JP5161901B2

JP5161901B2 - アンテナコイル

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Publication number: JP5161901B2
Application number: JP2010030710A
Authority: JP
Inventors: 剛佐藤
Original assignee: Sumida Corp
Current assignee: Sumida Corp
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2030-02-15
Also published as: EP2360704B1; EP2966655B1; CN104051854A; EP2360704A1; JP2011166707A; CN102195137B; EP2966655A3; CN104051854B; DE15180569T1; CN102195137A; EP2966655A2

Description

本発明は、互いに交差する少なくともＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれコイルが巻回されたアンテナコイルに関する。

アンテナコイルの一例として、自動車や家屋におけるキーレスエントリシステムの開錠および施錠用のリモートコントローラーにこれを搭載したものが知られている。自動車や家屋側の制御ユニットとコントローラーとの間における情報のやり取りをより確実なものにするために、近年、アンテナコイルの感度の向上が要求されている。一方、使用者への携帯性の向上を図るべく、アンテナコイルの小型化への要求もまた強まっている。

この種の技術に関しては、例えば下記特許文献１、２に記載のものが知られている。特許文献１には、２軸および３軸のアンテナコイルが開示されている。例えば、図１〜図３には、Ｘ軸巻線の外周に重ねて軸線が直交するようにＹ軸巻線が巻回されたアンテナコイルが示され、図４〜図６には十字形状のコアにＸ軸巻線およびＹ軸巻線が巻回されたアンテナコイルが示されている。

また、特許文献２の図１２には、十字形状のコアにＸ軸巻線およびＹ軸巻線が外周になるにしたがって巻数が多くなるように傾斜して巻回されたアンテナコイルが示されている。

特開２００３−９２５０９号公報国際公開２００７／１１６７９７号公報

しかし、上記特許文献１におけるＸ軸巻線の外周に直交するようにＹ軸巻線が重ねて巻回されたアンテナコイルでは、巻回時のテンションがコイルワイヤ同士の間に集中的に負荷されて、コイル表面の絶縁皮膜を損傷するおそれがあり、コイルワイヤの芯線が露出するとコイルの短絡が生じてアンテナ特性が低下する問題がある。また、Ｘ軸巻線とＹ軸巻線が相互に重なっているため、アンテナコイルのＺ軸方向の高さ、すなわち厚み寸法が大きくなり、アンテナコイル全体を扁平形状に小型化する際の障害となっている。

一方、上記特許文献１における十字形状のコアにそれぞれＸ軸巻線およびＹ軸巻線が巻回されたアンテナコイルでは、十字コアの交差部から外側になるにしたがって隣接するＸ軸巻線とＹ軸巻線との間が広くなり、この隅角部分が無駄なスペースとなっている。

アンテナコイルの感度などの受信特性を向上する場合には、上記の十字コアのＸ軸方向およびＹ軸方向に突出した脚の長さを大きくすることがあるが、その長さが大きくなるほど無駄なスペースが広がり、アンテナコイルの全体形状の小型化の障害となっている。

また、上記特許文献２における十字コアのＸ軸方向およびＹ軸方向に突出した脚にＸ軸巻線およびＹ軸巻線が外側になるにしたがって巻数が多くなるように傾斜して巻回されたアンテナコイルでは、巻数を順次増大させる巻回作業が煩雑で困難であり、巻崩れが発生するおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、アンテナ特性の向上と小型化とを両立することのできるアンテナコイルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明に係るアンテナコイルは、
交差部からＸ軸方向に突出したＸ軸脚部およびＹ軸方向に突出したＹ軸脚部を有するコア部材と、
前記Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部の外周に巻回されるＸ軸巻線およびＹ軸巻線と、を有したアンテナコイルにおいて、
前記Ｘ軸脚部に設けられた前記Ｘ軸巻線用のＸ軸巻枠部および前記Ｙ軸脚部に設けられた前記Ｙ軸巻線用のＹ軸巻枠部に、少なくとも２つの巻形状の異なる巻枠部に分けるように分離するための中鍔部を有し、
前記コア部材は、前記Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部が、中点でお互いが交差された十字の形状からなり、
前記複数の巻枠部の前記中点側に配置される内巻線と該内巻線よりも外側に配置される外巻線は、前記内巻線の巻寸法が外周側寸法について前記外巻線の巻寸法より小さく形成されていることを特徴とする。

