EP2529447A1 - Antennenkern, antenne sowie verfahren zur herstellung eines antennenkerns und einer antenne - Google Patents

Antennenkern, antenne sowie verfahren zur herstellung eines antennenkerns und einer antenne

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EP2529447A1
EP2529447A1 EP11702603A EP11702603A EP2529447A1 EP 2529447 A1 EP2529447 A1 EP 2529447A1 EP 11702603 A EP11702603 A EP 11702603A EP 11702603 A EP11702603 A EP 11702603A EP 2529447 A1 EP2529447 A1 EP 2529447A1
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EP
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antenna
antenna core
layers
band
core according
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Application number
EP11702603A
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English (en)
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Inventor
Johannes Binkofski
Markus Brunner
Klemens Trabold
Ralf Koch
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
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Publication date
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Publication of EP2529447A1 publication Critical patent/EP2529447A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q7/06—Loop 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
    • H01Q7/08—Ferrite rod or like elongated core
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    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49016—Antenna or wave energy "plumbing" making

Definitions

  • the invention relates to antenna cores and antennas, as used in recognition systems, eg in keyless entry systems (Keyless Entry Systems). Used are those Erken ⁇ recognition systems can be used in a variety of technical Gebie- th. Only exemplified are locking systems in the automotive sector, access control systems for security-related areas, etc.
  • the antenna cores or antennas serve as transmitting antennas for generating a magnetic field.
  • the antennas are usually operated in a resonant resonant circuit, which is tuned by adapting a series capacitance and / or a series resistance to the impedance of the antenna arrangement at the desired transmission frequency. In this case, antennas with the highest possible quality are usually used, which, however, requires a great deal of effort for the tuning of the resonant circuit.
  • such a transmitting antenna can be constructed with a ferrite bar core of any cross-section.
  • the object of the present invention is therefore to provide an antenna core and an antenna which are mechanically flexible. In addition, these antennas should allow a sufficiently high transfer efficiency and a sufficiently high transmission field strength at the same time easier coor ⁇ tion of the resonant oscillating circuit.
  • an antenna core according to claim 1 by a method for producing an antenna core according to claim 14, by an antenna according to claim 18 or by a method for producing an antenna according to claim 20.
  • Embodiments and developments of the invention are the subject of dependent claims.
  • An antenna core comprises a plurality of layers of a continuous magnetic tape and has an elongated shape.
  • the magnetic tape comprises a soft magnetic alloy having an amorphous or nanocrystalline structure.
  • the antenna core has two spaced end portions, which are arranged in ge ⁇ curved portions of the tape.
  • Each of the layers is connected to at least one of the two end regions by ei ⁇ NEN such a curved portion with another of the layers, wherein the curved portion with the two La ⁇ purposes which it connects, is integrally formed. If such an antenna core is arranged inside an electrical coil, a flexible antenna results.
  • One aspect of the invention consists in the fact that the individual band layers of the antenna core are not insulated from each other, but that exist at the ends of the antenna core electrically conductive connections between the layers.
  • an antenna core can be effected, for example, by forming a continuous strip of a soft magnetic alloy which has an amorphous or a nanocrystalline structure to form a wound body with several windings is wound. The innermost of these windings has two opposing sections which come to lie after the flattening of the winding body to each other. When flattening arise from the windings, the layers of the antenna core.
  • an electric coil is formed, in which the antenna core is arranged.
  • the antenna core and the coil together form an antenna.
  • Fig. 1 is a side view of a magnetic
  • FIG. 2 is an enlarged fragmentary view of the view of FIG. 1, showing the right end portion of the antenna core;
  • FIG. 3 shows a winding body of a magnetic band from which the antenna core shown in FIG. 1 is produced
  • FIG. 4 shows a side view of an antenna produced on the basis of the antenna core according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a diagram which, for various alloy compositions of an antenna formed according to FIG. 4, indicates the strength of the magnetic field which can be achieved at a specific distance from the antenna under predetermined boundary conditions;
  • Fig. 6 is a diagram showing saturation behavior for various alloy compositions of an antenna core formed in accordance with Fig. 1;
  • FIG. 7 shows an antenna core according to FIG. 1 during the
  • Fig. 8 is a side view of a based on the transformants ⁇ nenkern FIG. 7 manufactured antenna.
  • Figure 1 shows an antenna core 10 having an elongate shape and having a length L10 in its longitudinal direction.
  • the antenna core 10 is made of a long, flat, soft magnetic alloy ribbon 2 having an amorphous or nanocrystalline structure.
  • the soft magnetic alloy can be produced, for example, by means of a rapid solidification process.
  • the thickness of the tape 2 may be, for example, 10 ym to 30 ym.
  • the antenna core 10 comprises a plurality of layers 22 stacked to form a layer stack 24 and each formed by a section of the continuous strip 2.
  • the use of multiple layers 22 results in a high flexibility of the antenna core 10 in the direction in which the layers 22 are stacked.
  • the antenna core 10 can also be used, for example, in curved receiving regions.
  • each of the layers 22 in ⁇ we sentlichen is flat.
  • the height h24 which the layer stack 24 comprises is also referred to below as the stack height h24.
  • the stack height h24 is determined between two end regions 11 and 12 of the antenna core 10 which are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the antenna core 10, so that the stack height h24 is substantially equal to the product of the number of layers 22 of the layer stack 24 and the thickness d2 of the belt 2.
  • the end regions 11, 12 are characterized in that in each case a plurality of curved portions 23 of the band 2 are arranged successively.
  • Each of the plies 22 is on at least one of the end regions 11, 12 connected by a GE ⁇ curved portions 23 with a different position 22nd In this case, the curved portion 23, which connects the two relevant ⁇ fenden layers together, integrally formed therewith.
  • each of the layers 22 disposed between two other layers 22 and has to each of these other two layers 22 a distance d22, which is smaller than the strip thickness of the soft magnetic strip used to produce the stack. Since adjacent layers 22 are directly adjacent and generally in contact, the distance is normally zero.
  • Al ⁇ lerdings can be located and gaseous inclusions between adjacent layers 22, for example from the gas of the antenna core 10, ambient atmosphere, or inclusions of a solid which was placed specifically between certain layers 22, for example to allow a mounting of the antenna core, so adjacent layers 22 are locally spaced from each other. Such gas inclusions can be caused, for example, by an unavoidable waviness of the band 2.
  • each layer 22 selectively through a dielectric to insulate against each other to eddy current losses to vermei ⁇ .
  • a dielectric may, for example, be a foil or an oxide layer formed on the surface of the band 2.
  • Figure 2 shows an enlarged view from the right end of the antenna core 10 shown in Figure 1 with the end portion 12.
  • the thickness of the band 2 is denoted by d2.
  • the curved sections 23 arranged in the end region 12 each have a radius of curvature r23 at at least one point.
  • the radius of curvature r23 of at least one of the curved portions 23 at at least one point may be smaller than the tenfold strip thickness of the one for production
  • the radius of curvature r23 of each of the curved portions 23 at each at least one location may be smaller than five times the value resulting from the stacking height of the antenna rod.
