JP2005269234A - アンテナ、電子機器、およびアンテナの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型であっても標準電波の受信感度に優れ、省コスト性、機器搭載性、生産性に優れるアンテナ、電子機器、およびアンテナの製造方法を提供する。
【解決手段】 積層コア部５０の端部にフェライトからなるエンドキャップ５２を設けているので、集磁性が向上し、小形であっても受信感度に優れるアンテナ部５が得られる。積層コア部５０は、薄膜状磁性材５００を積層して芯部５００Ａを形成し、この芯部５００Ａを熱収縮チューブ５０１で被覆して形成しているので、型崩れを生じることなくアンテナ部５の優れた可撓性を付与でき、アンテナ部５の収容スペースに制約のある場合や小形の電子機器等への搭載性に優れる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コアの周囲に巻線を巻回してなるアンテナ、電子機器、およびアンテナの製造方法に関し、特に、小型であっても標準電波の受信感度に優れ、省コスト性、機器搭載性、生産性に優れるアンテナ、電子機器、およびアンテナの製造方法に関する。

従来、定時報知信号等の時刻情報を含む電波を受信し、それにより時刻の修正を行う電波時計が知られている。電波時計の時刻修正には、通常、周波数が４０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚ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り、標準電波の受信性に優れ、かつ、腕時計等の小型サイズの電子機器に適用可能で高感度のアンテナが要求されている。

このような電波時計機能を有する腕時計として、コアによって保持されたコイルからなる磁気長波アンテナを有する遠隔制御腕時計がある（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の遠隔制御腕時計は、コイルは、アンテナの感度レベルを高めるために、特にシート型の非晶質金属などの高い透磁性を有する電磁ソフト材料による柔軟ストリップの積み重ねを有する積層化されたコアを有する。積層化されたコアは、具体的には長い曲げられた束状のソフトアイアン薄板からなるコアである。

特許文献１の遠隔制御腕時計によれば、曲げられた積層コアが１８０°の角度を超えて延びる場合に高レベルのアンテナ感度を達成し得る。これは１８０°を超えて突出する積層化されたソフトアイアンのコアの端部が電極キャップのようなフィールド強化効果を有し、アンテナコイルの指向性の感度をいくらか減少することによるとの記載がある。
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、以下に示すような問題がある。
（１）磁心部に軟鉄のコアを用いているため、長波の受信感度が充分でなく、その結果、充分な感度を得るためのアンテナのサイズが必要となって小型機器への適用が難しいという問題がある。特に、女性用の電波時計のように腕時計ケースがより小さい場合には、上記した受信感度の低下がより顕著となる。
（２）シート状の軟鉄を積層して接着剤等で一体化することにより積層コアを形成しているため、アンテナの小型化を図ろうとすると積層コアを高密度で精度良く形成するための高度な技術が必要となってコストアップを招くという問題がある。また、積層コアの曲げ量が大になると、積層部分に剥がれが生じて磁心部の形状安定性が失われてしまうことから、機器の小型化に対して良好な搭載性を確保することが難しく、電子機器の生産性を阻害するという問題もある。

従って、本発明の目的は、小型であっても標準電波の受信感度に優れ、省コスト性、機器搭載性、生産性に優れるアンテナ、電子機器、およびアンテナの製造方法を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、薄膜状磁性材の積層体からなるコア部と、前記コア部の周囲に巻線を巻回して形成される巻線部と、磁性体によって形成されて前記巻線部の端部に位置するように前記コア部に設けられる集磁部とを有するアンテナを提供する。

また、本発明は、上記の目的を達成するため、薄膜状磁性材の積層体からなるコア部と、前記コア部の周囲に巻線を巻回して形成される巻線部と、磁性体によって形成されて前記巻線部の端部に位置するように前記コア部に設けられる集磁部とを有するアンテナを筐体の内部に収容してなる電子機器を提供する。