その際、前記Ｘ軸脚部には、前記中点の両側にそれぞれ前記Ｘ軸巻枠部を有し、前記Ｙ軸脚部には、前記中点の両側にそれぞれ前記Ｙ軸巻枠部を有し、前記Ｘ軸巻枠部および前記Ｙ軸巻枠部は前記中鍔部をそれぞれ備え、各巻枠部を複数の巻枠部に分離して構成するのが好適である。

前記分離された巻枠部は、巻線の巻回数およびコア部材の断面積の少なくとも一方が異なるように構成するのが好適である。

本発明に係るアンテナコイルにおいては、交差部からＸ軸方向に突出したＸ軸脚部およびＹ軸方向に突出したＹ軸脚部を有するコア部材と、Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部の外周に巻回されるＸ軸巻線およびＹ軸巻線とを有し、Ｘ軸脚部に設けられたＸ軸巻線用のＸ軸巻枠部およびＹ軸脚部に設けられたＹ軸巻線用のＹ軸巻枠部の少なくとも一方は、少なくとも２つの巻形状の異なる巻枠部に分けるように分離するための中鍔部を有する。

このため、上記中鍔部を設けることで、Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部の外周の巻枠部に対する巻線の巻線回数の増大またはコア部材の断面積を大きくすることが、巻線の巻崩れを伴うことなく実現でき、アンテナの感度を向上することができるとともに、Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部の外側空間を有効利用することによりアンテナコイルをコンパクトに構成することができる。

また、前記コア部材を、Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部が中点でお互いを交差させた十字の形状からなるように構成したもの、とくに、Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部に、中点の両側にそれぞれ中鍔部を備えるＸ軸巻枠部およびＹ軸巻枠部を有し、各巻枠部を複数の巻枠部に分離して構成したものが、Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部の外側空間をさらに有効利用して、小型化を確保しつつ特性の良好なアンテナコイルを得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナコイルを備えた、図２のＶ−Ｖ線に沿う３次元アンテナユニットの断面正面図である。図１のＷ−Ｗ線に沿う断面側面図である。本発明の第２の実施形態に係るアンテナコイルを備えた３次元アンテナユニットの概略構成を示す縦断面正面図である。図３Ａの中央断面平面図である。本発明の第３の実施形態に係るアンテナコイルを備えた３次元アンテナユニットの概略構成を示す縦断面正面図である。図４Ａの中央断面平面図である。本発明の第４の実施形態に係るアンテナコイルを備えた３次元アンテナユニットの縦概略構成を示す断面正面図である。図５Ａの中央断面平面図である。本発明の第５の実施形態に係るアンテナコイルの概略構成を示す正面図である。本発明の第６の実施形態に係るアンテナコイルの概略構成を示す正面図である。本発明には含まれない第７の実施形態に係るアンテナコイルの概略構成を示す部分断面正面図である。本発明には含まれない第８の実施形態に係るアンテナコイルの概略構成を示す部分断面正面図である。

以下、本発明に係るアンテナコイルおよびこれを備えた３次元アンテナユニットの実施形態について、添付した各図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、全ての図面において、一部の同一名称部品については、異なる実施形態で異なる形状および構造であっても同一の符号を付して、適宜その説明を省略している。

＜第１の実施形態＞
図１〜図２は本発明の第１の実施形態に係るアンテナコイル１０を有する３次元アンテナユニット１Ａを示している。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、上下方向がＹ軸方向であり、図２の左右方向（前後方向）がＺ軸方向である。

アンテナコイル１０は、中心部（中点）の交差部２ｓからＸ軸方向に突出したＸ軸脚部２１およびＹ軸方向に突出したＹ軸脚部２２を有する十字形状のコア部材２と、このコア部材２のＸ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の両側端部にそれぞれ装着された絶縁材料による４つのＸ軸ベース部材３０およびＹ軸ベース部材４０と、上記Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の外周に上記コア部材２とＸ軸ベース部材３０またはＹ軸ベース部材４０とによって形成されたＸ軸巻枠部３およびＹ軸巻枠部４と、このＸ軸巻枠部３およびＹ軸巻枠部４に巻回される２つのＸ軸巻線５ａ，５ｂおよび２つのＹ軸巻線６ａ，６ｂとを備えている。

