JP4304672B2

JP4304672B2 - 電波時計用アンテナ及びこれを用いた電波時計

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Publication number: JP4304672B2
Application number: JP2004343765A
Authority: JP
Inventors: 博和荒木; 正裕三田; 千春三俣
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2024-11-29
Also published as: JP2006050522A

Description

本発明は、時刻情報を含む電磁波の中で磁界成分を受信して時刻を合わせる、電波時計に好適なアンテナ、よび電波時計に関するものである。

ここでは電波時計用のアンテナを例に背景技術の説明を行う。
電波時計は、所定周波数の搬送波によって送られる時刻情報を受信し、その時刻情報を基に自身の時刻を修正する時計を指し、現在置時計、掛け時計、腕時計等さまざまな形態で実用化されている。
電波時計等に用いられている電波は40kHz〜200kHz以下と、長波帯を使用しており、その電波の一波長は数ｋｍという長さになる。この電波を、電界として効率よく受信するには数百ｍを越す長さのアンテナ長が必要となり、小型化が必要な腕時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤ（Radio Frequency ID）システム等に使用することは事実上困難であり、磁心を用いて磁界成分を受信することが必要である。
具体的には上記搬送波は、日本においては40kHz及び60kHzの２種類の電波を使用している。海外においても主に100kHz以下の周波数を用いて時刻情報を提供しているため、これらの周波数の電波を受信するには電磁波の磁界成分を効率良く収束させるために磁性体を磁心とし、これにコイルを巻き回した磁気センサ型のアンテナが主に使用されている。

従来、電波時計用のアンテナとして、例えば特許文献１には、アモルファス金属積層体からなる磁心にコイルを巻回した主に腕時計に使用する小型アンテナが開示されている。
特許文献２には、フェライトからなる磁心にコイルを巻回してなる小型アンテナが開示されている。
また、特許文献３には、金属ケースとアンテナとの間に導電性を有するシール部材を設けたアンテナが開示されている。
さらに、特許文献４には、磁芯にコイルが巻回された主磁路と、磁芯にコイルが巻回されていない副磁路とを有し、磁芯に沿った閉ループ磁路の一部にエアギャップを設け、共振時には内部で発生した磁束が外部に漏れ難いようになしたアンテナが開示されている。

特開２００３−１１０３４１号公報（段落番号００７〜００１１）特開平８−２７１６５９号公報（段落番号００６〜００１５）特開昭６１−２１９１０９号公報特許第３５１２７８２号公報

腕時計は、主に筐体（ケース）、ムーブメント（時計機構をまとめたモジュール）、ガラス蓋および裏蓋とにより構成される。この中にアンテナを内臓する場合、従来は筐体の外側面に設けることが多かった。しかしながら、最近では小型軽量化の趨勢から筐体内部に設けられるようになってきており、図１１に示すようにムーブメント２２と裏蓋２４との間の隙間に配置される。尚、図１１の正面図のアンテナ７は構造を示すため実線で示しているが、実際は筐体２５とムーブメント２２と裏蓋２４によって閉じられた空間に収められている。
上記した特許文献のアンテナは、それぞれ磁心として透磁率の高いアモルファス箔体やフェライトを用いて電磁波の磁界成分を収束させ、この収束させた磁束を磁心の外側に巻き回したコイルによって時間的に磁束が変化する成分を電圧として検知するアンテナである。従って、筐体としては電磁波の磁界成分を阻害しない材質とする必要があり、筐体２５の一部を樹脂製にするなどデザイン面で制約があった。一般に腕時計は意匠性がセールスポイントとなり、例えば金属製ケースが審美性の面で好まれる。そこで中高級時計や自動車に代表される機器類には筐体が金属で作られることが多くなっている。この場合、従来のアンテナ配置では金属ケースが電磁波に対するシールドとして働き、受信感度は大幅に低下すると言う問題がある。