  • a method of manufacturing such an antenna core 10 will be exemplified.
  • a bobbin 20 is first prepared with a number N25 turns 25 by the tape 2 on a cylindrical or cylindrical tubular portion of a bobbin (not shown) is wound.
  • the inner diameter of the wound body 20 produced in this way is denoted d20.
  • the winding body 20 is removed from the bobbin and clamped between plane-parallel sides 51s, 52s of two metal plates 51 and 52 and pressed flat under the action of a force acting on the metal plates 51, 52 force F, so that a long rod is formed, the 1 th ge Office ⁇ th antenna core 10 forms.
  • the later end regions 11 and 12 are likewise shown in FIG.
  • the direction of movement of the end portions 11, 12 during the forming of the winding body 20 is indicated by two unfilled arrows.
  • the number N22 of the layers 22 of the finished antenna core 10 is either equal to 2 ⁇ N25 or equal to 2 ⁇ N25 + 1, depending on exactly where the beginning 221 and the end 222 of the tape 2 come to lie.
  • an antenna 30, as shown by way of example in FIG. 4 is produced by wrapping the antenna core 10 with a wire 4.
  • the wire 4 then forms a coil 40, in which the antenna core 10 is arranged.
  • the wire 4 can be, for example, an enameled wire, in which the lacquer at the ends 41, 42 of the coil 40 is removed in order to allow electrical contacting of the coil 40 and thus of the antenna 30.
  • the strip 2 can consist of a soft-magnetic material which, besides commercial impurities in the raw materials or the melt, essentially comprises the alloy composition
  • Volume 2 became a flat one
  • Band 2 with a width of 12 mm, a thickness d2 of 21 ym and a nominal composition FeSi ⁇ Bg used.
  • the number of turns N25 of the turns 25 of the wound body 20 produced from this band 2 was 15 with a diameter d20 of the wound body 20 of 75 mm.
  • the number N22 of the layers 22 of the antenna core 10 (see FIG. 1) formed after the forming of the wound body 20 was 31.
  • this antenna core 10 was subjected to a heat treatment in high-purity hydrogen at a temperature of 450 ° C for 3 hours.
  • the antenna core 10 obtained following this heat treatment had a maximum material permeability of 31,000 and a remanence ratio Br / Bs> 0.5.
  • the remanence ratio indicates the ratio of remanence Br to saturation induction Bs.
  • a further embodiment is based on a Legie ⁇ approximate composition which apart from conventional impurities of the raw materials or the melt in essentially the composition
  • M comprises at least one of the elements V, Nb, Ta, Ti, Mo, W, Zr and Hf.
  • Z comprises at least one of the Ele ⁇ elements P, Ge, and C.
  • X can consist of cobalt, or of Ni ⁇ ckel, or but from a mixture of cobalt and nickel.
  • the soft magnetic tape 2 used had a width of 12.3 mm and a thickness d2 of 19.5 ym.
  • a einstündi ⁇ ge ripening at a temperature of 558 ° C was chosen in the present Example 2.
  • a magnetostriction X s in the range from 0 ppm to 0.2 ppm and simultaneously a maximum permeability of 285,000 and a remanence ratio Br / Bs> 0.5 were established.
  • Example 3 In a further embodiment of the invention is used as an alloy magnetic material, which has the following together ⁇ men acid: Co a (Fe 1 -x Mn x ) b Ni c X d Si e B f C g wherein X is at least one of the group V, Nb, Ta, Cr, Mo, W Ge and P.
  • the parameters a, b, c, d, e, f, g are given in atom%.
  • Width of the belt 2 was 10 mm, its thickness d2 was 20.5 ym.
  • the number N25 of the windings 25 of the winding body 20 was 20, the number N22 of the layers 22 of the antenna core 10 was 41.
  • the inner diameter d20 of the winding body 20 was again 75 mm.
  • the winding body 20 (FIG. 3) was first subjected to a heat treatment at a temperature of 365 ° C. for a period of 4 hours. During the heat treatment was in the
  • Heat treatment chamber generates a DC magnetic field by means of ei ⁇ ner surrounding the heat treatment chamber magnetizing coil.
  • the orientation of the DC field was parallel to the Wi ⁇ ckelachse of the bobbin 20, ie relative to Figure 3 perpendicular to the plane.
  • the magnetic material of the wound body 20 was magnetized to magnetic saturation.
  • the winding body 20 magnetized in this way was then shaped into an elongate antenna core 10 according to FIG. 1 and used in this state to stabilize the desired shape of the antenna core 10 in an injection molded housing made of polyamide.
  • the finished at ⁇ antenna core 10 had a maximum material permeability of 1600 and a remanence ratio Br / Bs ⁇ 0.3.
  • field strengths of 45 nT were achieved at a frequency of 125 kHz and a modulation of 120 ampere turns at a distance of 1 m.
  • the antenna quality at this frequency was ⁇ 32.
  • the middle graph in Figure 5 shows the variation of the achieved at one meter distance from the antenna 30 field strength as a function of the off ⁇ control at a frequency of 125 kHz.
  • FIG. 6 shows the saturation behavior for each of the three antennas 10 explained in the examples 1, 2 and 3.
  • the inductance is plotted as a function of coil current.
  • the flattening for producing an antenna core 10 may be performed using metal plates 51, 52 whose length is less than the length L10 of the flattened antenna core 10, as shown in FIG. This ensures that the flattening of the antenna core 10 takes place only between its end regions 11 and 12, but outside of these. Thus, the antenna core 10 after the flattening on a constriction.
  • At least one of the curved portions 23 may have a radius of curvature r23 smaller than five times or twice or simply the stack height d24 of the tape (2).
  • FIG. 8 shows a finished antenna 30 in that an antenna core 10 according to FIG. 7 has been wound with a wire 4, as has been explained with reference to the antenna 30 shown in FIG.
  • the wrapping can be done so that the coil 40 is arranged only in the constricted portion of the antenna core 10 ⁇ .
  • the proposed type of rod antenna based on magnetic materials having very different properties in terms of maximum permeability and magnetostriction can produce transmission antennas which are extremely inexpensive because of the small number and simplicity of the required processing steps and effi ⁇ cient can be produced.
  • the increased by the metallically conductive compound at the ends 11, 12 of the antenna rod 30 Ummagnetmaschineshnee put in appli ⁇ conditions, which are operated pulsed, no disadvantage. It was observed that the tuning of the circuit during operation of the antenna 30 in a resonant Drive circuit is facilitated by the increased antenna impedance and that due to the reduced antenna quality, a wider frequency band is available.
  • an antenna 30 By means of an antenna 30, as described herein and explained in detail with reference to Examples 1 to 3 can be an initially-mentioned keyless realize To ⁇ gear system or any other communication system, wherein a first communication partner and a second communication partner to communicate with each other eg.
