JP2023112503A

JP2023112503A - アンテナコイル

Info

Publication number: JP2023112503A
Application number: JP2022014328A
Authority: JP
Inventors: 紀夫佐々木; Norio Sasaki; 充外塚; Mitsuru Tonozuka; 洋渡邊; Hiroshi Watanabe
Original assignee: Tohsei Industrial Co Ltd
Current assignee: Tohsei Industrial Co Ltd
Priority date: 2022-02-01
Filing date: 2022-02-01
Publication date: 2023-08-14

Abstract

【課題】アンテナコイルを小型化および軽量化する。【解決手段】アンテナコイル１００は、相互に積み重ねられた状態で配置され、且つ、それぞれの飽和磁束密度が５００ｍＴ以上である複数の軟磁性体板を備えるコア１１０と、コア１１０に対して巻き回された状態で配置される巻線１２０と、を備える。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り令和３年８月３１日、ウェブサイトアドレス「ｈｔｔｐｓ：／／ｏｎｓｉｔｅ．ｇａｋｋａｉ－ｗｅｂ．ｎｅｔ／ｉｅｉｃｅｓ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ」及び「ｈｔｔｐｓ：／／ｏｎｓｉｔｅ．ｇａｋｋａｉ－ｗｅｂ．ｎｅｔ／ｉｅｉｃｅｓ／＿ｐｄｆ／ｃ＿０６＿００４．ｐｄｆ」を通じて発表令和３年１１月２１日、ウェブサイトアドレス「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ２．ｉｅｅ．ｏｒ．ｊｐ／～ｉｅｅ－ｃｈｉｂａ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ」を通じて発表

本発明は、アンテナコイルに関する。

無線通信などを行うための装置におけるアンテナに用いられるアンテナコイルは、コアと、コアに対して巻き回される巻線と、を備える。このようなアンテナコイルに用いられるコアとして、特許文献１には、棒形状のフェライトコアを用いることが記載されている。

特許第４１３４１７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているようにコアとして棒形状のフェライトコアを用いると、コアが割れ易くなるため、コアを薄くすることが容易ではない。通常、アンテナコイルの性能向上のためにはインダクタンスＬと品質係数Ｑを大きくするである。ＬとＱはコアに用いる磁性材料により決まり、同じインダクタンスＬと品質係数Ｑが得られる場合、コアの飽和磁束密度が大きい程、アンテナコイル（コアおよび巻線）を小型化（薄型化）することができる。ここで、フェライトの飽和磁磁束度は５００ｍＴ程度が限界であり、インダクタンスＬと品質係数Ｑを維持したままアンテナコイルを小型化することは困難になる。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、アンテナコイルを小型化および軽量化することができるようにすることを目的とする。

本発明のアンテナコイルは、無線信号の送信および受信の少なくとも一方を行うためのアンテナコイルであって、相互に積み重ねられた状態で配置され、且つ、それぞれの飽和磁束密度が５００ｍＴ以上である複数の軟磁性体板を備えるコアと、前記コアに対して巻き回された状態で配置される巻線と、を備える。

本発明によれば、アンテナコイルを小型化および軽量化することができる。

アンテナコイルの構成の一例を示す図（斜視図）である。アンテナコイルの構成の一例を示す図（断面図）である。コアの厚みと品質係数Ｑとの関係の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
なお、長さ、位置、大きさ、間隔等、比較対象が同じであることは、厳密に同じである場合の他、発明の主旨を逸脱しない範囲（発明の目的を達成することができる範囲）で異なるもの（例えば、設計時に定められる公差の範囲内で異なるもの）も含むものとする。また、各図に示すｘ－ｙ－ｚ座標は、各図における向きの関係を示すものである。白丸（○）の中にクロスマーク（×）を付した記号は、紙面の手前側から奥側に向かう方向の矢印線を示す記号であり、白丸（○）の中に黒丸（●）を付した記号は、紙面の奥側から手前側に向かう方向の矢印線を示す記号である。