さらに、上記アンテナコイル１０の外周部分に周方向にＺ軸巻線７が巻回され、上記Ｘ軸ベース部材３０およびＹ軸ベース部材４０に端子部９（図２参照）が配設され、必要に応じて外周を樹脂モールドで覆うかケースに収納して３次元アンテナユニット１Ａが構成される。

各部材を詳しく説明する。まず、コア部材２は、Ｉ型（棒状）のＸ軸脚部２１と、同様にＩ型（棒状）のＹ軸脚部２２（図２参照）とが、中点の交差部２ｓで前後に組み合わされて十字形状に構成される。Ｘ軸脚部２１とＹ軸脚部２２とは同一形状であり、図２に基づきＹ軸脚部２２の構造を説明する。

Ｙ軸脚部２２の中点の交差部２２ｓは、前面側に偏って上下のＹ軸巻枠部４を連結する平板状に形成され、この交差部２２ｓの両側（図２で上下）には、前後方向に延びる内鍔部２２ｔ，２２ｔが連設され、この内鍔部２２ｔ，２２ｔが後方に突出したことで、交差部２２ｓの背部に凹部２２ｆを形成している。

上記内鍔部２２ｔ，２２ｔの外側には、巻軸部分となる内巻線部２２ａ，２２ａが連設され、この内巻線部２２ａ，２２ａは、交差部２２ｓより若干幅（Ｘ軸方向長さ）が小さく形成されている。また、内巻線部２２ａ，２２ａの外側には、該内巻線部２２ａよりＸ軸方向幅が大きく、Ｚ軸方向厚みが小さい外巻線部２２ｂ，２２ｂが、両側に段差を有するように連設されている。この外巻線部２２ｂ，２２ｂの外側の上下両端部には、該外巻線部２２ｂの幅と同じ幅で、Ｚ軸方向厚みが大きい外鍔２２ｃ，２２ｃが連設され、該外鍔２２ｃ，２２ｃの外端面にはＺ軸巻線７の巻回用にＸ軸方向に延びる凹部２２ｄを有している。

Ｘ軸脚部２１は、上記Ｙ軸脚部２２と同形状であり、中点の交差部２１ｓの両側に、順に内鍔部２１ｔ，２１ｔ、内巻線部２１ａ，２１ａ、外巻線部２１ｂ，２１ｂ、外鍔２１ｃ，２１ｃが連設され、外鍔２１ｃ，２１ｃは凹部２１ｄを有している。

組み立て状態においては、上記Ｙ軸脚部２２の交差部２２ｓの背面側の凹部２２ｆには、Ｙ軸脚部２２とは表裏が反転され９０度回転されたＸ軸脚部２１が、その中点の交差部２１ｓ（図２参照）を背面側から挿入させて両者が組み合わされ、コア部材２が構成される。

上記Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の両端部には、中鍔部３１，４１を有するＸ軸ベース部材３０およびＹ軸ベース部材４０を背面側より装着した後に、Ｘ軸巻線５ａ，５ｂおよびＹ軸巻線６ａ，６ｂが巻回される。このＸ軸ベース部材３０およびＹ軸ベース部材４０は略同形状であり、図１および図２に基づいてＹ軸ベース部材４０の構造を説明する。

Ｙ軸ベース部材４０は、外側端部に上記Ｙ軸脚部２２の外鍔２２ｃの背面に沿って当接する基板部４２を有し、この基板部４２のＸ軸方向両側には上記Ｙ軸脚部２２の外鍔２２ｃの両側に位置する外枠部４３が設置されている。この外枠部４３は、上記外鍔２２ｃの凹部２２ｄに連続してＺ軸巻線巻回用の凹部４３ａを有し、側方の凹部底面は内側に傾斜するテーパー面４３ｂに形成され、隣接するＸ軸ベース部材３０のテーパー面３３ｂに向けて傾斜形成されている。Ｘ軸ベース部材３０については、Ｙ軸ベース部材４０と同様に、基板部（不図示）、外枠部３３および後述の外巻枠３４、中鍔部３１、内巻枠３５、内鍔３６が形成されてなる。