また、本発明は、上記の目的を達成するため、薄膜状の磁性材料の積層に基づいてコアを形成するコア形成工程と、前記コアの外周に巻線を巻回して巻線部を形成する巻線工程と、前記巻線部の端部に磁性材料からなる集磁部を装着する集磁部装着工程とを有するアンテナの製造方法を提供する。

また、本発明は、上記の目的を達成するため、薄膜状の磁性材料の積層に基づいてコアを形成するコア形成工程と、前記コアの端部に磁性材料からなる一対の集磁部を装着する集磁部装着工程と、前記一対の集磁部の間に巻線を巻回して巻線部を形成する巻線工程とを有するアンテナの製造方法を提供する。

本発明によれば、薄膜状磁性材の積層体からなるコア部の周囲に巻線部を形成し、この巻線部の端部に磁性体によって形成される集磁部を設けることによって磁束の集磁性が向上し、標準電波の受信感度に優れる小型のアンテナを低コストで安定して生産できる。

（第１の実施の形態）
（腕時計１の構成）
以下、本発明の実施の形態について図面を基に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電波時計としての腕時計を示し、（ａ）は腕時計の正面図、（ｂ）は長針、短針、および文字盤を除去した腕時計を示す図である。

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、金属材料によって形成される腕時計ケース２と、長針１Ａと短針１Ｂの調整等を行う調整部３と、金属材料によって形成されて腕時計ケース２をユーザの腕に固定するベルト４腕時計とを有している。なお、長針、短針、および文字盤の表面は図示しない透明なガラスで覆われている。

腕時計ケース２は、図１（ｂ）に示す長針、短針、および文字盤を除いた状態においてバックメタル６の上に標準電波を受信するアンテナ部５と、長針および短針を駆動する針駆動部７とを収容しており、アンテナ部５は、針駆動部７の上方に半円状に形成されるアンテナ収容部６Ａに沿って曲線をなすように収容されている。

（アンテナ部５の構成）
図２は、アンテナ部を示す斜視図である。同図においては説明の便宜上、変形させる前の状態のものを示している。アンテナ部５は、アモルファス系金属からなる薄膜状磁性材５００を積層して形成された芯部５００Ａを熱収縮チューブ５０１で包囲して一体化した積層コア部５０と、積層コア部５０の長さ方向にエナメル線からなる巻線５１０を巻回して形成された巻線部５１と、磁性体であるフェライトのバルク材によって矩形状に形成されて積層コア部５０の端部に固定されるエンドキャップ５２とを有する。

なお、エンドキャップ５２は、矩形以外に円形状等の他の形状で形成することも可能である。また、薄膜状磁性材５００は、透磁性に優れる材料であれば他の材料であっても良い。

（アンテナ部５の製造方法）
図３および図４は、アンテナ部の製造工程を示す図であり、図３はアンテナ部の斜視図、図４はアンテナ部の各製造工程を示す図である。以下、各製造工程について説明する。

（芯部形成工程）
まず、図３（ａ）に示すように、厚さ１５μｍのアモルファス系金属からなる薄膜状磁性材５００を所定の厚さに積層して芯部５００Ａを形成する。

（樹脂被覆工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、熱収縮チューブ５０１の内部に（ａ）で作成した芯部５００Ａを挿入する。この熱収縮チューブ５０１は、芯部５００Ａの長さより大なる長さを有し、芯部５００Ａを内部に挿入したとき芯部５００Ａの両端部に余分長が生じるようにしておく。

（樹脂被覆一体化工程）
次に、図３（ｃ）に示すように、加熱機に芯部５００Ａを挿入された熱収縮チューブ５０１を収容し、熱収縮チューブ５０１の収縮温度以上に加熱して熱収縮チューブ５０１を収縮させて積層コア部５０を形成する。

