JP4070146B2 - ヘリカル型アンテナ - Google Patents

Description

本発明は無線通信に必須のアンテナに関するもので、特にヘリカル型のアンテナに関する。

近年、「光」、「高周波」と並んで「無線」が２１世紀のキーワードとして、その利用が各分野で検討・開発され、特にＲＦＩＤの分野で新たな市場の創出が進んでいる。
この無線の利用には、発信、受信素子の開発及び回路設計が重要であることは言うまでも無いが、送受信に必須のアンテナも前者に劣らぬ重要な技術要素となっている。
このアンテナは現在大きく平面型とヘリカル型に分けられるが本発明は上記ヘリカル型のアンテナに関するものである。
ヘリカル型アンテナの製造は導電線材をマンドレルに巻きつけてヘリカル状のコイルとした後、モールドやケースに収納して製品となっている（平面型はエッチングや導電ペーストの印刷・焼成あるいは布線によって作られている）。

従来のヘリカル型アンテナの製法を更に詳細に説明すると、マンドレルに導電線材を巻き付けた後、これを取り出し次の工程で樹脂モールドやケースへの挿入がなされるが、マンドレルからコイルを外す際、導電線材の持つスプリングバック性によって、マンドレルに巻きつけたままの形状を次工程まで維持することが大変難しい。特にヘリカル型アンテナは、所望の周波数に対するアンテナ導体の長さとコイル径の変化によって特性が変わるため、マンドレルに巻きつけた時のコイル形状を後工程まで保持することがとりわけ重要になる。

このような形状保持のためには、現状は高価な導電線材である自己融着線（絶縁被覆の外周に接着層があり、コイル巻き後この接着層を溶融固化させて形状を保持する。このため接着層を溶融させるための溶剤や加熱／冷却装置が必要となる）を使用したり、剛性の強いばね材を使用して型崩れしないようにするなどして作っている。なお前記の導電線材のスプリングバック性を見越して、あらかじめターン数・巻き数を調整しておくということも考えられるが、導電線材の剛性は製造ロットによってばらつくため現実的にはこの方法の採用は不可能である。

本発明の目的は、前述したような高価な線材やばね材などを使わずに、極く安価な線材を使用して効率よく得られるヘリカル型アンテナを提供することである。

本発明は以下の（１）〜（５）により上記課題を解決するものである。
（１）一方端が開口されており、前記開口された一方端につながる切り込みをケース体の体壁に有し、該ケース体内に嵌入した、導電線材を巻回したコイル部を備え、該コイル部は嵌着した前記ケース体によってスプリングバックによる巻戻りが抑制されるとともに、コイル部両端の導電線材の端部が前記切り込みから導出されていることを特徴とするヘリカル型アンテナ、
（２）前記導電線材が絶縁被覆線材である前記（１）項に記載のヘリカル型アンテナ、
（３）前記（１）または（２）項に記載のヘリカル型アンテナであって、前記ケース体から導出したコイル部端の導電線材が端子部であることを特徴とするヘリカル型アンテナ、
（４）前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載のヘリカル型アンテナであって、前記ケース体から導出したコイル部端の導電線材の断面形状が塑性変形された端子部であることを特徴とするヘリカル型アンテナ、および、
（５）前記（１）乃至（４）のいずれか１項に記載のヘリカル型アンテナであって、前記ケース体の開口された前記一方端に、キャップが装着されていることを特徴とするヘリカル型アンテナ。

本発明によれば、高価な自己融着線やばね材などを必要としない安価な線材を使用して、性能の安定化した所望のヘリカル型アンテナが得られる。そして、その作製に当たっては、高価な装置も必要なく、容易に設計通りのヘリカル型アンテナが得られる。

本発明のヘリカル型アンテナの好ましい実施の態様について、詳細に説明する。
本発明のヘリカル型アンテナの一態様を図１に示す。このヘリカル型アンテナは、一方端が開口されており、前記開口された一方端につながる切り込みをケース体８の体壁に有し、ケース体８内に嵌入した、導電線材を巻回したコイル部６を備えたものである。そして、該コイル部６は嵌着した前記ケース体８によってスプリングバックによる巻戻りが抑制されるとともに、コイル部両端の導電線材の端部が前記切り込みから導出されている。
したがって、コイル部６はマンドレルから外された後であっても、導電線材のスプリングバックによる巻戻りはなく、コイル部はマンドレルに巻付けられたときの形状を維持している。