また、アンテナとしては磁心に磁束が通った結果としてコイルに電圧が誘起する。図９の等価回路図に示すように、この電圧はコイル８と並列に接続されたコンデンサＣにより所望の周波数に共振させている。共振させることによりコイル８にはＱ倍の電圧が発生し、コイル８にはその共振電流が流れる。この共振電流によってコイル８の周囲には磁界が発生し、主として磁心の両端から出入りする。従って、アンテナの周囲に金属が接近しているとこの共振電流によって発生した磁束が金属を貫くときに渦電流を発生させ、電気抵抗の小さな金属類の接近は大きな渦電流損失として現われる。結果、この渦電流損失はアンテナコイルの損失となり、実効的にアンテナ感度の低下を招くものである。

同様な問題点は磁気センサ型のアンテナを金属筐体の中に収容するキーレスエントリーシステム、あるいは、ＲＦＩＤシステムでも同様に存在する。キーレスエントリーシステムとは、例えば、乗用車等の車両の鍵を遠隔操作可能としたもので、特定の電磁波により開閉動作するアンテナを備えた送受信ユニットからなり、当該ユニットであるキーを持つ所有者の遠近により開閉遠隔操作が非接触で出来るものである。また、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムは、タグに記憶された情報を特定の電磁波によって作動するアンテナにより情報を授受するもので、例えば、バス等の行先情報等が入力されたＲＦＩＤタグをバスに取り付け、時刻表情報が入力されたＲＦＩＤタグを乗り場の表示板等に埋設しておくと、利用者は非接触で各種の交通情報が認識できると言うものである。

以上のことより本発明は、金属製の筐体内にアンテナを配置した場合であっても設置面積を大きくせずに高感度な出力を得られるアンテナを提供することを目的とする。特に限られたスペース内で高いアンテナ特性を発揮できるもので、電波腕時計用アンテナ及びこれを用いた電波時計を提供する。

本発明のアンテナは、金属製筐体、非金属製蓋、ムーブメント、金属製裏蓋を有する電波時計の筐体内部に設置され、磁性体からなる磁心にコイルが巻回された、電磁波の磁界成分を受信する磁気センサ型の電波時計用アンテナにおいて、前記非金属製蓋と前記金属製裏蓋との間に配置されると共に、前記磁心はその両側で前記非金属製蓋の内面に近づくように曲げられた端部が形成されたもの、即ち、磁界成分を収束させるアンテナ磁心の端部を磁束流入方向に向くように曲げたことを特徴とするものである。電磁波の磁束入射方向に曲がった形状を持たせることにより、その曲がった端部が、筐体内部に入射するより多くの磁束を収束させて高感度なアンテナとなる。また、この形状は磁心に巻かれたコイルに誘起した電圧と並列に接続されたコンデンサによる共振電流による磁束が主として磁心の両端から出入りする性質上その出入りする磁束が筐体を貫く量を減少させることとなり、結果として筐体に発生させる渦電流を減少させることになり、電気的なＱも高く得られるアンテナである。

本発明のアンテナにおいて、前記磁心端部の先端部がさらに異なる方向に曲がった形状とすることができる。これにより、入射してくる磁束を広く四方から捕らえることができ、更に高感度なアンテナが得られる。磁束を広く四方から捕らえるために、端部および先端部はアンテナの外側に向けて曲げることが好ましい。また、磁心は端部が複数に枝分かれし、少なくとも一つが隣接する筐体または隣接する筐体内部の金属部から遠ざかる方向に曲がった形状とすることが好ましい。枝分かれすることで筐体内部に入射する磁束を広い面積でより多く収束させることができる。枝分かれが多岐であれば、より磁束を収束させることができるが、上記したように筐体や筐体内部の金属部による受信感度の低下が起きないように適宜設計することが必要である。実質的には多数の素子や部材が組み込まれる筐体内に本発明のアンテナが設置されるため、曲げられる磁心の端部および先端部は筐体の内壁形状に沿う形状に形成し、筐体の端部に配置することで、筐体の内部スペースを有効に使用できるように設計することが重要である。
本発明のアンテナは、前記磁心を棒状のフェライトから構成することができる。
本発明のアンテナは、前記磁心を金属の薄板となし、これを単体又は積層して構成することができる。
本発明のアンテナは、前記磁心を複数の金属線を束ねた構成とすることができる。
上記磁心を構成する磁性体材料は、珪素鋼、パーマロイ、アモルファス金属、ナノ結晶金属、フェライトなどの高透磁率材料が望ましい。
上記したアンテナにおいて、金属薄板又は金属線は、絶縁被膜を介して積層又は束ねることが好ましい。これにより、積層又は束ねた場合に発生する渦電流に対し個々の薄板また金属線からの渦電流が低下し、損失抑制しアンテナ特性を向上させることができる。アモルファス薄帯などを磁心として使用する場合、磁気特性を高めるために３５０〜４５０℃、好ましくは３８０〜４３０℃の熱処理が必要である。３５０℃以下であると、筐体内で用いるアンテナとして、磁心の磁気特性が足りない。また、４５０℃以上の熱処理を行うと薄帯は脆くなるため、端部を折り曲げた際や筐体が落下した際に薄帯が破断するなどの可能性がある。また、薄帯の磁心を折り曲げる場合、ケースでその端部や折り曲げる部分そのものを挟持したり、シリコーン接着剤やワニス状の樹脂等を端部の周りに塗布し、固める構造とすることで強度を維持できる。詳細は実施例にて示す。また、熱処理は窒素ガスなどの不活性雰囲気中で行なうことが好ましい。