Ｙ軸ベース部材４０の上記外枠部４３の内側には、Ｙ軸脚部２２の外巻線部２２ｂの両側に沿って延びる棒状の外巻枠４４が連設され、この外巻枠４４の内側には板状の中鍔部４１が連設され、該中鍔部４１の内側には上記Ｙ軸脚部２２の内巻線部２２ａの両側に沿って延びる棒状の内巻枠４５が連設され、さらに、この内巻枠４５の内側先端部には内鍔４６が連設されている。

そして、上記中鍔部４１は上記Ｙ軸脚部２２の内巻線部２２ａと外巻線部２２ｂ、つまりＹ軸巻枠部４を内巻枠部４ａと外巻枠部４ｂとに分離するための部材であり、中央の前面側が開口してＹ軸脚部２２の内巻線部２２ａが挿通する。また、上記内鍔４６は、Ｙ軸脚部２２の内鍔部２２ｔの両側面に沿って前後方向に延び、内巻枠部４ａの内側の巻鍔を形成する。

上記外巻枠４４および内巻枠４５は、図１に示すように、上記Ｙ軸脚部２２の外巻線部２２ｂおよび内巻線部２２ａの側面に沿ってＹ軸脚部２２の軸方向に延び、この外巻枠４４および内巻枠４５が存在しないＹ軸脚部２２の外巻線部２２ｂおよび内巻線部２２ａの前面および背面は開放して、後述のＹ軸巻線６ａ，６ｂが巻回される。

そして、上記Ｙ軸脚部２２の両側にそれぞれＹ軸ベース部材４０，４０を装着し、交差部２ｓの両側にＹ軸巻枠部４，４を形成するとともに、中鍔部４１，４１の設置によりそれぞれ内巻枠部４ａ，４ａと外巻枠部４ｂ，４ｂとに分離形成し、両側方に内巻枠４５，４５が位置する内巻線部２２ａ，２２ａによる内巻枠部４ａ，４ａに対してＹ軸巻線（内巻線）６ａ，６ａを巻回し、同様に両側方に外巻枠４４，４４が位置する外巻線部２２ｂ，２２ｂによる外巻枠部４ｂ，４ｂに対してＹ軸巻線（外巻線）６ｂ，６ｂを巻回してなる。

上記内巻線６ａは、Ｙ軸ベース部材４０の中鍔部４１と内鍔４６および内鍔部２２ｔとの間において、Ｙ軸脚部２２の内巻線部２２ａの露出した前後面から両側の内巻枠４５の外周による内巻枠部４ａに巻回されてなる。同様に、上記外巻線５ｂは、Ｙ軸ベース部材４０の外鍔４３およびＹ軸脚部２２の外鍔２２ｃと中鍔部４１との間において、Ｙ軸脚部２２の外巻線部２２ｂの露出した前後面から両側の外巻枠４４の外周による外巻枠部４ｂに巻回されてなる。

Ｘ軸脚部２１に対しても、上記Ｙ軸脚部２２と同様に両側にそれぞれＸ軸ベース部材３０，３０を装着し、同様に交差部２ｓの両側にＸ軸巻枠部３，３を形成するとともに、中鍔部３１，３１の設置によりそれぞれ内巻枠部３ａ，３ａと外巻枠部３ｂ，３ｂとに分離形成し、これらの巻枠部３ａ，３ｂにＸ軸巻線５ａ，５ｂ（内巻線および外巻線）を巻回してなる。

上記のようにＸ軸巻線５ａ，５ｂが巻回されたＸ軸脚部２１とＹ軸巻線６ａ，６ｂが巻回されたＹ軸脚部２２とを、十字形となるように互いの中点の交差部２１ｓ、２２ｓを前後方向から、それぞれのＸ軸ベース部材３０およびＹ軸ベース部材４０の背面が同一平面となるように組み合わせた後、Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２並びにＸ軸ベース部材３０およびＹ軸ベース部材４０の外周の外鍔２１ｃ，２２ｃ，３３，４３の凹部２１ｄ，２２ｄ，３３ａ，４３ａに対してＺ軸巻線７を巻回し、必要に応じて外周を樹脂モールドで覆うかケースに収納して３次元アンテナユニット１Ａを構成してなる。

