JP2005333449A - アンテナコイル - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が単純であり、高感度でありながら薄型化が可能なアンテナコイルを提供する。
【解決手段】 コア２の周囲にＸ軸コイル３とＹ軸コイル４とが巻装されてなるＸＹコイルユニット５と、このＸＹコイルユニット５の周囲に巻装されたＺ軸コイル６とを具備し、前記Ｘ軸コイル３とＹ軸コイル４とＺ軸コイル６とからなる三個のコイルは互いに直交する方向を軸とするように配置されたアンテナコイル１であって、前記ＸＹコイルユニット５と前記Ｚ軸コイル６との周囲にインサート成形された樹脂部７により前記ＸＹコイルユニット５と前記Ｚ軸コイル６とを一体化する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば自動車のキーレスエントリーシステムなどに用いられるアンテナコイルに関する。

従来から、車両用の電子キーシステムとして、電子キーとしてのＩＣカード（携帯側送受信機）にアンテナコイルを設け、車両側のカードリーダ（外部側送受信機）にＩＣカードのアンテナコイルと電磁結合されるアンテナコイルを設け、車両側のカードリーダのアンテナコイルから質問信号を空中を介して送信し、この質問信号をＩＣカードのアンテナコイルが受信すると、そのＩＣカードがアンテナコイルから応答信号として車両固有のＩＤコード信号を送信するようになっており、カードリーダは、ＩＣカードから送信されたＩＤコードを読取り、車両側に予め記憶されているＩＤコードと比較して両者が一致すると、ドアロックやアンロック或いはエンジンの始動などを行うようになっている技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

近年、無指向性の受信感度を得るため、互いに直交する方向を軸とする３個のコイルを備えた三軸アンテナコイルが提案されている。三軸のアンテナコイルにおいては、装置の小型化や携帯性などの点から、３個のコイルをできるだけ無駄なく配置し、占有面積をなるべく小さくすることが望まれている。
一例として、特許文献２，３には、Ｘ軸コイルとＹ軸コイルがコアの巻枠部に巻線され、このＸ軸コイル及びＹ軸コイルを取り囲むように絶縁性を有する巻枠が配置され、この巻枠の周囲にＺ軸コイルが巻線されたアンテナコイルが記載されている。
また、特許文献４には、扁平板状体のコアの四方辺部に十字状の巻線用凹部が形成されるとともに、この巻線用凹部よりも外側の外周面に巻線用外周溝が設けられ、Ｘ軸コイル及びＹ軸コイルが巻線用凹部に巻線され、Ｚ軸コイルが巻線用外周溝に巻線されたアンテナコイルが記載されている。
特開平８−２７４６８２号公報 特開２００３−９２５０９号公報 特開２００４−３２７５４号公報 特開２００３−２４９８１６号公報

従来の三軸アンテナコイルにおいては、コアやその周囲に配設された巻枠に溝などの凹部を設け、その凹部にコイルを巻線して収納するようにしている。しかしなから、コイルがコアや巻枠から外れないようにするためには、凹部の深さはコイルが巻線された層厚よりも大きくとられている。換言すれば、コアや巻枠には、凹部の周囲にコイルの外面よりも突出した突出部が形成されていることになる。このため、アンテナコイルの小型化及び薄型化にとって不利である。また、凹部でコイルを保持するため、コアや巻枠の形状が複雑であるため、コアや巻枠の周囲にコイルを巻線して形成する作業には手間が掛かり、製造コストが増大するという問題もある。
特許文献２，３に記載の発明では、コイルのリード端末が接続される電極（端子）が巻枠などの上下面に設けらているが、この場合、アンテナコイルの厚みがさらに厚くなるので薄型化の点でさらに不利である。また、リード端末と電極との接続部が巻枠から突出しているので衝撃などを受けた際に外れたり損傷したりするおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、構造が単純であり、高感度でありながら薄型化が可能なアンテナコイルを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、コアの周囲にＸ軸コイルとＹ軸コイルとが巻装されてなるＸＹコイルユニットと、このＸＹコイルユニットの周囲に巻装されたＺ軸コイルとを具備し、前記Ｘ軸コイルとＹ軸コイルとＺ軸コイルとからなる三個のコイルは互いに直交する方向を軸とするように配置されたアンテナコイルであって、前記ＸＹコイルユニットと前記Ｚ軸コイルとの周囲にインサート成形された樹脂部により前記ＸＹコイルユニットと前記Ｚ軸コイルとが一体化されていることを特徴とするアンテナコイルを提供する。
上述のアンテナコイルにおいては、前記樹脂部に前記三個のコイルの各端末が接続された電極をインサート成形により固定し、前記電極の一部が前記樹脂部の外に露出された構成とすることも可能である。
前記Ｚ軸コイルは、前記樹脂部の内部において、接着剤により前記ＸＹコイルユニットに接着固定されていることもできる。

