DE102016125211A1 - Antennensegment und Mehrsegmentantenne - Google Patents
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Abstract
Das Antennensegment (10, 10') umfasst einen Spulenträger (14, 14') mit einem ersten Endbereich (18, 18') und einem zweiten Endbereich (20, 20'). Des Weiteren umfasst das Antennensegment (10, 10') eine Drahtspule (16, 16'), die um den Spulenträger (14, 14') angeordnet ist, und einen Magnetkern (12, 12'), der in dem Spulenträger (14 , 14') angeordnet ist, wobei der Magnetkern (12, 12') und die Drahtspule (16, 16') derart angeordnet sind, dass sich im ersten Endbereich (18, 18') der Magnetkern (12, 12') und der Spulenträger (14, 14') über die Drahtspule (16, 16') hinaus erstrecken und sich im zweiten Endbereich (20, 20') der Spulenträger (14, 14') und die Drahtspule (16, 16') über den Magnetkern (12, 12') hinaus erstrecken. Die Mehrsegmentantenne (100) umfasst mindestens zwei Antennensegmente (10, 10'), wobei die mindestens zwei Antennensegmente (10, 10') in einer Reihe angeordnet sind, sodass der erste Endbereich (18, 18') eines zugehörigen nachfolgenden Antennensegments (10') und der zweite Endbereich (20, 20') eines zugehörigen vorausgehenden Antennensegments (10) angrenzender Antennensegmente (10, 10') mechanisch einrasten.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Antennensegment für eine Antenne mit einem Magnetkern und eine Mehrsegmentantenne. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines Antennensegments und einer Mehrsegmentantenne.
- In der derzeitigen Technologie, insbesondere in der technischen Automobilbranche, besteht ein erhöhter Bedarf an induktiven Baukomponenten und insbesondere Ferritantennen, wobei die Ferritantennen aus Installationsgründen so lang und schmal wie möglich sein sollten. Solche Ferritantennen werden insbesondere in Verbindung mit schlüssellosen Betätigungs- und/oder Schließvorrichtungen für Fahrzeuge verwendet, wobei die Ferritantennen in Türgriffen, in einem Innenraum oder in einem Stoßfänger angeordnet sind.
- In Bezug auf solche Ferritantennen ist es jedoch schwierig, Antennen zu konfigurieren, die länger als eine vorbestimmte Länge sind oder dünner als eine vorbestimmte Dicke sind. Diese Einschränkungen entstehen aus der Tatsache, dass die Herstellung von sehr kleinen Ferritkernen mit langer Länge zeitaufwändig und schwierig ist und dass die Dicke des Spulenträgers bei der Berücksichtigung der Gesamtdicke der Bauteile in Betracht gezogen werden muss.
- Die Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen eines Antennensegments und einer Mehrsegmentantenne sowie von Verfahren zur Herstellung des Antennensegments und der Mehrsegmentantenne, die eine kosteneffektive Bereitstellung von Antennensegmenten und Mehrsegmentantennen mit einer ausreichenden oder guten Antenneneffizienz ermöglichen.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten Aspekt aus durch ein Antennensegment, das einen Spulenträger mit einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich umfasst. Des Weiteren umfasst das Antennensegment eine Drahtspule, die um den Spulenträger angeordnet ist, und einen Magnetkern, der in dem Spulenträger angeordnet ist, wobei der Magnetkern und die Drahtspule derart angeordnet sind, dass sich im ersten Endbereich der Magnetkern und der Spulenträger über die Drahtspule hinaus erstrecken und sich im zweiten Endbereich der Spulenträger und die Drahtspule über den Magnetkern hinaus erstrecken.
- Durch die Verwendung solcher Antennensegmente können die Fertigungs- und Arbeitskosten im Vergleich zur Fertigung von langen Antennen reduziert werden, insbesondere von langen Niederfrequenzantennen. Die Verwendung eines/einer hochmodernen Fertigungsverfahrens und -ausrüstung, z. B. Wickelmaschinen mit synchronisiertem Treiber und mit Unterstützung, ist nicht notwendig. Im Falle eines monolithischen Ferritkerns, bei dem die Spule direkt um den Kern gewickelt ist, kann aufgrund der Größenproportion und der natürlichen Brüchigkeit des Ferritkerns dieser in Folge der Handhabung und/oder der Spulenwickelspannung leicht brechen. Zusätzlich erfordert das direkte Wickeln um den Ferritkern die Verwendung von hoch entwickelten Wickelmaschinen, um die Verdrehung des Ferritkerns zu vermeiden. Bei Mehrkernsegmenten und Einzelspulenlösungen ist die Kerneinführung und insbesondere die Ferritkerneinführung in die Spule ein sehr arbeitsaufwändiges Verfahren, das von der Gefahr einer Spulenbeschädigung beeinträchtigt ist. Zusätzlich erfordert das lange Gleiten der Ferritkernsegmente hoch entwickelte Produktionshalterungen oder Spannvorrichtungen.