  • a Mag ⁇ netfeld in a predetermined frequency range for example, 9 kHz to 300 kHz, generated by a transmitting antenna, which is formed according to a vo ⁇ rangehend described antenna 30 and which is part of the first communication partner, generated at a distance of a few meters.
  • tern is detected by a receiving antenna that is part of ⁇ the second communication partner.
  • the communication part ner each having a different antenna, which is matched to the walls ⁇ ren frequency range.
  • the antenna described in this application therefore has the primary task of generating a magnetic field in the kHz range. This provides significant rationalization and saving measures in the manufacture of the antenna and in the selection of the usable magnetic materials. If energy is to be saved, the antenna can not only be pulsed continuously, but also alternatively.
  • a further advantage of the invention may arise when an antenna with an antenna core formed according to the present invention is operated in mobile use.
  • conventional keyless entry systems especially in the automotive sector for example it is common to use several short ferrite in a vehicle to the entire region of space around the vehicle sufficientlylockde ⁇ CKEN.
  • the ferrite cores of these short antennas each have a length in the range of about 8 cm. Larger antennas with significantly longer ferrite cores are problematic because of their high breaking sensitivity, especially in mobile use. Instead, if antennas with antenna cores according to the present invention are used within a vehicle, they may have significantly longer lengths compared to the ferrite cores mentioned above.
  • the transmission power of the individual antennas may be in particular increased and, consequently, the required space for a sufficient number of antennas ⁇ cover of a vehicle can be reduced.
  • the length L3 of an antenna core 10 according to the present invention for example, be greater than or equal to 150 mm, or greater than or equal to 200 mm. In principle, even larger lengths L3 of up to 500 mm or more than 500 mm are possible. However, shorter antenna cores 10 with lengths of less than 150 mm can also be realized. Regardless of their length L3, antennas 30 or antenna cores 10 according to the present invention can be used. not only in the automotive or mobile sector, but also in stationary operation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antennenkern (10), eine Antenne (30) mit einem Antennenkern (10), sowie Verfahren zur Herstellung eines Antennenkerns (10) und einer Antenne (30). Der jeweils verwendete Antennenkern (10) besteht aus einem durchgehenden, weichmagnetischen Band (2), das mehrere aufeinander gestapelte Lagen aufweist, von denen jede durch einen Abschnitt des Bandes (2) gebildet ist. An Endbereichen (11, 12) des Antennenkerns (10) sind die Lagen durch gekrümmte Abschnitte (23) des Bandes (2) miteinander verbunden.

Description

Beschreibung
Antennenkern, Antenne sowie Verfahren zur Herstellung eines Antennenkerns und einer Antenne
Die Erfindung betrifft Antennenkerne und Antennen, wie sie bei Erkennungssystemen, z.B. bei schlüssellosen Zugangssysteme ("Keyless Entry Systems") verwendet werden. Solche Erken¬ nungssysteme können in den verschiedensten technischen Gebie- ten eingesetzt werden. Lediglich beispielhaft genannt seien Schließanlagen im Automobilbereich, Zugangskontrollsysteme für sicherheitsrelevante Bereiche usw.
Die Antennenkerne bzw. Antennen dienen als Sendeantennen zur Erzeugung eines Magnetfeldes. Die Antennen werden in der Regel in einem resonanten Schwingkreis betrieben, der durch Anpassung einer Serienkapazität und/oder eines Serienwiderstands an die Impedanz der Antennenanordnung bei der gewünschten Sendefrequenz abgestimmt wird. Dabei werden übli- cherweise Antennen mit möglichst hoher Güte verwendet, was jedoch einen hohen Aufwand für die Abstimmung des Resonanzkreises erfordert.
Im einfachsten Fall kann eine solche Sendeantenne mit einem Ferritstabkern beliebigen Querschnitts aufgebaut werden.
Durch den hohen isotropen Volumenwiderstand dieses Magnetma¬ terials werden ohne besondere Zusatzmaßnahmen bereits hohe Güten und geringe Ummagnetisierungsverluste erreicht. Es kann jedoch erforderlich sein, dass der für die Aufnahme der Antenne zur Verfügung stehende Bauraum den Antennenquerschnitt begrenzt und/oder eine gebogene oder biegbare Antenne erfordert. Aufgrund ihrer mangelnden Elastizität und der ma¬ terialtypisch niedrigen Sättigungsinduktion sind Ferritstäbe deshalb ungeeignet. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Antennenkern und eine Antenne bereitzustellen, die mechanisch flexibel sind. Außerdem sollen diese Antennen einen hinreichend hohen Übertragungswirkungsgrad bzw. eine hinrei- chend hohe Sendefeldstärke bei gleichzeitig einfacher Abstim¬ mung des resonanten Schwingkreises ermöglichen.
Diese Aufgaben werden durch einen Antennenkern gemäß Patentanspruch 1, durch ein Verfahren zur Herstellung eines Anten- nenkerns gemäß Patentanspruch 14, durch eine Antenne gemäß Patentanspruch 18 bzw. durch ein Verfahren zur Herstellung einer Antenne gemäß Patentanspruch 20 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen .
Ein Antennenkern gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere Lagen eines durchgehenden magnetischen Bandes und weist eine längliche Gestalt auf. Das magnetische Band weist eine weichmagnetische Legierung auf, die eine amorphe oder eine nanokristalline Struktur besitzt. Der Antennenkern weist zwei voneinander beabstandete Endbereiche auf, in denen ge¬ krümmte Abschnitte des Bandes angeordnet sind. Eine jede der Lagen ist an zumindest einem der beiden Endbereiche durch ei¬ nen solchen gekrümmten Abschnitt mit einer anderen der Lagen verbunden, wobei der gekrümmte Abschnitt mit den beiden La¬ gen, die er verbindet, einstückig ausgebildet ist. Wird ein solcher Antennenkern im Inneren einer elektrischen Spule angeordnet, so entsteht eine flexible Antenne. Ein Aspekt der Erfindung besteht dabei darin, dass die einzelnen Bandlagen des Antennenkerns gegeneinander nicht isoliert sind, sondern dass an den Enden des Antennenkerns elektrische leitfähige, Verbindungen zwischen den Lagen bestehen.