（巻線部形成工程）
図４（ａ）から（ｄ）は、積層コア部に巻線を巻回して巻線部を形成する巻線部形成工程を示す図である。

まず、図４（ａ）に示すように積層コア部５０を用意する。次に、図４（ｂ）に示すように積層コア部５０の一端から巻線５１０を隙間が生じないように巻回して巻く。次に、図４（ｃ）に示すように積層コア部５０の両端にエンドキャップ５２を装着し、更に巻線を巻回することによって巻線部５１を形成する。エンドキャップ５２は、脱落を防ぐためにエポキシ系等の接着剤に固定することが好ましい。次に、図４（ｄ）に示すように巻線部５１を加熱しながら所望の曲線状に変形させる。変形後は加熱を停止して冷却することにより、変形状態を定着させる。

図５は、アンテナ部の集磁性を示す図であり、（ａ）はエンドキャップなしの状態を示す図、（ｂ）はエンドキャップありの状態を示す図である。図５（ａ）に示すように積層コア部５０にエンドキャップ５２を設けない状態の磁束５５の集磁性に対して、図５（ｂ）に示すエンドキャップ５２を設けた状態では集磁される磁束５５が増えており、集磁性が向上している。

図６は、第１の実施の形態に係るアンテナ部の特性図であり、（ａ）は感度特性を示す図、（ｂ）は温度特性を示す図である。感度特性について、第１の実施の形態のアンテナ部５は、エンドキャップ５２の装着に基づく集磁性の向上によってエンドキャップ５２のアンテナ部に対して出力電圧比が向上しており、受信感度が良好であることを示す。

また、温度特性については、エンドキャップ５２の材質（フェライト）の温度特性に基づいて温度変化に対する同調周波数の変位が生じる。しかしながら、温度変化が少ない屋内や、空調管理された空間での使用においては問題なく使用できる。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によると、以下の効果が得られる。
（１）積層コア部５０の端部にフェライトからなるエンドキャップ５２を設けているので、集磁性が向上し、小形であっても受信感度に優れるアンテナ部５が得られる。

（２）薄膜状磁性材５００を積層して芯部５００Ａを形成し、この芯部５００Ａを熱収縮チューブ５０１で被覆して積層コア部５０を形成しているので、芯部５００Ａの型崩れを防いでアンテナ部５の優れた可撓性を付与でき、アンテナ部５の収容スペースに制約のある場合や小形の電子機器等への搭載性に優れる。

（３）積層コア部５０の形状が安定するので、巻線部５１の形状安定性に優れる。また、巻線の巻回が安定して行えることから、生産性に優れる。

（４）薄膜状磁性材５００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。このことにより積層コア部５０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。

（５）薄膜状磁性材５００の積層数および巻線５１０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る。そのため、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、第１の実施の形態では、エンドキャップ５２を構成する磁性体としてフェライトを用いたが、他の磁性体としてアモルファス系金属を用いても良い。

（巻線部形成工程の変形例）
図７（ａ）から（ｅ）は、アンテナ部の巻線部形成工程の変形例を示す図である。この巻線形成工程では、積層コア部５０の両端にエンドキャップ５２を装着して巻線を巻回する点が相違している。

まず、図７（ａ）に示すように積層コア部５０を用意する。次に、図７（ｂ）に示すように積層コア部５０の両端にエンドキャップ５２を装着する。次に、図７（ｃ）に示すように積層コア部５０の一端から巻線５１０を隙間が生じないように巻回して巻く。次に、図７（ｄ）に示すように巻線をエンドキャップ５２部分まで巻回し、エポキシ系等の接着剤で接着して巻線部５１をエンドキャップ５２と一体化する。次に、図４（ｄ）に示すように巻線部５１を加熱しながら所望の曲線状に変形させる。変形後は加熱を停止して冷却することにより、変形状態を定着させる。

（変形例の効果）
変形例によれば、エンドキャップ５２によって巻線５１０の巻回時に型崩れが生じることを防止できる。また、エンドキャップ５２間に巻線５１０を高密度かつ容易に巻回することができる。このような構成によれば、エンドキャップ５２近傍により多くの巻線５１０を巻回できることから、占積率が向上して受信感度を向上させることができる。

