分别由形成于在可挠性印刷基板形成的3层以上的导体图案层的导体图案构成。在本实施方式中,第1线圈92E由分别形成于6层导体图案层的导体图案151A~151F构成,第2线圈93D由分别形成于6层导体图案层的导体图案152A~152F构成。
导体图案151B与正侧线圈端子连接,导体图案151A与负侧线圈端子连接。负侧线圈端子与接地连接。
从正侧线圈端子向负侧线圈端子,按照导体图案151B、导体图案151C、导体图案151D、导体图案151E、导体图案152E、导体图案152D、导体图案152C、导体图案152B、导体图案152A、导体图案152F、导体图案151F、导体图案151A的顺序,各导体图案被连接。
即,构成第1线圈92D以及第2线圈93D的多个导体图案之中最外层的导体图案151A、151F、152F、152A被串联连接,被串联连接的最外层的导体图案151A、151F、152F、152A的一端即导体图案151A的一端与接地电连接。通过这样的结构,能够使最外层的导体图案151A、151F、152F、152A分别与图50所示的保护导体图案143A~143D同样地发挥作用,能够抑制与其他线圈、其他导电体之间产生耦合电容。
此外,由于不需要另外设置保护导体图案,能够相应地将匝数减少,抑制线圈的厚度增加。
另外,在上述的说明中,对图41所示的第1线圈92A与第2线圈93A的连接关系进行了说明,但针对第3线圈95A与第4线圈96A,也能够设为同样的连接关系。
此外,上述的特征、即构成线圈的最外层的导体图案被串联连接且被串联连接的最外层的导体图案的一端即导体图案的一端与接地电连接这一结构在上述各实施方式及其变形例中的多轴天线装置中也能够同样应用,不是在多轴天线装置中,而是在上述各实施方式及其变形例中的天线装置中也能够同样应用。
<第16实施方式>
在第9实施方式及其变形例中的多轴天线装置中,具备被配置为十字形状的第1磁性体芯体以及第2磁性体芯体这两个磁性体芯体。
在第16实施方式中的多轴天线装置中,具备被一体形成且具有十字形状的一个磁性体芯体。
图54是表示第16实施方式中的多轴天线装置900E的俯视图,(a)表示表面,(b)表示背面。另外,这里,为了方便,将图54的(a)所示的一侧设为表面,将图54的(b)所示的一侧设为背面,但也可以图54的(a)所示的一侧设为背面,图54的(b)所示的一侧设为表面。
多轴天线装置900E具备:磁性体芯体191、第1线圈92E、第2线圈93E、第3线圈95E、第4线圈96E、第5线圈97E。第1线圈92E、第2线圈93E、第3线圈95E、第4线圈96E以及第5线圈97E在印刷基板4由印刷图案形成。
图55是磁性体芯体191的俯视图。如图55所示,磁性体芯体191具有被一体形成的十字形状。但是,磁性体芯体191的形状也可以是图56所示的形状。
图57是沿着图54所示的多轴天线装置900E的LVII-LVII线的剖视图。如图57所示,多轴天线装置900E的厚度为将磁性体芯体191的厚度、与形成各线圈92E、93E、95E、96E、97E的印刷基板4的厚度相加的厚度。
在将两个磁性体芯体配置为十字形状的结构中,在两个磁性体芯体重叠的位置厚度增加,但在本实施方式中的多轴天线装置900E中,具备十字形状的一个磁性体芯体191,因此能够减薄多轴天线装置的厚度。
此外,在使用两个磁性体芯体的结构中,两个磁性体芯体的弯曲程度不同,因此弯曲所导致的两个磁性体芯体的特性不同,各轴的电感、灵敏度不同。此外,需要调整两个磁性体芯体的相对角度。但是,通过本实施方式中的多轴天线装置900E,使用十字形状的一个磁性体芯体191,因此能够抑制上述各轴中的特性的不同。此外,也不需要调整两个磁性体芯体的相对角度,磁性体芯体与线圈的定位也变得容易。
进一步地,在使用两个磁性体芯体的结构中,制造时需要将磁性体芯体一个一个地插入线圈,制造时的工时变多,但在本实施方式中的多轴天线装置900E中,仅将一个磁性体芯体插入线圈即可,因此能够减少制造时的工时。
(第16实施方式的变形例1)
图58是表示第16实施方式的变形例1中的多轴天线装置900F的俯视图,(a)表示表面,(b)表示背面。
第16实施方式的变形例1中的多轴天线装置900F具备磁性体芯体191A、第1线圈92F、第2线圈93F、第3线圈95F、第4线圈96F、第5线圈97F。第1线圈92F、第2线圈93F、第3线圈95F、第4线圈96F以及第5线圈97F在印刷基板4由印刷图案形成。
图59是磁性体芯体191A的俯视图。如图59所示,磁性体芯体191A具有一体形成的十字形状。
图60是表示形成于印刷基板4的第1线圈92F、第2线圈93F、第3线圈95F、第4线圈96F以及第5线圈97F的俯视图。在图54所示的多轴天线装置900E中,第5线圈97E形成为在第1线圈92E、第2线圈93E、第3线圈95E以及第4线圈96E的外侧卷绕,但图60所示的第5线圈97F被配置于第1线圈92F、第2线圈93F、第3线圈95F以及第4线圈96F所包围的内侧。
另外,也可以还设置在第1线圈92F、第2线圈93F、第3线圈95F以及第4线圈96F的外侧卷绕的第6线圈。