本発明のアンテナにおいて、前記磁心とコイルからなる主たる磁気回路（主磁路）とは別に磁心と同等あるいはそれよりも小さい透磁率を有する磁性体からなる副磁路を設けることが好ましい。副磁路はその両端部を主磁路の両端部に樹脂などで一体的にエアギャップ無く設けてもよいし、エアギャップ付の副磁路を付加することでもよい。これにより、入射した磁束の一部がこのギャップ付磁路を介し主たる磁気回路内を帰還して回ることにより磁心に入射した磁束が実効的に高まり高感度なアンテナとなる。ここで、副磁路の動作による作用は一度コイルに発生させた磁束が再びコイルを通ることにある。すなわち磁心に流入した磁束はコイルを通過し磁心の他端から流出するだけでなくその一部は副磁路に還流して再び外部から流入する磁束と合流してコイルを貫くことにある。

時計は時計機能を集約したムーブメントが大部分の容積を占有し、また人間に対する表示面も必須である。このためアンテナは裏蓋近くに配置することを余儀なくされる。この場合アンテナは金属部品により囲まれることになるが、本発明によれば、アンテナの共振電流による磁束が最も多く流出する磁心端部を磁気シールドされた筐体底部周辺の金属から離すように非金属部（ガラス製の蓋等）に向けて曲げている。これにより、外部からの磁束の流入量が多く、筐体底部金属から遠いガラス面近くの磁束をより多く捕らえ、かつ筐体底部の金属接近の影響を最小限にできる。
上記電波時計において、磁心の端部が時計文字盤のデザインの一部として表面に現われるようにしても良い。例えば、磁心端部が文字盤を貫き、表示面に現われるようにして、これをひとつのデザインとして利用することである。このとき磁心端部は表示部まで出ているのでより高感度となる。

本発明のアンテナは、４０〜１５０ｋＨｚの電磁波を受信する用途に使用することが好ましく、例えば時刻情報を含む電波を受信して時刻を合わせる電波腕時計に用いることに適している。
また、本発明のアンテナは、乗用車や住居等の鍵の開閉を遠隔操作するキーレスエントリーシステムに用いることに適している。
また、本発明のアンテナは、情報を記憶したタグを用いて情報を授受するＲＦＩＤシステムに用いることに適している。

本発明のアンテナによれば、以下の効果が得られる。
磁心端部を磁束が有利な方向に曲げることにより、電波時計内の設置面積は同じでありながらムーブメントの上面に配置したのと同等の感度及びＱ値を得られる。また共振電流による磁束の流出が金属筐体から離れることになり実効的な感度を高く得られる。
また、主たる磁気回路と別の副磁路を配置することにより以下の効果が得られる。
主たる磁気回路と別の副磁路を持つことにより副磁路を介して磁束が主の磁気回路内を帰還して回るので、外部より流入した磁束を磁心および主たる磁気回路と別の副磁路で効率よく回し、結果、高い出力電圧が得られる。また、コンデンサと共振させたときのＱ値が高く得られ、高い出力電圧が得られる。さらに、金属裏蓋方向に回る磁束の減少によりＱ値の減少が少なく、高い出力電圧が得られる。
以上により、設置面積の増大を求めることなく配置自由度の高い、高感度のアンテナとなる。また、小型高性能の電波時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステムを提供できる。
また、副磁路を儲けることで、介して磁束が主の磁気回路内を帰還して回るので、外部より流入した磁束を主たる磁気回路と副磁路で効率よく回し、結果、高い出力電圧が得られる。
また、外部より入射した磁束は主磁路部材により受けとめ、共振時の放射磁束については主磁路から副磁路部材側に磁束を導き、磁気回路内を効率よく帰還することができる。その結果、高い出力電圧が得られ、Ｑ値を高いまま保持できる。