図１は、アンテナコイル１００の構成の一例を示す図であり、アンテナコイル１００を俯瞰した状態を示す斜視図である。図２は、アンテナコイルの構成の一例を示す図であり、アンテナコイル１００の断面図である。図２（ａ）は、図２（ｃ）のＩ－Ｉ断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ－Ｉ断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＩ－Ｉ断面図である。

図１および図２において、アンテナコイル１００は、無線信号の送信および受信の少なくとも一方を行うためのコイルであり、コア１１０と、巻線１２０と、ケース１３０と、を備える。アンテナコイル１００は、アンテナの一部を構成し、無線信号の受信端および送信端のうち少なくとも一方となるコイルである。

＜コア１１０＞
コア１１０は、相互に積み重ねられた（積層された）状態で配置され、且つ、それぞれの飽和磁束密度が５００ｍＴ以上である複数の軟磁性体板を備える。図１および図２では、軟磁性体板の板面の形状が長方形である場合を例示する。しかしながら、軟磁性体板の板面の形状は長方形に限定されず、例えば、正方形であっても円柱その他の形状であっても良い。また、ケースやコーティングなどの工夫により軟磁性体板の板面と板面とを合わせずバラバラの状態で積み重ねても（積層しても）良い。すなわち、積み重ねる（積層する）ことは、軟磁性体板の板面同士を合わせることに限定されない。なお、図１および図２では、表記の都合上、軟磁性体板の数を実際の数よりも少なく表記している。

図３は、軟磁性体板の厚みｔと、品質係数Ｑとの関係の一例を示す図である。
本発明者らは、複数の軟磁性体板を積層させて構成したコアと、フェライトコアとの特性の比較を行った。ここでは、４０ｋＨｚの周波数におけるインダクタンスＬが２．９ｍＨであり、４０ｋＨｚの周波数における品質係数Ｑが３９．８であり、長さが５０ｍｍであり、断面積が２５ｍｍ²であり、体積が１２５０ｍｍ³であり、重量が６．１ｇであるフェライトコアとの比較を行った場合を例示する。

ここで、長さとは、巻線の巻軸に平行な方向（アンテナコイルの中心軸（中心線）に平行な方向）の長さであり、図１および図２に示す例ではｙ軸に平行な方向の長さである）。この長さ（＝５０ｍｍ）と幅とをフェライトコアと同じにして、複数のＦｅ系非晶質合金薄帯、複数のＦｅ系ナノ結晶質合金薄帯、および複数の珪素鋼板をそれぞれ作製した。そして、複数のＦｅ系非晶質合金薄帯を積層させたコアと、複数のＦｅ系ナノ結晶質合金薄帯を積層させたコアと、複数の珪素鋼板を積層させたコアと、をそれぞれ厚み（積層する枚数）を異ならせて作製した。このようにして作製したそれぞれのコアに対して、４０ｋＨｚの周波数におけるインダクタンスＬがフェライトコアのインダクタンスＬ（＝２．９ｍＨ）と同じになるように巻線を巻き回してアンテナコイルを作製した。そして、それぞれのアンテナコイルの品質係数Ｑを測定した。なお、インダクタンスＬおよび品質係数Ｑの測定には、日置電機株式会社製の「インピーダンスアナライザＩＭ３５７０」を用いた。

図３において、グラフ３０１は、基準となる品質係数Ｑを示す。前述したように複数の軟磁性体板を積層させて構成したコアと比較するフェライトコアの厚みは５ｍｍである。この５ｍｍの厚みのフェライトコアを用いたアンテナコイルの品質係数Ｑを、基準となる品質係数Ｑとしてグラフ３０１で示す。グラフ３０２は、複数のＦｅ系ナノ結晶合金薄帯を積層させたコアを用いたアンテナコイルの品質係数Ｑを示す。グラフ３０３は、複数のＦｅ系非晶質合金薄帯を積層させたコアを用いたアンテナコイルの品質係数Ｑを示す。グラフ３０４は、複数の珪素鋼板を積層させたコアを用いたアンテナコイルの品質係数Ｑを示す。

