JP2004128956A

JP2004128956A - アンテナ及びアンテナ製造方法

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Publication number: JP2004128956A
Application number: JP2002291170A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sano; 佐野　貴司
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-03
Also published as: JP3780995B2; US20040201535A1; HK1065652A1; CN1320696C; US6987490B2; CN1497777A; US20050248493A1; US7336235B2

Abstract

【課題】アモルファスからなる芯材を用いたアンテナにおいて、受信感度を向上させる。
【解決手段】磁性材料であるアモルファスからなる薄板１を複数積層して形成する芯材１１の両端部にスペーサー２を挟装することにより、その芯材１１の両端部を厚さ方向に広げ、両端部を大きくするとともに、その芯材１１に巻線４を巻回する構成にした。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型電子機器に用いられるアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電波を受信し、電波情報を利用する小型電子機器として、例えば、標準時刻の電波を受信して自動的に時刻修正を行う電子腕時計がある。
このような電子腕時計に備えられ、電波の受信を行うアンテナとしては、受信感度のよい磁性材料であるフェライトやアモルファス等からなる芯材にコイルを巻回して構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、アンテナの受信感度は、芯材の形状にも影響され、芯材の両端を大きくすると受信感度が向上することが知られている。例えば、形状設計の自由度がある型成形によっては、容易に芯材の両端を大きく形成することができ、受信感度を向上させることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３７１８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、磁性材料からなる薄板を複数枚積層させて芯材を形成したり、磁性材料からなる線材を複数束ねて芯材を形成した場合には、形状設計の自由度が制限されるため、芯材厚みは一定となっており、受信感度に対する形状の最適化が図れていなかった。
【０００５】
本発明の課題は、磁性材料からなる芯材を用いて、受信感度を向上させたアンテナを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば、図１〜図１２に示すように、
磁性材料からなる薄板（例えば、薄板１）が複数枚積層されて形成され、両端部（例えば、芯端部１ｂ）が厚さ方向に広げられた芯材（例えば、芯材１１）と、
前記芯材に巻回された巻線（例えば、巻線４）と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、アンテナの芯材は、磁性材料からなる薄板が複数枚積層されて形成された芯材の両端部が厚さ方向に広げられているので、その両端部の芯材の厚さ方向は中央部の厚みより、大きくなることとなって、電波の受信感度を向上させることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記薄板の両端部に、スペーサー（例えば、スペーサー２）が挟装されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、薄板の両端部に、スペーサーが挟装されているので、より確実に芯材の両端部を芯材の厚さ方向に広げることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、例えば、図１３に示すように、
磁性材料からなる線材（例えば、線材１０）が複数本束ねられて形成され、両端部（例えば、先端部１０ａ）が束の中心から広げられた芯材（例えば、芯材１１ｃ）と、