以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１に、本発明によるアンテナの一実施例を示す。図１(a)は棒状のフェライト材の両端が垂直に立ち上がって曲がる端部１１aを有し、中央部にコイル８を巻回したアンテナ１０aである。図１(b)はアモルファス等の金属箔（板厚20μｍ以下）の帯体から図のような端部１１bの形に一体に打ち抜いた薄板を得て、この薄板を複数枚積層し、中央部にコイル８を巻回したアンテナ１０bである。図１(c)は同じく金属箔から打ち抜いた薄板を積層したものであるが、端部１１cの形成は長方形状の薄板の両端を別途折り曲げて形成している。積層体は強度的に強いものを得られるので望ましく、特に図１(b)のタイプは打ち抜きにより一体成形できるので難しい方向にも曲げることも可能で、より自由度が増すので望ましい。図１(d)は複数本の細線を束ねて、中央部にコイル８を巻回したアンテナ１０dである。図１(e)は図１(c)の金属箔から打ち抜いた薄板を積層したものであるが、端部１１eは磁心1eに対して斜めになるように別途折り曲げて形成している。図1(c)のように直角に曲げるよりも、磁気特性を上げるために熱処理をして脆くなったアモルファス材などを適用しやすく、幅広い材質に対応可能である。ここで、積層型のアンテナ１０b、１０c、１０eと細線を束ねたアンテナ１０dでは、薄板の間あるいは個々の細線に絶縁膜を被膜し絶縁層を介して積層あるいは束ねることが望ましい。
図２に、上記したアンテナ１０a〜１０ｅを内蔵する電波腕時計の正面図および側面図を示す。正面図のアンテナの図示は配置などが分かりやすいようにあえて実線で示している（以下同様）。電波腕時計２０は金属製の筐体ケース２１と、ムーブメント２２と、ガラス製の蓋２３と、金属製の裏蓋２４とからなり、アンテナ１０a〜１０ｅ（いずれか1種）をムーブメント２２と裏蓋２４との間であって横方向に寝かせて配置している。ここでアンテナの磁心１a〜１ｅの端部１１a〜１１ｅは底面から立ち上がるようにガラス蓋２３の方向に曲がって配置される。よって、磁心の中央部は金属に囲まれているものの磁束の出入り口となる磁心先端部は電磁波の入射方向に向いた構造となっている。

図３に、本発明によるアンテナの他の実施例を示す。図３(a)は棒状のフェライト材の両端が垂直に立ち上がって曲がる端部３１aを有し、さらにその先端部３２aが磁心３ａと並行な方向に曲がって形成したものである。そして中央部にコイル８を巻回してアンテナ３０aとしている。図３(b)は図１(b)と同様に金属箔の帯体から図のような端部３１bと３２bを一体に打ち抜いた薄板を複数枚積層したもので、その中央部にコイル８を巻回したアンテナ３０bである。図３(c)は同じく図１(c)と同様のものであるが先端部３２cをさらに曲げた構造のアンテナ３０cである。尚、細線を束ねたアンテナについては図示していないが図１(d)の先端部を曲げることで同様に得ることが出来る。また、図３(ｄ)は図１(e)と同様のものであるが先端部３２ｄをさらに曲げた構造のアンテナ３０ｄである。また、絶縁膜を設けることも上記した実施例と同様である。
図４に、上記したアンテナ３０a〜３０ｄを内蔵する電波腕時計の正面図および側面図を示す。図２と同様の構成については同一符号を付してその説明は省略するが、この実施例ではガラス蓋２３の方向に立ち上がった先端部がさらにガラス蓋の付近で外方に曲がって配置されるので、電磁波の入射に対しより広がりをもっており、高感度を期待できる。