図３に示すようにいずれの厚みにおいても、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯、Ｆｅ系非晶質合金薄帯、珪素鋼板の順に品質係数Ｑが高くなることが分かる。特に、複数のＦｅ系ナノ結晶合金薄帯を積層させたコアを用いたアンテナコイルの品質係数Ｑは、厚みが薄くても（例えば０．５ｍｍであっても）、基準となる品質係数Ｑ（グラフ３０１）を大きく上回ることが分かる。厚みが０．５ｍｍになるように複数のＦｅ系ナノ結晶合金薄帯を積層させたコアの重量は０．９ｇである。一方、前述したように比較対象のフェライトコアの重量は６．１ｇである。したがって、複数のＦｅ系ナノ結晶合金薄帯を積層させたコアを用いることにより、比較対象のフェライトコアに比べてコアの重量を１／６と大幅に低減することができることが分かる。このコアを用いたアンテナコイルはフェライトコアを用いたアンテナコイルに比べて、同一体積で１／２の軽量化ができる。

また、複数のＦｅ系非晶質合金薄帯、複数のＦｅ系ナノ結晶合金薄帯、複数の珪素鋼板を積層させるので、フェライトコアよりも薄いコアを実現することができる。Ｆｅ系非晶質合金薄帯、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯、および珪素鋼板は、フェライトよりもキュリー温度が高い。したがって、Ｆｅ系非晶質合金薄帯、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯、珪素鋼板を軟磁性体板として用いれば、高温環境下においてもインダクタンス、品質係数Ｑの低下を抑制することができる。また、Ｆｅ系非晶質合金薄帯、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯、および珪素鋼板は、フェライトよりも飽和磁束密度が２倍以上高い。したがって、Ｆｅ系非晶質合金薄帯、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯、珪素鋼板を軟磁性体板として用いれば、インダクタンス、品質係数Ｑを維持しつつコアの体積を１／２以上小型化することができる。また、小型化したコアに対しそのコアに適した巻線方法を用いることでアンテナの体積を小型化することができる。例えば小型化したコアに密着した巻線を行う、または、小型化したコアをそのコア専用のケースなどで囲い巻線を行うことで巻線後の体積を小さくすることができ、アンテナコイル１００を小型化することができる。また、Ｆｅ系非晶質合金薄帯およびＦｅ系ナノ結晶合金薄帯の方が、珪素鋼板よりも飽和磁束密度が高い。したがって、Ｆｅ系非晶質合金薄帯、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯を用いれば、アンテナコイル１００をより小型化することができる。

以上のことから、軟磁性体板は、軟磁性材料で構成される板形状のものであれば良いが、Ｆｅ系非晶質合金薄帯およびＦｅ系ナノ結晶合金薄帯のうち少なくとも一方を含むのが好ましい。また、コア１１０の製造を容易にすることができることなどを重要視する場合、軟磁性体板は、Ｆｅ系非晶質合金薄帯およびＦｅ系ナノ結晶合金薄帯のいずれかのみであるのが好ましい。また、アンテナコイルの品質係数Ｑを高めることなどを重要視する場合、軟磁性体板は、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯のみであるのがより好ましい。ただし、軟磁性体板は、Ｆｅ系非晶質合金薄帯およびＦｅ系ナノ結晶合金薄帯の双方を含んでいても良い。例えば、フェライトコアよりも重量を軽くすると共に、Ｆｅ系非晶質合金薄帯およびＦｅ系ナノ結晶合金薄帯の双方の利点を活かした特性をコアが有するようにする場合には、軟磁性体板は、Ｆｅ系非晶質合金薄帯およびＦｅ系ナノ結晶合金薄帯の双方を含んでいても良い。

Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯の出発材料の組成は、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯に要求される特性に応じて定めれば良い。以下の組成式が例示される。
Ｆｅ_{１００－（ａ＋ｂ＋ｃ）}-Ｓｉ_ａ－Ｂ_ｂ－Ｍ_ｃ (原子%)
4≦ａ≦18、4≦ｂ≦12、0.5≦ｃ≦10
Ｍは、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ａｌ、Ｃ、Ｐ）の中から選択される少なくとも一種以上を含む元素群である。

以上の組成において、Ｆｅの一部を１０原子％以下のＮｉまたは１０原子％以下のＣｏに置き換えても良い。

以上の出発材料に対して熱処理などを行うことによって製造されるＦｅ系ナノ結晶合金薄帯においてｂｃｃＦｅ結晶が生成された場合、αＦｅの結晶サイズは、１ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であるのが好ましい。αＦｅの結晶サイズは、例えば、１０００ｎｍ未満であるのが好ましく、５００ｎｍ未満であるのがより好ましく、１００ｎｍ未満であるのがより一層好ましい。なお、結晶サイズは、例えば、Ｘ線回折により得られる回折線のピークの半値幅から算出される値である。また、出発材料に対して熱処理を行わずに、ｂｃｃＦｅ結晶が生成されないアモルファス状態のＦｅ系ナノ結晶合金薄帯を構成しても、コアの透磁率として高い透磁率が得られることから、本来は出発材料に対して熱処理を行うことが好ましいが、出発材料に対して熱処理を行わなくても良い。出発材料に対して熱処理を行わないことにより、ｂｃｃＦｅ結晶を含まないアモルファス状態のＦｅ系ナノ結晶合金薄帯とすれば、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯が脆くなることを抑制することができる。よって、コア１１０の機械的強度を向上させることができる。また、コアの磁気特性を向上させるために、熱処理工程時に出発材料に対して磁場を印加しても良いが、熱処理工程時に出発材料に対して磁場を印加しなくても良い。

Ｆｅ系非晶質合金薄帯の出発材料の組成は、Ｆｅ系非晶質合金薄帯に要求される特性に応じて定めれば良い。以下の組成式が例示される。
Ｆｅ_{１００－（ａ＋ｂ＋ｃ）}-Ｓｉ_ａ－Ｂ_ｂ－Ｍ_ｃ (原子%)
4≦ａ≦14、6≦ｂ≦16、0≦ｃ≦6
Ｍは、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ａｌ、Ｃ、Ｐ）の中から選択される少なくとも一種以上を含む元素群である。

以上の組成において、Ｆｅの一部を１０原子%以下のＮｉまたは１０原子％以下のＣｏに置き換えても良い。

以上の出発材料に対して熱処理などを行うことによって製造されるＦｅ系非晶質合金薄帯においてｂｃｃＦｅ結晶が生成された場合、ｂｃｃＦｅ結晶の結晶サイズは、０．１μｍ以上、５０００μｍ以下であるのが好ましい。熱処理工程後のＦｅ系非晶質合金薄帯におけるｂｃｃＦｅ結晶の結晶サイズは、例えば、１００μｍ未満であるのが好ましく、５０μｍ未満であるのがより好ましく、１０μｍ未満であるのがより一層好ましい。なお、結晶サイズは、例えば、Ｘ線回折により得られる回折線のピークの半値幅から算出される値である。また、種々の用途により、コアに対して歪取り焼鈍を行うことにより、コアの磁気特性として良好な磁気特性を得るための熱処理を出発材料に対して行わなくても、コアの透磁率として必要な透磁率が得られる。したがって、本来は出発材料に対して熱処理を行うことが好ましいが、出発材料に対して熱処理を行わなくても良い。出発材料に対して熱処理を行わないことにより、ｂｃｃＦｅ結晶を含まないＦｅ系非晶質合金薄帯とすれば、Ｆｅ系非晶質合金薄帯が脆くなることを抑制することができる。よって、コア１１０の機械的強度を向上させることができる。また、コアの磁気特性を向上させるために熱処理工程時に出発材料に対して磁場を印加しても良いが、熱処理工程時に出発材料に対して磁場を印加しなくても良い。