- Des Weiteren können die Antennensegmente zuverlässig miteinander verbunden werden, um eine lange Antenne zu bilden. Daher dienen die verbundenen Antennenelemente als lange Antenne und nicht als separate Antennen. Daher kann eine ausreichende oder gute Antenneneffizienz erreicht werden.
- In einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt weist der erste Endbereich ein erstes Profil und der zweite Endbereich weist ein zweites Profil auf, das komplementär zum ersten Profil ist. Vorteilhaft ermöglichen die Profile des ersten und zweiten Endbereichs eine optimale Kopplung des Spulenträgers und der Drahtspulensegmente, sowie eine leichte Fertigung.
- In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt umfasst der Magnetkern ein Ferritmaterial oder besteht aus einem Ferritmaterial. Aufgrund der reduzierten Kernverdrehung ist es möglich, Ferritmaterialien zu verwenden, die eine bessere elektromagnetische Leistung des Antennensegments als z. B. Kernmaterialien wie die amorphe kobaltbasierte Legierung ohne Magnetostriktion (VITROVAC®) bereitstellen.
- In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt umfasst das Antennensegment mindestens zwei Verbindungsschnittstellenelemente, wobei die mindestens zwei Verbindungsschnittstellen als ein Startpunkt bzw. Endpunkt der Drahtspule dienen. Die mindestens zwei Verbindungsschnittstellenelemente sind angeordnet und konfiguriert, um eine elektrische Kopplung der Drahtspulen benachbarter Antennensegmente in einem Kopplungszustand aus mindestens zwei Antennensegmenten bereitzustellen.
- Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem zweiten Aspekt aus durch eine Mehrsegmentantenne, die mindestens zwei Antennensegmente gemäß dem ersten Aspekt umfasst, wobei die mindestens zwei Antennensegmente in einer Reihe angeordnet sind, sodass der erste Endbereich eines zugehörigen nachfolgenden Antennensegments und der zweite Endbereich eines zugehörigen vorausgehenden Antennensegments angrenzender Antennensegmente mechanisch einrasten.
- Vorteilhafte Ausführungsformen des ersten Aspekts gelten auch für den zweiten Aspekt. Die Mehrsegmentantenne kann als eine Niederfrequenzantenne konfiguriert sein, z. B. für Anwendungen in einem Frequenzbereich von 22 kHz.
- In einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt wird eine Klebesubstanz zwischen zugehörigen angrenzenden Magnetkernen der Antennensegmente angeordnet. Vorteilhaft können auf diese Weise Spalte zwischen den Magnetkernen vermieden werden oder es können kleinstmögliche Spalte zwischen den Magnetkernen sichergestellt werden.
- In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt umfasst ein letztes Antennensegment, das an einem Ende der Reihe von Antennensegmenten angeordnet ist, einen Einsatzkörper, der im zweiten Endbereich des letzten Antennensegments angeordnet ist. Auf diese Weise können die Magnetkerne eng aneinander gepresst werden.
- Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem dritten Aspekt aus durch ein Verfahren zum Herstellen eines Antennensegments gemäß dem ersten Aspekt. Zum Herstellen des Antennensegments werden ein Magnetkern mit einer ersten Länge und ein Spulenträger mit einer zweiten Länge bereitgestellt, wobei die zweite Länge größer als die erste Länge ist. Des Weiteren wird der Magnetkern in den Spulenträger derart eingeführt, dass sich auf dem zweiten Endbereich des Spulenträgers der Spulenträger über den Magnetkern hinaus erstreckt und die Drahtspule um den Spulenträger gewickelt ist, sodass die Drahtspule in dem zweiten Endbereich und zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich des Spulenträgers angeordnet ist. In dieser Hinsicht gelten vorteilhafte Ausführungsformen des ersten Aspekts auch für den dritten Aspekt.
- Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem vierten Aspekt aus durch ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrsegmentantenne gemäß dem zweiten Aspekt. Zur Herstellung der Mehrsegmentantenne werden mindestens zwei Antennensegmente gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt und die mindestens zwei Antennensegmente derart gekoppelt, dass die mindestens zwei Antennensegmente in einer Reihe angeordnet sind und der erste Endbereich eines zugehörigen nachfolgenden Antennensegments und der zweite Endbereich eines zugehörigen vorausgehenden Antennensegments angrenzender Antennensegmente mechanisch einrasten. Vorteilhafte Ausführungsformen des ersten bis dritten Aspekts gelten auch für den vierten Aspekt.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Zuhilfenahme der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Antennensegments in einer Längsschnittansicht, -
2 ein Ausführungsbeispiel einer Mehrsegmentantenne in einer Längsschnittansicht, -
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Mehrsegmentantenne in einer Längsschnittansicht, und -
4 ein Ausführungsbeispiel einer Mehrsegmentantenne in perspektivischer Ansicht. - Ähnliche Elemente, Elemente der gleichen Art und identisch funktionierende Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen in den Figuren versehen.
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Antennensegments10 in einer Längsschnittansicht. - Das Antennensegment
10 umfasst einen Spulenträger14 mit einem ersten Endbereich18 und einem zweiten Endbereich20 . Des Weiteren umfasst das Antennensegment10 eine Drahtspule16 , die um den Spulenträger14 angeordnet ist, und einen Magnetkern12 , der in dem Spulenträger14 angeordnet ist. Der Magnetkern12 und die Drahtspule16 sind derart angeordnet, dass sich im ersten Endbereich18 des Spulenträgers14 der Magnetkern12 und der Spulenträger14 über die Drahtspule16 hinaus erstrecken und sich im zweiten Endbereich20 des Spulenträgers14 der Spulenträger14 und die Drahtspule16 über den Magnetkern12 hinaus erstrecken. - Daher ist die Drahtspule
16 versetzt und asymmetrisch in Bezug auf den Magnetkern12 angeordnet. Der Spulenträger14 trägt die Drahtspule16 sogar über das Kernende hinaus, sodass sich die Drahtspule16 über das Kernende hinaus erstreckt. - Daher wird der erste Endbereich
18 nicht von der Drahtspule16 bedeckt. Im ersten Endbereich18 endet der Spulenträger14 vorzugsweise bündig mit dem Magnetkern12 . - Der Magnetkern
12 kann mehrere Kernsegmente umfassen. Der Magnetkern12 kann einen kreisförmigen, elliptischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. - Insbesondere bildet der erste Endbereich
18 einen ersten Kopplungsabschnitt und der zweite Endbereich20 bildet einen zweiten Kopplungsabschnitt, wodurch in einem Kopplungszustand von angrenzenden Antennensegmenten10 ,10' ein mechanisches Einrasten des ersten Endbereichs18 und des zweiten Endbereichs 20 der angrenzenden Antennensegmente10 ,10' ermöglicht wird. - Dies bedeutet, dass jeder Antennensegmentschwanz, d. h., die Seite, an der sich die Drahtspule
16 über den Magnetkern12 hinaus erstreckt, und jeder Antennensegmentkopf, d. h., die Seite, an der der Magnetkern12 nicht von der Drahtspule16 bedeckt ist, als ein zugehöriger Kopplungsabschnitt dienen. Insbesondere umfasst der Antennensegmentkopf einen Vorsprung und der Antennensegmentschwanz umfasst einen Schlitz, wobei der Vorsprung des Kopfes eines nachfolgenden Antennensegments10' in den Schlitz des Schwanzes eines vorherigen Antennensegments 10 eingeführt werden kann. - Vorzugsweise ist eine erste Länge des ersten Endbereichs
18 gleich einer zweiten Länge des zweiten Endbereichs20 . - Vorzugsweise umfasst der Magnetkern
12 ein Ferritmaterial oder besteht aus einem Ferritmaterial. Der Spulenträger14 z. B. umfasst ein Kunststoffmaterial oder besteht aus einem Kunststoffmaterial. - Zum Herstellen des Antennensegments