図５に、本発明によるアンテナの更に他の実施例を示す。図５(a)は先端部５２aが2方向に曲がって延びたアンテナである。図５(b)は積層型であるが先端部５２bを扇型となし広がりを持たせている。図５(c)は積層した薄板の先端部５２cを放射状に曲げて広がりをもたせている。図５(d)は図５(c)に対して先端部５２dの曲がりの方向を変えて形成したものである。また、図１（e）、図３（ｄ）のように磁心の端部を磁心に対して斜めに曲げたものも本発明の範囲に含まれる。これらのアンテナ５０a〜５０dにおいても上記した実施例と同様の効果が得られるものである。

図６に、本発明によるアンテナの更に他の実施例を示す。この実施例は上記してきた磁心とコイルからなる主たる磁気回路をなすアンテナと、さらにこれとは別に磁心の一部にギャップ付磁路を設ける例を示している。図６(a)のアンテナは棒状のフェライト材の両端が垂直に立ち上がって曲がる端部６１aを有し、中央部にコイル８を巻回している点は図１(a)のアンテナと同じである。ここでは、さらに磁心６ａに並行に副次的な磁路を形成する磁性部材６０aを設けている点が異なっている。図６(b)のアンテナも同様に６０ｂを磁心６０ａの両端に架橋するように設けている。図６(c)は薄板を積層したタイプの構造であるが中央部に別途薄板６０ｃを並行に設けてギャップ付磁路を設けている。図６(d)、(e)は薄板の打ち抜き形状が異なるタイプのものであるが、積層した薄板の一部を利用して副次的なギャップ付磁路を形成したものである。特に図６(e)は非連続としているが、このような磁気ギャップ結合でも実施できる。
この実施例によれば、入射した磁束はコイルを巻いた磁心の主たる磁気回路を通過するだけでなく、一部がこのギャップ付磁路を介して帰還し主たる磁気回路内を回ることになり、流入した磁束を主たる磁気回路と別の閉磁路で効率よく回し、高い出力電圧が得られるものである。

磁性体からなる磁心にコイルを巻回す主磁路と、この磁心と同等あるいはそれよりも小さい透磁率を有する磁性体からなる副磁路が設けられたアンテナとすることが好ましい。低透磁率の副磁路は可撓性のある高分子材料（樹脂材あるいはゴム材）に金属磁性体粉（フェライト粉、アモルファス合金粉ほか、詳細は下記参照）を分散して電磁波吸収機能を持たせた柔軟性複合材などが使用できる。例えば、可撓性高分子材料に導電性を有する繊維状の材料を分散した電磁波反射層と、その表裏両面に可撓性高分子材料に金属磁性体扁平形状粉を分散した電磁波吸収層と、可撓性高分子材料に金属磁性体粒形状粉を分散した電磁波吸収層とを順次積層し熱圧着したものも使用できる。電磁波反射層に分散させる導電性を有する材料としては、例えばカーボン繊維や金属繊維であって、これを可撓性高分子材料中に分散させてシート状に成形する。

また、電磁波吸収層に用いる金属磁性体粉としては、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶合金から水アトマイズ法により製造した粒形状粉をアトライタにて摩砕することにより製造した平均粒径が0.1〜50μｍで平均厚さが3μｍの扁平形状粉であって、これを可撓性高分子材料中に分散させてシート状に成形して電磁波吸収層とすることができる。一方、金属磁性体扁平形状粉としてカルボニル鉄合金、アモルファス合金、Fe-Si系合金、モリブデンパーマロイ、スーパーマロイ等の扁平形状粉を用いてこれを可撓性高分子材料中に分散させてシート状に成形して電磁波吸収層とすることができる。また、前記可撓性高分子材料としては、有機物で柔軟性があり、比重が1.5以下であり、好ましくは耐候性を有する樹脂で、例えばクロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーン樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。