前記芯材に巻回された巻線（例えば、巻線４）と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、アンテナの芯材は、磁性材料からなる線材が複数本束ねられて形成された芯材の両端部が束の中心から広げられているので、その両端部の芯材の直径は、中央部の直径より大きくなることとなって、電波の受信感度を向上させることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明のおいて、
前記磁性材料は、アモルファスからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、磁性材料はアモルファスからなるので、型成形が極めて困難なアモルファスで構成した芯材をアンテナの芯材としてより好適に用いることができる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、
磁性材料からなる薄板（例えば、薄板１）を複数枚積層した後、その両端部（例えば、芯端部１ｂ）にスペーサー（例えば、スペーサー２）を載置し、更にその上に磁性材料からなる薄板（例えば、薄板１）を複数枚積層することにより芯材（例えば、芯材１１）を形成する第１の工程と、
前記芯材を上下一対のケース（例えば、上ケース３ａ、下ケース３ｂ、（芯材ケース３）内に収容する第２の工程と、
前記ケースに巻線（例えば、巻線４）を巻回する第３の工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、磁性材料からなる薄板が複数枚積層されて形成された芯材を備え、受信感度のよいアンテナを好適に製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明のアンテナを示す正面図であり、図２は、同アンテナの背面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
図１〜３に示されるように、アンテナ１００は、アンテナ本体２０と、アンテナ本体２０と電子機器の回路基板（図示省略）とを電気的に接続する接続部材４０等により構成されている。
【００１７】
アンテナ本体２０は、磁性材料からなる薄板１が複数枚積層されて形成された芯材１１と、芯材１１の長尺方向の両端部において、所定の薄板間に挟装されるスペーサー２と、芯材１１を内部に収容する芯材ケース３と、芯材ケース３に巻回された巻線４等により構成されている。
【００１８】
薄板１は、図４に示されるように、芯部１ａと、芯部１ａの長尺方向の両端部に芯端部１ｂが形成された、平面視略Ｈ字形状を有する薄い板状物であり、磁性材料であるアモルファスからなる。芯端部１ｂにおける薄板１の短尺方向の幅は、芯部１ａの幅より広い幅を有し、芯端部１ｂはそれぞれ略長方形の角部が一箇所斜めに切り欠かれた傾斜部を有する形状に形成されている。
また、この薄板１の具体的な寸法は、例えば、厚さ０．０１６ｍｍ、長尺方向の長さ１５．６ｍｍ、芯部１ａ部分の長尺方向の長さ１１．２ｍｍ、芯部１ａ部分の短尺方向の幅１．４ｍｍ、芯端部１ｂの幅４．７ｍｍである。
このような薄板１が複数枚積層され、芯材１１が形成される。
【００１９】
スペーサー２は、薄板１が積層される際に、所定の薄板間である、薄板１の両端部に載置されるとともに挟装され、その両端部である芯端部１ｂを厚さ方向に広げる楔形状物である。
【００２０】
芯材１１を内部に収容する芯材ケース３は、図５〜図７に示されるように、上ケース３ａと下ケース３ｂとにより構成されている。
芯材ケース３は、上ケース３ａと下ケース３ｂとが組み合わされる間、つまり上ケース３ａの下面と下ケース３ｂの上面との間に空間部である収容部３０を形成し、その収容部３０に芯材１１を収容する。
芯材ケース３は、芯材１１を構成する薄板１の芯部１ａに対応する部分を覆う中央部５と、その中央部５の両端に設けられ、芯材１１を構成する薄板１の芯端部１ｂに対応する部分を覆う端部６ａ、端部６ｂとを有する。端部６ａ，６ｂ内の収容部３０空間は、薄板１の芯端部１ｂの形状、芯端部１ｂに対応する芯材１１の形状に対応するように、端部６ａ、６ｂの先端に向かって漸次広くなっている。
【００２１】
上ケース３ａにおける一方の端部６ａに相当する部分の上面には、接続部材４０を位置決めするための位置決めピン７ａと、２つの位置決め突起７ｂが形成されている。また、上ケース３ａにおけるもう一方の端部６ｂに相当する部分の上面には、一方の端部６ａの上面と同じ高さに突出する上フランジ８が形成されている。
下ケース３ｂにおける端部６ａ，６ｂに相当する部分の下面には、それぞれ同じ高さに突出する下フランジ９が形成されている。
【００２２】