さらに、本発明のヘリカル型アンテナは、導電線材が絶縁被覆線材であることが好ましい。絶縁被覆線材を使用したものにあっては、コイル部を密巻きに形成し、導電線材が接触した場合であっても接触箇所で導通することがないため、自由度の高い設計が可能である。

また、本発明のヘリカル型アンテナは、前記ケース体から導出しているコイル部端の導電線材が端子部であることが好ましい。このようにすると、別途端子部材を準備する必要がない。
さらに、前記ケース体から導出しているコイル部端の導電線材の断面形状が、矩形、平角形、円形、多角形など種々の塑性変形された端子部であることが好ましい。塑性変形されたものであれば、導電線材の断面形状に拘らず適宜の形状となる。
さらに別の実施形態としては、図１に示すように、前記ケース体の開口された一方端に、キャップが装着されていることが好ましい。

本発明のヘリカル型アンテナの好ましい製造方法は次の工程に従って行うことができる。
（１）導電線材を巻線機によりマンドレルに所要回数巻き付ける（後述する図２）。
（２）マンドレルに巻付けたままでコイル部に切り込み付ケース体を嵌着する（後述する図３、４）。
（３）次いで巻線の巻き始め、巻き終りの両端を切断するとマンドレルに巻かれたコイル部の張力が低減する。
（４）コイル部をケース体ごとマンドレルから取り外す。
（５）ケース体の一方にキャップを取り付ける。
（６）こうして得たケース入りコイルをハンダ浴中にその両端の導電線材を浸漬してハンダを付着させた後、常法によりプレスして、平角とし、おり曲げ、ＳＭＴタイプとするか又はディスクリートタイプとする（後述する図５）。

次に上記工程を図面に従ってより詳細に説明する。
図２（ａ）に示すように巻線機１のディスク２は導電線材３を巻き付けるためのマンドレル４が設けられている。導電線材３はボビン５から供給され矢印ＡＢ方向に往復移動可能なトラバースプーリー１５にガイドされてマンドレル４に巻き付けられる。ディスク２は矢印方向Ｃの方向に回転する。導電線材３の先端部をディスク上の一点２ａに固定したのち、マンドレルとディスクが回転するとともにマンドレルの回転数に応じた所定の速度でトラバースプーリー１５がＡ方向に移動する。これにより図２（ｂ）に示すようにマンドレル上に所望の回数及び巻ピッチに導電線材３を巻装されたコイル部６が形成される。本発明においては、導電線材３は絶縁被覆線材が好ましいが、非絶縁線材でもよい。

次いで、図３に示すように、前記のコイル部６に対して切り込み７ａを有する切り込み付ケース体７を矢印方向に嵌着する。切り込み付ケース体７は７ｃ側の一端が開口し、切り込み７ａは開口端７ｃにつながっている。なお、切り込み７ａが開口端７ｃにつながる箇所７ｂはＲ面取りしてコイル部６の両端部の導電線材がスムーズに切り込み７ａに入るようにするのが好ましい。切り込み付ケース体７の外形は図では円筒形で示したが角形でもよく、その形状に制限はない。また、ケース体７内部の形状は、コイル部６を固定し、コイルのスプリングバックによる巻戻りを抑制するために、断面が円形であることが好ましい。また、切り込み７ａの幅がマンドレル４の径よりも広く形成した場合にはケース体７を矢印に直交する方向から嵌入することができる。
本発明のヘリカル型アンテナにおいて、少なくとも一方端が開口し、切り込みを有するとは、開口がケース体の長さ方向を通して形成され、かつ、切り込みがケース体の長さ方向全体にわたって設けられた態様を包含する意味である。

図４に示すように、コイル部両端の導電線材が固定された状態でもマンドレルを開口から挿入し、コイル部両端の導電線材を切込みから導出して、切り込み付ケース体８をコイル部６に嵌着する。次いで、巻線の巻き始めと巻き終りの両端を適当な長さを残して３ａ、３ｂで切断する。この切り込み付ケース体にコイル部を嵌入することにより導電線材３の巻き始め、巻き終り端末を切断しても、ケース体８によってスプリングバックによる巻戻りが抑制されコイル形状はくずれない。次に、切り込み付ケース体８をコイル部６に嵌着したケース嵌着体をマンドレルから抜き取り、図１に示すようにそのケース体８の開口端にキャップ９を装着する。
なお、マンドレル４が拡縮機構を備える場合はコイル部６をマンドレル４から抜き取る際にマンドレル４を縮状態にするとよりスムースに抜き取りが可能である。また、マンドレルをテーパー付マンドレルとした場合にもコイル部の抜き取りをスムースに行うことができる。