このような柔軟性複合材を副磁路に用いることによって、調整が面倒なエアギャップを設けることなく磁束を閉磁路内に帰還させることが行える。また、エアギャップを設ける必要がないので製造面で有利である。例えば、磁心とコイルは、従来から樹脂製ケース内に収容することが行われるが、これを副磁路部材をも収容するような樹脂ケースとなし、この空洞部分に溶融状態の上記柔軟性複合材の原料を射出成型されたコイルボビンの一部に流し込んで低透磁率部材を一体成形することもできる。また、樹脂ケース内に上記で示したような副磁路部材を収容した後、主磁路部材とこの副磁路部材との間に形成される隙間に柔軟性複合材を流し込んで低透磁率部材部分を一体成形して製造することができる。この場合安価で生産性に優れている。この構造はギャップが無いことによって微妙な組み立て精度を必要とせず製造し易く、安定した性能は出せる。

本発明のアンテナの作用について以下に説明する。まず、電波の角周波数をωとし、アンテナとコンデンサで構成される共振回路の抵抗分をＲ、コイル部の自己インダクタンスをＬとするとき、Ｑ値はωＬ／Ｒで定義される。ここで述べるＲはコイルの直流抵抗と交流抵抗の総和である。特に金属ケースに入れたアンテナの交流抵抗は増大する。その理由は磁束を集めた磁心が巻き回したコイルと外部に付加したコンデンサで共振してＱ倍の共振電圧となり、この共振電流によってコイル両端には高い電圧が発生し、その電圧によってアンテナ自身の両端近くから磁束が発生するからである。その共振現象による磁束が金属を貫くときに発生するのが渦電流損失である。この渦電流損失を低減することが重要となるが、ここで低透磁率部材あるいは低透磁率部材と副磁路部材による閉磁路を設けることにより、磁心に流入した磁束はコイルを通過し磁心の他端から流出するだけでなくその一部は低透磁率部材あるいは低透磁率部材と副磁路部材による閉磁路に還流して再び外部から流入する磁束と合流してコイル内部を通過し、より多くの電圧を発生させる作用をなす。また、共振電流によって発生する磁束が低透磁率部材あるいは低透磁率部材と副磁路部材による閉磁路を介して還流することにより、アンテナ両端から外部に出る磁束総量を少なくすることができ、近接する金属筐体を貫通する磁束が少なくなり渦電流損が低減し、等価的に交流抵抗の増大が抑えられる。よって、上述の抵抗分Ｒの増加が最小限に抑えられ、Ｑ値の高いアンテナを得ることが出来る。

以下、実施例について説明する。図８に示す電波腕時計に模した試験装置と図９に示す等価回路に沿って本発明のアンテナと従来のアンテナの出力電圧を測定した。
図９において、Ｌがアンテナの磁心１と巻線８で構成されるコイルである。Ｒがコイルの直流抵抗と交流抵抗の総和である。このコイルに磁束の時間変化による電圧Ｖが検出される。ここでアンテナと並列にコンデンサＣが接続され、このコンデンサＣと先に述べたコイルＬが電気的に共振し、コンデンサの両端にはＱ倍の電圧が発生し、アンテナとして動作する。比較は図８に示す電波腕時計に模した厚さ１ｍｍの金属製筐体７０の中に評価アンテナを配置し、上記等価回路による電圧Ｖを測定した。
実施例１は、磁心としてフェライト（日立金属製のフェライト丸棒）、直径１ｍｍ、長さ１６ｍｍ、曲がり部の高さ７．５ｍｍを使用し、図１（ａ）の形状である。アンテナの設置面積は直径１ｍｍ、長さ１６ｍｍと同じに収まっている。そして、巻線８はフェライトコアの表面を絶縁した後に線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。尚、巻線コイルの形状は特に限定するものではないが、製造上は円形が望ましい。
従来例は、実施例１の磁心と同じフェライトを用いて、直径１ｍｍ、長さ１６ｍｍの単純な棒状のもので、巻線８は実施例１と同じ細線を同じ条件で巻回した。ちょうど図１０に示すアンテナ形状である。
実施例２は、アモルファス金属箔（板厚15μｍ）から幅１ｍｍ、長さ１６ｍｍ、曲がり部の高さ７．５ｍｍの薄板に打ち抜き、この薄板を３０枚積層して、磁心としての厚み０．４５ｍｍの積層体となし、図１（ｂ）に示す形状のアンテナを得た。巻線８は積層体コアの表面を絶縁した後に線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。
以上のアンテナを図８に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表１に示す。