Die Herstellung eines Antennenkerns kann beispielsweise da- durch erfolgen, dass ein durchgehendes Band aus einer weichmagnetischen Legierung, welches eine amorphen oder eine nanokristalline Struktur aufweist, zu einem Wickelkörper mit meh- reren Wicklungen gewickelt wird. Die innerste dieser Wicklungen weist zwei einander gegenüberliegende Abschnitte auf, die nach dem Flachdrücken des Wickelkörpers aneinander zu liegen kommen. Beim Flachdrücken entstehen aus den Wicklungen die Lagen des Antennenkerns. Durch Umwickeln eines solchen Antennenkerns mit einem Draht entsteht eine elektrische Spule, in der der Antennenkern angeordnet ist. Der Antennenkern und die Spule bilden zusammen eine Antenne. Im Vergleich zu herkömmlichen Stabantennen, wie sie z.B. bei schlüssellosen Zugangssystemen eingesetzt werden, zeigt eine solche Antenne 30 eine geringere Güte und höhere Verluste, die bei herkömmlichen Systemen gerade vermieden werden sollen. Überraschenderweise hat sich aber gezeigt, dass bei der typischen, gepulsten Betriebsweise schlüsselloser Zugangssysteme die bisher als erforderlich angesehenen niedrigen Verluste und hohen Güten nicht erforderlich sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines aus einem magnetischen
Band gewickelten Antennenkerns;
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Ansicht gemäß Figur 1, der den rechten Endbereich des Antennenkerns zeigt ;
Fig. 3 einen Wickelkörper aus einem magnetischen Band, aus dem der in Figur 1 gezeigte Antennenkern hergestellt wird;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer basierend auf dem Anten- nenkern gemäß Fig. 1 hergestellten Antenne; Fig. 5 ein Diagramm, das für verschiedene Legierungszusammensetzungen einer gemäß Figur 4 ausgebildeten Antenne die Stärke des Magnetfeldes angibt, das sich in einem bestimmten Abstand von der Antenne unter vorgegeben Randbedingungen erreichen lässt;
Fig. 6 ein Diagramm, das für verschiedene Legierungszusammensetzungen eines gemäß Figur 1 ausgebildeten Antennenkerns dessen Sättigungsverhalten zeigt;
Fig. 7 einen Antennenkern entsprechend Figur 1 während des
Flachdrückens, wobei die zum Flachdrücken verwende¬ ten Metallplatten 51 bzw. 52 kürzer sind als die Länge des flach gedrückten Antennenkerns; und
Fig. 8 eine Seitenansicht einer basierend auf dem Anten¬ nenkern gemäß Fig. 7 herstellten Antenne.
Die nachfolgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, in denen anhand konkreter Ausgestaltungen erläutert wird, auf welche Weise die Erfindung re¬ alisiert werden kann. Dabei verwendete Richtungsangaben wie z.B. "oben", "unten", "vorne", "hinten", "vordere", "hintere" etc. wird in Bezug auf die Ausrichtung der erläuterten Figu- ren verwendet. Da die Elemente in den Ausgestaltungen in ei¬ ner Vielzahl von verschiedenen Ausrichtungen angeordnet werden können, dient derartige richtungsgebundene Terminologie lediglich zur anschaulichen Erläuterung und ist in keiner Weise als beschränkend zu verstehen. Es wird darauf hingewie- sen, dass sich die vorliegende Erfindung unter Anwendung der erläuterten Prinzipien auch anhand anderer, nicht erläuterter Ausgestaltungen realisieren lässt. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der verschiedenen, nachfolgend beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen miteinander kom- biniert werden können, sofern nicht ausdrücklich etwas anders erwähnt ist, oder sofern nicht die Kombination bestimmter Merkmale aus technischen Gründen ausgeschlossen ist. Figur 1 zeigt einen Antennenkern 10, der eine längliche Gestalt aufweist und der in seiner Längsrichtung eine Länge L10 besitzt. Der Antennenkern 10 ist aus einem langen, flachen Band 2 aus einer weichmagnetischen Legierung hergestellt, die eine amorphe oder eine nanokristalline Struktur aufweist. Die weichmagnetische Legierung kann beispielsweise mittels eines Rascherstarrungsverfahrens hergestellt werden. Die Dicke des Bandes 2 kann beispielsweise 10 ym bis 30 ym betragen.
Der Antennenkern 10 umfasst mehrere zu einem Schichtstapel 24 gestapelte Lagen 22, die jeweils durch einen Abschnitt des durchgehenden Bandes 2 gebildet sind. Die Verwendung mehrerer Lagen 22 führt zu einer hohen Flexibilität des Antennenkerns 10 in der Richtung, in der die Lagen 22 gestapelt sind. Hierdurch kann der Antennenkern 10 z.B. auch in gekrümmte Aufnah- mebereiche eingesetzt werden. In der in Figur 1 gezeigten Position des Antennenkerns 10 ist eine jede der Lagen 22 im we¬ sentlichen eben. Die Höhe h24, die der Schichtstapel 24 auf- weist, wird nachfolgend auch als Stapelhöhe h24 bezeichnet. Die Stapelhöhe h24 wird zwischen zwei in Längsrichtung des Antennenkerns 10 voneinander beabstandeten Endbereichen 11 und 12 des Antennenkerns 10 ermittelt, so dass die Stapelhöhe h24 im wesentlichen gleich ist dem Produkt aus der Anzahl der Lagen 22 des Schichtstapels 24 und der Dicke d2 des Bandes 2.
Die Endbereiche 11, 12 sind dadurch gekennzeichnet, dass in ihnen jeweils mehrere gekrümmte Abschnitte 23 des Bandes 2 aufeinanderfolgend angeordnet sind. Jede der Lagen 22 ist an zumindest einem der Endbereiche 11, 12 durch einen der ge¬ krümmten Abschnitte 23 mit einer anderen Lage 22 verbunden. Dabei ist der gekrümmte Abschnitt 23, der die beiden betref¬ fenden Lagen miteinander verbindet, einstückig mit diesen ausgebildet .
Mit Ausnahme der obersten Lage 22t des Schichtstapels 24 und der untersten Lage 22b des Schichtstapels 24 ist jede der La- gen 22 zwischen zwei anderen Lagen 22 angeordnet und weist zu jeder dieser beiden anderen Lagen 22 einen Abstand d22 auf, der kleiner ist als die Banddicke des zur Herstellung des Stapels verwendeten weichmagnetischen Bandes. Da benachbarte Lagen 22 unmittelbar aufeinander liegen und sich im Allgemeinen berühren, ist der Abstand normalerweise gleich Null. Al¬ lerdings können sich zwischen benachbarten Lagen 22 auch gasförmige Einschlüsse befinden, z.B. aus dem Gas der den Antennenkern 10 umgebenden Atmosphäre, oder Einschlüsse aus einem Festkörper, der gezielt zwischen bestimmte Lagen 22 eingebracht wurde, z.B. um eine Befestigung des Antennenkerns zu ermöglichen, so dass benachbarte Lagen 22 lokal voneinander beabstandet sind. Solche Gaseinschlüsse können beispielsweise durch eine unvermeidliche Welligkeit des Bandes 2 hervorgeru- fen werden. Optional besteht auch die Möglichkeit, jeweils zwei benachbarte Lagen 22 gezielt durch ein Dielektrikum gegeneinander zu isolieren, um Wirbelstromverluste zu vermei¬ den. Bei einem solchen Dielektrikum kann es sich beispielsweise um eine Folie handeln, oder um eine an der Oberfläche des Bandes 2 erzeugte Oxidschicht.