図５はこのようにして得られたケース付きヘリカル型アンテナ１０を、図５（ａ）に示すようにハンダ浴中に浸漬して、端子１１にハンダを付着させ、図５（ｂ）、図５（ｃ）のように端子１１をプレス装置１２でプレスして平角につぶして、これを上方に曲げ開き加工して水平方向の端子１１ａとし、ＳＭＴタイプのケース付きヘリカル型アンテナ１３を製造する。

また、別の態様としては図５（ａ）で得たヘリカル型アンテナをそのままで必要な印刷表示などを付してディスクリートタイプのヘリカル型アンテナ１４として使用してもよい（図５（ｄ）参照）。

次に、本発明における実施例の１例を以下に記載するが、本発明はこれに制限されるものではない。
１）４．０ｍｍのマンドレルがセットしてある巻線機に、０．５ｍｍの導電線材（古河電気工業社製 商品名ＴＥＸ−Ｅ 外径０．７００ｍｍ）をサプライし、端末を巻線機ディスクに固定した。
２）所望の巻き数２５回をマンドレルに巻きつけた。
３）巻き付けが終わったら、内径６．０ｍｍのＡＢＳ樹脂製切り込み付きケースをマンドレル（コイル）に嵌入した。
４）所望の長さに巻き始め線材と巻き終わり線材を切断した。
５）ケースエンドにキャップをかぶせて型崩れを防止した。
６）次いで端末の予備はんだ処理をした。
７）ＳＭＴ対応の場合は、はんだ処理後端末をつぶして平角状にし、これを横に開いて、接続端子とする。これにより別部品として必要な接続用端子が省略できた。
８）ディスクリートタイプの場合は、そのまま適当な長さに端末を切断して、接続用ピンとした。ＳＭＴタイプと同様に別部品として必要な接続用のピンが省略できた。

本発明の態様を示すヘリカル型アンテナの斜視図である。 巻線工程を示す説明図である。（ａ）が巻線開始前、（ｂ）が所定の回数巻付後の状態を示す。 コイル部に切り込み付ケースを嵌着する状態の説明図である。 切り込み付ケースを嵌着したコイル部の斜視図である。 コイル部にケースを嵌着したケース嵌着体の仕上処理工程を示す図である。（ａ）は予備ハンダ処理工程を示し、（ｂ）は端子の加工工程を示し、（ｃ）は得られたＳＭＴタイプのヘリカル型アンテナを示し、（ｄ）はディスクリートタイプのヘリカル型アンテナを示す。

符号の説明

１ 巻線機
２ ディスク
３ 導電線材
３ａ 導電線材端
４ マンドレル
５ ボビン
６ コイル部
７ 切り込み付ケース
７０ 穴付ケース
７ａ 切り込み
７ｂ Ｒ面取り部
７ｃ 開口端
８ ケース体
９ キャップ
１０、１３、１４ ヘリカル型アンテナ
１１ 端子
１２ プレス装置
１５ トラバースプーリー

Claims (5)

1. 一方端が開口されており、前記開口された一方端につながる切り込みをケース体の体壁に有し、該ケース体内に嵌入した、導電線材を巻回したコイル部を備え、該コイル部は嵌着した前記ケース体によってスプリングバックによる巻戻りが抑制されるとともに、コイル部両端の導電線材の端部が前記切り込みから導出されていることを特徴とするヘリカル型アンテナ。
2. 前記導電線材が絶縁被覆線材である請求項１に記載のヘリカル型アンテナ。
3. 請求項１または２に記載のヘリカル型アンテナであって、前記ケース体から導出したコイル部端の導電線材が端子部であることを特徴とするヘリカル型アンテナ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘリカル型アンテナであって、前記ケース体から導出したコイル部端の導電線材の断面形状が塑性変形された端子部であることを特徴とするヘリカル型アンテナ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘリカル型アンテナであって、前記ケース体の開口された前記一方端に、キャップが装着されていることを特徴とするヘリカル型アンテナ。

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