JP2005101708A - アンテナおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁界の錯交を生じることなく受信感度に優れるアンテナおよび電子機器を提供することにある。
【解決手段】コイル４１の外側にアモルファス系金属材料を積層して形成される磁性体層４１０を設けたアンテナ部４とすることで、磁力線を磁性体層４１０に逃がすことが可能となり、このことによって金属材料で形成される腕時計ケース２やバックメタル６と近接する状況でも磁界の錯交が生じることなく標準電波の安定した受信感度を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アンテナおよび電子機器に関し、特に、感度が良好であるとともに小型化を実現できるアンテナおよび電子機器に関する。

従来、定時報知信号等の時刻情報を含む電波を受信して時刻の修正を行う電波時計が知られている。このような電波時計の時刻修正には、通常、周波数が４０Ｈｚ又は６０Ｈｚの電波（標準電波）が用いられている。近年、このような電波時計機能を有する腕時計が普及しつつあるが、標準電波を受信するアンテナが腕時計のサイズの制約を受け、充分な受信性を確保することが難しいという問題があり、小型であっても標準電波の受信性に優れるアンテナが望まれている。

かかる電波時計として、腕時計ケースの内側に沿って電波受信用のアンテナを収容したものがある（例えば、特許文献１参照。）。

図８は、特許文献１に記載された腕時計の概略構成図である。この腕時計２０は、時刻に応じた位置に図示しない長針と短針とを配置するものであり、腕時計ケース２１と、腕時計ケース２１の内部に収容されるプリント回路基板２２と、時針の配置および時間維持運動を行うステッピングモータ２３と、長波伝達によって伝播される時間伝信を受信する受信回路２４と、回路に電力を供給する電力貯蔵装置２５と、積層コア２６Ａにコイル２６Ｂを保持して形成される磁気アンテナ２６とを有する。

プリント回路基板２２は、時計を駆動するためのプロセッサ２２Ａおよび図示しない複数の回路部品を搭載して形成されており、磁気アンテナ２６のコイル２６Ｂを収容するための自由空間２２Ｃと、電力貯蔵装置２５を収容するための凹部２２Ｂとを有する。

磁気アンテナ２６は、受信感度を高めるものとして、シート状の軟鉄を積層した積層コア２６Ａを有しており、積層コア２６Ａは、腕時計ケース２１の内壁に沿って設けられている。積層コア２６Ａおよびコイル２６Ｂは、合成樹脂や接着剤をしみ込ませて硬化させることによって形成されており、プリント回路基板２２の端部に接着される。

また、磁気アンテナ２６は、受信回路２４と接続されており、プロセッサ２２Ａは、受信回路２４を介して時間伝信を入力すると、時計の針によって表示される時刻との偏差を比較し、偏差に応じてステッピングモータ２３を駆動して針を回転させることによって時間表示の修正を行わせる。
特開平１１−６４５４７号公報

しかし、特許文献１のアンテナによると、腕時計２０の内部に収容される各部品との干渉を避けて腕時計ケース２１の内壁に沿って磁気アンテナ２６を収容しているが、腕時計ケース２１が金属材料であると磁気アンテナ２６によって形成される磁界が腕時計ケース２１と錯交するため、磁気アンテナ２６の感度が低下するという問題がある。

従って、本発明の目的は、磁界の錯交を生じることなく受信感度に優れるアンテナおよび電子機器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、磁性体からなる芯部の周囲に導線を巻回してなるコイルを有するアンテナにおいて、
前記コイルの外側に高透磁性を有する磁性材料からなる磁性体層を設けたことを特徴とするアンテナを提供する。

前記コイルは、可撓性を有する前記芯部に前記導線を巻回することによって形成されていることが好ましい。

前記芯部は、アモルファス系金属の薄膜からなる積層体を可撓性を有する被覆材で覆って形成することができる。

前記磁性体層は、前記コイルの外側全体もしくは一部に設けられるようにしても良い。

このようなアンテナによれば、電波の受信時にアンテナの周囲に生じる磁力線を磁性体層に逃がすことが可能になるため、近傍に金属からなる物体が配置されるような状況でも磁界の錯交が生じることを防げる。

また、本発明は、上記目的を達成するため、時刻情報を含む電波を受信して時刻の修正を行う時刻修正機能を有した電子機器において、
前記電子機器の金属筐体内に収容され、磁性体からなる芯部の周囲に導線を巻回してなるコイルと、前記コイルの外側に前記金属筐体より大なる透磁性を有した磁性材料からなる磁性体層とを有するアンテナを設けたことを特徴とする電子機器を提供する。