Figur 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht vom rechten Ende des in Figur 1 gezeigten Antennenkerns 10 mit dem Endbereich 12. Die Dicke des Bandes 2 ist mit d2 bezeichnet. Die in dem End- bereich 12 angeordneten gekrümmten Abschnitte 23 weisen jeweils an zumindest einer Stelle einen Krümmungsradius r23 auf. Dabei kann der Krümmungsradius r23 zumindest eines der gekrümmten Abschnitte 23 an wenigstens einer Stelle kleiner sein als die zehnfache Banddicke des zur Herstellung
verwendten weichmagnetischen Bandes. Außerdem kann der Krümmungsradius r23 eines jeden der gekrümmten Abschnitte 23 an jeweils zumindest einer Stelle kleiner sein als das fünffache des sich aus der Stapelhöhe des Antennenstabes ergebenden Wertes .
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Antennenkerns 10 beispielhaft erläutert. Aus einem flachen weichmagnetischen Band 2 wird zunächst ein Wickelkörper 20 mit einer Anzahl N25 Windungen 25 hergestellt, indem das Band 2 auf einen zylindrischen oder zylinderrohrförmigen Abschnitt eines Spulenkörpers (nicht dargestellt) gewickelt wird. Der Innendurchmesser des auf diese Weise erzeugten Wickelkörpers 20 ist mit d20 bezeichnet.
Danach wird der Wickelkörper 20 von dem Spulenkörper abgenommen und zwischen planparallele Seiten 51s, 52s zweier Metall- platten 51 bzw. 52 eingespannt und unter Einwirkung einer auf die Metallplatten 51, 52 einwirkenden Kraft F flach gedrückt, so dass ein langer Stab entsteht, der den in Figur 1 gezeig¬ ten Antennenkern 10 bildet. Die späteren Endbereiche 11 und 12 sind ebenfalls in Figur 3 gezeigt. Die Bewegungsrichtung der Endbereiche 11, 12 während des Umformens des Wickelkörper 20 ist dabei durch zwei nicht ausgefüllte Pfeile angedeutet.
Die Anzahl N22 der Lagen 22 des fertigen Antennenkerns 10 ist dabei entweder gleich 2 · N25 oder gleich 2 · N25 + 1, je nachdem, wo genau der Anfang 221 und das Ende 222 des Bandes 2 zu liegen kommen.
Aus einem derartigen Antennenkern 10 wird eine Antenne 30, wie sie beispielhaft in Figur 4 gezeigt ist, hergestellt, in- dem der Antennenkern 10 mit einem Draht 4 umwickelt wird. Der Draht 4 bildet dann eine Spule 40, in der der Antennenkern 10 angeordnet ist. Bei dem Draht 4 kann es sich beispielsweise um einen Lackdraht handeln, bei dem der Lack an den Enden 41, 42 der Spule 40 entfernt ist, um eine elektrische Kontaktie- rung der Spule 40 und damit der Antenne 30 zu ermöglichen.
Da das Band 2 zur Herstellung des Antennenkerns 10 nicht durchtrennt werden muss, kann für das Material der Stabanten¬ ne ein sehr breites Legierungsspektrum verwendet werden. Eine Beschränkung auf Materialen, die die Anwendung einer Säge-, Schneide-, Stanz- oder Kapptechnik zulassen, ist deshalb nicht erforderlich. Nachfolgend wird anhand von drei konkreten Beispielen 1, 2 und 3 erläutert, wie sich mit dem beschriebenen Verfahren ein Antennenkern 10 bzw. eine Antenne 30 herstellen lassen.
Beispiel 1
Im einfachsten Fall, wenn auf die Forderung nach einer möglichst geringen Magnetostriktion verzichtet wird, kann das Band 2 aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehen, der neben handelsüblichen Verunreinigungen der Rohstoffe oder der Schmelze im Wesentlichen die Legierungszusammensetzung
FeaXbSicBd enthält, wobei a, b, c und d in Atomprozent angegeben sind und wobei gilt, dass 0 < b < 45; 6,5 < c < 18; 4 < d < 14; c + d > 16; und a + b + c + d = 100. Dabei kann X aus Kobalt bestehen, oder aus Nickel, oder aus einer Mischung aus Kobalt und Nickel.
Für das erste konkrete Beispiel wurde als Band 2 ein flaches
Band 2 mit einer Breite von 12 mm, einer Dicke d2 von 21 ym und einer Nennzusammensetzung FeSi^Bg verwendet. Die Win- dungszahl N25 der Windungen 25 des aus diesem Band 2 hergestellten Wickelkörpers 20 betrug 15 bei einem Durchmesser d20 des Wickelkörpers 20 von 75 mm. Die Anzahl N22 der Lagen 22 des nach dem Umformen des Wickelkörpers 20 entstandenen Antennenkerns 10 (siehe Figur 1) betrug 31.
Nach dem Umformen wurde dieser Antennenkern 10 einer Wärmebehandlung in hochreinem Wasserstoff bei einer Temperatur von 450°C für eine Dauer von 3 Stunden unterzogen. Der im An- schluss an diese Wärmebehandlung erhaltene Antennenkern 10 wies eine maximale Materialpermeabilität von 31000 und ein Remanenzverhältnis Br/Bs > 0,5 auf. Das Remanenzverhältnis gibt das Verhältnis von Remanenz Br zur Sättigungsinduktion Bs an .
Bei einer aus diesem Antennenkern 10 gebildeten Stabantenne 30 gemäß Figur 4 wurden bei einer Frequenz von 125 kHz und einer Aussteuerung von 100 Amperewindungen der Spule 40 in einem Abstand von 1 m von der Antenne 30 Feldstärken von 35 nT erreicht. Figur 5 zeigt die Abhängigkeit der in einem Me¬ ter Abstand von der Antenne 30 erreichten Feldstärke bei ei- ner Frequenz von 125 kHz in Abhängigkeit von der Aussteue¬ rung. Für das erläuterte Beispiel 1 ist die unterste Kurve in Figur 5 maßgeblich. Bei diesem Beispiel beträgt die Antennengüte bei einer Frequenz von 125 kHz weniger als 28. Beispiel 2
Ein weiteres Ausführungsbeispiel basiert auf einer Legie¬ rungszusammensetzung, die abgesehen von handelsüblichen Verunreinigungen der Rohstoffe oder der Schmelze im Wesentlichen die Zusammensetzung
FeaXbCucSidBeMfZg aufweist. Dabei umfasst M zumindest eines der Elemente V, Nb, Ta, Ti, Mo, W, Zr und Hf. Z umfasst zumindest eines der Ele¬ mente P, Ge und C. X kann aus Kobalt bestehen, oder aus Ni¬ ckel, oder aber aus einer Mischung aus Kobalt und Nickel. Die Parameter a, b, c, d, e, f und g sind in Atomprozent angege¬ ben mit 0 < b < 45; 0,5 < c < 2; 6,5 < d < 18; 5 < e < 14; 1 < f < 6; d + e > 16; g < 5; und a + b + c + d + e + f + g = 100.