10 werden der Magnetkern12 mit einer ersten Länge und der Spulenträger14 mit einer zweiten Länge bereitgestellt, wobei die zweite Länge größer als die erste Länge ist. Des Weiteren wird der Magnetkern12 in den Spulenträger14 eingeführt, so dass sich auf dem zweiten Endbereich20 des Spulenträgers14 der Spulenträger14 über den Magnetkern12 hinaus erstreckt. Die Drahtspule16 ist derart auf den Spulenträger14 gewickelt, dass die Drahtspule16 im zweiten Endbereich20 und zwischen dem ersten Endbereich18 und dem zweiten Endbereich20 des Spulenträgers14 angeordnet ist. -
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Mehrsegmentantenne 100 in einer Längsschnittansicht. - Die Mehrsegmentantenne 100 umfasst mindestens zwei Antennensegmente
10 ,10' . Die mindestens zwei Antennensegmente 10, 10' sind in einer Reihe angeordnet, sodass der erste Endbereich18 eines zugehörigen nachfolgenden Antennensegments 10' und der zweite Endbereich20 eines zugehörigen vorausgehenden Antennensegments10 angrenzender Antennensegmente10 ,10' mechanisch einrasten. - Daher sind die Magnetkerne
12 ,12' angrenzender Antennensegmente10 ,10' zueinander weisend angeordnet. Wahlweise ist eine Klebesubstanz zwischen zugehörigen angrenzenden Magnetkernen12 ,12' der Antennensegmente10 ,10' angeordnet. - Der erste Endbereich
18 des vorherigen Antennensegments10 wird von der Drahtspule16 des zweiten Endbereichs20 des nachfolgenden Antennensegments10' bedeckt. - Jedes Antennensegment
10 ,10' umfasst beispielsweise mindestens zwei Verbindungsschnittstellenelemente22 . Die mindestens zwei Verbindungsschnittstellenelemente22 dienen als Startpunkt bzw. Endpunkt der Drahtspule16 . Die mindestens zwei Verbindungsschnittstellenelemente22 sind angeordnet und konfiguriert, um eine elektrische Kopplung der Drahtspulen16 , 16' der benachbarten Antennensegmente10 ,10' der Mehrsegmentantenne 100 bereitzustellen. - Vorzugsweise sind die zugehörigen Verbindungsschnittstellenelemente
22 der benachbarten Antennensegmente10 ,10' kohäsiv gekoppelt, z. B. durch Löten und/oder Anschweißen und/oder Crimpen. Auf diese Weise kann eine stabile elektrische Kopplung bereitgestellt werden. - Zum Herstellen der Mehrsegmentantenne 100 werden mindestens zwei Antennensegmente
10 ,10' derart gekoppelt, dass die mindestens zwei Antennensegmente10 ,10' in einer Reihe angeordnet sind und der erste Endbereich18 eines zugehörigen nachfolgenden Antennensegments10' und der zweite Endbereich20 eines zugehörigen vorausgehenden Antennensegments10 angrenzender Antennensegmente10 ,10' mechanisch einrasten. - Insbesondere wird der Vorsprung des Kopfes eines nachfolgenden Antennensegments
10' in den Schlitz des Schwanzes eines vorherigen Antennensegments10 eingeführt. -
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Mehrsegmentantenne 100 in einer Längsschnittansicht. - Im Vergleich zur Ausführungsform der Mehrsegmentantenne 100 aus
2 umfasst in dieser Mehrsegmentantenne 100 ein letztes Antennensegment, das an einem Ende der Reihe von Antennensegmenten angeordnet ist, einen Einsatzkörper24 , der in dem zweiten Endbereich20 des letzten Antennensegments angeordnet ist. -
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Mehrsegmentantenne 100 in perspektivischer Ansicht. - Bezugszeichenliste
-
- 10, 10'
- Antennensegment
- 12, 12'
- Magnetkern
- 14, 14'
- Spulenträger
- 16, 16'
- Drahtspule
- 18, 18'
- erster Endbereich
- 20, 20'
- zweiter Endbereich
- 22
- Verbindungsschnittstellenelement
- 24
- Einsatzkörper
Claims (9)
- Antennensegment (10, 10'), umfassend: - einen Spulenträger (14, 14'), aufweisend einen ersten Endbereich (18, 18') und einen zweiten Endbereich (20, 20'), - eine Drahtspule (16, 16'), die um den Spulenträger (14, 14') angeordnet ist, - einen Magnetkern (12, 12'), der in dem Spulenträger (14, 14') angeordnet ist, wobei der Magnetkern (12, 12') und die Drahtspule (16, 16') so angeordnet sind, dass - sich im ersten Endbereich (18, 18') der Magnetkern (12, 12') und der Spulenträger (14, 14') über die Drahtspule (16, 16') hinaus erstrecken, und - sich im zweiten Endbereich (20, 20') der Spulenträger (14, 14') und die Drahtspule (16, 16') über den Magnetkern (12, 12') hinaus erstrecken.