また、この芯材ケース３の具体的な寸法は、図５、図６に示されるように、例えば、芯材ケース３の長尺方向の長さ１６．０ｍｍ、中央部５の長尺方向の長さ１０．４ｍｍ、中央部５の短尺方向の幅２．２ｍｍ、端部６ａ，６ｂの幅５．４ｍｍ、中央部５の厚さ１．６ｍｍ、下フランジ９の下面から上フランジ８の上面（下フランジ９の下面から端部６ａの上面）までの長さ４．８ｍｍである。
【００２３】
巻線４は、例えば、銅線であり、芯材ケース３を介して芯材１１を巻回する。
巻線４は、図８、図９に示されるように、芯材ケース３の中央部５に、ほぼ均等な厚みで巻き付けられ、芯材ケース３の端部６ａ，６ｂの外面とほぼ面一であり、特に上フランジ８、下フランジ９とほぼ同じ高さとなるように巻き付けられている。
また、この巻線４は、例えば、直径０．１ｍｍの銅線を中央部５に１１９５巻（１４層）巻き付けている。
【００２４】
接続部材４０は、図１に示されるように、フレキシブル基板からなり、その一端部４１には、芯材ケース３（上ケース３ａ）の端部６ａに形成された位置決めピン７ａを挿入することにより、端部６ａに接続部材４０を位置決めする位置決め孔４３が設けられている。また、その一端部４１の縁部４１ａには、芯材ケース３（上ケース３ａ）の端部６ａに形成された位置決め突起７ｂに係合することにより、接続部材４０が位置決めピン７ａを中心とした回転を規制する位置決め溝４４が設けられている。この位置決めピン７ａと位置決め孔４３及び位置決め突起７ｂと位置決め溝４４とにより、アンテナ本体２０（芯材ケース３（上ケース３ａ）の端部６ａ）の所定位置に接続部材４０は位置決めされ、取り付けられている。
【００２５】
接続部材４０の他端部４２は、電子機器の回路基板（図示省略）と電気的に接続可能に取り付けられるように構成されている。
また、接続部材４０の一端部４１と他端部４２との間に設けられたに２本の配線リード４５において、一端部４１側にはそれぞれリード端子部４５ａが形成されている。このリード端子部４５ａに対し、アンテナ本体２０の巻線４の各端部が貫通孔（図示省略）を通じて接続部材４０の裏面側から表面側に突出し、それぞれ半田４６によって電気的に接続された状態で固定されている。そして、接続部材４０の他端部４２側における配線リード４５が、電子機器の回路基板（図示省略）に電気的に接続されることにより、接続部材４０は、アンテナ本体２０と電子機器（図示省略）とを電気的に接続する。
【００２６】
次に、本発明にかかるアンテナ１００を組み立てる製造方法について説明する。
まず、第１の工程として、薄板１をその平面形状を合わせつつ、複数枚積層する。所定の枚数の薄板１を積層した後、薄板１の両端部である芯端部１ｂにスペーサー２を載置する。この際、薄板１の両端部に載置された楔形状のスペーサー２の鋭角先端側が両端部から中心方向へ互いに向き合う配置に載置する。
さらに、その上に、複数枚の薄板１を積層する。すると、薄板１の芯部１ａにおいては、これまでと同様に積層されるが、芯端部１ｂは載置されたスペーサー２により、芯部１ａと芯端部１ｂとの境界付近で撓まされ、スペーサー２より先に積層された芯端部１ｂから離間するように、薄板１の積層された厚さ方向に広げられつつ積層される。
このように、所定の枚数の薄板１を積層し、芯材１１を形成する際に、所定の薄板間にスペーサー２を載置することにより、芯材１１の両端部がその厚さ方向に広がった形状とすることができる。
【００２７】
次いで、第２の工程として、前述のように形成された芯材１１を、上ケース３ａと下ケース３ｂとにより、芯材１１の厚さ方向に挟み、上ケース３ａと下ケース３ｂとの間に形成される収容部３０に収容する。
次いで、第３の工程として、巻線４を、上ケース３ａと下ケース３ｂとを組み合わせ形成した芯材ケース３の中央部５を介して芯材１１にほぼ均等な厚みで巻き付ける。そして、芯材ケース３の端部６ａ，６ｂの外形とほぼ同一でありつつ、上フランジ８、下フランジ９とほぼ同じ高さとなるように巻線４を巻き付け、アンテナ本体２０を形成する（図８、図９参照）。
【００２８】
そして、アンテナ本体２０側の位置決めピン７ａと位置決め突起７ｂと、接続部材４０側の位置決め孔４３と位置決め溝４４とをそれぞれ位置合わせすることにより、アンテナ本体２０（芯材ケース３（上ケース３ａ）の端部６ａ）の所定位置に接続部材４０を位置決めし、取り付ける。
このように、アンテナ１００は組み立てられ、製造される。
【００２９】
【実施例】
次に、上記したアンテナの実施例を比較例とともに説明する。
まず、図１〜３に示す本発明のアンテナ１００を製作し、製作したアンテナ１００において、インダクタンス（Ｌ）が約２０ｍＨのときにおける、周波数４０ｋＨｚと６０ｋＨｚの電波に対するそれぞれのＱ値を測定した。その結果を表１に示す。
