JP2004166071A - Magnetic core for antenna - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランシーバや携帯電話などの移動体通信に用いられるアンテナで、特にアンテナ用磁心のボビンに軟磁性薄帯材料を巻回するための凹部を有するアンテナ用磁心に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明に関する図11の従来のアンテナ20のアンテナ用磁心21は、ナノ結晶磁性合金薄帯22を積層している(例えば、特許文献1参照。)。従来のアンテナ20は、アンテナ用磁心21に発信器23に接続された信号送信用コイル24を巻回することによって構成される。アンテナ用磁心21は、高透磁率磁性材料としてのナノ結晶磁性合金薄帯22の積層物から主としてなるものである。しかしながら、図11の従来のアンテナ用磁心21は形状が四角柱で、アンテナ用磁心21の端部は平面25で長方形の形状を呈する。アンテナ用磁心21の端部が平面25で長方形であると、アンテナ用磁心21の長手方向に対し高い指向性を有する磁界が形成され高い電界強度が得られるが、アンテナ用磁心21の長手方向と直交する方向の電界強度は低くなる問題がある。また、アンテナ用磁心21を四角柱に成形するには、ナノ結晶磁性合金薄帯22を積層後に端部の切断、研磨といった工程が必要であり、工数がかかり、コストアップの要因になっている。
【0003】
この問題に対して、図12の先行出願(特2002−309908号)において、本願発明者は、軟磁性薄帯材料31を巻回し積層したアンテナ用磁心32を鋭意研究の結果、発明した。図12のアンテナ30は、帯状のCo系アモルファス31(軟磁性薄帯材料)をボビン33に巻回し積層して端部に曲率半径Rの曲面34を有するアンテナ用磁心32と、アンテナ用磁心32に巻回された送信用のコイル35と、コイル35に接続された発振回路36とから構成される。磁界は曲面34に対して法線方向に発生するため、曲面34が形成されるとアンテナ用磁心の長手方向に直交する向きであるY方向の電界強度Hyが向上する。したがって、アンテナ用磁心32の長手方向と直交する方向の電界強度Hyが高く、アンテナ用磁心32を回転した場合でも安定した受信レベルを得ることができ、生産性が高いアンテナ30を提供できる。
【0004】
【特許文献1】
特開平07−278763号公報(第1図)
【0005】
【特許文献2】
特開平07−221533号公報(第3−4頁、第1、3図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアンテナ用磁心32では、軟磁性薄帯材料31をボビン33に複数回巻回するときに、軟磁性薄帯材料31の幅方向にズレが生じる。また、アンテナ用磁心32はトランシーバや携帯電話などの移動体通信での送受信に用いられるため、軽量、コンパクトであることが求められる。しかし、ボビン33を軽量、コンパクトにすると、アンテナ用磁心32の長手方向の強度が不足して変形したり、1度ボビン33に巻回し固定した軟磁性薄帯材料31に弛み、ズレが生じる。また、軟磁性薄帯材料31に変形やズレが生じると、製品ごとに送受信性能がバラツキ、安定して高い送受信レベルが得られなくなる問題がある。
【0007】
本発明は、軟磁性薄帯材料31をボビン33に巻回するときに、軟磁性薄帯材料31の幅方向にズレが生じずに、軽量、コンパクトで、アンテナ用磁心32の長手方向に一定の強度を有し、アンテナ用磁心32の長手方向の端部の軟磁性薄帯材料31の曲面34が製品ごとにバラツキがなく、設計どおりの任意の曲面や厚みが得られるアンテナ用磁心を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項1の発明は、「帯状の軟磁性薄帯材料と、前記軟磁性薄帯材料を複数回巻回するためのボビンと、から構成されるアンテナ用磁心において、前記ボビンは前記軟磁性薄帯材料を複数回巻回するための凹部を備えること」を特徴とする。
【0009】
請求項1の発明では、軟磁性薄帯材料を複数回巻回するための凹部を備えるため、軟磁性薄帯材料をボビンに巻回するときに、凹部がガイドの働きをして、軟磁性薄帯材料の幅方向のズレを防止することができる。
【0010】
また、上記課題を解決するための請求項2の発明は、「前記ボビンの前記凹部の幅方向の断面形状はH型形状であること」を特徴とする。
【0011】
請求項2の発明では、ボビンの凹部の幅方向の断面形状はH型形状であるため、アンテナ用磁心の長手方向の強度が向上する。アンテナ用磁心はトランシーバや携帯電話などの移動体通信での送受信に用いられるため、軽量、コンパクトであることが求められる。しかし、ボビンを軽量、コンパクトにすると、長手方向の強度が不足して変形する恐れがある。ボビンの凹部の幅方向の断面形状をH型形状とすることで、軟磁性薄帯材料を巻回するときのガイドの働きを兼ね備えながら、長手方向の強度を向上することが可能になる。また、1度ボビンに巻回し固定した軟磁性薄帯材料の弛み、ズレを防止できる。したがって、軟磁性薄帯材料に変形やズレが生じることに起因する製品ごとの送受信性能のバラツキ、安定して高い送受信レベルが得られなくなる問題を解決できる。
【0012】
また、上記課題を解決するための請求項3の発明は、「前記ボビンは樹脂成形品であること」を特徴とする。
【0013】
請求項3の発明では、ボビンは樹脂成形品とすることで、ボビンの軽量化、またボビンの形状を委任の形状に成形することが容易に可能になる。樹脂化に伴う長手方向の強度不足は請求項2のH型形状により補うことができる。