图61是表示形成于印刷基板4的第1线圈92F、第2线圈93F、第3线圈95F、第4线圈96F、第5线圈97F以及第6线圈98F的俯视图。第6线圈98F形成为在第1线圈92F、第2线圈93F、第3线圈95F、第4线圈96F以及第5线圈97F的外侧卷绕。
本发明并不限定于上述实施方式,在本发明的范围内,能够施加各种应用、变形。
例如,在上述实施方式及其变形例中,将天线装置说明为接收磁场信号的接收用天线装置,能够构成为具有相同的结构的发送用天线装置。
上述各实施方式及其变形例中说明的特征性结构,能够与其他实施方式及其变形例的天线装置适当地组合。
在图1所示的天线装置100中,也可以设为在第1线圈2与第2线圈3之间,磁性体芯体1被分割的结构。图62是表示磁性体芯体1被分割的结构的天线装置100的立体图。另外,也可以设为使分割的两个磁性体芯体1抵接的结构。
在将第1线圈以及第2线圈在印刷基板4上由印刷图案形成的结构中,也可以不仅形成于印刷基板4的单面,还形成于两面。此外,在上述各实施方式及其变形例中,也可以与第8实施方式中的天线装置800同样地,将线圈形成于多层基板的内部。
在将第1线圈以及第2线圈在印刷基板4上由印刷图案形成的结构中,也可以将第1线圈以及第2线圈的一个线圈由印刷图案形成,将另一个线圈由卷绕线圈形成。
在上述的多轴天线装置中,说明为在相互正交的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向这三个方向具有收发灵敏度的峰值,但也可以设为在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向之中的任意两个方向具有收发灵敏度的峰值的结构,也可以设为在上述三个方向以外的方向具有收发灵敏度的峰值的结构。
-符号说明-
1、1B、1E、1F、1G、1H、1K 磁性体芯体
1BW、1EW 磁性体芯体的宽幅部
2、2A、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2J、2K 第1线圈
3、3A、3C、3D、3E、3F、3G、3H、3J、3K 第2线圈
4 印刷基板
11 磁性体芯体的第1结构部
12 磁性体芯体的第2结构部
13 磁性体芯体的第3结构部
21、21A、21C、21D、21E、21F、21G、21H、21J 第1线圈的第1部分
22、22A、22C、22D、22E、22F、22G、22H、22J 第1线圈的第2部分
31、31A、31C、31D、31E、31F、31G、31H、31J 第2线圈的第3部分
32、32A、32C、32D、32E、32F、32G、32H、32J 第2线圈的第4部分
40 芯体塞
91、91A、91B、91C 第1磁性体芯体
92、92A、92B、92C、92D、92E、92F 第1线圈
93、93A、93B、93C、93D、93E、93F 第2线圈
94、94A、94B、94C 第2磁性体芯体
95、95A、95B、95C、95E、95F 第3线圈
96、96A、96B、96C、96E、96F 第4线圈
97、97A、97B、97C、97E、97F 第5线圈
98、98F 第6线圈
100 第1实施方式中的天线装置
100A 第1实施方式的变形例1中的天线装置
100B 第1实施方式的变形例2中的天线装置
100C 第1实施方式的变形例3中的天线装置
100D 第1实施方式的变形例4中的天线装置
143A、143B、143C、143D 保护导体图案
191、191A 十字形状的磁性体芯体
200 第2实施方式中的天线装置
200A 第2实施方式的变形例1中的天线装置
200B 第2实施方式的变形例2中的天线装置
200C 第2实施方式的变形例3中的天线装置
241 第3线圈
242 第4线圈
243 第5线圈
244 第6线圈
300 第3实施方式中的天线装置
300A 第3实施方式的变形例1中的天线装置
340 电子部件
370 多层基板
371a、371b、371c、371d 第1抽头引出线
372a、372b、372c、372d 第2抽头引出线
373 芯片跳线
400 第4实施方式中的天线装置
440 外部连接用连接器
450 主体基板
470 开关
470a 第1开关
470b 第2开关
481 第1驱动电路
482 第2驱动电路
500 第5实施方式中的天线装置
600 第6实施方式中的天线装置
700 第7实施方式中的天线装置
700A 第7实施方式的变形例1中的天线装置
800 第8实施方式中的天线装置
900 第9实施方式中的多轴天线装置
900A 第9实施方式的变形例1中的多轴天线装置
900B 第9实施方式的变形例2中的多轴天线装置
900C 第9实施方式的变形例3中的多轴天线装置
900D 第13实施方式中的多轴天线装置
900E 第16实施方式中的多轴天线装置
900F 第16实施方式的变形例1中的多轴天线装置
1000 第10实施方式中的多轴天线装置
1100 第11实施方式中的天线装置