Für Beispiel 2 wurde für das Material des Bandes 2 folgende konkrete Nennzusammensetzung gewählt:
FeCo0 5Cu0/ 98Nb2,28si15, 7B7, 1 Das verwendete weichmagnetische Band 2 wies eine Breite von 12,3 mm und eine Dicke d2 von 19,5 ym auf. Der Durchmesser d20 des Wickelkörpers 20 betrug wiederum 75 mm bei einer An¬ zahl N25 von 20 Windungen.
Nach dem Umformen des Wickelkörpers 20 zu einem flachen, länglichen Antennenkern 10 (Figur 1) wurde an dem Antennenkern 10 eine Wärmebehandlung in hochreinem Wasserstoff vorgenommen. Um dabei einen nanokristallinen Volumenanteil von mehr als 50% zu erhalten, ist es erforderlich, den Antennenkern 10 in einem Temperaturbereich von 480°C bis 600°C reifen zu lassen. Bei diesem Fertigungsschritt wird gleichzeitig die ursprünglich sehr hohe Magnetostriktion von ca. + 25 ppm oder mehr auf Werte von deutlich weniger als + 10 ppm reduziert.
Konkret wurde bei dem vorliegenden Beispiel 2 eine einstündi¬ ge Reifung bei einer Temperatur von 558 °C gewählt. Hierbei stellten sich bei dem Antennenkern 10 eine Magnetostriktion Xs im Bereich von 0 ppm bis 0,2 ppm und gleichzeitig eine ma- ximale Permeabilität von 285000 sowie ein Remanenzverhältnis Br/Bs > 0,5 ein.
Mit der aus diesem Antennenkern 10 hergestellten durch Umwickeln mit einem Draht 4 hergestellten Stabantenne 30 (Figur 4) wurden bei einer Frequenz von 125 kHz und einer Aussteuerung von 125 Amperewindungen in einem Abstand von 1 m Feldstärken von 48 nT erreicht. Die Antennengüte betrug bei die¬ ser Frequenz weniger als 30. Die oberste Kurve in Figur 5 zeigt die Abhängigkeit der wiederum in einem Meter Abstand von der Antenne 30 erreichten Feldstärke bei einer Frequenz von 125 kHz von der Aussteuerung.
Beispiel 3 In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Magnetmaterial eine Legierung verwendet, die folgende Zusam¬ mensetzung besitzt: Coa (Fe1--xMnx) bNicXdSieBfCg wobei X mindestens einer der Elemente aus der Gruppe V, Nb, Ta, Cr, Mo, W Ge und P ist. Die Parameter a, b, c, d, e, f, g sind in Atom % angegeben. Sie erfüllen folgende Bedingungen: 40 < a < 82; 2 < b < 10; 0 < c < 30; 0< d < 5; 0 < e < 15; 7 < f < 26; 0< g < 3; 15 < d + e + f + g < 30; sowie 0 < x < 1. Als konkrete Zusammensetzung für Beispiel 3 wurde ein Band 2 mit der Nennzusammensetzung r 2 gewählt. Die
Breite des Bandes 2 betrug 10 mm, seine Dicke d2 war 20,5 ym. Die Anzahl N25 der Windungen 25 des Wickelkörpers 20 war 20, die Anzahl N22 der Lagen 22 des Antennenkerns 10 war 41. Der Innendurchmesser d20 des Wickelkörpers 20 betrug wiederum 75 mm.
Der Wickelkörper 20 (Figur 3) wurde zunächst für eine Dauer von 4 Stunden einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 365°C unterzogen. Während der Wärmebehandlung wurde in dem
Wärmebehandlungsraum ein magnetisches Gleichfeld mittels ei¬ ner den Wärmebehandlungsraum umgebenden Magnetisierungsspule erzeugt. Die Ausrichtung des Gleichfelds war parallel zur Wi¬ ckelachse des Wickelkörpers 20, d.h. bezogen auf Figur 3 senkrecht zur Zeichenebene. Hierbei wurde das Magnetmaterial des Wickelkörpers 20 bis zur magnetischen Sättigung magneti- siert .
Der auf diese Weise magnetisierte Wickelkörper 20 wurde dann wie beschrieben zu einen länglichen Antennenkern 10 gemäß Figur 1 umgeformt und in diesem Zustand zur Stabilisierung der gewünschten Form des Antennenkerns 10 in ein aus Polyamid hergestelltes Spritzgussgehäuse eingesetzt. Der fertige An¬ tennenkern 10 wies eine maximale Materialpermeabilität von 1600 und ein Remanenzverhältnis Br/Bs < 0,3 auf. Mit einer aus diesem Antennenkern 10 hergestellten Stabantenne gemäß Figur 4 wurden bei einer Frequenz von 125 kHz und einer Aussteuerung von 120 Amperewindungen in einem Abstand von 1 m Feldstärken von 45 nT erreicht. Die Antennengüte bei dieser Frequenz war < 32. Die mittlere Kurve in Figur 5 zeigt wiederum den Verlauf der in einem Meter Abstand von der Antenne 30 erreichten Feldstärke in Abhängigkeit von der Aus¬ steuerung bei einer Frequenz von 125 kHz. Abschließend zeigt Figur 6 noch für jede der drei in den Bei¬ spielen 1, 2 und 3 erläuterten Antennen 10 das Sättigungsverhalten. Aufgetragen ist die Induktivität in Abhängigkeit von Spulenstrom. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Flachdrücken zur Herstellung eines Antennenkerns 10 unter Verwendung von Metallplatten 51, 52 erfolgen, deren Länge geringer ist als die Länge L10 des flach gedrückten Antennenkerns 10, was in Figur 7 gezeigt ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Flach- drücken des Antennenkerns 10 nur zwischen seinen Endbereichen 11 und 12, aber außerhalb von diesen erfolgt. Somit weist der Antennenkern 10 nach dem Flachdrücken eine Einschnürung auf. Hierdurch kann eine zu hohe Belastung der Endbereiche 11, 12 beim Flachdrücken und damit ein Brechen des Bandes 2 in den Endbereichen 11 und 12 vermieden werden. Bei einem derartigen Antennenkern 10 kann zumindest einer der gekrümmten Abschnitte 23 einen Krümmungsradius r23 aufweisen, der kleiner ist als das fünffache oder das zweifache oder das einfache der Stapelhöhe d24 des Bandes (2) .
Figur 8 zeigt eine fertige Antenne 30, indem ein Antennenkern 10 gemäß Figur 7 mit einem Draht 4 umwickelt wurde, wie dies anhand der in Figur 4 dargestellten Antenne 30 erläutert wurde. Das Umwickeln kann dabei so erfolgen, dass die Spule 40 nur in dem eingeschnürten Abschnitt des Antennenkerns 10 an¬ geordnet ist. Wie anhand der vorangehenden Beispiele veranschaulicht wurde, lassen sich mit der vorgeschlagenen Bauform einer Stabantenne basierend auf Magnetwerkstoffen, die im Hinblick auf Maximalpermeabilität und Magnetostriktion sehr unterschiedliche Ei- genschaften aufweisen, Sendeantennen herstellen, die aufgrund der geringen Anzahl und der Einfachheit der erforderlichen Bearbeitungsschritte außerordentlich kostengünstig und effi¬ zient hergestellt werden können. Die durch die metallisch leitfähige Verbindung an den Enden 11, 12 des Antennenstabes 30 erhöhten Ummagnetisierungsverluste stellen bei Anwendun¬ gen, die gepulst betrieben werden, keinen Nachteil dar. Es wurde vielmehr beobachtet, dass die Abstimmung der Schaltung beim Betrieb der Antenne 30 in einer resonanten Ansteuerschaltung durch die erhöhte Antennenimpedanz erleichtert wird und dass aufgrund der reduzierten Antennengüte ein breiteres Frequenzband zur Verfügung steht.