【0014】
また、上記課題を解決するための請求項4の発明は、「前記ボビンの凹部の端部の長手方向の断面形状は端部に面を有する先細り形状であること、」を特徴とする。
【0015】
請求項4の発明では、ボビンの凹部の端部の長手方向の断面形状が端部に面を有する先細り形状であるため、ボビンに軟磁性薄帯材料を複数回巻回しても、アンテナ用磁心の端部に任意の曲面や厚みが得られる。したがって、アンテナ用磁心の送受信性能のバラツキを防止できる。また、軟磁性薄帯材料の端部に外部から大きな力が働いても、ボビンの凹部端部の長手方向の断面形状が端部に面を有する先細り形状であるため、軟磁性薄帯材料の折れ曲がり、切断といった問題を解決できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアンテナ用磁心1を図面に基づいて詳述する。
【0017】
(第1実施形態)
図1は、本発明のアンテナ用磁心1を用いたアンテナの構成である。帯状のCo系アモルファス2(軟磁性薄帯材料)をボビン3に巻回して積層し、端部に曲面4を有するアンテナ用磁心1と、アンテナ用磁心1に巻回された送信用のコイル5と、コイル5に接続された発振回路6とから構成される。
【0018】
本実施形態では、幅が4mmで、厚さが20μmの帯状のCo系アモルファス2をテンション500gで20回巻回した構成である。Co系アモルファス2以外にも高透磁率、低保持力の材料であるアモルファス合金、ナノ結晶磁性合金等の軟磁性薄帯材料の使用が可能である。
【0019】
図2は、本発明の第1実施形態のアンテナ用磁心1を構成するボビン3で、Co系アモルファス2を巻回する前の状態を示したものである。ボビン3はガラス繊維強化の樹脂材料(例えばPPS、液晶ポリマーなど)を成形加工したもので、Co系アモルファス2を巻回するための凹部7を備える。Co系アモルファス2を巻回したときの高さは、凹部7の両側の厚肉部8の高さとほぼ同じになる。
【0020】
図3は、第1実施形態である図2のボビン3のA−A断面拡大図である。ボビン3の両面は凹部7を備え、凹部7の両側には厚肉部8が形成され、H型形状9を構成する。厚肉部8はボビン3の長手方向に伸び、樹脂成形品であるボビン3の長手方向の変形を抑えながら、Co系アモルファス2をガイドする働きをする。
【0021】
図4は、第1実施形態である図2のボビン3のB−B断面拡大図で、Co系アモルファス2を巻回したときの状態を示したものである。B−B断面はボビン3の凹部7の端部10を長手方向に切断したもので、端部10に平面12を有する先細り形状11を呈する。
【0022】
図5は、B−B断面形状を四角形状としたものであるが、Co系アモルファス2を複数回ボビン3に巻回すると、最外径の曲面4に膨らみや厚みの増大が発生する。これはCo系アモルファス2が一定のテンションを有することに起因するものと考えられる。最外径の曲面4に膨らみや厚みの増大が発生すると、アンテナ用磁心1の送受信性能は、製品ごとにバラツキが生じる。
【0023】
図4の本発明の第1実施形態である端部10に平面12を有する先細り形状11を呈するボビン3と図5のB−B断面形状が四角形状の場合におけるCo系アモルファス2を巻回した後の厚みと、アンテナ用磁心1の電気的特性であるインダクタンスLの影響について測定をした。このときのボビン3の凹部7の厚みは1mmで、ボビン3の凹部7の長手方向の長さは60mmで、Co系アモルファス2の幅は4mmで、Co系アモルファス2を巻回するときのテンションは500gとした。また、図4の平面12の厚みは0.3mmとした。
【0024】
Co系アモルファス2の巻回後の厚みは、図4の第1実施形態である端部10に平面12を有する先細り形状11を呈するボビン3の場合は、端部の厚み(端部10から5mmの位置)が1.6mmで、ボビン3の中央部付近の厚みは1.7mmであるのに対して、図5の四角形状の場合には、端部の厚みが2.4mmで、ボビン3の中央部付近の厚みは2.4mmとなった。端部における厚みの差は0.8mm(膨らみ)となった。
【0025】
電気的特性であるインダクタンスLの特性については、アンテナ用磁心1に巻回するコイル5の線径は0.24mmで、巻回数は55で、一層整列巻きで作成したときのインダクタンスLの値を、インピーダンスアナライザで測定した。図4の第1実施形態である端部10に平面12を有する先細り形状11の場合には、インダクタンスLの値が134μHであるのに対して、図5の四角形状の場合には、インダクタンスLの値が137μHとなった。Co系アモルファス2の巻回後の膨らみにより、インダクタンスLに3μHの差(バラツキ)が生じた。
【0026】
図6は、B−B断面形状を三角形状としたものであるが、Co系アモルファス2を複数回ボビン3に巻回すると、最外径の曲面4に折れ曲がりが発生する。最外径の曲面4が折れ曲がると、アンテナ用磁心1の送受信性能は、製品ごとにバラツキが生じる。また、三角形状の先端の鋭角な部分に外部から大きな力が働く場合には、ボビン3に巻回したCo系アモルファス2を切断する恐れがある。
【0027】
本発明の第1実施形態では、Co系アモルファス2を複数回巻回するための凹部7を備えるため、Co系アモルファス2をボビン3に巻回するときに、凹部7がガイドの働きをして、Co系アモルファス2の幅方向のズレを防止することができる。
【0028】
また、ボビン3の凹部7の幅方向の断面形状をH型形状9とすることで、Co系アモルファス2を巻回するときのガイドの働きを兼ね備えながら、長手方向の強度を向上することが可能になる。また、1度ボビン3に巻回し固定したCo系アモルファス2の弛み、ズレを防止できる。したがって、Co系アモルファス2に変形、弛み、ズレに起因する製品ごとの送受信性能のバラツキや、安定して高い送受信レベルが得られなくなる問題を解決できる。
