JP4206946B2 - 磁性体アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、車両の自動施解錠システムなどに使用され、フェライトなどの磁性体にアンテナコイルを巻回し構成した磁性体アンテナに関するものである。

近年、棒状の磁性体にアンテナコイルを巻回することによって構成される磁性体アンテナは、車両の自動施解錠システム用受信アンテナやラジオ放送用受信アンテナなどに多く用いられている。

ここで、自動施解錠システムとは、車両のドア取っ手などに磁性体アンテナを配置して、この磁性体アンテナと運転者の携帯する通信カードとの通信によってドアを施解錠するものである。

このような従来の磁性体アンテナについて、図５を用いて説明する。

図５は従来の磁性体アンテナの斜視図であり、同図において、５５は棒状でフェライトなどの磁性材料である磁性体６１と、この磁性体６１に巻回された１つのアンテナコイル６２から構成された磁性体アンテナである。

そして、磁性体アンテナ５５は、アンテナコイル６２に信号源６３とコンデンサＣ１を直列接続している。

以上の構成において、磁性体アンテナ５５は、アンテナコイル６２のインダクタンス成分Ｌｃと、コンデンサＣ１のキャパシタンス成分Ｃによって、（数１）から動作周波数Ｆ０が決定されて動作するものであった。

次に、磁性体アンテナ５５が放射する電波の放射磁界強度について説明する。

図５において、磁性体６１に巻回されたアンテナコイル６２に信号源６３から動作周波数が給電され、例えば電流Ｉが矢印方向に流れると、この電流Ｉの方向によって生じる磁束Φの方向は、電磁界の右ネジの法則から矢印で示す左方向に発生する。

ここで、磁束Φの大きさは、磁性体６１の透磁率μ、アンテナコイル６２の巻回数Ｎ、磁性体６１の高さｈと幅ｗにより決まる断面積Ａ、アンテナコイル６２に流れる電流Ｉから（数２）に示す比例関係の大きさになる。

そして、電波の放射磁界強度Ｈの強さは、アンテナコイルが巻回された磁性体２の長さをＬとすると、（数３）に示す比例関係の強さになる。

すなわち、磁性体アンテナ５５の放射磁界強度Ｈは、アンテナコイル６２が巻回される磁性体６１の断面積Ａに比例するものである。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特表２００１−５２０３３７号公報

しかしながら上記従来の磁性体アンテナにおいては、磁性体アンテナを車両のドア取っ手などに内蔵して配置するため小型化が要求されるが、この要求実現のために小型化を図ると、磁性体６１の断面積Ａが小さくなり、通信に必要な電波の放射磁界強度Ｈが得にくいという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、通信に必要な電波の放射磁界強度を確保すると共に、小型の磁性体アンテナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、２つの突起の、主面に直交する方向の縦断面積が、主面に平行となる方向で、アンテナコイルが巻回された部分の断面積となる横断面積より小さく、２つの突起の横断面積は同じで、この第１と第２のアンテナコイルへの通電により発生する磁束が順方向に結合されるよう磁性体アンテナを構成したものであり、この第１と第２のアンテナコイルへの通電により発生する磁束が順方向に結合されることによって、磁束を強め合うと共に、第１と第２のアンテナコイルが巻回される断面の面積を大きくできるため、通信に必要な電波の放射磁界強度を確保できると共に、小型の磁性体アンテナを得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、磁性体の凹部の外周に、第１と第２のアンテナコイルへの通電により発生する磁束と順方向に結合を形成するように第３のアンテナコイルを巻回したものであり、更に磁束を強め合うことができるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、磁性体を、２つの突起部と、この突起部間をつなぐ桟部とから形成したものであり、１つの磁性体の場合に必要な凹部の形成が容易にできると共に、磁性体アンテナの耐落下などの耐衝撃性を高めることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、電波の放射磁界強度を確保しつつ小型化が図れる磁性体アンテナを得ることができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。

なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

図１は本発明の一実施の形態による磁性体アンテナの斜視図であり、同図において、２は主面中央部に凹部を設けたフェライトなどの磁性材料からなる棒状の磁性体、２ａ，２ｂは凹部により左右に区画され、上記主面に直交する縦断面積が、主面に平行な横断面積より小さい突起部、３，４は突起部２ａ，２ｂの夫々の外周に上記凹部を形成する壁面を含むように互いに逆方向に巻回された第１と第２のアンテナコイルである。