本発明によれば、ＸＹコイルユニットとＺ軸コイルとの周囲にインサート成形された樹脂部により、ＸＹコイルユニットとＺ軸コイルとが一体化されているので、アンテナコイルの構造を従来より単純にすることができる。コイルを保持する構造が、従来のようにコイルの内側に配設されるコア等によるのではなく、コイルの外側に成形された樹脂部によるので、アンテナコイルを小型化及び薄型化することができる。
コイルの各端末が接続された電極がインサート成形により樹脂部に固定した構成によれば、アンテナコイルの厚みを増すことなく電極を固定することができるので、アンテナコイルの薄型化に有利である。また、リード端末と電極との接続箇所を樹脂部に埋没させることができるので、衝撃や外力等に対する耐久性に優れたアンテナコイルを得ることができる。
Ｚ軸コイルを樹脂部の内部で接着剤によりＸＹコイルユニットに接着固定した場合、インサート成形の前に予めＺ軸コイルとＸＹコイルユニットとの位置関係を保って固定することができる。これにより、製造工程の作業性が改善される。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１、図２（ａ）、図２（ｂ）等に示すように、本形態例のアンテナコイル１は、コア２の周囲にＸ軸コイル３とＹ軸コイル４とが巻装されてなるＸＹコイルユニット５と、このＸＹコイルユニット５の周囲に巻装されたＺ軸コイル６とを備え、ＸＹコイルユニット５とＺ軸コイル６とが、これらの周囲にインサート成形により形成された樹脂部７によって一体化された構成のものである。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、ＸＹコイルユニット５は、略四角状のコア２の周囲に、Ｘ軸コイル３とＹ軸コイル４とが互いに直交する方向に巻装された構成になっている。ここではコア２として中実平板状のコアを採用している。コア２の材質としては、フェライトやアモルファス合金など様々な軟磁性材料を採用可能である。

Ｚ軸コイル６は、巻線用導線を円形状に巻き回してなる空芯コイルである。図３（ａ），図３（ｂ）の樹脂部７が省略されて図示した図面から理解されるように、ＸＹコイルユニット５は、Ｚ軸コイル６の中空部６ｃ内に収容されている。
ＸＹコイルユニット５とＺ軸コイル６との周囲には、インサート成形により、ＸＹコイルユニット５とＺ軸コイル６とを一体化するように樹脂部７が形成されている。樹脂部７には、例えば熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いることができる。
図１においては、ＸＹコイルユニット５とＺ軸コイル６とが樹脂部７に埋没した構成を図示している。この場合、樹脂部７がコイル３，４，６等を保護する被覆となり、好ましい。なお、本発明においては、コイル３，４，６及び／又はコア２の一部が樹脂部７の外に露出していてもよい。

Ｘ軸コイル３とＹ軸コイル４とＺ軸コイル６とからなる三個のコイルは互いに直交する方向を軸とするように配置されている。これにより、本形態例のアンテナコイル１は、三次元の任意の方向を受信可能な無指向性の３軸アンテナコイルとして機能し、高い受信感度が得られる。
インサート成形の前に、不図示の接着剤により、ＸＹコイルユニット５とＺ軸コイル６とを接着固定して仮止めすることができる。この場合、インサート成形の前に予めＺ軸コイルとＸＹコイルユニットとの位置関係を固定することができるので、製造工程の作業性が改善される。

ここで、Ｘ軸コイル３の両端末３ａ，３ｂと、Ｙ軸コイル４の両端末４ａ，４ｂと、Ｚ軸コイルの両端末６ａ，６ｂとは、それぞれ樹脂部７の外周に固定された電極８に接続されている。電極８の形状は特に限定されるものではなく、例えば図示の円柱状のほか、角柱状などが挙げられる。電極８の一部は樹脂部７内に埋没しており、一部は樹脂部７の外に露出されている。
電極８を樹脂部７に固定する方法としては、ＸＹコイルユニット５及びＺ軸コイル６の周囲に樹脂部７をインサート成形するときに、一緒にインサート成形する方法が挙げられる。インサート成形により樹脂部７と電極８とが強固に接合され、抜けにくくするためには、例えば電極８の表面に溶融樹脂が陥入するような凹部（図示略）を形成して樹脂部７が電極８の凹部に食い込むようにしたり、電極８の表面にローレット加工等の凹凸を形成して電極８と樹脂部７との接触面積が大きくなるようにしたりすることが好ましい。

コイル３，４，６の各端末３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ（リード端末）と電極８との接続は、例えばレーザー溶接や抵抗溶接等を利用したスポット溶接によって行うことができる。
コイル３，４，６の各端末３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂと電極８との接続箇所は、樹脂部７に埋没させることが好ましい。これにより、衝撃や外力等に対する耐久性に優れたアンテナコイルを得ることができる。

次に、本形態例のアンテナコイル１を製造する手順の一例を説明する。
図４に示すように、コア２の周囲にＸ軸コイル３とＹ軸コイル４とが巻装されたＸＹコイルユニット５を作製する。Ｘ軸コイル３およびＹ軸コイル４としては、空芯コイルをコア２に挿入したものでもよいし、コア２に導線を巻回してコイルを形成してもよい。
次いで、図３に示すように、このＸＹコイルユニット５をＺ軸コイル６の中空部６ｃに挿入し、三個のコイル３，４，６が互いに直交する方向を軸とするように配置する。そしてＸＹコイルユニット５とＺ軸コイル６と成形型に入れ、図２に示すように、インサート成形により周囲に樹脂部７を形成する。
電極８は、インサート成形の前にコイル３，４，６の端末３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂに接続しておくことができる。または、コイル３，４，６の端末３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂがインサート成形後の樹脂部７から露出するように引き出しておき、インサート成形後にコイル３，４，６の端末３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂを電極８に接続することも可能である。