以下の説明では、Ｆｅ系ナノ結晶合金薄帯および／またはＦｅ系非晶質合金薄帯を、必要に応じて薄帯と称する。薄帯を用いてコア１１０を構成する場合、薄帯の厚みは５μｍ以上３５μｍ以下の範囲であるのが好ましい。また、コア１１０の断面の形状が四角形である場合、コア１１０の厚み（薄帯の積層方向の長さ）は１０μｍ以上３００ｍｍ以下の範囲であるのが好ましい。また、コア１１０の長さ（巻線１２０の巻軸に平行な方向の長さ）は１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲であるのが好ましい。コア１１０の幅（薄帯の積層方向と巻線１２０の巻軸に平行な方向とに垂直な方向の長さ）は１ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲であるのが好ましい。

次に、コア１１０の製造方法の一例を説明する。
軟磁性体板の製造方法は特に限定されない。公知の方法（例えば、液体急冷法、回転液中紡糸法、スパッタ法）で軟磁性体板を製造すれば良い。

以上のようにして製造した軟磁性体板例えば薄帯を所定の形状に切断する。薄帯を切断する方法は特に限定されない。公知の方法（例えば、スリット加工）で薄帯を切断すれば良い。ただし、金属ハサミなどで薄帯を細長く切断すると、薄帯に反りや捻れが生じる虞がある。このように反りや捻れが生じた状態の複数の鋼帯をそのまま積層すると、薄帯同士に応力がかかる虞がある。そうすると、アンテナコイル１００の電気特性（インダクタンスＬ、品質係数Ｑなど）が劣化する虞がある。そこで、金属ハサミなどの上刃と下刃とのクリアランスを適切にすることで、薄帯に生じる反りや捻れを低減することが好ましい。このような観点から、薄帯のJIS B 0621:1984で規定される平面度は１０ｍｍ以下であるのが好ましい。

以上のようにして切断された複数の薄帯を、板面が相互に対向するように積み重ねる（積層させる）。このとき、品質係数Ｑを上げるために薄帯との接触を回避し絶縁を確保するのが好ましい。例えば、絶縁材料（例えば、酸化膜などの酸化物、窒化物、および樹脂のうちの少なくとも１つなど）を薄帯表面に形成することにより、薄帯同士の絶縁性が確保されていれば、薄帯と薄帯との間に樹脂や接着剤（例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、ゴム・エラストマー、珪素系接着剤、およびカルシウム系接着剤のうちの少なくとも１つなど）を挟み、薄帯同士を相互に接着しなくても良い。また、積層された複数の薄帯の両端部（ｙ軸方向および／またはｚ軸方向の両端部）を固定した方が好ましいが、固定せずにバラバラに積層しても良い。このようにすることに代えてまたは加えて、インダクタンスおよび品質係数Ｑを上げるために、積層された複数の薄帯と金属材（例えば金属線）との導通を回避するために、複数の薄帯が他の導電体と絶縁された状態になるようにするのが好ましい。例えば、積層された複数の薄帯の周囲を樹脂（例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂（赤外線硬化）、および光硬化性樹脂（紫外線硬化）のうちの少なくとも１つなど）で浸漬したり、粉体塗装にて積層された複数の薄帯をコーティングしたりして、積層された複数の薄帯と金属材との絶縁が保たれていればケース１３０を使用しなくても良い。

