EP1586135A1 - Antenna core - Google Patents

Antenna core

Info

Publication number
EP1586135A1
EP1586135A1 EP03702515A EP03702515A EP1586135A1 EP 1586135 A1 EP1586135 A1 EP 1586135A1 EP 03702515 A EP03702515 A EP 03702515A EP 03702515 A EP03702515 A EP 03702515A EP 1586135 A1 EP1586135 A1 EP 1586135A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
antenna core
winding
elements
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03702515A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Herbert Hein
Wulf Guenther
Harald Hundt
Achim Kipper
Matthias Reidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Original Assignee
Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vacuumschmelze GmbH and Co KG filed Critical Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Publication of EP1586135A1 publication Critical patent/EP1586135A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H01Q7/08Ferrite rod or like elongated core
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15333Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing nanocrystallites, e.g. obtained by annealing
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    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/18Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being compounds
    • HELECTRICITY
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    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/26Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by the substrate or intermediate layers
    • H01F10/265Magnetic multilayers non exchange-coupled
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    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q7/06Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
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    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
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    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/045Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/04Cores, Yokes, or armatures made from strips or ribbons

Definitions

  • the invention relates to an antenna core of a length of at least '80 mm with at least one flexible soft-magnetic element of an amorphous or nanocrystalline alloy and a method for producing such aerial core method for producing an antenna and Verwen- fertil of such an antenna core.
  • EP 0554581 B1 discloses a laminated magnetic core for an antenna, which is used on an identity card or a credit card-like card and which consists of a stack of amorphous magnetic layers and film-like non-conductive layers, for example made of plastic, arranged in between.
  • the antenna shown there requires flexibility insofar as an ID card is exposed to certain mechanical loads in daily use.
  • An antenna for a transponder with a magnetic core is known from EP 0762535.
  • B1 which consists of different layers of a soft magnetic material, for example an amorphous magnetic material with or without interposed insulation layers in the form of paper or a polymer.
  • potting tapes of the magnetic active material with plastics, for example resins is also disclosed there.
  • the version described there serves to create a flexible and unbreakable antenna.
  • DE 19513607 C2 discloses a magnetic core member for a thin film antenna is known, wherein the magnetic core made of strips of an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy, which may be isolated by insulating from each other, whereby a separation of the laminate layers is mentioned by their Ox 'films possess.
  • a package of soft magnetic elements is also known, for example, from US Pat. No. 5,567,537, in which the use of certain amorphous and nanocrystalline alloys for the production of so-called thin-film antennas is described.
  • the criterion for the good usability of such thin-film antennas is the retention of soft magnetic or other physical properties before and after a bending load.
  • the US 5625366 discloses a flexible antenna core, which consists of different layers of an amorphous alloy as a laminate, wherein a strand-like bundle of strand-shaped magnetically active bodies is additionally mentioned, between which a film insulation can be provided if necessary.
  • a film insulation can be provided if necessary.
  • the possibility is also mentioned of producing insulation of the individual elements by means of an oxide layer or another layer which can be created, for example, by chemical treatment of the magnetic elements
  • the amorphous and natural known from the cited prior art are nocrystalline alloys and especially the inner structure of the antenna cores are only suitable to a very limited extent.
  • non-deformable ferrite cores have been used in motor vehicle access systems.
  • the object is achieved in that the amorphous or nanocrystalline alloy has a magnetostriction value ⁇ s in the range from 4 * 10 "6 to -4 * 10 " ⁇ .
  • the alloy preferably has a magnetostriction value ⁇ s in the range from 1 * 10 ⁇ 6 to -l * 10 "s on.
  • Such a low magnetostriction value makes the antenna core very insensitive to bending with regard to its magnetic properties.
  • the amorphous or nanocrystalline alloy can have a linear BH loop, the inductance L of the antenna core changing at 60 kHz during a central bending by 25% of its length by less than 10%.
  • the quality can advantageously be chosen so that it is greater than 10 at 60 kHz. Quality is the ratio of inductance and resistance multiplied by the angular frequency.
  • strand-like strands can be provided as elements.
  • the elements can also be particularly advantageous for the elements to be designed as flat strips or strips which are rectangular in cross section.
  • the elongated soft magnetic strips have a thickness of 5 to 30 micrometers.
  • An antenna core can be made of the • ⁇ soft magnetic elements of considerable length (for example greater than 8, especially more than 30 cm) can be produced, which can be further processed as an independent self-supporting component to an antenna for at a suitable point in a larger device ( eg door handle) or in particular can be installed in a motor vehicle.
  • the invention can also advantageously be implemented in that the elements are separated from one another by electrically insulating films.
  • the electrically insulating films can be made of plastic, for example. It can be advantageous that the foils have a thickness of 0.5 to 30 ⁇ m.
  • the natural insulation layer on the surface of the soft magnetic alloy strips is insufficient to ensure high quality values Q and reliable resistance to deformation.
  • some soft magnetic alloy strips Due to the manufacturing process, some soft magnetic alloy strips have a surface structure that changes over the length of the strip and has, for example, elevations and depressions. Such elevations then touch the neighboring band layers and, depending on many factors, enable electrical through-plating with frequently fluctuating transition resistance.
  • plastic insulating films has proven to be advantageous in special cases, so that antenna cores can be produced which have high and very stable quality values Q.
  • This full-surface insulation between all belt layers suppresses any eddy currents between the individual belt layers.
  • the alloy strips preferably have a thickness of 5 to 30 ⁇ m.
  • the insulating foils can be omitted if certain eddy currents can be accepted.
  • the antenna cores mentioned are preferably produced by a method according to the invention, which has the following steps:
  • One or more soft magnetic elements are wound into a toroid, the wound toroid is severed at one point, opened and shaped back into the elongated antenna core.
  • the elements Before winding, the elements can also be alternately layered with insulating foils.
  • the soft magnetic elements can advantageously be produced using rapid solidification technology.
  • n times the number of tape layers are wound for each antenna core when winding the toroid. After the toroid has been cut through, a number n of packets is produced, from which n antenna cores then emerge by separating the packet in the envelope.
  • the soft magnetic properties for example permeability, shape of the BH- Loop, coercive field strength, magnetostriction etc.
  • the elements can be cut individually and, preferably in a receiving body, layered to form the antenna core.
  • the antenna core consisting of one or more soft magnetic elements is preferably stabilized in order to protect the elements and to enable the winding.
  • the antenna core can be placed between two rectangular flat bars.
  • the resulting “sandwich” can be further developed into a rod-shaped winding body by wrapping it with adhesive tapes.
  • the reshaped antenna core can also be further developed with a curable resin to form a winding body.
  • the inductance of the rod antenna is then adjusted by adapting the magnetic iron cross section A Fe of the antenna core to a winding former before stabilization by adding or removing individual band layers or sections of band layers to the inductance value that will later be necessary for the antenna ,
  • the inductance of the rod antenna can also be adjusted in that the winding of the antenna core by adding or removing individual turns to the value of the antenna which will later be necessary Inductance is adjusted. It can also be provided that by adding other soft magnetic elements, both the inductance is set and the course of the magnetic flux is designed.
  • the inductance of the antenna can be adjusted by adapting the winding of the foil package to the value of the inductance that will later be necessary for the antenna by moving the winding or individual turns in relation to the length of the antenna core.
  • the winding for the antenna to be manufactured can be made of stranded wire, wire, cable or the like.
  • the edges of the antenna core have regular depressions in which the winding wires for the antenna winding are held.
  • the distance and the position of the winding on the antenna core is clearly defined.
  • the resulting antenna package is placed between two pre-hardened and pre-hardened fiber mats, which are also called prepregs.
  • the resulting ensemble is then pressed in a heated mold into a body with free-form geometry. By curing the resin in this form, the body is finally fixed.
  • the invention also relates to the use of an antenna according to the invention in a motor vehicle. Especially Installation between a moving part of the motor vehicle (for example door) and its chassis is advantageous.
  • Figure 1 shows a basic structure of an antenna core according to the invention
  • FIG. 2 shows a completely wound antenna consisting of an antenna core according to the invention and a winding
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of a fully wound antenna
  • FIG. 4 shows an antenna core wound into a toroid bifilar
  • FIG. 5 shows an antenna core according to the invention produced by cutting open the toroid from FIG. 4 and then opening it
  • FIG. 6 shows a structure of an antenna core made of soft-magnetic, strand-like elements without insulating foils
  • FIG. 7 shows a two-part, angled antenna core
  • FIG. 8 shows an antenna core made of soft magnetic tapes without insulating foils
  • FIG. 9 steps in the manufacturing process of an antenna, Figure 10 and Figure 11 is a motor vehicle in outline
  • Figure 11 shows the installation of an antenna according to the invention in a motor vehicle.
  • the antenna core consists of several alternately layered elongated soft magnetic bands or strips 1 made of an amorphous or nanocrystalline alloy. If necessary, there are insulating foils 2 between the strips 1, which electrically isolate the strips 1 from one another. In conjunction with appropriate evaluation electronics, the foils can also be omitted, for example when used in a motor vehicle access system.
  • the antenna core is stabilized and fixed with some adhesive tapes 3.
  • an antenna according to the invention has an elongated antenna core 8 which is provided with a winding 4.
  • the ends 5, 6 of the winding 4 enable the supply and discharge of electrical current.
  • the elongated antenna core is provided with stiffening strips 7, which are made of plastic, placed on the bottom and top for stabilization.
  • a strip or tape is cast from an amorphous alloy by means of rapid starter technology, which is then adjusted with regard to its soft magnetic properties by means of heat treatment in a magnetic field. This is preferably done in the form of a coil.
  • the setting of the nanocrystalline structure takes place in the course of this heat treatment.
  • the amorphous alloys are usually cobalt-based alloys and the nanocrystalline alloys are usually iron-based alloys. Both alloy systems have long been known in the technical field and are described, for example, in US Pat. No. 5,567,537 cited at the beginning.