【0029】
また、ボビン3をガラス繊維強化PPSの樹脂成形品とすることで、ボビン3の軽量化、またボビン3の形状を委任の形状に成形することが容易に可能になる。樹脂化に伴うボビン3の長手方向の強度不足は凹部7の幅方向の断面をH型形状9にすることで解決できる。
【0030】
また、ボビン3の凹部7の端部10の長手方向の断面形状を端部10に平面12を有する先細り形状11(図4)とすることで、ボビン3にCo系アモルファス2を複数回巻回しても、アンテナ用磁心1の端部には任意の厚みの曲面4が形成されるため、アンテナ用磁心1の送受信性能のバラツキを防止できる。また、Co系アモルファス2の端部に外部から大きな力が働いても、ボビン3の凹部7の端部10の長手方向の断面形状が、端部10に平面12を有する先細り形状11であるため、Co系アモルファス2の折れ曲がり、切断といった問題を解決できる。
【0031】
(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態で、図4の端部10に平面12を有する先細り形状11との違いは、端部10に曲面13を有する先細り形状11aとしたことである。その他の部分については図4と同じであり、同一の部位、形状については同一の符号を用いて説明する。
【0032】
第2実施形態の端部10に曲面13を有する先細り形状11aでは、曲面13がCo系アモルファス2をガイドする働きをするため、Co系アモルファス2の折れ曲がりを防止する機能は、図4の端部10に平面12を有する先細り形状11より優れている。第2実施形態は、Co系アモルファス2のテンションが大きい場合に特に有効である。
【0033】
(第3実施形態)
図8は、本発明の第3実施形態で、図4の端部10に平面12を有する先細り形状11との違いは、C面15を備えた端部10に平面14を有する先細り形状11bとしたことである。その他の部分については図4と同じであり、同一の部位、形状については同一の符号を用いて説明する。
【0034】
第3実施形態では、端部10にC面15を備えるため、Co系アモルファス2の折れ曲がり、最外径の曲面4の膨らみや厚みの増大を、容易な加工又は成形により防止できる。第3実施形態は、Co系アモルファス2のテンションが小さい場合に特に有効である。
【0035】
(第4実施形態)
図9は、本発明の第4実施形態であるボビン3で、Co系アモルファス2を巻回する前の状態を示したものである。図2のボビン3との違いは、ボビン3の凹部7の中央部分に空間16を備えることである。ボビン3の両端は凹部7を備え、幅方向の断面形状は図3のH型形状9と同じである。凹部7の幅方向の両側には長手方向に厚肉部8が形成される。その他の部分については図2と同じであり、同一の部位、形状については同一の符号を用いる。
【0036】
図10は、本発明の第4実施形態の端部10を長手方向に切断した断面図で、ボビン3の中央部分に空間16を有し、端部10に平面12を有する先細り形状11を呈する。
【0037】
第4実施形態では、ボビン3の中央部分に空間16を備えるため、アンテナ用磁心1のさらなる軽量化が可能であり、ボビン3の長手方向の変形は厚肉部8により抑えることができる。また、端部10に平面12を有する先細り形状11を呈するため、Co系アモルファス2を巻回した後の最外径の曲面4の膨らみや厚みの増大を防止できる。
【0038】
本発明では、ボビン3はガラス繊維30%添加PPSの樹脂材料を用いたが、これに限定されるものではなく、軽量で成形加工が可能な樹脂材料で、例えばガラス繊維添加LCP、PBT等でもよい。また、H型形状9の凹部7の両側の厚肉部8は対象形状に限定されずに、厚肉部8の幅、高さが異なっても、本発明のH型形状に含まれる。また、本発明の端部に面を有する先細り形状は、図4、7、8に限定されるものではなく、その形状が端部に面を有する先細り形状を呈するものであれば他の形状でもよい。
【0039】
【発明の効果】
本発明は、軟磁性薄帯材料をボビンに巻回するときに、軟磁性薄帯材料の幅方向にズレが生じず、軽量、コンパクトで、アンテナ用磁心の長手方向に一定の強度を有し、アンテナ用磁心の長手方向の端部の軟磁性薄帯材料の曲面や厚みが製品ごとにバラツキがなく、設計どおりの任意の曲面が得られるアンテナ用磁心を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアンテナ用磁心を用いたアンテナの構成である。
【図2】本発明のアンテナ用磁心を構成するボビンで、Co系アモルファスを巻回する前の状態を示したものである。
【図3】図2のボビンのA−A断面拡大図である。
【図4】図2のボビンのB−B断面拡大図で、Co系アモルファスを巻回した状態を示した、端部に平面を有する先細り形状である。
【図5】B−B断面の形状を四角形状としたものである。
【図6】B−B断面の形状を三角形状としたものである。
【図7】本発明の第2実施形態で、端部に曲面を有する先細り形状である。
【図8】本発明の第3実施形態で、C面を備えた端部に平面を有する先細り形状である。
【図9】本発明の第4実施形態で、中央部分に空間を有するボビンで、Co系アモルファスを巻回する前の状態を示したものである。
【図10】本発明の第4実施形態で、端部に平面を有する先細り形状である。
【図11】従来のアンテナの構成を示す図である。
【図12】先行出願(特2002−309908号)の軟磁性薄帯材料を巻回し積層したアンテナ用磁心である。
【符号の説明】
1 アンテナ用磁心
