JP2016201681A - ３軸アンテナコイル - Google Patents

Abstract

【課題】高い受信感度と高い耐衝撃性とを両立する３軸アンテナコイルを提供する。
【解決手段】コア１０に３つコイルの巻軸が互いに直交するように巻回された３軸アンテナコイルにおいて、コア１０と、コアに巻回されたＸ軸コイル２１とＹ軸コイル２２と、Ｘ軸コイル及びＹ軸コイルの端末が接続された絡げ部３１ａを有する複数の第１の金属端子３１と、絡げ部４１ａを有する複数の第２の金属端子４１と、コア１０と、絡げ部３１ａを含む第１の金属端子３１の一部と、絡げ部４１ａを除く第２の金属端子４１の一部とを埋設する外装体５１と、外装体５１の外周に巻回され、端末が外装体５１から露出する第２の金属端子４１の絡げ部４１ａに接続された第３のコイル２３と、からなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のドアの施錠、解錠を無線で操作するキーレスエントリーシステムや、防犯装置の受信機などに用いる小型の３軸アンテナコイルに関する。

キーレスエントリーシステムは、ユーザが所持する小型の通信機と、車両との間で無線通信を行う。通信機には、全方向からの電波を受信することができる３軸アンテナコイルが搭載されている。

特開２００５−１２４０１３号公報

特許文献１に記載されている３軸アンテナコイルは、扁平な柱状のフェライトからなるコアに、互いに直交する３つの巻溝を設け、３つの巻溝に３つのコイルをそれぞれ巻線している。そのため、コアは複雑な形状となる。特に、コアの側面外周に設けられた巻溝に巻回された最外周のコイルは他のコイルに比べて受信感度が低いため、より多く巻回しなければならないが、より多く巻回するためには巻溝を大きくしなければならず、その結果、コアが肉薄になって耐衝撃性が低下する。このように、従来の３軸アンテナコイルは、高い受信感度と高い耐衝撃性とを両立することが難しかった。

本発明の３軸アンテナコイルは、
コアに３つコイルの巻軸が互いに直交するように巻回された３軸アンテナコイルにおいて、
コアと、
コアに巻回された第１のコイルと第２のコイルと、
第１のコイルおよび第２のコイルの端末が接続された絡げ部を有する複数の第１の金属端子と、
絡げ部を有する複数の第２の金属端子と、
コアと、第１の金属端子の絡げ部を含む第１の金属端子の一部と、第２の金属端子の絡げ部を除く第２の金属端子の一部とを埋設する外装体と、
外装体の外周に巻回され、端末が外装体から露出する絡げ部に接続された第３のコイルと、
からなることを特徴とする。

本発明の３軸アンテナコイルは、３つのコイルのうちの２つを、直接コアに巻回し、残りの１つを外装体に巻回したので、コアの形状を単純にすることができるとともに、最外周のコイルの巻溝を大きくすることができる。その結果、高い耐衝撃性と高い受信感度とを有した３軸アンテナコイルを提供することができる。

本発明の３軸アンテナコイルの一実施例を示す斜視図である。 本発明の３軸アンテナコイルの一実施例を示す分解斜視図である。 本発明の３軸アンテナコイルの一実施例の製造方法を説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の３軸アンテナコイルの一実施例を説明する。
図１（ａ）は本発明の３軸アンテナコイルを上面から見た斜視図であり、図１（ｂ）は、３軸アンテナコイルの底面側の斜視図である。図２は、３軸アンテナコイルの分解斜視図である。

３軸アンテナコイル１は、フェライトからなるコア１０と、コア１０に巻回されたＸ軸コイル２１とＹ軸コイル２２と、金属板からなる第１の金属端子３１、３１、３１、３１および第２の金属端子４１、４１と、絶縁性の樹脂からなる外装体５１と、外装体５１の側面外周に巻回されたＺ軸コイル２３とからなる。