  • the alloy strips are then bifilarly wound into a toroid 11, for example together with an electrically insulating film, which preferably consists of plastic and typically has a thickness of 0.5 to 30 ⁇ m.
  • an electrically insulating film which preferably consists of plastic and typically has a thickness of 0.5 to 30 ⁇ m.
  • Each individual band layer of the amorphous or natural nocrystalline alloy strips are electrically isolated from the adjacent strip layers by the foil.
  • the completely wound toroid 11 is shown in FIG. 4.
  • this completely wound toroid is cut through at one point, opened and shaped back into the elongated antenna core 8, which is typically trapezoidal at both ends after being opened, as can be seen from FIG. 5.
  • the alloy strips used had a thickness of 23 + 3 ⁇ m.
  • the soft magnetic amorphous alloy ribbon has received a field heat treatment at a temperature of 200 ° C for about 18 hours across the ribbon direction prior to being processed into a package.
  • the resulting bra Loop is a largely linear F-loop. This results in a largely linear BH loop with a relatively small remanence ratio of ⁇ 0.3.
  • the dimensions of the antenna core produced according to the invention were:
  • the invention is particularly suitable for antennas with a length of 80 mm, in particular 300 mm, in particular for antennas of motor vehicle access systems.
  • the antenna core was provided with a winding with 110 turns of enamelled copper wire with a diameter of 0.5 mm.
  • the wound length of the antenna was approximately 700 mm centered.
  • an antenna C with identical dimensions and made of a magnetic tape with a thickness of 17 + 3 ⁇ m but without foil insulation was also produced.
  • the soft magnetic material became a antenna before being processed
  • an antenna was produced from a slightly aggressive alloy 2 from Table 1 with foil insulation (D) and without foil insulation (E).
  • the Soft magnetic amorphous alloy tape was also subjected to a field heat treatment transverse to the tape direction before being processed into a package, the heat treatment being carried out for 6 seconds at a temperature of 310 ° C. and the magnetic field being applied transverse to the tape direction. This again resulted in a largely linear flat bra loop.
  • an antenna (F) was produced from a more magnetostrictive alloy (alloy No. 3 from Table 1) with a foil insulation.
  • the soft magnetic amorphous alloy strip used was also subjected to a field heat treatment transversely to the strip direction before being processed into a package, the heat treatment being carried out for 6 seconds at a temperature of 350 ° C. transversely to the strip direction.
  • a largely linear B-H loop was again achieved.
  • examples A and D have a high inductance L which is largely independent of the deformation and at the same time high quality Q
  • comparative examples B, C, E and F have an inductance L which is sometimes more sensitive to voltage.
  • Comparative example F also showed unstable measured values and a very high sensitivity to mechanical loads.
  • an antenna pattern with a torsional load of 180 ° or a bend to a closed ring (circular shape) was measured.
  • an antenna (G) was produced from a bifilar-made package of amorphous alloy ribbons from alloy No. 1 of Table 1 with a thickness of 23 + 3 ⁇ m and a film made of the plastic Hostaphan® with a thickness of 6 ⁇ m.
  • the soft-magnetic amorphous alloy strip had been subjected to a field heat treatment transverse to the strip direction before being processed into a package, so that a largely linear flat F-loop was present.
  • the dimensions of the antenna produced were: length 750 mm,
  • the present invention accordingly makes it possible to produce antenna cores which can be subjected to excellent mechanical stress, and which are also simple and can be produced on an industrial scale.
  • FIG. 6 shows an antenna core 12, which is formed from strand-like soft magnetic elements 13 consisting of an amorphous or nanocrystalline alloy without the interposition of insulating layers.
  • This antenna core 12 has the advantage over an antenna core layered from strip-shaped strips that it is mechanically easier to bend in all directions.
  • FIG. 7 shows an antenna core 14 which is constructed in two parts, one part remaining without a winding and the second part being provided with a winding 15. This is an example of the fact that in addition to a laminate-like part, the antenna core can contain further parts for aligning or bundling the magnetic flux.
  • FIG. 8 shows an antenna core 16 which is fixed in a curved shape and which consists exclusively of a stratification of strip-shaped strips 1 with a rectangular cross section without the interposition of insulating layers.
  • the strips' 1 can on the one hand onstiken by their natural oxidation, on the other hand also by other surface layers which may for example be generated by a chemical pretreatment can be electrically separated from each other.
  • through-contacting may occur due to surface roughness of the tapes, but the eddy current losses for typical applications in the transponder range, for example, remain in the range around 125 kHz and the electronics used there are acceptable.
  • FIG. 9 shows a method for producing an antenna core, in which the strips 1 are first inserted one after the other into a mold 17 which is designed as an open frame.
  • This frame can in turn have a thin frame.
  • a winding 18 can be applied thereon, which can be wound up, for example, in notches which are arranged on the outer edges of the frame 17.
  • the intermediate product formed in this way can be glued, cast or wrapped with bandages and then a shrink tube 19 can be pulled over and shrunk on.
  • the shrink tube is shown in the shrunk-on form.
  • the ends 20, 21 of the antenna core are pressed flat and wide by means of an embossing with a pressing tool, as a result of which the shrink tube can also be tightly connected at the ends to the inner part of the antenna core.
  • the ends of the shrink tube can also be coated on the inside with an adhesive, for example a hot glue, which allows a tight connection with the parts of the antenna core to be enclosed.
  • connections 22, 23 of the antenna core are fastened on the frame 17 and serve for fastening and contacting the two ends of the winding 18. There, a line can be connected which emerges from the shrink tube at the end 21.
  • additional soft magnetic parts can also be provided that certain soft magnetic parts are already integrated in the frame 17 as a kind of pole shoes before the strips 1 are inserted, or that the frame 17 already consists entirely of a soft magnetic material.
  • the frame 17 can also exist in a three-dimensionally curved shape before the strips 1 are inserted, or can be bent together with the strips after the strips have been inserted to form the intended three-dimensional form.
  • FIG. 10 shows a motor vehicle 24 in which an antenna 25 for a transponder is integrated in the area of the right passenger door. As shown, the antenna extends from the door handle 26 to a flashing light 27, in the vicinity of which the body of the motor vehicle is broken, so that one end of the antenna is also made of metal
  • Outer skin of the motor vehicle can leak.
  • a corresponding antenna can be attached in the area of the tailgate 28 or the bonnet 29 or a rear door. organize. In the area of the tailgate, the antenna can then emerge from the tailgate handle on the one hand and from the rear window, in the area of the bonnet it can exit from the front bonnet edge on the one hand and in the area of the windscreen on the other. In this way, a large antenna length is achieved in each case, the antenna ends projecting out of the metallic outer skin of the vehicle, however, the bendability of the antenna which is possible according to the invention while maintaining full functionality is also a prerequisite when the door is opened.
  • FIG. 11 shows a view of the motor vehicle of FIG. 10 from above, the antenna 25 being shown in a stretched form with the passenger door closed.
  • FIG. 12 shows an enlarged view of the area in which the antenna 27 is located. 28 there denotes an area in which the antenna is not provided with a winding, which essentially serves to guide the magnetic flux.
  • a plurality of antennas according to the invention can also be provided on a motor vehicle of the type shown in order to realize a larger transmission / reception range or to be sensitive to different orientations of the magnetic field.
  • the antenna cores according to the present invention can be used in motor vehicles, for example also use in detection systems for anti-theft systems as the transmitting and / or receiving antennas.
  • detection systems for anti-theft systems are described for example in EP 0 121 649 B2 or US 4, 150, 981.
  • applications are also conceivable, in particular as stationary antennas for personal registration and / or in billing systems (for example stationary antennas for the identification and billing of ski passes).

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Abstract

The aim of the invention is to create a highly bendable antenna core (8) which is highly bendable for high-frequency identification systems and which substantially retains its soft-magnetic properties when bending occurs. Said aim is achieved, according to the invention, by using specific amorphous or nanocrystalline alloys having a very low magnetostriction value. The antenna core (8) is embodied in the form of a laminate with/or without insulating layers placed therebetween. The invention also relates to an antenna provided with one such antenna core and to a method for the production thereof.

Description

Beschreibungdescription
Antennenkernantenna core
Die Erfindung betrifft einen Antennenkern einer Länge von wenigstens '80 mm mit wenigstens einem biegsamen weichmagnetischen Element aus einer amorphen oder nanokristallinen Legierung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Antennenkerns, Verfahren zum Herstellen einer Antenne und Verwen- düng eines solchen Antennenkerns.The invention relates to an antenna core of a length of at least '80 mm with at least one flexible soft-magnetic element of an amorphous or nanocrystalline alloy and a method for producing such aerial core method for producing an antenna and Verwen- fertil of such an antenna core.
Die EP 0554581 Bl offenbart einen laminierten Magnetkern für eine Antenne, die auf einem Ausweis oder einer kreditkartenähnlichen Karte Verwendung findet und die aus einem Stapel von amorphen magnetischen Schichten und dazwischen angeordneten folienartigen nichtleitenden Schichten, beispielsweise aus Kunststoff, besteht. Von der dort dargestellten Antenne ist Flexibilität insoweit gefordert, als eine Ausweiskarte im täglichen Gebrauch bestimmten mechanischen Belastungen ausge- setzt wird.EP 0554581 B1 discloses a laminated magnetic core for an antenna, which is used on an identity card or a credit card-like card and which consists of a stack of amorphous magnetic layers and film-like non-conductive layers, for example made of plastic, arranged in between. The antenna shown there requires flexibility insofar as an ID card is exposed to certain mechanical loads in daily use.