2 Co系アモルファス(軟磁性薄帯材料)
3 ボビン
7 凹部
9 H型形状
10 端部
11 端部に平面を有する先細り形状(端部に面を有する先細り形状)
12 平面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna used for mobile communication such as a transceiver and a mobile phone, and more particularly to an antenna core having a concave portion for winding a soft magnetic ribbon material around a bobbin of the antenna core.
[0002]
[Prior art]
The antenna core 21 of the
[0003]
To solve this problem, in the prior application of FIG. 12 (Japanese Patent Application No. 2002-309908), the inventor of the present application has invented an antenna
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-07-278763 (FIG. 1)
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-07-221533 (pages 3-4, FIGS. 1, 3)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional antenna
[0007]
According to the present invention, when the soft
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0009]
According to the first aspect of the present invention, when the soft magnetic ribbon material is wound around the bobbin, the concave portion acts as a guide to provide the soft magnetic ribbon material. The displacement of the ribbon material in the width direction can be prevented.
[0010]
The invention according to
[0011]
According to the second aspect of the present invention, since the cross-sectional shape of the concave portion of the bobbin in the width direction is H-shaped, the strength of the antenna core in the longitudinal direction is improved. Since the antenna core is used for transmission and reception in mobile communication such as a transceiver and a mobile phone, it is required to be lightweight and compact. However, if the bobbin is made lightweight and compact, it may be deformed due to insufficient strength in the longitudinal direction. By making the cross-sectional shape in the width direction of the concave portion of the bobbin H-shaped, it is possible to improve the strength in the longitudinal direction while also having a function of a guide when winding the soft magnetic ribbon material. Further, it is possible to prevent the soft magnetic ribbon material wound and fixed once on the bobbin from being loosened or displaced. Therefore, it is possible to solve the problem of variations in transmission / reception performance for each product due to the deformation or displacement of the soft magnetic ribbon material, and the problem that a stable high transmission / reception level cannot be obtained.