Mittels einer Antenne 30, wie sie vorliegend beschrieben und anhand der Beispiele 1 bis 3 ausführlich erläutert wurde, lässt sich z.B. ein eingangs erwähntes schlüsselloses Zu¬ gangssystem oder ein beliebiges anderes Kommunikationssystem realisieren, bei dem ein erster Kommunikationspartner und ein zweiter Kommunikationspartner miteinander kommunizieren. Hierzu wird mittels einer Sendeantenne, die gemäß einer vo¬ rangehend beschriebenen Antenne 30 ausgebildet ist und die Bestandteil des ersten Kommunikationspartners ist, ein Mag¬ netfeld in einem vorgegebenen Frequenzbereich, beispielsweise 9 kHz bis 300 kHz, generiert, das im Abstand von wenigen Me- tern von einer Empfangsantenne detektiert wird, die Bestand¬ teil des zweiten Kommunikationspartners ist. Durch den Emp¬ fang des Magnetfeldes wird eine Kommunikation zwischen dem ersten Kommunikationspartner und dem zweiten Kommunikationspartner in einem anderen Frequenzbereich, der beispielsweise im Megaherzbereich liegen kann, ausgelöst. Zur Kommunikation in dem anderen Frequenzbereich können die Kommunikationspart- ner jeweils eine andere Antenne aufweisen, die auf den ande¬ ren Frequenzbereich abgestimmt ist.
Die in dieser Anmeldung beschriebene Antenne hat also primär die Aufgabe, ein Magnetfeld im kHz-Bereich zu erzeugen. Dies bietet wesentliche Rationalisierungs- und Einsparmaßnahmen bei der Herstellung der Antenne und bei der Auswahl der dafür verwendbaren Magnetwerkstoffe. Wenn Energie eingespart werden soll, kann die Antenne nicht nur kontinuierlich alternativ auch gepulst betrieben werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann sich dann ergeben, wenn eine Antenne mit einem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Antennenkern im mobilen Einsatz betrieben wird. Bei herkömmlichen schlüssellosen Zugangssystemen vor allem im Automotive Bereich ist es beispielsweise üblich, in einem Fahrzeug mehrere kurze Ferritantennen einzusetzen, um den gesamten Raumbereich um das Fahrzeug herum ausreichend abzude¬ cken. Typischerweise besitzen die Ferritkerne dieser kurzen Antennen jeweils eine Länge im Bereich von etwa 8 cm. Größere Antennen mit signifikant längeren Ferritkernen sind wegen Ihrer hohen Bruchempfindlichkeit vor allem im mobilen Einsatz problematisch. Werden statt dessen innerhalb eines Fahrzeugs Antennen mit Antennenkernen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, so können diese im Vergleich zu den oben erwähnten Ferritkernen deutlich größere Längen aufweisen. Hierdurch kann insbesondere die Sendeleistung der einzelnen Antennen erhöht und damit einhergehend die für eine ausreichende Raum¬ abdeckung erforderliche Anzahl von Antennen eines Fahrzeugs reduziert werden. So kann die Länge L3 eines Antennenkerns 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise auch größer oder gleich 150 mm gewählt werden, oder größer oder gleich 200 mm. Grundsätzlich sind auch noch größere Längen L3 von bis zu 500 mm oder mehr als 500 mm möglich. Allerdings lassen sich auch kürzere Antennenkerne 10 mit Längen von weniger als 150 mm realisieren. Unabhängig von ihrer Länge L3 lassen sich Antennen 30 bzw. Antennenkerne 10 gemäß der vorliegenden Er- findung nicht nur im Automotive oder im mobilen Bereich einsetzen, sondern auch im stationären Betrieb.

Claims

Patentansprüche
1. Antennenkern, der eine längliche Gestalt aufweist, der aus mehreren Lagen (22) eines durchgehenden Bandes (2) aus einer weichmagnetischen Legierung mit einer amorphen oder einer na- nokristallinen Struktur besteht, und der zwei voneinander beabstandete Endbereiche (11, 12) aufweist, wobei jede der Lagen (22) an zumindest einem der Endbereiche (11, 12) durch einen gekrümmten Abschnitt (23) des Bandes (2) mit einer an- deren der Lagen (22) verbunden ist, wobei der gekrümmte Abschnitt (23) mit diesen beiden Lagen (22) einstückig ausgebildet ist.
2. Antennenkern gemäß Anspruch 1, bei dem die Gesamtheit der Lagen (22) einen Lagenstapel (24) bildet, bei dem mit Ausnahme der obersten (22t) der Lagen (22) und mit Ausnahme der untersten (22b) der Lagen (22) eine jede der Lagen (22) zwischen zwei anderen der Lagen (22) angeordnet ist und zu jeder dieser beiden anderen der Lagen (22) einen Abstand aufweist, der kleiner ist als die Dicke (d2) des Bandes (2) .
3. Antennenkern gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest einer der gekrümmten Abschnitte (23) einen Krümmungsradius (r23) aufweist, der kleiner ist als die zehnfache Dicke (d2) des Bandes (2 ) .
4. Antennenkern gemäß Anspruch 3, bei dem zumindest einer der gekrümmten Abschnitte (23) einen Krümmungsradius (r23) auf¬ weist, der kleiner ist als die fünffache Dicke (d2) des Ban- des (2) .
5. Antennenkern gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein jeder der gekrümmten Abschnitte (23) einen Krümmungsradius (r23) aufweist, der kleiner ist als das fünffache der Stapelhöhe (d24) des Bandes (2) .
6. Antennenkern gemäß Anspruch 5, bei dem ein jeder der gekrümmten Abschnitte (23) einen Krümmungsradius (r23) auf¬ weist, der kleiner ist als das zweifache der Stapelhöhe (d24) des Bandes (2 ) .
7. Antennenkern gemäß Anspruch 6, bei dem ein jeder der gekrümmten Abschnitte (23) einen Krümmungsradius (r23) auf¬ weist, der kleiner ist als die Stapelhöhe (d24) des Bandes (2) .
8. Antennenkern gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Band (2) eine Dicke (d2) von 10 ym bis 30 ym auf¬ weist.