なお、図１および図２に示す例では、薄帯の積層方向がｘ軸方向（巻線１２０の巻軸に平行な方向（ｙ軸方向）および穴１３１の深さ方向（ｚ軸方向）に垂直な方向）である場合を例示した。しかしながら、薄帯の積層方向はｘ軸方向に限定されない。例えば、薄帯の積層方向は、ｚ軸方向であっても良い。なお、詳細は後述するが、穴１３１はケース１３０に形成されており、穴１３１にコア１１０が設置される。

＜巻線１２０＞
巻線１２０は、コア１１０に対して巻き回された状態で（コア１１０を取り巻くように）配置される。巻線１２０は、例えば絶縁被覆付きの金属線（例えば、エナメル銅線やポリウレタン銅線）など、公知の技術で実現される。図１および図２では、巻線１２０の巻軸に平行な方向（アンテナコイル１００の中心軸に平行な方向）がｙ軸に平行な方向である場合を例示する。なお、図１および図２では、表記の都合上、巻線１２０の巻回数を実際の巻回数よりも少なく表記している。巻線１２０の端部１２１ａ～１２１ｂは、不図示の共振用コンデンサを含む外部回路に電気的に接続される。

＜ケース１３０＞
ケース１３０は、非金属材料、好ましくは絶縁材料を用いて構成される。ケース１３０に、コア１１０の少なくとも一部の領域が設置される領域を有する。ケース１３０は、コア１１０と巻線１２０との電気的な絶縁を確保することができるように構成されるのが好ましい。

ケース１３０は、例えば、熱可塑性樹脂、汎用プラスチック（例えば、ポリエチレン（PE）、ポリスチレン（PS）、AS樹脂（ASもしくはSAN）、ABS樹脂（ABS）、ポリプロピレン（PP）、塩化ビニル樹脂（PVC）、メタクリル樹脂（PMMA）、ポリエチレンテレフタレート（PET））、汎用エンジニアリングプラスチック（例えば、ポリアミド（PA）、ポリカーボネート（PC）、ポリアセタール（POM）、変性ポリフェニレンエーテル（m-PPE）、ポリブチレンテレフタレート（PBT））スーパーエンジニアリングプラスチック（例えば、ポリフェニレンスルファイド（PPS），ポリスルホン（PSU）、ポリエーテルスルホン（PES）、ポリアリレート（PAR）、ポリアミドイミド（PAI）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、液晶ポリマー（LCP））、熱硬化性樹脂（例えば、フェノール樹脂（PF）、ユリア樹脂（UF）、メラミン樹脂（MF）、エポキシ樹脂（EP）、不飽和ポリエステル樹脂（UP）、ポリウレタン（PU）、ジアリルフタレート樹脂（PDAP）、シリコーン樹脂（SI）、アルキド樹脂ポリフェニレンスルファイド（PPS））、または、セラミックス（例えば、ジルコニア（ZrO₂）、アルミナ（Aｌ₂O₂）、炭化珪素（SiC）、窒化アルミニウム（AlN）、窒化珪素（Si₂N₄）、窒化ホウ素（BN）、石英ガラス（SiO₂）、マコール（フッ素金雲母））を用いて構成される。その他、ケース１３０は、例えば、フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリメチルペンテン（PMP）、生分解性プラスチック、または繊維素系プラスチックを用いて構成されても良い。また、ケース１３０は、例えば、以上の二種以上の混合物を用いて構成されても良い。

図１および図２に示す例では、ケース１３０は、巻線１２０の巻軸に平行な方向（ｙ軸方向）に延びる穴１３１を有する。穴１３１は、有底穴である。穴１３１の底は、穴１３１に何も設置されていない状態で巻線１２０の巻軸（アンテナコイル１００の中心軸）に垂直な方向（図１および図２に示す例ではｚ軸の負の方向）に穴１３１を見下ろすようにして穴１３１を見た場合に正面に見える面を指す。コア１１０の少なくとも一部の領域は、穴１３１に設置される。図１および図２では、コア１１０の全部の領域が、穴１３１に設置される場合を例示する。このようにすれば、コア１１０をより確実に保護することができると共に、コア１１０がケース１３０以外の部材（例えば巻線１２０）と接触することを防止することができる。ただし、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、巻線１２０の巻軸に平行な方向（ｙ軸方向）におけるコア１１０の端面１１１ａ～１１１ｂが、穴１３１から突出していても（ケース１３０の外側にあっても）良い。