コア１０は偏平な柱状で、コア１０の上面の中央および下面の中央において互いに直交するＸ巻溝１１とＹ巻溝１２とがコアの外周に設けられ、Ｘ巻溝１１にＸ軸コイル２１が巻回され、Ｙ巻溝１２にＹ軸コイル２２が巻回される。なお、Ｘ巻線２１とＹ巻線２２が接触しないように、コア１０の上面および下面におけるＸ巻溝１１の深さは、Ｙ巻溝１２の深さより深くなっている。

第１の金属端子３１および第２の金属端子４１は打ち抜いた金属板を所望の形状に折り曲げて形成され、第１の金属端子３１は一端側を実装部３１ｂとし、他端側に絡げ部３１ａが設けられる。第２の金属端子４１は一端側を実装部４１ｂとし、他端側に絡げ部４１ａが設けられる。
第１の金属端子３１および第２の金属端子４１は、コア１０の下方に配置、固定され、第１の金属端子３１、３１、３１、３１の絡げ部３１ａにＸ軸コイル２１とＹ軸コイル２２の端末がそれぞれ絡げられて、電気的に接続される。

外装体５１は、Ｘ軸コイル２１とＹ軸コイル２２とが巻回されたコア１０と、実装部３１ｂを除く第１の金属端子３１と、実装部４１ｂと絡げ部４１ａとを除く第２の金属端子４１とを埋設して一体成形される。外装体５１の上部には上鍔５２、下部には下鍔５３が設けられ、第１の金属端子３１の実装部３１ｂおよび第２の金属端子４１の実装部４１ｂは、下鍔５３の底面から露出し、第２の金属端子４１の絡げ部４１ａは、下鍔５３の外周面から露出している。

Ｚ軸コイル２３は、外装体５１の上鍔５２と下鍔５３との間に、Ｘ軸コイル２１およびＹ軸コイル２２に直交するように巻回され、第２の金属端子４１、４１の絡げ部４１ａにＺ軸コイル２３の端末がそれぞれ絡げられて、電気的に接続される。

なお、３軸アンテナコイルをプリント基板に実装した際に、半田付けの状態を目視で確認しやすいように、第２の金属端子４１の絡げ部４１ａは、平面視で、実装部３１ｂと重ならない下鍔５３の外周面の位置となっている。

次に、本発明の３軸アンテナコイルの製造方法を、図３を用いて説明する。

最初に、図３（ａ）に示すように、コア１０の底面に接着剤を塗布し、コア１０をリードフレーム６１に搭載して、コア１０と第１の金属端子３１、３１、３１、３１とを接着する。
リードフレーム６１は、金属板を所望の形状に打ち抜いて折り曲げて形成されたものであり、第１の金属端子３１、３１、３１、３１および第２の金属端子４１、４１が、保持部６２を介してリードフレーム６１と接続されている。第１の金属端子３１、３１、３１、３１には、絡げ部３１ａおよび実装部３１ｂが設けられ、第２の金属端子４１、４１には、絡げ部４１ａおよび実装部４１ｂが設けられている。また、リードフレーム６１および保持部６２には、位置決め用の貫通孔が設けられている。

コア１０は、偏平な柱状で、コア１０の上面の中央および下面の中央において互いに直交するＸ巻溝１１とＹ巻溝１２とがコアの外周に設けられ、Ｘ巻溝１１の深さは、Ｙ巻溝１２の深さより深くなっている。
なお、コア１０と第１の金属端子３１、３１、３１、３１とは接着されるが、第２の金属端子３２、３２とは接着されない。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１の金属端子３１、３１、３１、３１を、保持部６２で切断し、第１の金属端子３１、３１、３１、３１が接着されたコア１０をフレーム６１から切り離す。そして、Ｘ巻溝１１にＸ軸コイル２１を巻回し、Ｙ巻溝１２にＹ軸コイル２２を巻回する。その後、Ｘ軸コイル２１およびＹ軸コイル２２の両端を、第１の金属端子３１、３１、３１、３１の絡げ部３１ａにそれぞれ絡げて、溶接などの手段によって、電気的に接続する。