なお、Ｘ軸巻線５ａ，５ｂ、Ｙ軸巻線６ａ，６ｂおよびＺ軸巻線７の各端部は、それぞれ所定の端子部９に接続しておく。

上記のように巻回されたＸ軸巻線５ａ，５ｂおよびＹ軸巻線６ａ，６ｂの内巻線５ａ，６ａと外巻線５ｂ，６ｂは、内巻線５ａ，６ａの巻寸法が内周側寸法および外周側寸法並びに巻線断面積のいずれも外巻線５ｂ，６ｂの巻寸法より小さく形成されている。つまり、中鍔部３１，４１の形成に応じてＸ軸巻線５ａ，５ｂおよびＹ軸巻線６ａ，６ｂを巻形状（巻線内外周の寸法）の異なる内巻枠部３ａ，４ａと外巻枠部３ｂ，４ｂとに分離し、内部空間を有効利用してＸ軸巻線５ａ，５ｂとＹ軸巻線６ａ，６ｂとを配置して、小型化を実現している。

本実施形態によれば、Ｘ軸巻線５ａ，５ｂおよびＹ軸巻線６ａ，６ｂの巻線数を増大することにより、さらにＸ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２のコア断面積を増大することにより、アンテナ特性（感度性能等）の向上を図っている。

＜第２〜第４の実施形態＞
図３Ａ，図３Ｂ〜図５Ａ，図５Ｂに示す第２〜第４の実施形態は、アンテナコイル１１〜１３のアンテナ特性（感度性能等）の向上を図る際の代表的な構成例を示している。つまり、アンテナ特性を向上する場合には、前述のように、巻線数を増大すること、もしくはコアの断面積を増大することが有効な手段であり、それに応じて図３Ａ，図３Ｂの第２の実施形態では巻線の巻線数を増大してアンテナ特性を高めた例であり、図４Ａ，図４Ｂの第３の実施形態ではコア断面積を増大してアンテナ特性を高めた例であり、図５Ａ，図５Ｂの第４の実施形態では巻線の巻線数を増大するとともに、コア断面積を増大してアンテナ特性を高めた例である。

まず、第２の実施形態の３次元アンテナユニット１Ｂを示す図３Ａ，図３Ｂにおいて、コア部材２は交差部２ｓと、該交差部２ｓからＸ軸方向に左右に突出する両側の矩形板状のＸ軸脚部２１と、交差部２ｓからＹ軸方向に上下に突出する両側の矩形板状のＹ軸脚部２２とを有する十字形状に形成されている。

上記Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の外周に形成されるＸ軸巻枠部３およびＹ軸巻枠部４は、その中間部に設置された絶縁材料による板状の中鍔部３１，４１によって内巻枠部３ａ，４ａと外巻枠部３ｂ，４ｂとに２分割されている。この中鍔部３１，４１は、Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２に対し、その突出する方向と直交するＺ軸方向に延びて設けられている。さらに、上記Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の外側端部を連結するように囲む矩形状の絶縁材料による外鍔２３が設置されている。

上記Ｘ軸脚部２１の外周のＸ軸巻枠部３にＸ軸巻線５ａ，５ｂが巻回されるものであり、中鍔部３１によって分割された内巻枠部３ａに内巻線５ａが、外巻枠部３ｂに外巻線５ｂがそれぞれ巻回される。また、上記Ｙ軸脚部２２の外周のＹ軸巻枠部４にＹ軸巻線６ａ，６ｂが巻回されるものであり、中鍔部４１によって分割された内巻枠部４ａに内巻線６ａが、外巻枠部４ｂに外巻線６ｂがそれぞれ巻回される。

そして、Ｘ軸巻線５ａ，５ｂおよびＹ軸巻線６ａ，６ｂにおいて、中鍔部３１，４１と内側のコア部材２の交差部２ｓとの間の内巻枠部３ａ，４ａに巻回された各内巻線５ａ，６ａは、相互に干渉しないように少ない巻線数に巻回され、中鍔部３１，４１と外側の外鍔２３との間の外巻枠部３ｂ，４ｂに巻回された外側の各外巻線５ｂ，６ｂは、側方空間が広いことに対応し相互に干渉しない範囲で多い巻線数に巻回され、さらに、外鍔２３の外周に周方向に巻回されたＺ軸巻線７の設置により３次元アンテナユニット１Ｂが構成されている。