Aus der EP 0762535. Bl ist eine Antenne für einen Transponder bekannt mit einem magnetischen Kern, der aus verschiedenen Lagen eines weichmagnetischen Materials, beispielsweise eines amorphen magnetischen Materials mit oder ohne zwischengelegte Isolationsschichten in Form von Papier oder einem Polymer besteht. Alternativ ist dort auch ein Verguss von Bändern aus dem magnetischen aktiven Material mit Kunststoffen, beispielsweise Harzen offenbart. Die dort beschriebene Ausfüh- rung dient dazu, eine flexible und bruchsichere Antenne zu schaffen. Aus der DE 19513607 C2 ist ein Magnetkernelement für eine Dünnfilmantenne bekannt, wobei der Magnetkern aus Bändern einer amorphen Legierung oder einer nanokristallinen Legierung besteht, die durch Isolierbänder voneinander isoliert sein können, wobei auch eine Trennung der Laminatschichten durch deren Ox'idschichten erwähnt wird.An antenna for a transponder with a magnetic core is known from EP 0762535. B1, which consists of different layers of a soft magnetic material, for example an amorphous magnetic material with or without interposed insulation layers in the form of paper or a polymer. Alternatively, potting tapes of the magnetic active material with plastics, for example resins, is also disclosed there. The version described there serves to create a flexible and unbreakable antenna. DE 19513607 C2 discloses a magnetic core member for a thin film antenna is known, wherein the magnetic core made of strips of an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy, which may be isolated by insulating from each other, whereby a separation of the laminate layers is mentioned by their Ox 'films possess.
Ein Paket von weichmagnetischen Elementen ist beispielsweise auch aus der US 5,567,537 bekannt, bei der die Verwendung be- stimmter amorpher und nanokristalliner Legierungen für die Herstellung von sogenannten Dünnfilmantennen beschrieben wird. Dabei wird unter anderem als Kriterium für die gute Verwendbarkeit solcher Dünnfilmantennen zum Beispiel in Chipkarten die Beibehaltung weichmagnetischer bzw. anderer physi- kalischer Eigenschaften vor und nach einer Biegebelastung angeführt. Insbesondere wird gezeigt, dass solche Dünnfilmantennen im Gegensatz zu Ferritstäben nach Biegebelastungen keine Risse aufweisen.A package of soft magnetic elements is also known, for example, from US Pat. No. 5,567,537, in which the use of certain amorphous and nanocrystalline alloys for the production of so-called thin-film antennas is described. Among other things, the criterion for the good usability of such thin-film antennas, for example in chip cards, is the retention of soft magnetic or other physical properties before and after a bending load. In particular, it is shown that, in contrast to ferrite bars, such thin-film antennas have no cracks after bending loads.
Die US 5625366 offenbart einen flexiblen Antennenkern, der als Laminat aus verschiedenen Schichten einer amorphen Legierung besteht, wobei zusätzlich ein litzenartiges Bündel von strangförmigen magnetisch aktiven Körpern erwähnt wird, zwischen denen bei Bedarf eine Folienisolierung vorgesehen sein kann. Außerdem findet die Möglichkeit Erwähnung, eine Isolierung der einzelnen Elemente durch eine Oxidschicht oder eine andere Schicht zu erzeugen, die beispielsweise durch eine chemische Behandlung der magnetischen Elemente geschaffen werden kannThe US 5625366 discloses a flexible antenna core, which consists of different layers of an amorphous alloy as a laminate, wherein a strand-like bundle of strand-shaped magnetically active bodies is additionally mentioned, between which a film insulation can be provided if necessary. The possibility is also mentioned of producing insulation of the individual elements by means of an oxide layer or another layer which can be created, for example, by chemical treatment of the magnetic elements
Für wirklich stark verformbare Antennen, insbesondere längere, voluminöse Antennen mit einer Drahtwicklung, sind die aus dem zitierten Stand der Technik vorbekannten amorphen und na- nokristallinen Legierungen sowie insbesondere der innere Aufbau der Antennenkerne nur sehr eingeschränkt geeignet. In Kraftfahrzeugzugangssystemen wurden bislang sogar nur nicht verformbare Ferritkerne eingesetzt.For really strongly deformable antennas, in particular longer, voluminous antennas with a wire winding, the amorphous and natural known from the cited prior art are nocrystalline alloys and especially the inner structure of the antenna cores are only suitable to a very limited extent. To date, only non-deformable ferrite cores have been used in motor vehicle access systems.
Keine der bekannten Antennen bietet also eine einwandfreie Funktion auch im gebogenen Zustand.So none of the known antennas offers perfect function even when bent.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Anten- nenkern anzugeben, der eine starke Verformbarkeit der Antenne gewährleistet, ohne dass durch die Verformung die magnetischen Eigenschaften der Antenne signifikant verändert werden.It is therefore an object of the present invention to provide an antenna core which ensures a strong deformability of the antenna without the magnetic properties of the antenna being significantly changed by the deformation.
Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellverfahren für einen solchen Antennenkern, das preiswert und großtechnisch einsetzbar ist, und eine Antenne mit einem solchen Antennenkern anzugeben.Furthermore, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method for such an antenna core, which is inexpensive and can be used on an industrial scale, and an antenna with such an antenna core.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die a- morphe oder nanokristalline Legierung einen Magnetostrikti- onswert λs im Bereich von 4*10"6 bis -4*10 aufweist .Bevorzugt weist die Legierung dabei einen Magnetostriktionswert λs im Bereich von 1*10~6 bis -l*10"s auf.According to the invention, the object is achieved in that the amorphous or nanocrystalline alloy has a magnetostriction value λ s in the range from 4 * 10 "6 to -4 * 10 " δ . The alloy preferably has a magnetostriction value λ s in the range from 1 * 10 ~ 6 to -l * 10 "s on.
Durch einen derart geringen Wert der Magnetostriktion wird der Antennenkern bezüglich seiner magnetischen Eigenschaften sehr unempfindlich gegen Biegungen.Such a low magnetostriction value makes the antenna core very insensitive to bending with regard to its magnetic properties.
Weiterhin kann die amorphe oder nanokristalline Legierung ei- ne lineare B-H-Schleife aufweisen, wobei sich die Induktivität L des Antennenkerns bei 60 kHz während einer mittigen Verbiegung um 25 % seiner Länge um weniger als 10 % ändert. Die Güte kann vorteilhaft so gewählt werden, dass sie bei 60 kHz größer als 10 ist. Unter der Güte versteht man dabei das mit der Kreisfrequenz multiplizierte Verhältnis aus Induktivität und Widerstand.Furthermore, the amorphous or nanocrystalline alloy can have a linear BH loop, the inductance L of the antenna core changing at 60 kHz during a central bending by 25% of its length by less than 10%. The quality can advantageously be chosen so that it is greater than 10 at 60 kHz. Quality is the ratio of inductance and resistance multiplied by the angular frequency.
Als Elemente können beispielsweise litzenartige Stränge vorgesehen werden. Besonders vorteilhaft kann es aber auch sein, dass die Elemente als flache, im Querschnitt rechteckige Streifen oder Bänder auszuführen.For example, strand-like strands can be provided as elements. However, it can also be particularly advantageous for the elements to be designed as flat strips or strips which are rectangular in cross section.
Dabei ist es vorteilhaft, dass die länglichen weichmagnetischen Streifen eine Dicke von 5 - 30 Mikrometern aufweisen. Aus den ■weichmagnetischen Elementen kann ein Antennenkern beträchtlicher Länge (beispielsweise größer als 8, insbesondere länger als 30 cm) hergestellt werden, der als unabhängiges, selbstragendes Bauelement zu einer Antenne weiterverarbeitet werden kann, die für sich an geeigneter Stelle in ein größeres Gerät (z.B. Türgriff) oder insbesondere in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden kann.It is advantageous that the elongated soft magnetic strips have a thickness of 5 to 30 micrometers. An antenna core can be made of the ■ soft magnetic elements of considerable length (for example greater than 8, especially more than 30 cm) can be produced, which can be further processed as an independent self-supporting component to an antenna for at a suitable point in a larger device ( eg door handle) or in particular can be installed in a motor vehicle.
Die Erfindung kann auch vorteilhaft dadurch realisiert sein, dass die Elemente durch elektrisch isolierende Folien voneinander getrennt sind. Die elektrisch isolierenden Folien können beispielsweise aus Kunststoff bestehen. Vorteilhaft kann dabei sein, dass die Folien eine Dicke von 0,5 bis 30 μm aufweisen. Durch die Verwendung von elektrisch isolierenden Folien, die vorzugsweise aus Kunststoff bestehen und typischerweise eine Dicke von 0,5 bis 30 μm aufweisen, entstehen Laminate, die eine sehr gute Verformbarkeit bei sehr geringen Wirbelstromverlusten gewährleisten.The invention can also advantageously be implemented in that the elements are separated from one another by electrically insulating films. The electrically insulating films can be made of plastic, for example. It can be advantageous that the foils have a thickness of 0.5 to 30 μm. The use of electrically insulating foils, which preferably consist of plastic and typically have a thickness of 0.5 to 30 μm, results in laminates which ensure very good deformability with very low eddy current losses.
In verschiedenen Versuchen hat sich gezeigt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Pakete, die mit Klebstoffen wie zum Beispiel Epoxidharz verklebt waren, manchmal zu unsicheren Isolationen zwischen den Bandlagen der weichmagnetischen Bänder und damit zu schwankenden Gütewerten führte. Es traten Verspannungen der weichmagnetischen Legierungsbänder auf, die wiederum eine Instabilität der Induktivitäten mit sich brachte.Various tests have shown that the packages known from the prior art, which are made with adhesives such as For example, epoxy resin were glued, sometimes leading to unsafe insulation between the layers of the soft magnetic tapes and thus to fluctuating quality values. There was tension in the soft magnetic alloy strips, which in turn caused instability of the inductors.
Die natürliche Isolationsschicht an der Oberfläche der weichmagnetischen Legierungsbänder ist in manchen Fällen unzurei- chend, um hohe Gütewerte Q und eine sichere Beständigkeit bei der Verformung zu gewährleisten.In some cases, the natural insulation layer on the surface of the soft magnetic alloy strips is insufficient to ensure high quality values Q and reliable resistance to deformation.