前記電子機器は、電波修正時計であっても良い。

前記アンテナは、前記金属筐体の内側に沿って設けることが可能である。

前記アンテナは、前記金属筐体から４ｍｍ以下の距離に配置されることが好ましい。

前記芯部は、アモルファス系金属の薄膜からなる積層体を可撓性を有する被覆材で覆って形成することができる。

前記磁性体層は、前記コイルの外側全体もしくは前記金属筐体の配置される側に設けられるようにしても良い。

前記磁性体層は、前記コイルと別体で前記金属筐体との間に設けられても良い。

このようなアンテナによれば、電波の受信時にアンテナの周囲に生じる磁力線を磁性体層に逃がすことが可能になるため、アンテナを収容する金属筐体による磁界の錯交が生じることを防げる。

本発明のアンテナおよび電子機器によれば、磁力線を透過させる磁性体層をコイルの外側に設けたため、磁界の錯交を生じることなく受信感度に優れるようにすることができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施の形態に係る電子機器としての腕時計を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の長針、短針、および文字盤を除去した正面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ部の断面図である。

この腕時計１は、図１（ａ）に示すように時刻に応じた位置に長針１Ａと短針１Ｂとを文字盤１Ｃ上に配置するものであり、また、図１（ｂ）に示すように金属材料によって形成される腕時計ケース２と、腕時計ケース２の内部に収容される針駆動部３と、腕時計ケース２と針駆動部３との間に収容されて標準電波を受信するアンテナ部４と、針駆動部３の調整等を行うための調整部５によって構成されている。

針駆動部３は、図示しない構成として、回路基板と、長針１Ａ、短針１Ｂの配置および時間維持運動を行うステッピングモータと、長波伝達によって伝播される時間伝信を受信する受信回路と、回路に電力を供給する電力貯蔵装置とを有し、回路基板は、時計を駆動するためのプロセッサおよび複数の回路部品を搭載して形成されている。

また、針駆動部３は、受信回路から時間伝信を入力すると、表示時刻との偏差を比較し、偏差に応じてステッピングモータを駆動して長針１Ａと短針１Ｂとを回転させることによって時間表示の修正を行う。

アンテナ部４は、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように磁心部４０にコイル４１を保持して形成される磁気アンテナであり、針駆動部３の受信回路と接続される。コイル４１は、最外層に高透磁性を有する磁性体層４１０が積層されている。

磁性体層４１０は、腕時計ケース２を形成する金属材料より高い透磁性を有するアモルファス系金属材料等の磁性材料からなり、標準電波の受信時にアンテナ部４の周囲に生じる磁力線を磁性体層４１０に透過させるようになっている。

図２は、アンテナ部４の一部を切除した全体図である。アンテナ部４は、磁心部４０と、磁心部４０の周囲に受信する電波の周波数帯に応じたターン数で巻き回されたエナメル線等の絶縁被覆導線４１Ａによって形成されるコイル４１と、コイル４１の表面にポリイミド等の絶縁性材料によって形成される絶縁層４１Ｂと、絶縁層４１Ｂの表面に層状に設けられる磁性体層４１０とを有する。

磁性体層４１０は、表面にポリイミド等の絶縁性材料が設けられた薄膜状の磁性材料を絶縁層４１Ｂの外側に巻回して形成されており、高透磁性材料同士が積層状態で接触しないようになっている。なお、磁性体層４１０は、コイル４１の全体ではなく一部を覆うように設けられていても良い。

図３は、磁心部４０の部分断面図である。磁心部４０は、所定の厚さの薄膜状磁性材４０Ａを積層してなる芯部４０Ｂを被覆材としての熱収縮チューブ４０Ｃで覆って一体的に形成されており、熱収縮チューブ４０Ｃは、熱収縮に基づいて芯部４０Ｂの周囲に密着することによって薄膜状磁性材４０Ａを密着させている。