次に、図３（ｃ）に示すように、第１の金属端子３１、３１、３１、３１が接着されたコア１０と、第２の金属端子４１、４１が設けられたリードフレーム６１をともに、図示しない金型の所定の位置に配置し、金型内に絶縁性の樹脂を注入して外装体５１を形成する。このとき、位置決め用の貫通孔を用いることで、位置決めが容易となる。

外装体５１は、上部に上鍔５２、下部に下鍔５３をそなえ、コア１０と、Ｘ軸コイル２１と、Ｙ軸コイル２２と、実装部３１ｂを除く第１の金属端子３１、３１、３１、３１と、実装部４１ｂおよび絡げ部４１ａを除く第２の金属端子４１、４１とを、外装体５１の内部に埋設している。
第１の金属端子３１の実装部３１ｂおよび第２の金属端子４１の実装部４１ａおよび絡げ部４１ｂは、外装体５１の下鍔５３の底面から露出している。
つまり、第１の金属端子３１の絡げ部３１ａは外装体５１に埋設されているが、第２の金属端子の絡げ部４１ａは、外装体５１の下鍔５３の外周から露出している。

次に、図３（ｄ）に示すように、第２の金属端子４１、４１を、保持部６２で切断し、外装体５１をフレーム６１から切り離す。そして、上鍔５２と下鍔５３の間にＺ軸コイル２３を巻回する。このとき、絡げ部４１ａは、Ｚ軸コイルの巻回を阻害しないように、下鍔５３の外周に配置される。その後、Ｚ軸コイル２３の両端を、絡げ部４１ａ、４１ａにそれぞれ絡げ、溶接などの手段によって、電気的に接続する。

最後に、図３（ｅ）に示すように、第１の金属端子３１、３１、３１、３１および第２の金属端子４１、４１から保持部６２を切り落として、３軸アンテナコイル１を得る。

上記した製造方法では、６個の金属端子を用いて、それぞれの金属端子に、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイル、Ｚ軸コイルの両端をそれぞれ絡げたが、一つの金属端子に、複数の絡げ部を設けて共通の端子としてもよい。そのような場合は、Ｘ軸コイルおよびＺ軸コイルの両端を絡げる絡げ部を外装体に埋設し、Ｚ軸コイルの端末を絡げる絡げ部を外装体から露出するようにすればよい。

なお、Ｚ軸コイルを保護するために、外装体の外周に絶縁テープを貼付してもよいし、樹脂で被覆してもよい。
Ｘ巻溝はＹ巻溝よりも深いので、Ｘ軸コイルとＹ軸コイルとは接触してショートすることがない。

上記した３軸アンテナは、コアにＸ軸コイルとＹ軸コイルを直接巻回して外装体に埋設し、Ｚ軸コイルを外装体に巻回したので、コアの形状を単純にすることができ、また、外装体は丈夫な樹脂製のため、Ｚ軸コイルの巻溝を容易に大きくすることができる。その結果、高い耐衝撃性と高い受信感度を有した３軸アンテナコイルとすることができる。

１ ３軸アンテナ
１０ コア
１１ Ｘ巻溝
１２ Ｙ巻溝
２１ Ｘ軸コイル
２２ Ｙ軸コイル
２３ Ｚ軸コイル
３１ 第１の金属端子
４１ 第２の金属端子
３１ａ、４１ａ 絡げ部
３１ｂ、４１ｂ 実装部
５１ 外装体
５２ 上鍔
５３ 下鍔
６１ リードフレーム
６２ 保持部

Claims (12)