そして、前記中鍔部３１，４１の設置に伴い、外巻線５ｂ，６ｂの巻線数の増大に伴ってアンテナ特性が増大している。この第２の実施形態においては、外巻線５ｂ，６ｂの巻線数の増大に伴い、図３Ｂに示すように、アンテナコイル１１のＺ軸方向の高さが大きくなる傾向にある。

次に、第３の実施形態の３次元アンテナユニット１Ｃを示す図４Ａ，図４Ｂにおいて、コア部材２は交差部２ｓと、該交差部２ｓからＸ軸方向に左右に突出する両側の矩形板状のＸ軸脚部２１と、交差部２ｓからＹ軸方向に上下に突出する両側の矩形板状のＹ軸脚部２２とを有する十字形状に形成されている。

その際、Ｘ軸巻枠部３およびＹ軸巻枠部４におけるコア部材２のＸ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の幅が相互に干渉しない範囲で、内巻枠部３ａ，４ａに対応する内巻線部２１ａ，２２ａで狭く、外巻枠部３ｂ，４ｂに対応する外巻線部２１ｂ，２２ｂで広く設けられている。また、内巻線部２１ａ，２２ａに巻回される内巻線５ａ，６ａの巻線数（巻厚さ）と、外巻線部２１ｂ，２２ｂに巻回される外巻線５ｂ，６ｂの巻線数とは同等に設置され、さらに、外鍔２３の外周に周方向に巻回されたＺ軸巻線７の設置により３次元アンテナユニット１Ｃが構成されている。

そして、前記中鍔部３１，４１の設置に伴い、コア部材２のＸ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２において、中鍔部３１，４１の外側の外巻線部２１ｂ，２２ｂのコア断面積の増大に伴ってアンテナ特性が増大している。この第３の実施形態においては、外巻線５ｂ，６ｂと内巻線５ａ，６ａの巻線数が同等であることに伴い、図４Ｂに示すように、アンテナコイル１２のＺ軸方向の高さが小さくできる。

次に、第４の実施形態の３次元アンテナユニット１Ｄを示す図５Ａ，図５Ｂにおいて、コア部材２は交差部２ｓと、該交差部２ｓからＸ軸方向に左右に突出する両側の厚みが途中で変化する板状のＸ軸脚部２１と、交差部２ｓからＹ軸方向に上下に突出する両側の厚みが途中で変化する板状のＹ軸脚部２２とを有する十字形状に形成されている。

その際、Ｘ軸巻枠部３およびＹ軸巻枠部４におけるコア部材２のＸ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の幅が、内巻枠部３ａ，４ａに対応する内巻線部２１ａ，２２ａで狭く、外巻枠部３ｂ，４ｂに対応する外巻線部２１ｂ，２２ｂで広く設けられ、また、Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の厚さが、内巻線部２１ａ，２２ａで厚く、外巻線部２１ｂ，２２ｂで薄く設けられている。さらに、Ｘ軸巻線５ａ，５ｂおよびＹ軸巻線６ａ，６ｂにおいて、中鍔部３１，４１と内側のコア部材２の交差部２ｓとの間の内巻枠部３ａ，４ａに巻回された各内巻線５ａ，６ａは、相互に干渉しないように少ない巻線数に巻回され、中鍔部３１，４１と外側の外鍔２３との間の外巻枠部３ｂ，４ｂに巻回された外側の各外巻線５ｂ，６ｂは、側方空間が広いことに対応し相互に干渉しない範囲でそれより多い巻線数に巻回され、さらに、外鍔２３の外周に周方向に巻回されたＺ軸巻線７の設置により３次元アンテナユニット１Ｄが構成されている。

そして、前記中鍔部３１，４１の設置に伴い、外巻線５ｂ，６ｂの巻線数の増大および中鍔部３１，４１の外側の外巻線部２１ｂ，２２ｂのコア断面積の増大に伴ってアンテナ特性が増大している。この第４の実施形態においては、外巻線５ｂ，６ｂの巻線数の増大に伴い、図５Ｂに示すように、第２の実施形態よりは低いが、第３の実施形態よりはアンテナコイル１３のＺ軸方向の高さが大きくなる傾向にある。