図４は、アンテナ部４の製造工程を概略的に示す斜視図であり、図５は各製造工程を示すフローチャートである。以下、図２から図５の図を参照しつつ各製造工程について説明する。
（ａ）芯部形成工程〔図４（ａ）〕
まず、厚さ１５μｍのアモルファス系金属からなる薄膜状磁性材４０Ａを所定の積層厚に積層して芯部４０Ｂを形成する。
（ｂ）樹脂被覆挿入工程〔図４（ｂ）〕
次に、熱収縮チューブ４０Ｃの内部に（ａ）で作成した芯部４０Ｂを挿入する。この熱収縮チューブ４０Ｃは、芯部４０Ｂの長さより大なる長さを有し、芯部４０Ｂを内部に挿入したとき芯部４０Ｂの両端部に余分長が生じるようにしておく。
（ｃ）樹脂被覆一体化工程〔図４（ｃ）〕
次に、加熱機に芯部４０Ｂが挿入された熱収縮チューブ４０Ｃを収容し、熱収縮チューブ４０Ｃの収縮温度以上に加熱して熱収縮チューブ４０Ｃを収縮させて磁心部４０を形成する。
（ｄ）コイル形成工程
次に、磁心部４０の所定の位置に絶縁被覆導線４１Ａを隙間が生じないように密に所定のターン数で巻回してコイル４１を形成する。コイル４１の巻回は機械巻きのほかに手作業によって行うことも可能である。絶縁被覆導線４１Ａは、巻き始め部分と巻き終わり部分を接着材等で固定される。
（ｅ）整形工程
次に、コイル４１および磁心部４０を加熱機内で加熱して熱収縮チューブ４０Ｃを軟化させた後、所望の形状に変形させる。変形後、全体を冷却する。このことによって熱収縮チューブ４０Ｃが再び硬化することにより磁心部４０が所望の形状に保持される。また、熱収縮チューブ４０Ｃと絶縁被覆導線４１Ａとの馴染みが向上して巻き付け状態も安定する。
（ｆ）絶縁層塗布工程
次に、コイル４１の表面にポリイミドを塗布することによって絶縁層４１Ｂを形成する。
（ｇ）磁性体層形成工程
次に、厚さ１５μｍのアモルファス系金属からなる薄膜状磁性材を絶縁層４１Ｂの外側に海苔巻き状に巻回し、コイル４１および絶縁層４１Ｂと一体化させることによって磁性体層４１０を形成する。このようにしてアンテナ部４を形成する。

図６は、第１の実施の形態のアンテナ部４を基準となるアンテナ部と比較した相対感度を示す図である。アンテナ部４については図６（ａ）に示すように磁性体層４１０の巻回数を横軸、相対感度を縦軸としており、図６（ｂ）に示すように腕時計ケース２およびバックメタル６との距離ｄを１ｍｍから４ｍｍの４種類に設定して測定を行った。その結果、磁性体層４１０の巻回数が大になる程、相対感度が向上することが確認された。しかしながら、巻回数１０以上では相対感度の改善率が低くなること、腕時計ケース２のサイズと針駆動部３との干渉等を考慮すると、磁性体層４１０の巻回数は２〜４回が好ましく、距離ｄは腕時計ケース２およびバックメタル６と接触している状態、又は腕時計ケース２およびバックメタル６と離れている状態でも４ｍｍ以下において顕著な効果が得られる。腕時計ケース２およびバックメタル６からの距離ｄが４ｍｍ以上では、相対感度の改善性が得られないことを本発明者は確認している。

上記した第１の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）コイル４１の外側に磁性体層４１０を設けたアンテナ部４とすることで、磁力線を磁性体層４１０に逃がすことができ、金属材料で形成される腕時計ケース２やバックメタル６と近接する状況でも磁界の錯交が生じることなく標準電波の安定した受信感度が得られる。
（２）磁心部４０の表面を覆う熱収縮チューブ４０Ｃによって芯部４０Ｂを一体化しているので、芯部が保持されて形状安定性を確保できるとともに優れた可撓性が得られる。このことによって適用対象の機器に応じた任意の形状にアンテナ部４を変形させることができる。また、磁心部４０に対して絶縁被覆導線４１Ａの巻回に基づくコイル形成工程を精度良く容易に行うことができ、小型であっても生産性に優れる。
（３）薄膜状磁性材４０Ａとして初透磁率の高いアモルファス系金属を用いているので、標準電波の受信感度に優れる。このことにより磁心部４０に軟鉄等の他の材質からなる磁性材を用いるものと比べてサイズを小にでき、機器の小型化に追従して搭載性を確保することができる。
（４）薄膜状磁性材４０Ａの積層数および絶縁被覆導線４１Ａのターン数を変更することで受信回路とのマッチングを容易に取ることができ、受信回路で感度の調整を行う手間を排除して回路構成全体の簡素化を図ることが可能になる。

なお、上記した第１の実施の形態では、薄膜状磁性材を絶縁層４１Ｂの外側に海苔巻き状に巻回して磁性体層４１０を形成する構成を説明したが、薄膜状磁性材を絶縁層４１Ｂの外側にスパイラル状に巻回して磁性体層４１０を形成するようにしても良い。また、磁性体層４１０についてもアンテナ部４と一体で形成する構成に限定されず、アンテナ部４の近傍に別体で形成しても磁力線を磁性体層４１０に逃がすことができる。

また、巻線としてエナメル線等の絶縁被覆導線４１Ａを用いた構成を説明したが、これに代えてエナメル線の上層にポリアミド系、ブチラール系、エポキシ系等の主成分からなる融着層を設けた自己融着導線を用いるようにしても良い。