Manche weichmagnetischen Legierungsbänder besitzen bedingt durch den Herstellprozess eine über die Bandlänge wechselnde Oberflächenstruktur, die zum Beispiel Erhebungen und Vertiefungen aufweist. Derartige Erhebungen berühren dann die Nachbarbandlagen und ermöglichen abhängig von vielen Faktoren eine elektrische Durchkontaktierung mit häufig schwankendem Ü- bergangswiderstand.Due to the manufacturing process, some soft magnetic alloy strips have a surface structure that changes over the length of the strip and has, for example, elevations and depressions. Such elevations then touch the neighboring band layers and, depending on many factors, enable electrical through-plating with frequently fluctuating transition resistance.
Die Verwendung von Kunststoffisolierfolien hat sich in speziellen Fällen als vorteilhaft erwiesen, so dass Antennenkerne herstellbar sind, die hohe und sehr stabile Gütewerte Q aufweisen. Diese vollflächige Isolation zwischen allen Band- lagen unterdrückt jegliche Wirbelströme zwischen den einzelnen Bandlagen. Somit ist nur noch die Dicke der einzelnen weichmagnetischen Legierungsbänder sowie deren elektrische Leitfähigkeit als Kriterium für die Güte ausschlaggebend. Vorzugsweise weisen die Legierungsbänder eine Dicke von 5 bis 30 μm auf. In vielen Fällen können je nach den Anforderungen der elektrischen Beschaltung die Isolierfolien weggelassen werden, wenn gewisse Wirbelströme in Kauf genommen werden können.The use of plastic insulating films has proven to be advantageous in special cases, so that antenna cores can be produced which have high and very stable quality values Q. This full-surface insulation between all belt layers suppresses any eddy currents between the individual belt layers. Thus, only the thickness of the individual soft magnetic alloy strips and their electrical conductivity are decisive as a criterion for the quality. The alloy strips preferably have a thickness of 5 to 30 μm. In many cases, depending on the requirements of the electrical wiring, the insulating foils can be omitted if certain eddy currents can be accepted.
Die genannten Antennenkerne werden bevorzugt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt, das folgende Schritte aufweist :The antenna cores mentioned are preferably produced by a method according to the invention, which has the following steps:
Ein oder mehrere weichmagnetische Elemente werden zu einem Toroid gewickelt, der gewickelte Toroid wird an einer Stelle durchtrennt, aufgeklappt und zu dem länglichen Antennenkern zurückgeformt .One or more soft magnetic elements are wound into a toroid, the wound toroid is severed at one point, opened and shaped back into the elongated antenna core.
Vor dem Wickeln können die Elemente auch wechselweise mit I- solierfolien geschichtet werden. Vorteilhaft können die weichmagnetischen Elemente in Rascherstarrungstechnik hergestellt werden.Before winding, the elements can also be alternately layered with insulating foils. The soft magnetic elements can advantageously be produced using rapid solidification technology.
In einer Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung werden beim Wickeln des Toroids die n-fache Anzahl von Bandlagen für jeweils einen Antennenkern gewickelt. Nach dem Durchtrennen des Toroids entsteht eine Anzahl n von Paketen, aus dem durch Separieren des Pakets in der Hülle dann n Antennenkerne her- vorgehen.In a further development of the present invention, n times the number of tape layers are wound for each antenna core when winding the toroid. After the toroid has been cut through, a number n of packets is produced, from which n antenna cores then emerge by separating the packet in the envelope.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der folgende zusätzliche Schritt vorgesehen:The following additional step is provided in a development of the method according to the invention:
- An dem weichmagnetischen Element werden mittels Wärmebehandlung im Magnetfeld die weichmagnetischen Eigenschaften (zum Beispiel Permeabilität, Gestalt der B-H- Schleife, Koerzitivfeldstärke, Magnetostriktion etc.) eingestellt ,-- On the soft magnetic element, the soft magnetic properties (for example permeability, shape of the BH- Loop, coercive field strength, magnetostriction etc.) set,
Alternativ können die Elemente einzeln geschnitten werden und -bevorzugt in einem Aufnahmekörper- zu dem Antennenkern geschichtet werden.Alternatively, the elements can be cut individually and, preferably in a receiving body, layered to form the antenna core.
Der aus einem oder mehreren weichmagnetischen Elementen bestehende Antennenkern wird bevorzugt stabilisiert, um die E- lemente zu schützen und die Bewicklung zu ermöglichen.The antenna core consisting of one or more soft magnetic elements is preferably stabilized in order to protect the elements and to enable the winding.
Dabei kann einerseits der Antennenkern zwischen zwei rechteckige Flachstäbe gelegt werden. Das dabei entstandene "Sandwich" kann durch Umwickeln mit Klebebändern zu einem stabför- migen Wickelkörper weitergebildet werden. Der zurückgeformte Antennenkern kann des Weiteren mit einem aushärtbaren Harz zu einem Wickelkörper weitergebildet werden.On the one hand, the antenna core can be placed between two rectangular flat bars. The resulting “sandwich” can be further developed into a rod-shaped winding body by wrapping it with adhesive tapes. The reshaped antenna core can also be further developed with a curable resin to form a winding body.
Es ist auch denkbar, den aufgeklappten Antennenkern in ein u-förmiges Profil einzulegen, und durch Umwickeln mit Klebebändern zu seiner endgültigen Gestalt zu führen.It is also conceivable to insert the opened antenna core into a U-shaped profile and to bring it to its final shape by wrapping it with adhesive tapes.
Die Induktivität der Stabantenne wird dann dadurch abgeglichen, dass der magnetische Eisenquerschnitt AFe des Antennen- kerns vor der Stabilisierung zu einem Wickelkörper durch Hinzufügen bzw. Entfernen von einzelnen Bandlagen bzw. Abschnitten von Bandlagen an den später für die Antenne notwendigen Wert der Induktivität angepasst wird.The inductance of the rod antenna is then adjusted by adapting the magnetic iron cross section A Fe of the antenna core to a winding former before stabilization by adding or removing individual band layers or sections of band layers to the inductance value that will later be necessary for the antenna ,
Alternativ dazu kann die Induktivität der Stabantenne jedoch auch dadurch abgeglichen werden, dass die Wicklung des Antennenkerns durch das Hinzufügen bzw. Entfernen von einzelnen Windungen an den später für die Antenne notwendigen Wert der Induktivität angepasst wird. Es kann außerdem vorgesehen sein, dass durch Hinzufügen anderer weichmagnetischer Elemente sowohl die Induktivität eingestellt als auch der Verlauf des magnetischen Flusses gestaltet wird.Alternatively, however, the inductance of the rod antenna can also be adjusted in that the winding of the antenna core by adding or removing individual turns to the value of the antenna which will later be necessary Inductance is adjusted. It can also be provided that by adding other soft magnetic elements, both the inductance is set and the course of the magnetic flux is designed.
Darüber hinaus kann die Induktivität der Antenne dadurch abgeglichen werden, dass die Bewicklung des Folienpakets durch das Verschieben der Wicklung bzw. einzelner Windungen bezogen auf die Länge des Antennenkerns an den später für die Antenne notwendigen Wert der Induktivität angepasst wird.In addition, the inductance of the antenna can be adjusted by adapting the winding of the foil package to the value of the inductance that will later be necessary for the antenna by moving the winding or individual turns in relation to the length of the antenna core.
Die Wicklung für die herzustellende Antenne kann aus Litze, Draht, Kabel oder ähnlichem hergestellt sein.The winding for the antenna to be manufactured can be made of stranded wire, wire, cable or the like.
Typischerweise weisen die Kanten des Antennenkerns regelmäßige Vertiefungen auf, in denen die Wickeldrähte für die Antennenwicklung Halt finden. Darüber hinaus ist der Abstand und die Lage der Wicklung auf dem Antennenkern klar definiert .Typically, the edges of the antenna core have regular depressions in which the winding wires for the antenna winding are held. In addition, the distance and the position of the winding on the antenna core is clearly defined.
In einer besonderen Ausgestaltung wird das entstandene Antennenpaket zwischen zwei mit Gießharz vorgetränkte und vorgehärtete Fasermatten, die man auch Prepregs nennt, gelegt. Das so entstandene Essemble wird dann in einer geheizten Form zu einem Körper mit freigeformter Geometrie gepresst. Durch die Aushärtung des Harzes in dieser Form wird der Körper schließlich fixiert.In a special embodiment, the resulting antenna package is placed between two pre-hardened and pre-hardened fiber mats, which are also called prepregs. The resulting ensemble is then pressed in a heated mold into a body with free-form geometry. By curing the resin in this form, the body is finally fixed.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung einer erfindungsgemäßen Antenne in einem Kraftfahrzeug. Besonders vorteilhaft ist der Einbau zwischen einem bewegten Teil des Kraftfahrzeugs (zum Beispiel Tür) und seinem Chassis.The invention also relates to the use of an antenna according to the invention in a motor vehicle. Especially Installation between a moving part of the motor vehicle (for example door) and its chassis is advantageous.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt:The invention is described below with reference to exemplary embodiments shown in the figures of the drawing. It shows:
Figur 1 einen prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Antennenkerns ;Figure 1 shows a basic structure of an antenna core according to the invention;
Figur 2 eine fertig gewickelte Antenne bestehend aus einem erfindungsgemäßen Antennenkern und einer Wicklung;FIG. 2 shows a completely wound antenna consisting of an antenna core according to the invention and a winding;
Figur 3 eine alternative Ausgestaltung einer fertig bewi- ekelten Antenne,FIG. 3 shows an alternative embodiment of a fully wound antenna,
Figur 4 einen zu einem Toroid bifilar gewickelten Antennenkern,FIG. 4 shows an antenna core wound into a toroid bifilar,
Figur 5 einen durch Aufschneiden des Toroids aus Figur 4 und anschließendes Aufklappen hergestellten erfindungsgemäßen Antennenkern,FIG. 5 shows an antenna core according to the invention produced by cutting open the toroid from FIG. 4 and then opening it,
Figur 6 einen Aufbau eines Antennenkernes aus weichmagneti- sehen litzenartigen Elementen ohne Isolierfolien,FIG. 6 shows a structure of an antenna core made of soft-magnetic, strand-like elements without insulating foils,
Figur 7 einen zweigeteilten, abgewinkelten Antennenkern,FIG. 7 shows a two-part, angled antenna core,
Figur 8 einen Antennenkern aus weichmagnetischen Bändern ohne Isolierfolien,FIG. 8 shows an antenna core made of soft magnetic tapes without insulating foils,
Figur 9 Schritte des Herstellungsverfahrens einer Antenne, Figur 10 und Figur 11 ein Kraftfahrzeug im Umriss, undFIG. 9 steps in the manufacturing process of an antenna, Figure 10 and Figure 11 is a motor vehicle in outline, and
Figur 11 den Einbau einer erfindungsgemäßen Antenne in ein Kraftf hrzeug .Figure 11 shows the installation of an antenna according to the invention in a motor vehicle.
Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, besteht gemäß der vorliegenden Erfindung der Antennenkern aus mehreren abwechselnd geschichteten länglichen weichmagnetischen Bändern oder Streifen 1 aus einer amorphen oder nanokristallinen Legie- rung. Zwischen den Streifen 1 liegen bedarfsweise isolierende Folien 2 vor, die die Streifen 1 voneinander elektrisch isolieren. In Verbindung mit einer entsprechenden Auswerteelektronik können die Folien beispielsweise bei Verwendung in einem Kraftfahrzeugzugangssystem auch weggelassen werden. Zu- sätzlich ist der Antennenkern mit einigen Klebebändern 3 stabilisiert und fixiert.As can be seen from FIG. 1, according to the present invention the antenna core consists of several alternately layered elongated soft magnetic bands or strips 1 made of an amorphous or nanocrystalline alloy. If necessary, there are insulating foils 2 between the strips 1, which electrically isolate the strips 1 from one another. In conjunction with appropriate evaluation electronics, the foils can also be omitted, for example when used in a motor vehicle access system. In addition, the antenna core is stabilized and fixed with some adhesive tapes 3.
Aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass eine erfindungsgemäße Antenne einen länglichen Antennenkern 8 aufweist, welcher mit einer Wicklung 4 versehen ist. Die Enden 5, 6 der Wicklung 4 ermöglichen die Zuführung und Abführung von elektrischem Strom. Der längliche Antennenkern wird zur Stabilisierung mit jeweils unten und oben aufgelegten Versteifungsstreifen 7, die aus Kunststoff bestehen, versehen.It can be seen from FIG. 2 that an antenna according to the invention has an elongated antenna core 8 which is provided with a winding 4. The ends 5, 6 of the winding 4 enable the supply and discharge of electrical current. The elongated antenna core is provided with stiffening strips 7, which are made of plastic, placed on the bottom and top for stabilization.
Durch die Verwendung von weichmagnetischen Streifen aus einer amorphen oder nanokristallinen Legierung mit einer möglichst geringen Magnetostriktion, die zwischen +4 • 10"6 und -4-10"6, vorzugsweise +l-10"sbis -l'10 liegt, ist die aus der Figur 2 ersichtliche erhebliche Verbiegung des Antennenkerns um zweimal 90 Grad ohne wesentliche Veränderung der weichmagnetischen und physikalischen Eigenschaften möglich. Aus der Figur 3 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenkerns ersichtlich. Hier besteht die Möglichkeit, die äußere Form durch eine mehrfache Torsion des den Antennenkern bildenden Pakets ohne Einbußen der elektrischen und magnetischen Eigenschaften an eventuell notwenige Einbaugegebenheiten anzupassen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurden die beiden Stromanschlüsse 9, 10 der Wicklung an nur einer Seite herausgeführt.By using soft magnetic strips made of an amorphous or nanocrystalline alloy with the lowest possible magnetostriction, which is between +4 • 10 "6 and -4-10 " 6 , preferably + l-10 "s to -l'10 " δ , the considerable bending of the antenna core by two 90 degrees shown in FIG. 2 is possible without a significant change in the soft magnetic and physical properties. A further alternative embodiment of an antenna core according to the invention can be seen from FIG. Here it is possible to adapt the outer shape to any necessary installation conditions by means of a multiple torsion of the package forming the antenna core without sacrificing the electrical and magnetic properties. In the exemplary embodiment shown, the two power connections 9, 10 of the winding were led out on only one side.
Wie der Figur 4 zu entnehmen ist, wird mittels Rascherstar- rungstechnik ein Streifen oder Band aus einer amorphen Legierung gegossen, welches anschließend mittels einer Wärmebehandlung im Magnetfeld bezüglich seiner weichmagnetischen Eigenschaften eingestellt wird. Dies geschieht vorzugsweise in Form eines Coils.As can be seen in FIG. 4, a strip or tape is cast from an amorphous alloy by means of rapid starter technology, which is then adjusted with regard to its soft magnetic properties by means of heat treatment in a magnetic field. This is preferably done in the form of a coil.
Je nach dem ob es vorgesehen ist, eine amorphe Legierung oder eine nanokristalline Legierung einzusetzen, erfolgt im Zuge dieser Wärmebehandlung die Einstellung des nanokristallinen Gefüges.Depending on whether it is intended to use an amorphous alloy or a nanocrystalline alloy, the setting of the nanocrystalline structure takes place in the course of this heat treatment.
Bei den amorphen Legierungen handelt es sich in der Regel um Kobaltbasislegierungen bei den nanokristallinen Legierungen in der Regel um Eisenbasislegierungen. Beide Legierungssyste- me sind seit langer Zeit in der Fachwelt bekannt und beispielsweise in der eingangs zitierten US 5,567,537 beschrieben.The amorphous alloys are usually cobalt-based alloys and the nanocrystalline alloys are usually iron-based alloys. Both alloy systems have long been known in the technical field and are described, for example, in US Pat. No. 5,567,537 cited at the beginning.
Anschließend werden die Legierungsbänder beispielsweise zu- sammen mit einer elektrisch isolierenden Folie, die vorzugsweise aus Kunststoff besteht und typischerweise eine Dicke von 0,5 bis 30 μm aufweist, bifilar zu einem Toroid 11 gewickelt. Dabei ist jede einzelne Bandlage der amorphen oder na- nokristallinen Legierungsbänder durch die Folie von den benachbarten Bandlagen elektrisch isoliert. Der fertiggewickelte Toroid 11 ist in der Figur 4 gezeigt.The alloy strips are then bifilarly wound into a toroid 11, for example together with an electrically insulating film, which preferably consists of plastic and typically has a thickness of 0.5 to 30 μm. Each individual band layer of the amorphous or natural nocrystalline alloy strips are electrically isolated from the adjacent strip layers by the foil. The completely wound toroid 11 is shown in FIG. 4.
Danach wird dieser fertiggewickelte Toroid an einer Stelle durchtreήnt, aufgeklappt und zu dem länglichen Antennenkern 8 zurückgeformt, der typischerweise nach dem Aufklappen an beiden Enden trapezförmig ausgestaltet ist, was aus der Figur 5 hervorgeht .Then this completely wound toroid is cut through at one point, opened and shaped back into the elongated antenna core 8, which is typically trapezoidal at both ends after being opened, as can be seen from FIG. 5.
Um die Einflüsse des erfindungsgemäßen Aufbaus auf die Eigenschaften der Antenne zu belegen, wurden Vergleichsmessungen an Musterantennen mit folgenden Legierungen durchgeführt:In order to demonstrate the influence of the structure according to the invention on the properties of the antenna, comparative measurements were carried out on pattern antennas with the following alloys:
Tabelle 1Table 1
Als Beispiel für eine Antenne wurde ein bifilar aufgebauter Stapel von amorphen Legierungsbändern aus der Legierung Nr. 1, die derzeit unter der Marke Vitrovac® 6025 von der Anmelderin vertrieben wird, hergestellt. Die verwendeten Legierungsbänder wiesen dabei eine Dicke von 23+3 μm auf. Als Folie wurde eine Kunststofffolie aus Hostaphan® mit einer Dicke von 6μm verwendet.As an example of an antenna, a bifilar stack of amorphous alloy ribbons made from alloy No. 1, which is currently sold by the applicant under the Vitrovac® 6025 brand, was produced. The alloy strips used had a thickness of 23 + 3 μm. A plastic film made of Hostaphan® with a thickness of 6μm was used as the film.
Das weichmagnetische amorphe Legierungsband hat vor der Verarbeitung zu einem Paket eine Feldwärmebehandlung bei einer Temperatur von 200° C mit einer Dauer von ungefähr 18 Stunden quer zur Bandrichtung erhalten. Die resultierende B-H- Schleife ist eine weitgehend lineare F-Schleife. Hierdurch ergibt sich eine weitgehend lineare B-H-Schleife mit einem relativ kleinen Remanenzverhältnis von <0,3.The soft magnetic amorphous alloy ribbon has received a field heat treatment at a temperature of 200 ° C for about 18 hours across the ribbon direction prior to being processed into a package. The resulting bra Loop is a largely linear F-loop. This results in a largely linear BH loop with a relatively small remanence ratio of <0.3.
Die Maße des hergestellten erfindungsgemäßen Antennenkerns waren:The dimensions of the antenna core produced according to the invention were:
Länge 750 mm, Breite 20 mm, 48 Bandlagen aus amorphem Legierungsband. Die Erfindung eignet sich besonders für Antennen mit einer Länge ab 80, insbesondere ab 300 mm, also vor allem für Antennen von Kraftfahrzeugzugangssystemen.Length 750 mm, width 20 mm, 48 layers of amorphous alloy tape. The invention is particularly suitable for antennas with a length of 80 mm, in particular 300 mm, in particular for antennas of motor vehicle access systems.