【００３０】
また、比較例として、本発明のアンテナを組み立てる際に、スペーサー２を使用せず、薄板１を積層したのみの芯材を用いたアンテナを製作し、製作したアンテナにおいて、インダクタンス（Ｌ）が約２０ｍＨのときにおける、周波数４０ｋＨｚと６０ｋＨｚの電波に対するそれぞれのＱ値を測定した。その結果を表２に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
表１に示されるように、芯材（薄板１）の両端部（芯端部１ｂ）がその厚さ方向にスペーサー２により広げられた形状の芯材１１を有するアンテナ１００では、４０ｋＨｚの電波に対するＱ値の平均は９７．０２であり、６０ｋＨｚの電波におけるＱ値の平均は９４．２０である。一方、表２に示されるように、薄板１を積層したのみで、芯材の両端部が閉じたままの棒形状の芯材を有する比較用アンテナでは、４０ｋＨｚの電波に対するＱ値の平均は８４．９３であり、６０ｋＨｚの電波におけるＱ値の平均は８１．６７である。
このように、本発明のアンテナ１００におけるＱ値の方が、比較用アンテナにおけるＱ値より大きい値であることから、受信感度がよいことがわかる。つまり、スペーサー２により、芯材１１の両端部が広げられたことにより、電波の受信感度が向上したことがわかる。
【００３４】
このように、アンテナ１００に備えられる芯材１１を、アモルファス材料からなる薄板１を複数積層するとともに、スペーサー２によりその両端部を薄板１が積層された芯材１１の厚さ方向に広げた形状とすることにより、電波の受信感度を向上させることができる。
特に、本実施の形態で用いた薄板１は、芯部１ａの長尺方向の両端部に芯部１の幅より広い幅を有する芯端部１ｂが形成された、平面視略Ｈ字形状を有しているので、芯材１１の両端部は平面視的には大きい形状である。そして、本発明において、芯材１１のその両端部を、その厚さ方向に広げることにより、より両端部の大きさを大きくすることができ、電波の受信感度をより向上させることができる。
【００３５】
また、上記芯材１１のように、芯材の両端部がその厚さ方向に広げられた形状の芯材は、芯材１１の形状に限られたものではない。
＜第１の変形例＞
例えば、図１０に示される第１の変形例のように、芯材１１ａの両端部がスペーサー２により、芯材１１ａの厚さ方向の両側に広げられる構成であってもよい。このような構成であれば、芯材１１を片側に広げる構成より、その両端部の開口率が上がるので、受信感度も向上する。
【００３６】
＜第２の変形例＞
また、例えば、図１１に示される第２の変形例のように、薄板１の間毎に複数のスペーサー２ａを載置し、薄板１を１枚ずつ離間させ、その芯材１１ｂの両端部がその厚さ方向に広げられる構成であってもよい。
【００３７】
＜第３の変形例＞
また、例えば、図１２（ａ）に示されるように、スペーサー２ｂの形状を、薄板１を離間させる好適な形状に変形してもよい。また、例えば、図１２（ｂ）に示されるように、複数のスペーサー２ｃを薄板１の間に載置してもよい。
このような形状にすれば、図１〜３に示すスペーサーを用いた場合のように、薄板１の局所に曲げ応力が集中することがなく、曲げ応力を分散させることができることとなって、例えば、応力集中に起因した亀裂等の発生を防止できる。
【００３８】
＜第４の変形例＞
また、例えば、図１３に示される第４の変形例のように、アモルファスからなる線材１０を複数束ねた芯材１１ｃを形成し、その両端部において線材１０の先端部１０ａが束の中心側から外側方向に広げられる構成であってもよい。
このように、第４の変形例のアンテナの芯材は、アモルファスからなる線材１０が複数束ねられて形成された芯材１１ｃの両端部が束の中心から広げられているので、その両端部の芯材１１ｃの直径は、中央部の直径より大きくなることとなって、電波の受信感度を向上させることができる。よって、図１〜３のアンテナと同様の効果を得られる。
【００３９】
なお、以上の実施の形態においては、薄板間にスペーサーを載置、挟装し、芯材をその厚さ方向に広げるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、スペーサーを用いずに薄板間に空間を形成し、芯材をその厚さ方向に広げてもよい。
また、薄板１を積層する際に、スペーサーを載置、挟装することに限らず、芯材１１を形成後、所定の薄板間にスペーサーを挿入してもよい。
また、スペーサーを構成する材料としては、例えば、フェライトを用いるとよい。
また、薄板やスペーサーを積層するだけでなく、接着等により固定してもよい。