この場合には、上記したコイル形成工程でコイル４１を形成した後、コイル４１および磁心部４０を加熱機内で加熱して融着層を熱融着させるとともに、融着層を熱収縮チューブ４０Ｃに融着させることによって磁心部４０と一体化させる。この融着層の融着には、上記した加熱処理に基づくものの他に、アルコール等の溶剤を用いた溶剤処理によって行うことも可能である。

また、自己融着導線の融着層は、その材質に応じて有機溶剤への浸漬、吹き付け等の溶剤処理に基づく融着を行うようにしても良い。また、加熱処理と溶剤処理を併用するものや、自己融着導線に通電することに基づく加熱処理を併用しても良い。また、アンテナ部４の変形後に絶縁性樹脂を付着させて固着状態を補強するようにしても良い。

図７は、第２の実施の形態に係る腕時計の断面図である。なお、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付している。

第２の実施の形態では、アンテナ部４に設けられる磁性体層４１０を半円状として腕時計ケース２側に設けた構成としており、磁性体層４１０は、コイル４１に接着によって取り付けられる。このような構成としても標準電波の受信時にアンテナ部４の周囲に生じる磁力線を磁性体層４１０に透過させることが可能である。

また、磁性体層４１０は、図７に示したようにアンテナ部４の外形に応じた形状を有していなくても良く、例えば、平板状に形成されて腕時計ケース２とコイル４１との間に配置されても良い。

また、アンテナ部４の形状についても円筒断面状のほかに扁平断面、あるいは矩形断面を有するものであっても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る電子機器としての腕時計を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の長針、短針、および文字盤を除去した正面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ部の断面図である。 アンテナ部の一部を切除した全体図である。 磁心部の部分断面図である。 アンテナ部の製造工程を概略的に示す斜視図である。 アンテナ部の各製造工程を示すフローチャートである。 第１の実施の形態のアンテナ部を基準となるアンテナ部と比較した相対感度を示す図であり、（ａ）は特性図、（ｂ）は腕時計ケースおよびバックメタルとの距離ｄを示す図である。 第２の実施の形態に係る腕時計の断面図である。 特許文献１に記載された腕時計の概略構成図である。

符号の説明

１、腕時計 １Ａ、長針 １Ｂ、短針 １Ｃ、文字盤 ２、腕時計ケース
３、針駆動部 ４、アンテナ部 ５、調整部 ６、バックメタル １０、巻回数
２０、腕時計 ２１、腕時計ケース ２２、プリント回路基板
２２Ａ、プロセッサ ２２Ｂ、凹部 ２２Ｃ、自由空間
２３、ステッピングモータ ２４、受信回路 ２５、電力貯蔵装置
２６、磁気アンテナ ２６Ａ、積層コア ２６Ｂ、コイル ４０、磁心部
４０Ａ、薄膜状磁性材 ４０Ｂ、芯部 ４０Ｃ、熱収縮チューブ
４１、コイル ４１Ａ、絶縁被覆導線 ４１Ｂ、絶縁層
４１０、磁性体層

Claims (11)

1. 磁性体からなる芯部の周囲に導線を巻回してなるコイルを有するアンテナにおいて、
   前記コイルの外側に高透磁性を有する磁性材料からなる磁性体層を設けたことを特徴とするアンテナ。
2. 前記コイルは、可撓性を有する前記芯部に前記導線を巻回することによって形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
3. 前記芯部は、アモルファス系金属の薄膜からなる積層体を可撓性を有する被覆材で覆って形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
4. 前記磁性体層は、前記コイルの外側全体もしくは一部に設けられることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
5. 時刻情報を含む電波を受信して時刻の修正を行う時刻修正機能を有した電子機器において、
   前記電子機器の金属筐体内に収容され、磁性体からなる芯部の周囲に導線を巻回してなるコイルと、前記コイルの外側に前記金属筐体より大なる透磁性を有した磁性材料からなる磁性体層とを有するアンテナを設けたことを特徴とする電子機器。
6. 前記電子機器は、電波修正時計であることを特徴とする請求項５記載の電子機器。
7. 前記アンテナは、前記金属筐体の内側に沿って設けられることを特徴とする請求項５記載の電子機器。
8. 前記アンテナは、前記金属筐体から４ｍｍ以下の距離に配置されることを特徴とする請求項５記載の電子機器。
9. 前記芯部は、アモルファス系金属の薄膜からなる積層体を可撓性を有する被覆材で覆って形成されていることを特徴とする請求項５記載の電子機器。
10. 前記磁性体層は、前記コイルの外側全体もしくは前記金属筐体の配置される側に設けられることを特徴とする請求項５記載の電子機器。
11. 前記磁性体層は、前記コイルと別体で前記金属筐体との間に設けられることを特徴とする請求項５記載の電子機器。

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