[0012]
The invention according to
[0013]
According to the third aspect of the invention, since the bobbin is formed of a resin molded product, it is possible to reduce the weight of the bobbin and easily form the bobbin into a commissioned shape. Insufficient strength in the longitudinal direction due to resinification can be compensated for by the H-shaped configuration of the second aspect.
[0014]
The invention according to
[0015]
According to the fourth aspect of the present invention, since the longitudinal cross-sectional shape of the end of the concave portion of the bobbin is a tapered shape having a surface at the end, even if the soft magnetic ribbon material is wound around the bobbin a plurality of times, the magnetic core for the antenna can be obtained. An arbitrary curved surface or thickness can be obtained at the end of the. Therefore, it is possible to prevent variations in transmission / reception performance of the antenna core. Further, even if a large force is applied to the end of the soft magnetic ribbon material from the outside, the longitudinal cross-sectional shape of the end of the concave portion of the bobbin is a tapered shape having a surface at the end. Problems such as bending and cutting can be solved.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the antenna
[0017]
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of an antenna using the antenna
[0018]
In the present embodiment, a band-shaped Co-based
[0019]
FIG. 2 shows the
[0020]
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA of the
[0021]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the
[0022]
FIG. 5 shows a rectangular cross section taken along the line BB. However, if the Co-based
[0023]
A
[0024]
In the case of the
[0025]
Regarding the characteristic of the inductance L, which is an electrical characteristic, the wire diameter of the
[0026]
FIG. 6 shows a triangular BB cross section. However, if the Co-based
[0027]
In the first embodiment of the present invention, since the
[0028]
In addition, by forming the cross-sectional shape of the
[0029]
Further, by forming the
[0030]
Further, by forming the cross-sectional shape in the longitudinal direction of the
[0031]
(2nd Embodiment)
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention, which is different from a tapered
[0032]
In the tapered shape 11a having the curved surface 13 at the
[0033]
(Third embodiment)
FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention, which is different from the tapered
[0034]
In the third embodiment, since the
[0035]
(Fourth embodiment)
FIG. 9 shows a
[0036]
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
[0037]
In the fourth embodiment, since the space 16 is provided in the central portion of the
[0038]
In the present invention, the
[0039]
【The invention's effect】
When the soft magnetic ribbon material is wound around a bobbin, the present invention does not cause displacement in the width direction of the soft magnetic ribbon material, is lightweight, compact, and has a certain strength in the longitudinal direction of the antenna core. In addition, it is possible to provide a magnetic core for an antenna in which a curved surface and a thickness of a soft magnetic ribbon material at a longitudinal end portion of the magnetic core for an antenna do not vary from product to product and an arbitrary curved surface as designed can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the configuration of an antenna using an antenna magnetic core of the present invention.
FIG. 2 shows a state before a Co-based amorphous is wound on a bobbin constituting a magnetic core for an antenna according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the bobbin of FIG. 2 taken along line AA.
4 is an enlarged cross-sectional view of the bobbin taken along line BB of FIG. 2 and shows a state in which a Co-based amorphous is wound, and has a tapered shape having a flat surface at an end.
FIG. 5 is a diagram in which the shape of the BB cross section is a square shape.
FIG. 6 is a sectional view taken along a line BB in a triangular shape.
FIG. 7 is a tapered shape having a curved surface at an end according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a third embodiment of the present invention having a tapered shape having a flat surface at an end having a C-plane.
FIG. 9 is a diagram showing a bobbin having a space in a central portion thereof before winding a Co-based amorphous according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention, which has a tapered shape having a flat surface at an end portion.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a conventional antenna.
FIG. 12 shows a magnetic core for an antenna obtained by winding and laminating a soft magnetic ribbon material of a prior application (Japanese Patent Application No. 2002-309908).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
3
12 plane
Claims (4)
前記ボビンは前記軟磁性薄帯材料を複数回巻回するための凹部を備えること、を特徴とするアンテナ用磁心。In a magnetic core for an antenna composed of a band-shaped soft magnetic ribbon material and a bobbin for winding the soft magnetic ribbon material a plurality of times,
A magnetic core for an antenna, wherein the bobbin includes a concave portion for winding the soft magnetic ribbon material a plurality of times.
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JP2002331018A JP4045925B2 (en) | 2002-11-14 | 2002-11-14 | Antenna core |
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Cited By (3)
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