このようにして磁性体２と第１、第２のアンテナコイル３，４から磁性体アンテナ３２は構成されている。

ここで、第１のアンテナコイル３と第２のアンテナコイル４は１本の銅線で形成され、第１のアンテナコイル３は矢印ａに示す反時計方向、第２のアンテナコイル４は矢印ｂに示す時計方向に巻回されている。

そして、第１のアンテナコイル３と第２のアンテナコイル４は、コンデンサＣ１を介して、信号源６３に接続されている。

以上の構成において、磁性体アンテナ３２は、第１と第２のアンテナコイル３，４の総和のインダクタンス成分Ｌｃと、コンデンサＣ１のキャパシタンス成分Ｃによって、背景技術に記載した下記（数４）から動作周波数Ｆ０が決定されて動作するものである。

そして、信号源６３から動作周波数が給電されると、第１のアンテナコイル３に電流Ｉが流れることで磁性体２に生じる磁束Φａは上方向に発生し、第１のアンテナコイル３と巻回方向が反対である第２のアンテナコイル４では下方向の磁束Φｂが発生する。

ここで、全磁束Φの大きさは、磁性体２の透磁率μ、アンテナコイルが巻回される磁性体２の断面積Ａ、各アンテナコイルによる全巻回数Ｎ、各アンテナコイルに流れる電流をＩとすると、Φａ＋Φｂ＝Φとなって、背景技術に記載した下記（数５）に示す比例関係の大きさになる。

また、電波の放射磁界強度Ｈの強さは、磁性体２の長さをＬとすると、背景技術に記載した下記（数６）に示す比例関係の強さになる。

したがって、アンテナコイルが巻回される部分の断面積Ａは、従来技術では磁性体の高さｈと幅ｗの積（縦断面積）であったが、本実施の形態では磁性体２の幅ｗと略１／２Ｌの積（横断面積）にできて、断面積の大きい横断面積を使うことで断面積Ａを大きくできるため、断面積Ａに比例して放射磁界強度Ｈを強くできるものである。

このことは、言いかえれば磁性体２を従来の磁性体アンテナの高さｈから低くしても、強い放射磁界強度の磁性体アンテナが実現できることを意味しており、磁性体アンテナ３２の低背化が図れるものである。

このように低背化を図ることで、車両のドア取っ手などに配置される磁性体アンテナ３２を用いた自動施解錠システムや、薄型化が望まれる携帯ラジオや携帯型の情報機器などに好適な内蔵アンテナを得ることができる。

なお、以上の説明では、第１のアンテナコイル３が反時計方向、第２のアンテナコイル４が時計方向に巻回されるものとして説明したが、第１のアンテナコイル３が時計方向、第２のアンテナコイル４が反時計方向に巻回されても同様の効果を有する。

また、上記実施の形態では、磁性体２に直接アンテナコイルを巻回するものとして説明したが、図２に示すように、筒状のボビン３６に第１、第２のアンテナコイル３，４を別々に巻回してのち、第１のアンテナコイル３と第２のアンテナコイル４の巻回方向が反対になるようにボビン３６を磁性体２に挿入して、第１のアンテナコイル３の巻き終りと第２のアンテナコイル４の巻き初めを接続して構成しても良い。

さらに、第１のアンテナコイル３と第２のアンテナコイル４の巻回方向が同方向になるようにボビン３６を磁性体２に挿入して、第１、第２のアンテナコイル３，４の巻き初め同士、または巻き終り同士のいずれかを接続して構成しても良い。

このように構成することで、第１、第２のアンテナコイル３，４の製作は同じにできるため、生産性の向上を図ることが可能となる。

図３は本実施の別形態による磁性体アンテナの斜視図であり、同図において、５は磁性体２の凹部２ｃに更に巻回された第３のアンテナコイルである。

ここで、各第１、第２、第３のアンテナコイル３，４，５は１本の銅線で形成され、第１のアンテナコイル３と第２のアンテナコイル４がそれぞれ矢印ａ、矢印ｂに示す方向に巻回され、第３のアンテナコイル５は第１、第２のアンテナコイル３，４に直交する矢印ｃの方向に巻回されている。