このアンテナコイル１を携帯用電子キーのデータ送受信カード用アンテナとして使用する場合、アンテナコイル１は、車両固有のＩＤコード信号等を記憶する記憶部を兼ねる制御部などとともに、ＩＣカード内に埋設して使用される。
また、データ送受信カード用アンテナを用いた車両用の電子キーシステムは、電子キーとしてのＩＣカードに、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイルおよびＺ軸コイルを有する３軸タイプのアンテナコイル１を設け、車両側のカードリーダ（外部側送受信機）にＩＣカードのデータ送受信カード用アンテナと電磁結合されるアンテナコイルを設け、車両とＩＣカードとが所定距離内となった場合に、車両側のカードリーダのアンテナコイルから質問信号を空中伝播信号である電磁誘導信号として送信するように構成されている。
この際、ＩＣカード駆動用の電力も送られ、この質問信号をＩＣカードの３軸タイプのデータ送受信カード用アンテナが受信すると、３軸タイプのデータ送受信カード用アンテナから応答信号として、ＩＣカードの制御部に記憶されている車両固有のＩＤコード信号を空中伝播信号である電磁誘導信号として送信するようになっている。
カードリーダは、ＩＣカードから送信されたＩＤコードを読取り、車両側に予め記憶されているＩＤコードと比較し、両者が一致すると、ドアロックやアンロック或いはエンジンの始動などを行うようになっている。

本形態例のアンテナコイルによれば、ＸＹコイルユニットとＺ軸コイルとの周囲にインサート成形された樹脂部により、ＸＹコイルユニットとＺ軸コイルとが一体化されているので、アンテナコイルの構造を従来よりも単純にすることができる。コイルを保持する構造が、従来のようにコイルの内側に配設されるコア等によるのではなく、コイルの外側に成形された樹脂部によるので、アンテナコイルを小型化及び薄型化することができる。アンテナコイルの内部空間を最大限有効活用することができるので、コイルの導線として断面積の大きい太線を採用することができ、受信感度を向上することができる。
従来技術に例示した発明のような複雑な形状の巻枠が不要であり、コアの周囲に空芯コイルを挿入して周囲に樹脂をインサート成形することにより製造することができるので、生産性を改善することができ、低価格化を実現できる。

コイルの各端末が接続された電極がインサート成形により樹脂部に固定した構成によれば、アンテナコイルの厚みを増すことなく電極を固定することができるので、アンテナコイルの薄型化に有利である。また、リード端末と電極との接続箇所を樹脂部に埋没させることができるので、衝撃や外力等に対する耐久性に優れたアンテナコイルを得ることができる。
本形態例のアンテナコイルを携帯用電子キーのデータ送受信カード用アンテナとして使用する場合には、電子キー内の省スペース化が可能となる。

本発明は、例えば車両用のキーレスエントリーシステム（電子キーシステム）やＩＣカードなどに使用されるアンテナコイルに利用することができる。

本発明のアンテナコイルの一例を示す外観図である。 図１のアンテナコイルの（ａ）平面視断面図、（ｂ）正面視断面図である。 図１のアンテナコイルの樹脂部を省略して図示した（ａ）平面図、（ｂ）正面視断面図である。 図１のアンテナコイルにおけるＸＹコイルユニットを示す（ａ）平面図、（ｂ）正面視断面図である。

符号の説明

１…アンテナコイル、２…コア、３…Ｘ軸コイル、３ａ，３ｂ…Ｘ軸コイルの端末、４…Ｙ軸コイル、４ａ，４ｂ…Ｙ軸コイルの端末、５…ＸＹコイルユニット、６…Ｚ軸コイル、６ａ，６ｂ…Ｚ軸コイルの端末、７…樹脂部、８…電極。

Claims (3)

1. コアの周囲にＸ軸コイルとＹ軸コイルとが巻装されてなるＸＹコイルユニットと、このＸＹコイルユニットの周囲に巻装されたＺ軸コイルとを具備し、前記Ｘ軸コイルとＹ軸コイルとＺ軸コイルとからなる三個のコイルは互いに直交する方向を軸とするように配置されたアンテナコイルであって、
   前記ＸＹコイルユニットと前記Ｚ軸コイルとの周囲にインサート成形された樹脂部により前記ＸＹコイルユニットと前記Ｚ軸コイルとが一体化されていることを特徴とするアンテナコイル。
2. 前記樹脂部には、前記三個のコイルの各端末が接続された電極がインサート成形により固定されており、前記電極の一部は前記樹脂部の外に露出されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナコイル。
3. 前記Ｚ軸コイルは、前記樹脂部の内部において、接着剤により前記ＸＹコイルユニットに接着固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナコイル。

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