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、アンテナの芯材は、磁性材料からなる薄板が複数枚積層されて形成された芯材の両端部が厚さ方向に広げられているので、その両端部の芯材の厚さ方向は中央部の厚みより、大きくなることとなって、電波の受信感度を向上させることができる。
【００４１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、薄板の両端部に、スペーサーが挟装されているので、より確実に芯材の両端部を芯材の厚さ方向に広げることができる。
【００４２】
請求項３記載の発明によれば、アンテナの芯材は、磁性材料からなる線材が複数本束ねられて形成された芯材の両端部が束の中心から広げられているので、その両端部の芯材の直径は、中央部の直径より大きくなることとなって、電波の受信感度を向上させることができる。
【００４３】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、磁性材料はアモルファスからなるので、型成形が極めて困難なアモルファスで構成した芯材をアンテナの芯材としてより好適に用いることができる。
【００４４】
請求項５記載の発明によれば、磁性材料からなる薄板が複数枚積層されて形成された芯材を備え、受信感度のよいアンテナを好適に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるアンテナを示す正面図である。
【図２】本発明にかかるアンテナを示す背面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】本発明のアンテナの芯材を構成する薄板を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図５】本発明のアンテナに用いられる芯材ケースを示す側面図（ａ）と、（ａ）における矢印ｂ側からの横側面図（ｂ）と、（ａ）における矢印ｃ側からの横側面図（ｃ）である。
【図６】本発明のアンテナに用いられる芯材ケースを構成する上ケースの上面図（ａ）と、側面図（ｂ）と、下面図（ｃ）と、（ａ）のｄ−ｄ線における断面図（ｄ）である。
【図７】本発明のアンテナに用いられる芯材ケースを構成する下ケースの上面図（ａ）と、側面図（ｂ）と、下面図（ｃ）である。
【図８】本発明のアンテナにおけるアンテナ本体を示す正面図である。
【図９】本発明のアンテナにおけるアンテナ本体を示す側面図である。
【図１０】本発明のアンテナにおける芯材の第１の変形例を示す模式図である。
【図１１】本発明のアンテナにおける芯材の第２の変形例を示す模式図である。
【図１２】本発明のアンテナにおける第３の変形例であるスペーサーの変形例を示す模式図である。
【図１３】本発明のアンテナにおける芯材の第４の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
１　　　薄板
１ａ　　芯部
１ｂ　　芯端部
２　　　スペーサー
３　　　芯材ケース
３ａ　　上ケース
３ｂ　　下ケース
４　　　巻線
５　　　中央部
６ａ　　端部
６ｂ　　端部
７ａ　　位置決めピン
７ｂ　　位置決め突起
８　　　上フランジ
９　　　下フランジ
１０　　線材
１０ａ　先端部
１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）　芯材
２０　　アンテナ本体
３０　　収容部
４０　　接続部材
４３　　位置決め孔
４４　　位置決め溝
４５　　配線リード
４６　　半田
１００　アンテナ

Claims

磁性材料からなる薄板が複数枚積層されて形成され、両端部が厚さ方向に広げられた芯材と、
前記芯材に巻回された巻線と、
を備えたことを特徴とするアンテナ。
前記薄板の両端部に、スペーサーが挟装されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
磁性材料からなる線材が複数本束ねられて形成され、両端部が束の中心から広げられた芯材と、
前記芯材に巻回された巻線と、
を備えたことを特徴とするアンテナ。
前記磁性材料は、アモルファスからなることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアンテナ。
磁性材料からなる薄板を複数枚積層した後、その両端部にスペーサーを載置し、更にその上に磁性材料からなる薄板を複数枚積層することにより芯材を形成する第１の工程と、
前記芯材を上下一対のケース内に収容する第２の工程と、
前記ケースに巻線を巻回する第３の工程と、
を備えることを特徴とするアンテナ製造方法。