＜第５〜第６の実施形態＞
図６および図７に示す第５〜第６の実施形態は、前記実施形態においては、巻枠部３，４に形成する中鍔部３１，４１をコア部材２とは別途の絶縁部材で構成しているが、この中鍔部３１，４１をコア部材２で設置するようにした実施形態をそれぞれ示している。また、アンテナコイル１４，１５のアンテナ特性（感度性能等）の向上を図る際の２つの代表的な構成例を示している。つまり、アンテナ特性を向上する場合には、前述のように、巻線数を増大すること、もしくはコアの断面積を増大することが有効な手段であり、それに応じて図６の第５の実施形態では巻線の巻線数を増大してアンテナ特性を高めた例であり、図７の第６の実施形態ではコア断面積を増大してアンテナ特性を高めた例である。

まず、第５の実施形態のアンテナコイル１４を示す図６において、コア部材２は交差部２ｓと、該交差部２ｓからＸ軸方向に左右に突出する両側のＸ軸脚部２１と、交差部２ｓからＹ軸方向に上下に突出する両側のＹ軸脚部２２とを有する十字形状に形成されている。

上記Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の外周に形成されるＸ軸巻枠部３およびＹ軸巻枠部４は、その中間部に設置されたコア材料による板状の中鍔部２４，２５によって内巻枠部３ａ，４ａと外巻枠部３ｂ，４ｂとに２分割されている。この中鍔部２４，２５は、Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２に対し、その突出する方向と直交するＺ軸方向に延びて設けられている。さらに、上記Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の外側端部には上記中鍔部２４，２５と平行にコア材料による外鍔２６，２７が設置されている。

上記Ｘ軸脚部２１の外周のＸ軸巻枠部３にＸ軸巻線５ａ，５ｂが巻回されるものであり、中鍔部２４によって分割された内巻枠部３ａに内巻線５ａが、外巻枠部３ｂに外巻線５ｂがそれぞれ巻回される。また、上記Ｙ軸脚部２２の外周のＹ軸巻枠部４にＹ軸巻線６ａ，６ｂが巻回されるものであり、中鍔部２５によって分割された内巻枠部４ａに内巻線６ａが、外巻枠部４ｂに外巻線６ｂがそれぞれ巻回される。

そして、Ｘ軸巻線５ａ，５ｂおよびＹ軸巻線６ａ，６ｂにおいて、中鍔部２４，２５と内側のコア部材２の交差部２ｓとの間の内巻枠部３ａ，４ａに巻回された各内巻線５ａ，６ａは、相互に干渉しないように少ない巻線数に巻回され、中鍔部２４，２５と外側の外鍔２６，２７との間の外巻枠部３ｂ，４ｂに巻回された外側の各外巻線５ｂ，６ｂは、側方空間が広いことに対応し相互に干渉しない範囲で多い巻線数に巻回されてアンテナコイル１４が構成されている。

本実施形態においては、上記コア材料による前記中鍔部２４，２５および外鍔２６，２７の設置に伴い、巻枠部３，４にはベース部材を不要としている。また、外巻線５ｂ，６ｂの巻線数の増大に伴ってアンテナ特性が増大している。この第５の実施形態においては、前記第２の実施形態と同様に、外巻線５ｂ，６ｂの巻線数の増大に伴いアンテナコイル１４のＺ軸方向の高さが大きくなる傾向にある。

次に、第６の実施形態のアンテナコイル１５を示す図７において、コア部材２は交差部２ｓと、該交差部２ｓからＸ軸方向に左右に突出する両側のＸ軸脚部２１と、交差部２ｓからＹ軸方向に上下に突出する両側のＹ軸脚部２２とを有する十字形状に形成されている。

上記Ｘ軸脚部２１の外周のＸ軸巻枠部３にＸ軸巻線５ａ，５ｂが巻回されるものであり、中鍔部２４によって分割された中鍔部２４と内側のコア部材２の交差部２ｓとの間の内巻枠部３ａに内巻線５ａが、中鍔部２４と外鍔２６との間の外巻枠部３ｂに外巻線５ｂがそれぞれ巻回される。また、上記Ｙ軸脚部２２の外周のＹ軸巻枠部４にＹ軸巻線６ａ，６ｂが巻回されるものであり、同様に中鍔部２５によって分割された中鍔部２５と内側のコア部材２の交差部２ｓとの間の内巻枠部４ａに内巻線６ａが、中鍔部２５と外鍔２７との間の外巻枠部４ｂに外巻線６ｂがそれぞれ巻回される。