Der Antennenkern wurde mit einer Wicklung mit 110 Windungen aus einem Kupferlackdraht mit einem Durchmesser von 0,5 mm versehen. Die bewickelte Länge der Antenne betrug zentriert ungefähr 700 mm.The antenna core was provided with a winding with 110 turns of enamelled copper wire with a diameter of 0.5 mm. The wound length of the antenna was approximately 700 mm centered.
Alternativ zu dieser Antenne wurde eine Antenne B mit identischen Maßen und aus einem identischen Ausgangmaterial, jedoch ohne Folienisolation hergestellt.As an alternative to this antenna, an antenna B with identical dimensions and from an identical starting material, but without film insulation, was produced.
Als weitere Alternative wurde ferner eine Antenne C mit identischen Maßen und aus einem magnetischen Band der Dicke 17+3 μm jedoch ohne Folienisolation hergestellt. Das weichmagneti- sehe Material wurde vor der Verarbeitung zur Antenne einerAs a further alternative, an antenna C with identical dimensions and made of a magnetic tape with a thickness of 17 + 3 μm but without foil insulation was also produced. The soft magnetic material became a antenna before being processed
Feldwärmebehandlung längs zur Bandrichtung unterzogen, was zu einer sogenannten Z-Schleife führte, also einer starken nichtlinearen, rechteckigen B-H-Schleife mit einem hohen Remanenzverhältnis von >0,7.Field heat treatment along the belt direction, which led to a so-called Z-loop, i.e. a strong non-linear, rectangular B-H loop with a high remanence ratio of> 0.7.
Darüber hinaus wurde eine Antenne aus einer leicht agne- tostriktiven Legierung 2 aus der Tabelle 1 mit einer Folienisolation (D) und ohne Folienisolation (E) hergestellt. Das weichmagnetische amorphe Legierungsband wurde vor der Verarbeitung zu einem Paket ebenfalls einer Feldwärmebehandlung quer zur Bandrichtung unterzogen wobei die Wärmebehandlung 6 Sekunden bei einer Temperatur von 310° C durchgeführt wurde und das Magnetfeld quer zur Bandrichtung angelegt war. Damit wurde wiederum eine weitgehend lineare flache B-H-Schleife erzielt .In addition, an antenna was produced from a slightly aggressive alloy 2 from Table 1 with foil insulation (D) and without foil insulation (E). The Soft magnetic amorphous alloy tape was also subjected to a field heat treatment transverse to the tape direction before being processed into a package, the heat treatment being carried out for 6 seconds at a temperature of 310 ° C. and the magnetic field being applied transverse to the tape direction. This again resulted in a largely linear flat bra loop.
Ferner wurde eine Antenne (F) aus einer stärker magnetostrik- tiven Legierung (Legierung Nr. 3 aus der Tabelle 1) mit einer Folienisolation hergestellt. Das dabei verwendete weichmagnetische amorphe Legierungsband wurde vor der Verarbeitung zu einem Paket ebenfalls einer Feldwärmebehandlung quer zur Bandrichtung unterworfen, wobei die Wärmebehandlung 6 Sekun- den bei einer Temperatur von 350° C quer zur Bandrichtung vorgenommen wurde. Es wurde dabei wieder eine weitgehend lineare B-H-Schleife erzielt.Furthermore, an antenna (F) was produced from a more magnetostrictive alloy (alloy No. 3 from Table 1) with a foil insulation. The soft magnetic amorphous alloy strip used was also subjected to a field heat treatment transversely to the strip direction before being processed into a package, the heat treatment being carried out for 6 seconds at a temperature of 350 ° C. transversely to the strip direction. A largely linear B-H loop was again achieved.
Es wurden folgende in der Tabelle 2 aufgelistete Eigenschaf- ten dann im geraden Zustand und im verformten Zustand gemessen. Die Verformung wurde durch eine mittige Verbiegung der jeweiligen Antennenkerne um 20 cm erzeugt. The following properties listed in Table 2 were then measured in the straight state and in the deformed state. The deformation was caused by a central bending of the respective antenna cores by 20 cm.
Tabelle 2Table 2
Während die Beispiele A und D eine hohe, von der Verformung weitgehend unabhängige Induktivität L mit gleichzeitig hoher Güte Q besitzen, weisen die Vergleichsbeispiele B, C, E und F eine teilweise spannungsempfindlichere Induktivität L auf.While examples A and D have a high inductance L which is largely independent of the deformation and at the same time high quality Q, comparative examples B, C, E and F have an inductance L which is sometimes more sensitive to voltage.
Im Fall der Beispiele B, C und E weisen sie darüber hinaus eine schlechtere Güte Q auf.In the case of examples B, C and E, they also have a poorer quality Q.
Insbesondere ergeben sich bei den Beispielen B und E im Vergleich zu den Ausführungsformen A und D gewisse Änderungen der Induktivität, sobald der Antennenstapel verformt und anschließend wieder gerade gebogen wurde. Diese Änderungen sind jedoch für typische Transponderanwendungen bei geeigneter An- steuerung vertretbar.In particular, in examples B and E, compared to embodiments A and D, there are certain changes in the inductance as soon as the antenna stack has been deformed and then straightened again. However, these changes are justifiable for typical transponder applications with suitable control.
Darüber hinaus ist es auffällig, dass im Fall des Vergleichs- beispiels C sich ein besonders kleiner Wert der Induktivität ergibt. Im Vergleichsbeispiel C ist die B-H-Schleife rechteckig. Der kleine Wert der Induktivität ist dabei umso überraschender, als die rechteckige B-H-Schleife wesentlich steiler als die lineare Schleife der anderen Beispiele ist, so dass dort eine deutlich höhere mittlere Permeabilität vorliegt. Es sollte demnach eine wesentlich bessere Induktivität auftreten.In addition, it is striking that in the case of comparative example C there is a particularly small value of the inductance results. In comparative example C, the bra bow is rectangular. The small value of the inductance is all the more surprising since the rectangular BH loop is much steeper than the linear loop of the other examples, so that there is a significantly higher average permeability. A significantly better inductance should therefore occur.
Das Vergleichsbeispiel F zeigte darüber hinaus unstabile Messwerte und eine sehr hohe Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Belastungen.Comparative example F also showed unstable measured values and a very high sensitivity to mechanical loads.
In einem weiteren Versuch wurde ein Antennenmuster mit einer Torsionsbelastung um 180° bzw. einer Verbiegung zu einem ge- schlossenen Ring (Kreisform) gemessen. Hierzu wurde eine Antenne (G) aus einem bifilar aufgebauten Paket aus amorphen Legierungsbändern aus der Legierung Nr. 1 der Tabelle 1 mit einer Dicke von 23+3 μm und einer Folie aus dem Kunststoff Hostaphan® mit einer Dicke von 6μm hergestellt. Das weich- magnetische amorphe Legierungsband hatte vor der Verarbeitung zu einem Paket eine Feldwärmebehandlung quer zur Bandrichtung erhalten, so dass eine weitgehend lineare flache F-Schleife vorlag.In a further experiment, an antenna pattern with a torsional load of 180 ° or a bend to a closed ring (circular shape) was measured. For this purpose, an antenna (G) was produced from a bifilar-made package of amorphous alloy ribbons from alloy No. 1 of Table 1 with a thickness of 23 + 3 μm and a film made of the plastic Hostaphan® with a thickness of 6 μm. The soft-magnetic amorphous alloy strip had been subjected to a field heat treatment transverse to the strip direction before being processed into a package, so that a largely linear flat F-loop was present.
Die Maße der hergestellten Antenne betrugen: Länge 750 mm,The dimensions of the antenna produced were: length 750 mm,
Breite 20 mm, 60 Bandlagen bei einer Wicklung mit 88 Windungen aus Kupferlackdraht mit einem Durchmesser von 0,5 mm. Die dabei bewickelte Länge betrug zentriert ungefähr 700 mm.Width 20 mm, 60 layers of tape with a winding with 88 turns of enamelled copper wire with a diameter of 0.5 mm. The length wound in this case was approximately 700 mm centered.
Die Antennenkerne zeigten wiederum hervorragende Eigenschaften (Tabelle 3) bzgl. Induktivität L und Güte Q. Tabelle 3The antenna cores again showed excellent properties (Table 3) with regard to inductance L and quality Q. Table 3
Insgesamt lassen sich mit der vorliegenden Erfindung demnach hervorragend mechanisch belastbare Antennenkerne herstellen, die darüber hinaus noch einfach und großtechnisch herstellbar sind.Overall, the present invention accordingly makes it possible to produce antenna cores which can be subjected to excellent mechanical stress, and which are also simple and can be produced on an industrial scale.
Die Figur 6 zeigt einen Antennenkern 12, der aus litzenarti- gen weichmagnetischen, aus einer amorphen oder nanokristallinen Legierung bestehenden Elementen 13 ohne Zwischenlage von isolierenden Schichten gebildet ist. Dieser Antennenkern 12 hat gegenüber einem aus streifenförmigen Bändern geschichteten Antennenkern den Vorteil, dass er in allen Richtungen me- chanisch leichter verbiegbar ist.FIG. 6 shows an antenna core 12, which is formed from strand-like soft magnetic elements 13 consisting of an amorphous or nanocrystalline alloy without the interposition of insulating layers. This antenna core 12 has the advantage over an antenna core layered from strip-shaped strips that it is mechanically easier to bend in all directions.