1. コアに３つコイルの巻軸が互いに直交するように巻回された３軸アンテナコイルにおいて、
   前記コアと、
   前記コアに巻回された第１のコイルと第２のコイルと、
   前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの端末が接続された絡げ部を有する複数の第１の金属端子と、
   絡げ部を有する複数の第２の金属端子と、
   前記コアと、前記第１の金属端子の絡げ部を含む前記第１の金属端子の一部と、前記第２の金属端子の絡げ部を除く前記第２の金属端子の一部とを埋設する外装体と、
   前記外装体の外周に巻回され、端末が前記外装体から露出する絡げ部に接続された第３のコイルと、
   からなることを特徴とする３軸アンテナコイル。
2. 前記コアは、前記コアの上面と底面で直交する２つの溝が設けられ、前記第１のコイルと前記第２のコイルは、前記溝に夫々巻回され、
   前記外装体は、上鍔と下鍔が設けられ、
   前記第３のコイルは、前記外装体に設けられた上鍔と下鍔との間に巻回された
   請求項１に記載の３軸アンテナコイル。
3. 前記第２の金属端子の絡げ部は、前記下鍔の外周から露出している
   請求項２に記載の３軸アンテナコイル。
4. コアに３つコイルの巻軸が互いに直交するように巻回された３軸アンテナコイルにおいて、
   前記コアと、
   前記コアに巻回された第１のコイルと第２のコイルと、
   １つ以上の絡げ部を有する複数の金属端子と、
   前記コアと、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの端末が接続された絡げ部を含み、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの端末が何れも接続されていない絡げ部を除く、金属端子の一部とを埋設する外装体と、
   前記外装体の外周に巻回され、端末が前記外装体から露出する絡げ部に接続された第３のコイルと、
   からなることを特徴とする３軸アンテナコイル。
5. 前記コアは、前記コアの上面と底面で直交する２つの溝が設けられ、前記第１のコイルと前記第２のコイルは、前記溝に夫々巻回され、
   前記外装体は、上鍔と下鍔が設けられ、
   前記第３のコイルは、前記外装体に設けられた上鍔と下鍔との間に巻回されたことを特徴とする請求項４に記載の３軸アンテナコイル。
6. 前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの端末が接続されていない前記金属端子の絡げ部は、前記下鍔の外周から露出している
   請求項５に記載の３軸アンテナコイル。
7. 絡げ部を有する第１の金属端子を、コアに複数配置する工程と、
   前記コアに第１のコイルおよび第２のコイルを互いに直交するように巻回する工程と、
   前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの両端を、前記第１の金属端子の絡げ部に接続する工程と、
   前記コアと、
   前記第１の金属端子の絡げ部を含む前記第１の金属端子の一部と、
   前記第２の金属端子の絡げ部を除く前記第２の金属端子の一部とを、樹脂で埋設して外装体を形成する工程と、
   前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに直交するように、前記外装体の外周に第３のコイルを巻回する工程と、
   前記第３のコイルの端末を、前記外装体から露出する絡げ部に接続する工程と、
   からなることを特徴とする３軸アンテナコイルの製造方法。
8. 前記外装体は、上鍔と下鍔が設けられ、
   前記第３のコイルは、前記上鍔と前記下鍔との間に巻回されている
   請求項７に記載の３軸アンテナコイルの製造方法。
9. 前記第２の金属端子は、絡げ部が前記下鍔の外周から露出する
   請求項８に記載の３軸アンテナコイルの製造方法。
10. １つ以上の絡げ部を有する複数の金属端子を、コアに複数配置する工程と、
    前記コアに第１のコイルおよび第２のコイルを互いに直交するように巻回する工程と、
    前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの両端を、前記金属端子の絡げ部に絡げる工程と、
    前記コアと、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの端末が接続された絡げ部を含み、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの端末が何れも接続されていない絡げ部を除く、前記金属端子の一部とを、樹脂で埋設して外装体を形成する工程と、
    前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに直交するように、前記外装体の外周に第３のコイルを巻回する工程と、
    前記第３のコイルの端末を、前記外装体から露出する絡げ部に接続する工程と、
    からなることを特徴とする３軸アンテナコイルの製造方法。
11. 前記外装体は、上鍔と下鍔が設けられ、
    前記第３のコイルは、前記上鍔と前記下鍔との間に巻回されている
    請求項１０に記載の３軸アンテナコイルの製造方法。
12. 前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの端末が接続されていない前記金属端子の絡げ部は、前記下鍔の外周から露出する
    請求項１１に記載の３軸アンテナコイルの製造方法。

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