- Antennensegment (10, 10') nach
Anspruch 1 , wobei der erste Endbereich (18, 18') ein erstes Profil und der zweite Endbereich (20, 20') ein zweites Profil aufweist, das komplementär zu dem ersten Profil ist. - Antennensegment (10, 10') nach
Anspruch 1 oder2 , wobei der Magnetkern (12, 12') ein Ferritmaterial umfasst oder aus einem Ferritmaterial besteht. - Antennensegment (10, 10') nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei das Antennensegment (10, 10') mindestens zwei Verbindungsschnittstellenelemente (22) umfasst, wobei die mindestens zwei Verbindungsschnittstellen als ein Ausgangspunkt bzw. ein Endpunkt der Drahtspule (16, 16') dienen und angeordnet und konfiguriert sind, um eine elektrische Kopplung der Drahtspulen (16, 16') von benachbarten Antennensegmenten (10, 10') in einem Kopplungszustand von mindestens zwei Antennensegmenten (10, 10') bereitzustellen. - Mehrsegmentantenne (100), umfassend mindestens zwei Antennensegmente (10, 10') nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , wobei die mindestens zwei Antennensegmente (10, 10') in einer Reihe angeordnet sind, sodass der erste Endbereich (18, 18') eines zugehörigen nachfolgenden Antennensegments (10') und der zweite Endbereich (20, 20') eines zugehörigen vorausgehenden Antennensegments (10) angrenzender Antennensegmente (10, 10') mechanisch einrasten. - Mehrsegmentantenne (100) nach
Anspruch 5 , wobei eine Klebesubstanz zwischen zugehörigen angrenzenden Magnetkernen (12, 12') der Antennensegmente (10, 10') angeordnet ist. - Mehrsegmentantenne (100) nach
Anspruch 5 oder6 , wobei ein letztes Antennensegment, das an einem Ende der Reihe von Antennensegmenten (10, 10') angeordnet ist, einen Einsatzkörper (24) umfasst, der im zweiten Endbereich (20, 20') des letzten Antennensegments angeordnet ist. - Verfahren zur Herstellung eines Antennensegments (10, 10') nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Magnetkerns (12, 12') mit einer ersten Länge, - Bereitstellen eines Spulenträgers (14, 14') mit einer zweiten Länge, wobei die zweite Länge größer als die erste Länge ist, - Einführen des Magnetkerns (12, 12') in den Spulenträger (14, 14'), so dass sich auf dem zweiten Endbereich (20, 20') des Spulenträgers (14, 14') der Spulenträger (14, 14') über den Magnetkern (12, 12') hinaus erstreckt, - Wickeln der Drahtspule (16, 16') auf den Spulenträger (14, 14') derart, dass die Drahtspule (16, 16') im zweiten Endbereich (20, 20') und zwischen dem ersten Endbereich (18, 18') und dem zweiten Endbereich (20, 20') des Spulenträgers (14, 14') angeordnet ist. - Verfahren zur Herstellung einer Mehrsegmentantenne (100) nach einem der
Ansprüche 5 bis7 , umfassend die folgenden Schritte: - Herstellen von mindestens zwei Antennensegmenten (10, 10') nachAnspruch 8 , - Koppeln der mindestens zwei Antennensegmente (10, 10') derart, dass die mindestens zwei Antennensegmente (10, 10') in einer Reihe angeordnet sind und der erste Endbereich (18, 18') eines zugehörigen nachfolgenden Antennensegments (10) und der zweite Endbereich (20, 20') eines zugehörigen vorausgehenden Antennensegments (10') angrenzender Antennensegmente (10, 10') mechanisch einrasten.
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