このとき、第３のアンテナコイル５の巻回方向は、第３のアンテナコイル５により発生する磁束Φｃの方向が、第１、第２のアンテナコイル３，４の磁束Φａ，Φｂと順方向を結合する矢印ｃの方向に巻回する。

したがって、第３のアンテナコイル５を設けることによって、各磁束Φａ，Φｂ，Φｃにより形成される全磁束Φを１つの順方向に結合できると共に、Φｃを加えるため磁性体２からの漏れ磁束を抑制することが可能となり、上記一実施の形態の磁性体アンテナに対し、更に放射磁界強度を強くすることができる。

なお、各磁束Φａ，Φｂ，Φｃにより形成される全磁束Φが１つの順方向に結合されるために、第１、第２、第３のアンテナコイル３，４，５の巻回方向を、それぞれ矢印ａ，ｂ，ｃで示す方向として説明したが、これに限ることはなく、各アンテナコイルの巻回方向は、全てが逆方向であっても同様の効果がある。

また、上記実施の形態では、磁性体２を１つの磁性体で形成するとして説明したが、図４に示すように、２つの磁性体で形成しても、また磁性材料が異なる２つの磁性体で形成しても良い。

例えば図４（ａ）は、磁性体２を、２つの突起部２ａと、この突起部２ａを繋ぐ桟部２ｄとから形成したものである。

また図４（ｂ）においては、磁性体２を、土台部２ｅと、この土台部２ｅの両側に突起部２ａを載置して形成したものである。

このように本実施の形態によれば、磁性体２を、２つの磁性体で形成することで、１つの磁性体の場合に必要な凹部の形成が容易となり、更に磁性体２の磁性材料を、土台部２ｅが軟磁性材料である電磁鋼板などとすることで、磁性体アンテナ３２が落下などで衝撃を受けても、１つの磁性体の場合に必要とした凹部ではなく、また桟部２ｄや土台部２ｅが衝撃に強い軟磁性材料のため耐衝撃性を高めることができる。

さらに磁性体２を２つの磁性体で形成すると、第３のアンテナコイル５を、図２に示したように、筒状のボビン３６に巻回してのち、上記桟部２ｄや土台部２ｅに、このボビン３６を挿入できることで製造の簡略化ができる。

また、以上の説明では、磁性体２の突起部の外形を四角柱状として説明したが、これに限ることはなく、円柱状や多角柱状にしても実施は可能である。

本発明による磁性体アンテナは、電波の放射磁界強度を強くする効果を有し、放射磁界強度を強くした分、小型化を図れるため、車両の自動施解錠システム用アンテナや携帯ラジオ内蔵用アンテナ等に有用である。

本発明の一実施の形態による磁性体アンテナの斜視図 同別形態による磁性体アンテナの斜視図 同別形態による磁性体アンテナの斜視図 同別形態による磁性体アンテナの斜視図 従来の磁性体アンテナの斜視図

符号の説明

２ 磁性体
３ 第１のアンテナコイル
４ 第２のアンテナコイル
３２ 磁性体アンテナ
３６ ボビン
ａ，ｂ アンテナコイルの巻回方向
Φａ，Φｂ 磁束
Φ 全磁束

Claims (3)

1. 棒状の磁性体の主面中央部に設けた凹部にて左右に区画されており、前記凹部の左右に２つの突起を備え、この突起の夫々の外周に前記凹部を形成する壁面を含むように巻回した第１と第２のアンテナコイルからなり、前記２つの突起は、共に前記主面に直交する方向の縦断面積が、前記主面に平行となる方向で、前記アンテナコイルが巻回された部分の断面積となる横断面積より小さく、前記２つの突起の横断面積は同じで、この第１と第２のアンテナコイルへの通電により発生する磁束が順方向に結合されている磁性体アンテナ。
2. 磁性体の凹部の外周に、この凹部を形成する壁面を含むように、第１と第２のアンテナコイルへの通電により発生する磁束と順方向に結合を形成する第３のアンテナコイルを巻回した請求項１記載の磁性体アンテナ。
3. 磁性体を、２つの突起部と、この突起部間をつなぐ桟部とから形成した請求項１記載の磁性体アンテナ。

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