また、本実施形態の穴１３１は、巻軸方向側開口部１３１ａ～１３１ｂと、外周面側開口部１３１ｃと、のうち、少なくとも一方の開口部を有する。
巻軸方向側開口部１３１ａ～１３１ｂは、巻線１２０の巻軸に平行な方向（ｙ軸方向）におけるケース１３０の両端面１３２ａ～１３２ｂのうち少なくとも一方の端面に形成される。図１および図２に示す例では、巻軸方向側開口部１３１ａ～１３１ｂが、巻線１２０の巻軸に平行な方向（ｙ軸方向）におけるケース１３０の両端面１３２ａ～１３２ｂに形成される場合を例示する。巻軸方向側開口部１３１ａ～１３１ｂは、巻線１２０の巻軸に平行な方向（ｙ軸方向）におけるコア１１０の端面１１１ａ～１１１ｂの領域のうち、穴１３１の内部に存在する領域の大きさ以上の大きさを有する。

外周面側開口部１３１ｃは、ケース１３０の巻線１２０と対向する面である外周面１３３に形成される。図１に示すようにケース１３０の外周面１３３は、ケース１３０の端面１３２ａ～１３２ｂの間に配置されるケース１３０の表面である。図１および図２に示す例では、巻線１２０の最も内周側（アンテナコイル１００の中心軸側）の領域と、ケース１３０の外周面１３３とが相互に対向するように巻線１２０が巻き回される場合を例示する。なお、巻線１２０とケース１３０の外周面１３３との間に絶縁材料（例えば、絶縁紙および絶縁テープの少なくとも一方）などが配置されても良い。外周面側開口部１３１ｃは、穴１３１の深さ方向に平行な方向（ｚ軸方向）におけるコア１１０の端面１１１ｃのうち、穴１３１の内部に存在する領域の大きさ以上の大きさを有する。

図１および図２に示す例では、ケース１３０が、巻軸方向側開口部１３１ａ～１３１ｂと、外周面側開口部１３１ｃと、の双方を有する場合を例示する。このようにすれば、ケース１３０にコア１１０を設置し易くなる。

コア１１０をケース１３０の内部に設置した際にコア１１０とケース１３０との間のクリアランスが小さい（または無い）場合、コア１１０をケース１３０の内部に設置した後に巻線１２０を巻き回すと、コア１１０に応力がかかり、アンテナコイル１００の電気特性（インダクタンスＬ、品質係数Ｑなど）が低下する虞がある。そこで、ケース１３０に対して巻線１２０を巻き回してからコア１１０をケース１３０（の穴１３１）に設置するのが好ましい。前述したように巻軸方向側開口部１３１ａ～１３１ｂを形成することにより、ケース１３０に対して巻線１２０を巻き回してからコア１１０をケース１３０（の穴１３１）に設置することができる。したがって、ケース１３０は、巻軸方向側開口部１３１ａ～１３１ｂを有するのが好ましい。ただし、例えば、コア１１０に要求される電気特性が低いためにコア１１０に応力がかかってもコア１１０が所望の電気特性を満足する場合や、コア１１０にかかる応力が小さい場合（例えば、巻線１２０とケース１３０の外周面１３３との間に比較的厚い絶縁材料などが配置されている場合）には、コア１１０をケース１３０（の穴１３１）に設置してからケース１３０に対して巻線１２０を巻き回しても良い。