1200 第12实施方式中的天线装置
M1 磁性体芯体的第1主面
M2 磁性体芯体的第2主面。

Claims (16)

1.一种天线装置,其特征在于,具备:
磁性体芯体,具有第1主面和第2主面,在第1方向延伸;
平面形状的第1线圈;和
平面形状的第2线圈,与所述第1线圈串联连接,沿着所述第1方向与所述第1线圈并排配置,
所述第1线圈具有位于所述磁性体芯体的所述第1主面侧的第1部分、和第2部分,该第2部分位于所述磁性体芯体的所述第2主面侧且在相对于所述第1主面或者所述第2主面的俯视下被配置于不与所述第1部分重叠的位置,
所述第2线圈具有位于所述磁性体芯体的所述第1主面侧的第3部分、和第4部分,该第4部分位于所述磁性体芯体的所述第2主面侧且在相对于所述第1主面或者所述第2主面的俯视下被配置于不与所述第3部分重叠的位置,
所述第2部分与所述第4部分之间的最短距离比所述第2部分与所述第3部分之间的最短距离短。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,
在观察为所述第1线圈与所述第2线圈的电卷绕方向相等时,所述第1线圈与所述第2线圈的电卷绕始端彼此被连接或者电卷绕末端彼此被连接。
3.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,
所述磁性体芯体是矩形平板形状,
所述第1线圈以及所述第2线圈分别在正交于所述磁性体芯体的所述第1主面或者所述第2主面的方向具有卷绕轴。
4.根据权利要求1~3的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
所述磁性体芯体是将多个部件组合而构成的。
5.根据权利要求1~4的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
所述磁性体芯体在从与所述第1主面平行的方向观察时,具有弯曲的形状。
6.根据权利要求1~5的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
所述第1线圈以及所述第2线圈在从与所述磁性体芯体的所述第1主面平行的方向观察时,具有弯曲的形状。
7.根据权利要求1~6的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
所述第1线圈以及所述第2线圈之中的至少一个线圈形成于基板。
8.根据权利要求7所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置还具备被安装于所述基板的电子部件。
9.根据权利要求7或8所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置还具备:
分别与所述第1线圈的不同位置连接的多个第1抽头引出线;和
分别与所述第2线圈的不同位置连接的多个第2抽头引出线,
所述多个第1抽头引出线之中的任意一个与所述多个第2抽头引出线之中的任意一个连接。
10.根据权利要求7~9的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置在所述基板还具备外部连接用连接器。
11.根据权利要求1~10的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置还具备开关,所述开关用于进行所述第1线圈的电卷绕始端与所述第2线圈的电卷绕始端或者电卷绕末端的任意一方之间的连接的切换、所述第1线圈的电卷绕末端与所述第2线圈的电卷绕始端或者电卷绕末端的另一方之间的连接的切换。
12.根据权利要求1~10的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
构成为在所述第1线圈可连接用于驱动所述第1线圈的第1驱动电路,构成为在所述第2线圈可连接用于与所述第1线圈的驱动调谐地驱动所述第2线圈的第2驱动电路。
13.根据权利要求1~12的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
所述第1线圈以及所述第2线圈分别由形成于3层以上的导体图案层的导体图案构成,
所述天线装置还具备:
多个保护导体图案层,被配置于所述第1线圈以及所述第2线圈的轴向外侧,具有不流过环路电流的形状,形成有与接地电连接的保护导体图案。
14.根据权利要求1~13的任意一项所述的天线装置,其特征在于,
所述第1线圈以及所述第2线圈分别由形成于3层以上的导体图案层的导体图案构成,
所述3层以上的导体图案层之中的最外层的导体图案被串联连接,被串联连接的最外层的导体图案的一端与接地电连接。
15.一种多轴天线装置,其特征在于,具备包含权利要求1~14的任意一项所述的天线装置的多个天线装置。
16.根据权利要求15所述的多轴天线装置,其特征在于,
所述磁性体芯体具有被一体形成的十字形状。
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