Die Figur 7 zeigt einen Antennenkern 14, der zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil ohne Wicklung bleibt und der zweite Teil mit einer Wicklung 15 versehen ist. Dies ist ein Beispiel dafür, dass der Antennenkern außer einem laminatartigen Teil weitere Teile zur Ausrichtung beziehungsweise Bündelung des magnetischen Flusses enthalten kann. Aus der Figur 8 geht ein Antennenkern 16 hervor, der in gebogener Form fixiert ist und der ausschließlich aus einer Schichtung von im Querschnitt rechteckigen streifenförmigen Bändern 1 ohne Zwischenlage von Isolierschichten besteht. Die Streifen' 1 können einerseits durch ihre natürlichen Oxidati- onsschichten, andererseits auch durch andere Oberflächenschichten, die beispielsweise durch eine chemische Vorbehandlung erzeugt werden können, elektrisch voneinander getrennt sein. Zwar kann sich im Einzelfall stellenweise eine Durch- kontaktierung durch Oberflächenrauhigkeiten der Bänder ergeben, jedoch bleiben die Wirbelstromverluste für typische Anwendungen im Transponderbereich beispielsweise im Bereich um 125 kHz und die dort verwendete Elektronik im vertretbaren Bereich.FIG. 7 shows an antenna core 14 which is constructed in two parts, one part remaining without a winding and the second part being provided with a winding 15. This is an example of the fact that in addition to a laminate-like part, the antenna core can contain further parts for aligning or bundling the magnetic flux. FIG. 8 shows an antenna core 16 which is fixed in a curved shape and which consists exclusively of a stratification of strip-shaped strips 1 with a rectangular cross section without the interposition of insulating layers. The strips' 1 can on the one hand onsschichten by their natural oxidation, on the other hand also by other surface layers which may for example be generated by a chemical pretreatment can be electrically separated from each other. In some cases, through-contacting may occur due to surface roughness of the tapes, but the eddy current losses for typical applications in the transponder range, for example, remain in the range around 125 kHz and the electronics used there are acceptable.
Aus der Figur 9 geht ein Verfahren zur Herstellung eines Antennenkerns hervor, bei dem zunächst die Bänder 1 nacheinander in eine Form 17 eingelegt werden, die als offener Rahmen ausgebildet ist. Dieser Rahmen kann aber seinerseits einen dünnen Rahmen haben. Darauf kann eine Wicklung 18 aufgebracht werden, die beispielsweise in Kerben aufgewickelt werden kann, die an den Außenkanten des Rahmens 17 angeordnet sind. Im nächsten Schritt kann das so gebildete Zwischenprodukt verklebt, vergossen oder mit Bandagen umwickelt werden und danach kann ein Schrumpfschlauch 19 übergezogen und aufgeschrumpft werden. Im untersten Teil der Figur 9 ist der Schrumpfschlauch im aufgeschrumpfter Form dargestellt . Dort sind die Enden 20, 21 des Antennenkerns durch eine Prägung mit einem Drückwerkzeug flach und breit gedrückt, wodurch auch der Schrumpfschlauch an den Enden dicht mit dem inneren Teil des Antennenkerns verbunden sein kann. Der Schrumpfschlauch kann aber auch an seinen Enden mit einem Kleber, beispielsweise einem Heißkleber innen beschichtet sein, der eine dichte Verbindung mit den einzuschließenden Teilen des Antennenkerns erlaubt .FIG. 9 shows a method for producing an antenna core, in which the strips 1 are first inserted one after the other into a mold 17 which is designed as an open frame. This frame can in turn have a thin frame. A winding 18 can be applied thereon, which can be wound up, for example, in notches which are arranged on the outer edges of the frame 17. In the next step, the intermediate product formed in this way can be glued, cast or wrapped with bandages and then a shrink tube 19 can be pulled over and shrunk on. In the bottom part of FIG. 9 the shrink tube is shown in the shrunk-on form. There, the ends 20, 21 of the antenna core are pressed flat and wide by means of an embossing with a pressing tool, as a result of which the shrink tube can also be tightly connected at the ends to the inner part of the antenna core. However, the ends of the shrink tube can also be coated on the inside with an adhesive, for example a hot glue, which allows a tight connection with the parts of the antenna core to be enclosed.
Die Anschlüsse 22, 23 des Antennenkerns sind auf dem Rahmen 17 befestigt und dienen der Befestigung und Kontaktierung der beiden Enden der Wicklung 18. Dort kann eine Leitung angeschlossen werden, die am Ende 21 aus dem Schrumpfschlauch austritt.The connections 22, 23 of the antenna core are fastened on the frame 17 and serve for fastening and contacting the two ends of the winding 18. There, a line can be connected which emerges from the shrink tube at the end 21.
Es kann auch vorgesehen sein, zusätzlich weitere weichmagnetische Teile in den Rahmen 17 einzulegen, die der Führung des magnetischen Flusses dienen. Zu diesem Zweck kann auch vorge- sehen sein, dass vor der Einlage der Bänder 1 bereits in dem Rahmen 17 bestimmte weichmagnetische Teile als eine Art Pol- schuhe integriert sind oder dass der Rahmen 17 bereits im ganzen aus einem weichmagnetischen Werkstoff besteht.Provision can also be made for additional soft magnetic parts to be inserted into the frame 17, which serve to guide the magnetic flux. For this purpose it can also be provided that certain soft magnetic parts are already integrated in the frame 17 as a kind of pole shoes before the strips 1 are inserted, or that the frame 17 already consists entirely of a soft magnetic material.
Der Rahmen 17 kann auch schon in einer dreidimensional gebogenen Form vor der Einlage der Bänder 1 bestehen oder kann nach der Einlage der Bänder mit diesen zusammen zu der vorgesehenen dreidimensionalen Form verbogen werden.The frame 17 can also exist in a three-dimensionally curved shape before the strips 1 are inserted, or can be bent together with the strips after the strips have been inserted to form the intended three-dimensional form.
Die Figur 10 zeigt ein Kraftfahrzeug 24, bei dem im Bereich der rechten Beifahrertür eine Antenne 25 für einen Transpon- der integriert ist. Wie dargestellt ist, erstreckt sich die Antenne vom Türgriff 26 bis zu einer Blinkleuchte 27, in deren Nähe die Karosserie des Kraftfahrzeugs durchbrochen ist, so dass hier auch ein Ende der Antenne aus der metallischenFIG. 10 shows a motor vehicle 24 in which an antenna 25 for a transponder is integrated in the area of the right passenger door. As shown, the antenna extends from the door handle 26 to a flashing light 27, in the vicinity of which the body of the motor vehicle is broken, so that one end of the antenna is also made of metal
Außenhaut des Kraftfahrzeugs austreten kann. Gleicher Art lässt sich eine entsprechende Antenne im Bereich der Heckklappe 28 oder der Motorhaube 29 oder einer hinteren Tür an- ordnen. Im Bereich der Heckklappe kann die Antenne dann beim Heckklappengriff einerseits und beim rückwärtigen Fenster austreten, im Bereich der Motorhaube kann sie an der vorderen Motorhaubenkante einerseits und im Bereich der Frontscheibe andererseits austreten. Auf diese Weise wird jeweils eine große Antennenlänge erreicht, wobei die Antennenenden jeweils aus der metallischen Außenhaut des Fahrzeugs herausragen, wobei jedoch die erfindungsgemäß mögliche Verbiegbarkeit der Antenne unter Beibehaltung der vollen Funktionsfähigkeit auch beim Öffnen der Tür Voraussetzung ist.Outer skin of the motor vehicle can leak. In the same way, a corresponding antenna can be attached in the area of the tailgate 28 or the bonnet 29 or a rear door. organize. In the area of the tailgate, the antenna can then emerge from the tailgate handle on the one hand and from the rear window, in the area of the bonnet it can exit from the front bonnet edge on the one hand and in the area of the windscreen on the other. In this way, a large antenna length is achieved in each case, the antenna ends projecting out of the metallic outer skin of the vehicle, however, the bendability of the antenna which is possible according to the invention while maintaining full functionality is also a prerequisite when the door is opened.
Die Figur 11 zeigt eine Ansicht des Kraftfahrzeugs der Figur 10 von oben, wobei die Antenne 25 in gestreckter Form bei geschlossener Beifahrertür dargestellt ist.FIG. 11 shows a view of the motor vehicle of FIG. 10 from above, the antenna 25 being shown in a stretched form with the passenger door closed.
Die Figur 12 zeigt von dem Bereich, in dem die Antenne 27 sich befindet, eine vergrößerte Ansicht. Mit 28 ist dort ein Bereich bezeichnet, in dem die Antenne nicht mit einer Wicklung versehen ist, der also im wesentlichen der Führung des magnetischen Flusses dient.FIG. 12 shows an enlarged view of the area in which the antenna 27 is located. 28 there denotes an area in which the antenna is not provided with a winding, which essentially serves to guide the magnetic flux.
Es können an einem Kraftfahrzeug der dargestellten Art auch mehrere Antennen gemäß der Erfindung vorgesehen sein, um einen größeren Sende/Empfangsbereich zu realisieren beziehungs- weise für verschiedene Ausrichtungen des magnetischen Feldes empfindlich zu sein.A plurality of antennas according to the invention can also be provided on a motor vehicle of the type shown in order to realize a larger transmission / reception range or to be sensitive to different orientations of the magnetic field.
Es ist eine Anwendung sowohl für Betätigungseinrichtungen der Schließanlage eines Kraftfahrzeugs als auch Erkennungs- und Identifikationsanwendungen denkbar.An application is conceivable both for actuating devices of the locking system of a motor vehicle and for recognition and identification applications.