（第２の実施の形態）
（アンテナ部５の構成）
図８は、アンテナ部を示す斜視図である。同図においても説明の便宜上、変形させる前の状態のものを示している。第２の実施の形態では、フェライトからなるＬ字型の分割片５２０および５２１を組み合わせて中空の矩形状に形成したエンドキャップ５２を積層コア部５０の両端に装着した構成が第１の実施の形態と相違している。また、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共通する引用数字を付して説明している。

エンドキャップ５２は、分割片５２０および５２１は、フェライトのバルク材からＬ字型に切り出したものを用いて中空の矩形状に接着したものである。

図９は、第２の実施の形態のアンテナ部についての集磁性を示す図である。アンテナ部５は、電波受信時にエンドキャップ５２において生じるうず電流５６が分割片５２０および５２１によって断ち切られることにより、磁束５５の集磁性が向上する。

図１０は、第２の実施の形態に係るアンテナ部の特性図であり、（ａ）は感度特性を示す図、（ｂ）は温度特性を示す図である。感度特性について、第２の実施の形態のアンテナ部５は、分割片５２０および５２１の組材からなるエンドキャップ５２を設けることで、フェライトのバルク材からなるエンドキャップ５２を設けた場合よりも更に受信感度が向上している。

また、温度特性については、バルク材からなるエンドキャップ５２を装着した場合と比較して温度特性が安定することが確認されている。具体的には、−１０℃から６０℃の範囲で同調周波数の変化が抑えられることにより、温度変化の著しい環境条件下でも安定した受信感度を有する。

（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によると、積層コア部５０の端部にＬ字型の分割片５２０および５２１を組み合わせて中空の矩形状に形成したフェライトのエンドキャップ５２を設けているので、エンドキャップ５２内に生じるうず電流５６を断ち切ることができ、そのことによって磁束５５の集磁性が向上し、小形であっても受信感度に優れるアンテナ部５が得られる。

なお、第２の実施の形態では、エンドキャップ５２をＬ字型の分割片５２０および５２１からなる組材で構成しているが、エンドキャップ５２内に生じるうず電流５６を断ち切ることができれば良く、例えば、立方体状の分割片を８個接着して中空状に形成したものであっても良い。

また、エンドキャップ５２は、Ｌ字型の分割片５２０および５２１からなる組材を予め組み立てたものを装着するもののほか、分割片５２０および５２１で積層コア部５０の端部を直に挟んで取り付けることにより組材とするものであっても良い。

（第３の実施の形態）
（アンテナ部５の構成）
図１１は、第３の実施の形態に係るアンテナ部を示す斜視図である。同図においても説明の便宜上、変形させる前の状態のものを示している。第３の実施の形態では、フェライトからなるコの字型の分割片５２２および「コの字」の開口部分を埋める分割片５２３を組み合わせて中空の矩形状に形成したエンドキャップ５２を積層コア部５０の両端に装着した構成が第１の実施の形態と相違している。

（第３の実施の形態の効果）
このようなエンドキャップ５２の場合、上記したアンテナ部５としての好ましい効果に加えて、例えば、分割片５２２を予めアンテナ部５の装着部に接着剤等で固定しておき、別工程で巻線部５１を周囲に巻回された積層コア部５０を分割片５２２の開口部に挿入して一体化し、開口部を分割片５２３で封止するようにしても良い。