9. Antennenkern gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Band (2) aus
FeaXbSicBd besteht, wobei a, b, c und d in Atomprozent angegeben sind, wobei X aus Kobalt besteht, oder aus Nickel, oder aus einer Mischung aus Kobalt und Nickel, und wobei gilt, dass 0 < b ^ 45; 6,5 < c < 18; 4 < d < 14; c + d > 16; und a + b + c + d = 100.
10. Antennenkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Band (2) aus
FeaXbCucSidBeMfZg besteht, wobei M zumindest eines der Elemente V, Nb, Ta, Ti, Mo, W, Zr und Hf umfasst; wobei Z zumindest eines der Elemen¬ te P, Ge und C umfasst; wobei X aus Kobalt besteht, oder aus Nickel, oder aber aus einer Mischung aus Kobalt und Nickel; wobei a, b, c, d, e, f und g in Atomprozent angegeben sind; und wobei gilt: 0 < b < 45; 0,5 < c < 2; 6,5 < d < 18; 5 < e < 14; l < f < 6; d + e > 16; g < 5; und a + b + c + d + e + f + g = 100.
11. Antennenkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Band (2) aus
Coa (Fe1--xMnx) bNicXdSieBfCg besteht, wobei X mindestens einer der Elemente aus der Gruppe V, Nb, Ta, Cr, Mo, W Ge und P umfasst und wobei a, b, c, d, e, f, g in Atom % angegeben sind; und wobei gilt: 40 < a < 82; 2 < b < 10; 0 < c < 30; 0< d < 5; 0 < e < 15; 7 < f < 26; 0< g < 3; 15 < d + e + f + g < 30; und 0 < x < 1.
12. Antennenkern gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, der zwischen den zwei Endbereichen (11, 12) eingeschnürt ist.
13. Antennenkern gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, der eine Länge (L10) von wenigstens 150 mm oder von wenigstens 200 mm aufweist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Antennenkerns (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines durchgehenden Bandes (2), das aus einer weichmagnetischen Legierung mit einer amorphen oder nanokristallinen Struktur besteht;
- Aufwickeln des Bandes (2) zu einem Wickelkörper (30) mit mehreren Wicklungen (25) , von denen die innerste zwei einander gegenüberliegende Abschnitte (25a) des Bandes (2) aufweist;
- Flachdrücken des Wickelkörpers (30), so dass die beiden Abschnitte (25a) aneinander zu liegen kommen.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem das Flachdrücken des Wickelkörpers (30) so erfolgt, dass der Abstand der beiden
Abschnitte (25a) kleiner ist als die Dicke (d2) des Bandes (2) .
16. Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem das Flachdrücken des Wickelkörpers (30) mittels zweier Metallplatten (51, 52) erfolgt, deren Länge geringer ist als die Länge (L10), die der Antennenkern (10) nach dem Flachdrücken aufweist, so dass der fertige Antennenkern (10) zwischen zwei in seiner Längsrichtung voneinander beabstandeten Endbereichen (11, 12) eingeschnürt ist.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem an dem Wickelkörper (20) vor und/oder nach dem Flachdrücken eine Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 350 °C bis 600 °C vorgenommen wird.
18. Antenne mit einem Antennenkern, der gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist und der eine elektrische Spule (40) aufweist, in der der Antennenkern (10) angeordnet ist .
19. Antenne gemäß Anspruch 18, deren Güte kleiner ist als 32.
20. Verfahren zur Herstellung einer Antenne mit folgenden Schritten : - Bereitstellen eines Antennenkerns (10), der gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist und/oder der ge¬ mäß einem der Ansprüche 14 bis 16 hergestellt ist;
- Herstellen einer elektrischen Spule (40) durch Umwickeln des Antennenkerns (10) mit einem Draht (4) .
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102749563B (zh) * 2012-07-19 2016-04-06 南方电网科学研究院有限责任公司 局部放电超高频检测小环天线
US9620858B2 (en) * 2013-03-18 2017-04-11 Alfano Robert R Compact electromagnetic-radiation antenna
CN104376957A (zh) * 2014-03-28 2015-02-25 九阳股份有限公司 一种电磁加热用导磁体及其制作工艺
WO2015194895A1 (ko) 2014-06-19 2015-12-23 주식회사 아모그린텍 저주파 안테나, 그의 제조방법 및 이를 이용한 키레스 엔트리 시스템
DE102015213795A1 (de) * 2015-07-22 2017-01-26 Robert Bosch Gmbh Magnetischer Körper und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2022028948A1 (en) * 2020-08-07 2022-02-10 Sony Semiconductor Solutions Corporation Antenna and antenna arrangement

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0695812A1 (de) * 1994-08-01 1996-02-07 Hitachi Metals, Ltd. Nanokristalline Legierung mit isolierender Beschichtung, daraus hergestellter Magnetkern und Verfahren zur Herstellung einer isolierenden Beschichtung auf der nanokristallinen Legierung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2521666A1 (de) * 1974-05-21 1975-12-04 Martin & Cie Ets Sternfoermiges kernelement zur magnetflussbildung, verfahren zu seiner herstellung und daraus hergestellter transformator
JPS5783005A (en) * 1980-11-11 1982-05-24 Hitachi Metals Ltd Wound core
JP3755509B2 (ja) 2002-10-24 2006-03-15 アイシン精機株式会社 アンテナ及びｕ字形状のアンテナ用磁心の製造方法
JP4238221B2 (ja) * 2003-01-23 2009-03-18 バクームシュメルツェ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニ コマンディートゲゼルシャフト アンテナコア
JP3826897B2 (ja) * 2003-04-22 2006-09-27 アイシン精機株式会社 センサ付きアンテナ装置、ドア取っ手装置
WO2005041224A1 (ja) * 2003-10-23 2005-05-06 Kabushiki Kaisha Toshiba インダクタンス素子とその製造方法
EP2071667B1 (de) * 2003-11-27 2018-02-28 Hitachi Metals, Ltd. Antenne und funkgesteuerte Uhr, tastenloses Eingabesystem und RFID-System damit
JP2005184424A (ja) 2003-12-19 2005-07-07 Mitsubishi Materials Corp アンテナ用磁芯及び該磁芯を備えるアンテナ
US7355556B2 (en) * 2004-09-30 2008-04-08 Casio Computer Co., Ltd. Antenna and electronic device
JP2008219305A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Hitachi Metals Ltd 送信アンテナ及びそれを用いた送信装置
EP2149616B1 (de) 2007-04-25 2017-01-11 Hitachi Metals, Ltd. Weicher und dünner magnetstreifen, verfahren zu seiner herstellung, magnetische elemente und amorpher dünner streifen
EP2369678B1 (de) * 2008-12-22 2016-04-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Antennenkern und verfahren zu seiner herstellung sowie antenne und erfassungssystem dafür

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0695812A1 (de) * 1994-08-01 1996-02-07 Hitachi Metals, Ltd. Nanokristalline Legierung mit isolierender Beschichtung, daraus hergestellter Magnetkern und Verfahren zur Herstellung einer isolierenden Beschichtung auf der nanokristallinen Legierung

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