Die Antennenkerne gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich neben der Verwendung in Kraftfahrzeugen beispielsweise auch in Detektionssystemen für Diebstahlsicherungssysteme als den Sende- und/oder Empfangsantennen einsetzen. Solche Diebstahlsicherungssystme sind beispielsweise in der EP 0 121 649 B2 oder der US 4, 150, 981 beschrieben. Es sind aber auch Anwendungen insbesondere als stationäre Antennen bei der Per- sonenerfässung und/oder bei Abrechnungssystemen (z. B. stationäre Antenne zur Identifikation und Abrechnung von Skipässen) denkbar. The antenna cores according to the present invention can be used in motor vehicles, for example also use in detection systems for anti-theft systems as the transmitting and / or receiving antennas. Such anti-theft systems are described for example in EP 0 121 649 B2 or US 4, 150, 981. However, applications are also conceivable, in particular as stationary antennas for personal registration and / or in billing systems (for example stationary antennas for the identification and billing of ski passes).

Claims

Patentansprüche claims
1. Antennenkern von wenigstens 80 mm Länge mit wenigstens einem biegsamen weichmagnetischen Element (1, 13) aus einer a- morphen oder nanokristallinen Legierung, bei dem die amorphe oder nanokristalline Legierung einen Magnetostriktionswert λs im Bereich von 4*10"6 bis -4*10"6 aufweist.1. Antenna core of at least 80 mm in length with at least one flexible soft magnetic element (1, 13) made of an amorphous or nanocrystalline alloy, in which the amorphous or nanocrystalline alloy has a magnetostriction value λ s in the range from 4 * 10 "6 to -4 * Has 10 "6 .
2. Antennenkern gemäß Patentanspruch 1, bei dem die Legierung einen Magnetostriktionswert λs im Bereich von 1*10~6 bis -1*10"6 aufweist.2. Antenna core according to claim 1, wherein the alloy has a magnetostriction value λ s in the range from 1 * 10 ~ 6 to -1 * 10 "6 .
3. Antennenkern gemäß Patentanspruch 1 oder 2, bei dem die amorphe oder nanokristalline Legierung eine lineare B-H- Schleife aufweist und dass sich die Induktivität L des Antennenkerns bei 60 kHz während einer mittigen Verbiegung um 25 % seiner Länge um weniger als 10 % ändert.3. Antenna core according to claim 1 or 2, in which the amorphous or nanocrystalline alloy has a linear B-H loop and that the inductance L of the antenna core changes at 60 kHz during a central bending by 25% of its length by less than 10%.
4. Antennenkern nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Güte bei 60 kHz größer als 10 ist.4. antenna core according to claim 1, 2 or 3, wherein the quality at 60 kHz is greater than 10.
5. Antennenkern nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Elemente litzenartige Stränge (13) sind.5. Antenna core according to one of the preceding claims, in which the elements are strand-like strands (13).
6. Antennenkern nach einem der Ansprüche 1 - 4, bei dem die Elemente flache, im Querschnitt rechteckige Streifen oder Bänder (1) sind.6. Antenna core according to one of claims 1-4, wherein the elements are flat, cross-sectionally rectangular strips or strips (1).
7. Antennenkern gemäß Anspruch 6, bei dem die länglichen weichmagnetischen Streifen (1) eine Dicke von 5 - 30 Mikrometern aufweisen. 7. antenna core according to claim 6, wherein the elongated soft magnetic strips (1) have a thickness of 5-30 microns.
8. Antennenkern nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem die Elemente (1) durch elektrisch isolierende Folien (2) voneinander getrennt sind.8. Antenna core according to claim 1 or one of the following, in which the elements (1) are separated from one another by electrically insulating foils (2).
9. Antennenkern nach Anspruch 8, bei dem die elektrisch isolierenden Folien (2) aus Kunststoff bestehen.9. antenna core according to claim 8, wherein the electrically insulating films (2) consist of plastic.
10. Antennenkern nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Folien (2) eine Dicke von 0,5 bis 30 μm aufweisen.10. antenna core according to claim 8 or 9, wherein the films (2) have a thickness of 0.5 to 30 microns.
11. Verfahren zum Herstellen eines Antennenkerns (8) nach einem der 'vorangehenden Ansprüche mit folgenden Schritten: ein oder mehrere weichmagnetische Elemente (1) werden zu einem Toroid (11) gewickelt, der gewickelte Toroid (11) wird an einer Stelle durchtrennt, aufgeklappt und zu einem länglichen Antennenkern (8) zurückgeformt.11. A method for producing an antenna core (8) according to one of the 'preceding claims with the following steps: one or more soft magnetic elements (1) are wound into a toroid (11), the wound toroid (11) is severed at one point, opened and formed back into an elongated antenna core (8).
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem die Elemente (1, 13) in Rascherstarrungstechnik hergestellt werde .12. The method according to claim 11, wherein the elements (1, 13) are manufactured in rapid solidification technology.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Elemente (1, 13) mittels Wärmebehandlung in einem Magnetfeld bezüglich ihrer weichmagnetischen Eigenschaften eingestellt werden.13. The method according to claim 11 or 12, wherein the elements (1, 13) are adjusted by means of heat treatment in a magnetic field with regard to their soft magnetic properties.
14. Verfahren zum Herstellen einer Antenne mit einem Anten- nenkern gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, mit folgendem14. A method of manufacturing an antenna with an antenna core according to any one of claims 11 to 13, with the following
Schritt : der längliche Antennenkern (8) wird mechanisch zu einem Wickelkörper stabilisiert und mit einer Wicklung (4) versehen. Step: the elongated antenna core (8) is mechanically stabilized to a winding body and provided with a winding (4).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem der Antennenkern (8) zwischen zwei rechteckige Flachstäbe gelegt wird und die Flachstäbe und der Antennenkern durch U wi- ekeln mit Klebebändern oder Vergießen oder Tränkung mit einem härtbaren Kunststoff und anschließende Härtung zu einem stab- förmigen Wickelkörper ausgebildet werden.15. The method according to any one of claims 11 to 14, in which the antenna core (8) is placed between two rectangular flat bars and the flat bars and the antenna core by U-wise with adhesive tapes or potting or impregnation with a hardenable plastic and subsequent curing to one rod-shaped bobbins are formed.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem vor dem Umwickeln mit Klebebändern oder Vergießen oder Tränken weitere ferromagnetische Elemente zur Beeinflussung der Ausrichtung des magnetischen Flusses hinzugefügt werden.16. The method according to claim 15, in which further ferromagnetic elements are added to influence the orientation of the magnetic flux before wrapping with adhesive tapes or casting or impregnation.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem der Antennenkern durch Einlegen zwischen zwei mit Gießharz vorgetränkte und vorgehärtete Fasermatten in einer Form und anschließendes Heizen der Form zu einem stabför igen Wickel - körper ausgebildet wird.17. The method as claimed in one of claims 11 to 16, in which the antenna core is formed into a rod-shaped winding body by inserting between two pre-hardened and pre-hardened fiber mats and then heating the mold.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem in die Kanten des Antennenkerns Vertiefungen eingebracht werden, die die Wickeldrähte für die Antennenwickelung aufnehmen.18. The method according to any one of claims 11 to 15, in which recesses are made in the edges of the antenna core, which receive the winding wires for the antenna winding.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Vertiefungen regelmäßig eingebracht werden, so dass der Abstand und die Lage der Windungen der Antennenwicklung exakt definiert sind.19. The method according to claim 18, in which the depressions are introduced regularly, so that the distance and the position of the turns of the antenna winding are exactly defined.
20. Verfahren zur Herstellung einer Antenne mit einem Antennenkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die weichmagnetischen Elemente in einen Rahmen aus einem stabilen Material eingelegt und darauf mit einer Wicklung verse- hen werden und dass der so geschaffene Antennenkörper zumindest im Bereich der Wicklung mit einem Schrumpfschlauch überzogen wird.20. A method for producing an antenna with an antenna core according to one of claims 1 to 10, in which the soft magnetic elements are placed in a frame made of a stable material and then provided with a winding. hen and that the antenna body thus created is covered at least in the region of the winding with a shrink tube.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schrumpfschlauch wenigstens im Bereich seiner Enden mit einem Kleber, insbesondere einem Schmelzkleber auf seiner Innenseite beschichtet ist, mittels dessen er mit dem Antennenkern oder in sich selbst verklebt wird.21. The method according to claim 20, wherein the shrink tube is coated at least in the region of its ends with an adhesive, in particular a hot melt adhesive, by means of which it is glued to the antenna core or in itself.
22. Verfahren zur Herstellung einer Antenne mit einem Antennenkern nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die weichmagnetischen Elemente in einen Rahmen aus einem stabilen Material eingelegt und darauf mit einer Wicklung verse- hen werden und dass der so geschaffene Antennenkörper zumindest im Bereich der Wicklung mit einer Bandage überzogen und verklebt wird und dass darauf die Enden des Antennenkörpers mit jeweils einem Schrumpfschlauch zur Abdichtung versehen werden, der insbesondere auf seiner Innenseite mit einem Kle- ber beschichtet ist.22. A method for producing an antenna with an antenna core according to one of claims 1 to 10, in which the soft magnetic elements are inserted into a frame made of a stable material and provided with a winding thereon and that the antenna body thus created is at least in the region of the Winding is covered with a bandage and glued and that the ends of the antenna body are each provided with a shrink tube for sealing, which is coated in particular on the inside with an adhesive.
23. Verwendung einer Antenne gemäß einem der Ansprüche 1-10 in einem Kraftfahrzeug.23. Use of an antenna according to one of claims 1-10 in a motor vehicle.
24. Verwendung der Antenne nach Anspruch 23 bei der die Antenne zwei Bereiche aufweist, von d.enen der eine Bereich der Antenne am Chassis und der andere Bereich an einem gegenüber dem Chassis bewegbaren Element befestigt ist .24. Use of the antenna according to claim 23, in which the antenna has two regions, one of which the region of the antenna is fastened to the chassis and the other region to an element which is movable relative to the chassis.
25. Verwendung einer Antenne gemäß einem der Ansprüche 1-10 bei der Personenerfassung und/oder bei Abrechnungssystemen. 25. Use of an antenna according to one of claims 1-10 in person detection and / or in accounting systems.
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