また、開口部を分割片５２３で封止せず、接着剤等で固める構成としても良い。このような場合でも第２の実施の形態と同様に受信感度および温度特性に優れるアンテナ部５を提供することができる。また、分割片５２２および５２３を予め組み立てて組材としてのエンドキャップ５２としておき、これを積層コア部５０の端部に取り付けるようにしても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る電波時計としての腕時計を示し、（ａ）は腕時計の正面図、（ｂ）は長針、短針、および文字盤を除去した腕時計を示す図である。 アンテナ部を示す斜視図である。 アンテナ部の製造工程を示す斜視図である。 アンテナ部の各製造工程を示す図である。 アンテナ部の集磁性を示す図であり、（ａ）はエンドキャップなしの状態を示す図、（ｂ）はエンドキャップありの状態を示す図である。 第１の実施の形態に係るアンテナ部の特性図であり、（ａ）は感度特性を示す図、（ｂ）は温度特性を示す図である。 アンテナ部の巻線部形成工程の変形例を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナ部を示す斜視図である。 第２の実施の形態のアンテナ部についての集磁性を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナ部の特性図であり、（ａ）は感度特性を示す図、（ｂ）は温度特性を示す図である。 第３の実施の形態に係るアンテナ部を示す斜視図である。

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、調整部 ４、ベルト ５、アンテナ部
６Ａ、アンテナ収容部 ６、バックメタル ７、針駆動部 ５０、積層コア部
５１、巻線部 ５２、エンドキャップ ５５、磁束 ５６、電流
５００、薄膜状磁性材 ５００Ａ、芯部 ５０１、熱収縮チューブ
５１０、巻線 ５２０、分割片 ５２２、分割片 ５２３、分割片

Claims (14)

1. 薄膜状磁性材の積層体からなるコア部と、
   前記コア部の周囲に巻線を巻回して形成される巻線部と、
   磁性体によって形成されて前記巻線部の端部に位置するように前記コア部に設けられる集磁部とを有するアンテナ。
2. 前記集磁部は、前記磁性体のバルク材によって形成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
3. 前記集磁部は、前記磁性体の分割片を組み合わせて形成されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
4. 前記積層体は、積層された前記薄膜状磁性材を熱収縮チューブで包囲することにより一体的に形成されている請求項１記載のアンテナ。
5. 前記巻線部は、予め前記集磁部を取り付けられた前記コア部に前記巻線を巻回して形成されている請求項１記載のアンテナ。
6. 前記コア部は、可撓性を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
7. 薄膜状磁性材の積層体からなるコア部と、前記コア部の周囲に巻線を巻回して形成される巻線部と、磁性体によって形成されて前記巻線部の端部に位置するように前記コア部に設けられる集磁部とを有するアンテナを筐体の内部に収容してなる電子機器。
8. 前記アンテナは、標準電波を受信する電波時計に収容されることを特徴とする請求項７記載の電子機器。
9. 前記アンテナは、金属からなる前記筐体の内部に収容されることを特徴とする請求項７記載の電子機器。
10. 薄膜状の磁性材料の積層に基づいてコアを形成するコア形成工程と、
    前記コアの外周に巻線を巻回して巻線部を形成する巻線工程と、
    前記巻線部の端部に磁性材料からなる集磁部を装着する集磁部装着工程とを有するアンテナの製造方法。
11. 薄膜状の磁性材料の積層に基づいてコアを形成するコア形成工程と、
    前記コアの端部に磁性材料からなる一対の集磁部を装着する集磁部装着工程と、
    前記一対の集磁部の間に巻線を巻回して巻線部を形成する巻線工程とを有するアンテナの製造方法。
12. 前記集磁部装着工程は、前記磁性材料のバルク材を前記集磁部として前記コアの端部に組み付けることを特徴とする請求項１０又は１１記載のアンテナの製造方法。
13. 前記集磁部装着工程は、前記磁性材料の分割片を予め組み立ててなる組材を前記集磁部として前記コアの端部に組み付けることを特徴とする請求項１０又は１１記載のアンテナの製造方法。
14. 前記集磁部装着工程は、前記磁性材料の分割片を前記コアの端部に直接取り付けることにより組材とすることを特徴とする請求項１０又は１１記載のアンテナの製造方法。