なお、アンテナコイル１００がケース１３０を備えれば、巻線１２０の巻回作業およびコア１１０の位置決めなど、アンテナコイル１００の製造が容易になると共に、コア１１０を保護することができるので好ましい。しかしながら、アンテナコイル１００は、必ずしもケース１３０を備えていなくても良い。このようにする場合、前述したように、例えば、薄帯と薄帯との間に樹脂を挟んで薄帯同士を相互に接着したり、積層された複数の薄帯の周囲を樹脂でコーティングして複数の薄帯を接着したりすることにより、積層後の複数の薄帯を固定する。また、ケース１３０の形状は、図１および図２に示す形状に限定されない。積層された複数の薄帯の固定をケース１３０により行える場合には、前述した樹脂などによる薄帯の接着は行っても行わなくても良い。

＜適用範囲＞
本実施形態のアンテナコイル１００は、無線信号の送信および受信の少なくとも一方を行うためのコイルであれば、その使用周波数は特に限定されないが、例えば、本実施形態のアンテナコイル１００の使用周波数範囲は、例えば、１ｋＨｚ以上、１００ＭＨｚ以下の周波数範囲である。

また、本実施形態のアンテナコイル１００は、無線信号の送信および受信の少なくとも一方を行うためのコイルであれば、その適用先は特に限定されないが、例えば、船舶において電波を送受信する装置、電波時計、ラジオ、スマートエントリ（キーレスエントリ）において電波を送受信する装置に適用される。

なお、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００アンテナコイル
１１０コア
１１１ａ～１１１ｃコアの端面
１２０巻線
１２１ａ～１２１ｂ巻線の端部
１３０ケース
１３１ケースの穴
１３２ａ～１３２ｂケースの端面
１３１ａ～１３１ｂケースの巻軸方向側開口部
１３１ｃケースの外周面側開口部
１３３ケースの外周面
３０１基準となる品質係数Ｑを示すグラフ
３０２複数のＦｅ系ナノ結晶合金薄帯を積層させたコアを用いたアンテナコイルの品質係数Ｑを示すグラフ
３０３複数のＦｅ系非晶質合金薄帯を積層させたコアを用いたアンテナコイルの品質係数Ｑを示すグラフ
３０４複数の珪素鋼板を積層させたコアを用いたアンテナコイルの品質係数Ｑを示すグラフ

Claims

無線信号の送信および受信の少なくとも一方を行うためのアンテナコイルであって、
相互に積み重ねられた状態で配置され、且つ、それぞれの飽和磁束密度が５００ｍＴ以上である複数の軟磁性体板を備えるコアと、
前記コアに対して巻き回された状態で配置される巻線と、
を備える、アンテナコイル。
前記軟磁性体板は、Ｆｅ系非晶質合金薄帯およびＦｅ系ナノ結晶合金薄帯のうち少なくとも一方を含む、請求項１に記載のアンテナコイル。
前記コアの少なくとも一部の領域が設置される領域を有するケースであって、非金属材料を含むケースをさらに備える、請求項１または２に記載のアンテナコイル。
前記ケースは、穴を有し、
前記コアの少なくとも一部の領域は、前記穴の内部に存在し、
前記穴は、巻軸方向側開口部と、外周面側開口部と、のうち、少なくとも一方の開口部を有し、
前記巻軸方向側開口部は、前記巻線の巻軸に平行な方向における前記ケースの両端面のうち少なくとも一方の端面に存在する開口部であって、前記巻線の巻軸に平行な方向における前記コアの端面の領域のうち、前記穴の内部に存在する領域の大きさ以上の大きさを有する開口部であり、
前記外周面側開口部は、前記ケースの前記巻線と対向する面に存在する開口部であって、前記穴の深さ方向に平行な方向における前記コアの端面の領域のうち、前記穴の内部に存在する領域の大きさ以上の大きさを有する開口部である、請求項３に記載のアンテナコイル。
前記穴は、有底穴である、請求項４に記載のアンテナコイル。