次に、ギャップ付磁路を設けたアンテナについて出力電圧とＱ値について測定した。
実施例３は、上記実施例２で得たアンテナにギャップ付磁路６０ｃを設けたものである。ギャップ付磁路は、主たる磁心に磁気的に十分な接続が得られるように加工したフェライト磁性体を取り付け、ギャップ1ｍｍを確保する形で設け、図６（ｃ）に示すアンテナを作製した。
比較例は、上記実施例２を用いた。即ち、ギャップ付磁路の有無により違いを確認した。
実施例４は、アモルファス金属箔（板厚15μｍ）から幅１ｍｍ、長さ１６ｍｍ、曲がり部の高さ７，５ｍｍの薄板に打ち抜き、この薄板を３０枚積層し、磁心としての厚み０．４５ｍｍの積層体となし、これにアモルファス金属箔1枚を載せ両側端部を主たる磁性体に僅かなギャップを持って取り付けたアンテナとした。
従来例は、上記した従来例と同じ図１０に示すアンテナを用いた。
以上のアンテナについて金属ケースの中に収容しないで上記実施例と同様に外部より１４ｐＴの磁界を印加したときの出力電圧を測定した。結果を表２に示す。

以上のように本発明によれば、磁心の一部に磁気抵抗の高いギャップ付磁路を設けることにより磁心の内部に流入した磁束の一部を内部に留め、高いＱ値を得られ高い出力電圧を得ることができる。尚、ギャップ付磁路を用いたアンテナは共振電流による外部へ流出する磁束が減少するので、上記実施例において金属筐体に収めた場合も有利な結果が得られる。
また、上述した通り、磁心を筐体底部に設置しつつその一部を曲げたことにより多くの磁束を収束しつつ、設置自由度を持つ高感度なアンテナが可能となった。磁心は実施例で述べたフェライト、アモルファス、微結晶材料の棒状、板状、線状のいずれでも可能である。また、文字盤を切り抜きコイル部や磁心端部を意匠的に外部に見せることも可能である。尚、磁心の端部を曲げるのは両端に限るものではなく片端だけを曲げても本発明として実施できる。

（実施例５）
次に、本発明のアンテナを内蔵した電波腕時計の正面図および側面図を図２に示す。正面図のアンテナの図示は配置などが分かりやすいようにあえて実線で示している。電波腕時計は金属製（例えばステンレス製）の筐体ケース２１と、ムーブメント２２と周辺部品、ガラス製の蓋２３と、金属製（例えばステンレス製）の裏蓋２４とからなり、アンテナ９０をムーブメント２２と裏蓋２４との間に配置している。アンテナの磁心の端部を底面から立ち上がるようにガラス蓋２３の方向に曲げて配置している。よって、磁心の中央部は裏蓋側に隣接しているものの磁束の出入り口となる磁心先端部は電磁波の入射方向に向いた構造となっている。
時計は駆動機能を集約したムーブメントが大部分の容積を占有し、また人間に対する表示面（文字盤）も必須である。このためアンテナは裏蓋近くに配置することを余儀なくされる。この場合アンテナは周囲を金属部品により囲まれることになるが、この実施例によれば、アンテナの共振電流による磁束が最も多く流出する磁心端部を磁気シールドされた筐体底部周辺の金属から離すように非金属部（ガラス製の蓋等）に向けて曲げて立設している。これにより、外部からの磁束の流入量が多く、筐体底部金属から遠いガラス面近くの磁束をより多く捕らえ、かつ筐体底部の金属接近の影響を最小限にできる。
尚、上記電波腕時計において、立ち上がった磁心の端部を時計文字盤のデザインの一部として表面に現われるようにしても良い。例えば、磁心端部が文字盤を貫き、表示面に現われるようにして、これをひとつのデザインとして利用することである。このとき磁心端部は表示部まで出ているのでより高感度となる。逆に、端部は垂直に立設している必要もない。周囲の状況によって磁束を受け止めやすい方向や角度を有していれば良い。

本発明のアンテナは、形状の自由度が大きいので電波時計、特に電波腕時計に適している。

本発明の一実施例を示す磁心の両端部を曲げたアンテナ（ａ）〜（ｅ）の構造図である。図１のアンテナを電波腕時計に設置した例を示す正面図と側面図である。本発明の他の実施例を示す磁心の両端部を曲げ、更に先端部を曲げたアンテナ（ａ）〜（ｄ）の構造図である。図３のアンテナを電波腕時計に設置した例を示す正面図と側面図である。本発明の他の実施例を示す磁心の両端部を曲げ、更に先端部を曲げたアンテナ（ａ）〜（ｄ）の構造図である。本発明の他の実施例を示す磁心にギャップ付き磁路を設けたアンテナ（ａ）〜（ｅ）の構造図である。図６のアンテナをキーレスエントリーシステムのキー本体に設置した例を示す正面図と側面図である。本発明の実施例を試験した装置の模式図である。本発明のアンテナの等価回路を示す図である。従来のフェライトにコイルを巻回したアンテナを示す構造図である。従来のアンテナを内蔵する電波腕時計を示す正面図と側面図である。

符号の説明

１、１ａ〜１ｄ、３ａ〜３ｃ、５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｅ、７、９：磁心
１０ａ〜１０ｄ、３０ａ〜３０ｃ、５０ａ〜５０ｄ、６０ａ〜６０ｅ、９０：アンテナ
１１ａ〜１１ｄ、３１ａ〜３１ｃ、５１ａ〜５１ｄ、６１ａ〜６１ｅ、９１：曲がり部
３２ａ〜３２ｃ、５２ａ〜５２ｄ、９２：先端曲がり部
６０ａ〜６０ｅ、９０ｃ：ギャップ付磁路
９０ｂ：副磁路
８：コイル
２１：金属製筐体
２２：ムーブメント
２３：ガラス製蓋
２４：裏蓋
２５、７４：樹脂製筐体
７０：金属製筐体
７１：回路基板
７３：開閉スイッチ
７５：金属部材
１１０：キー本体

Claims

金属製筐体、非金属製蓋、ムーブメント、金属製裏蓋を有する電波時計の筐体内部に設置され、磁性体からなる磁心にコイルが巻回された、電磁波の磁界成分を受信する磁気センサ型の電波時計用アンテナにおいて、前記非金属製蓋と前記金属製裏蓋との間に配置されると共に、前記磁心はその両側で前記非金属製蓋の内面に近づくように曲げられた端部が形成されることを特徴とする電波時計用アンテナ。
前記磁心端部のさらに先端部側が、端部方向とは異なる方向に曲がった形状であることを特徴とする請求項１記載の電波時計用アンテナ。
前記磁心は端部が複数に枝分かれし、前記端部の少なくとも一つが前記金属製筐体及び前記ムーブメントと一定間隔を保つとともに、前記磁心先端部は前記非金属製蓋の内面方向に一定間隔を保って対向していることを特徴とする請求項１または２に記載の電波時計用アンテナ。
前記磁心は端部が複数に枝分かれし、枝分かれした前記端部の少なくとも一つが前記金属製筐体及び前記ムーブメントと一定間隔を保つとともに、前記磁心先端部は前記非金属製蓋の内面方向に一定間隔を保って対向して、他の少なくとも一つの端部が別方向の前記金属製筐体及び前記ムーブメントと一定間隔を保つとともに、前記磁心先端部は前記非金属製蓋の内面に一定間隔を保って対向していることを特徴とする請求項１または２に記載の電波時計用アンテナ。
前記磁心の端部が磁心の中央部に対して斜めに傾斜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電波時計用アンテナ。
前記磁心の端部が磁心の中央部に対して斜めに傾斜していると共に、端部の先端部が磁心の中央部と平行となるように前記磁心が曲がった形状であることを特徴とする請求項５に記載の電波時計用アンテナ。
前記磁心は棒状のフェライトからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電波時計用アンテナ。
前記磁心は薄板を単体又は積層した積層体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電波時計用アンテナ。
前記磁心の端部が時計文字盤のデザインの一部として表面に現われていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電波時計用アンテナ。
請求項１〜９の何れかに記載の電波時計用アンテナを、時刻情報を含む電波を受信して時刻を合わせる電波腕時計に用いたことを特徴とする電波時計。