その際、Ｘ軸巻枠部３およびＹ軸巻枠部４におけるコア部材２のＸ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の幅が相互に干渉しない範囲で、内巻枠部３ａ，４ａに対応する内巻線部２１ａ，２２ａで狭く、外巻枠部３ｂ，４ｂに対応する外巻線部２１ｂ，２２ｂで広く設けられている。また、内巻線部２１ａ，２２ａに巻回される内巻線５ａ，６ａの巻線数（巻厚さ）と、外巻線部２１ｂ，２２ｂに巻回される外巻線５ｂ，６ｂの巻線数とは同等に設置されてアンテナコイル１５が構成されている。

本実施形態においては、コア材料による前記中鍔部２４，２５および外鍔２６，２７の設置に伴い、巻枠部３，４にはベース部材を不要としている。また、コア部材２のＸ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２において、中鍔部２４，２５の外側の外巻線部２１ｂ，２２ｂのコア断面積の増大に伴ってアンテナ特性が増大している。この第６の実施形態においては、前記第３の実施形態と同様に、外巻線５ｂ，６ｂと内巻線５ａ，６ａの巻線数が同等であることに伴いアンテナコイル１５のＺ軸方向の高さが小さくできる。

＜第７〜第８の実施形態＞
図８および図９に示す第７〜第８の実施形態は、コア部材２がＴ字形状に形成されている点で本発明には含まれない参考例としての実施形態をそれぞれ示している。また、図８の第７の実施形態ではＹ軸巻枠部４についてのみ中鍔部４１で分離した例であり、図９の第８の実施形態ではＸ軸巻枠部３についても中鍔部３１で分離した例である。

まず、第７の実施形態のアンテナコイル１６を示す図８において、コア部材２は交差部２ｓと、該交差部２ｓからＸ軸方向に左右に突出する両側のＸ軸脚部２１と、交差部２ｓからＹ軸方向に下方に突出するＹ軸脚部２２とを有するＴ字形状に形成されている。

上記Ｘ軸脚部２１の両側先端部にはコア材料による外鍔２６，２６が形成され、この外鍔２６とコア部材２の交差部２ｓの側面との間における、Ｘ軸脚部２１の外周に形成される両側のＸ軸巻枠部３，３にＸ軸巻線５，５が巻回される。

また、上記Ｙ軸脚部２２の外周に形成されるＹ軸巻枠部４は、その中間部に設置された絶縁材料による板状の中鍔部４１によって内巻枠部４ａと外巻枠部４ｂとに２分割されている。この中鍔部４１は、Ｙ軸脚部２２に対し、その突出する方向と直交するＺ軸方向に延びて設けられている。さらに、上記Ｙ軸脚部２２の外側端部には上記中鍔部４１と平行にコア材料による外鍔２７が設置されている。

上記Ｙ軸脚部２２の外周のＹ軸巻枠部４にＹ軸巻線６ａ，６ｂが巻回されるものであり、中鍔部４１によって分割された中鍔部４１と内側のコア部材２の交差部２ｓとの間の内巻枠部４ａに内巻線６ａが、中鍔部４１と外鍔２７との間の外巻枠部４ｂに外巻線６ｂがそれぞれ巻回される。

その際、Ｙ軸巻枠部４におけるコア部材２のＹ軸脚部２２の幅が、内巻枠部４ａに対応する内巻線部２２ａで狭く、外巻枠部４ｂに対応する外巻線部２２ｂで広く設けられ、内巻線部２２ａおよび外巻線部２２ｂに巻回される内巻線の巻線数（巻厚さ）は同等に設置されてアンテナコイル１６が構成されている。

次に、第８の実施形態のアンテナコイル１７を示す図９において、コア部材２は交差部２ｓと、該交差部２ｓからＸ軸方向に左右に突出する両側のＸ軸脚部２１と、交差部２ｓからＹ軸方向に下方に突出するＹ軸脚部２２とを有するＴ字形状に形成されている。

上記Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の外周に形成されるＸ軸巻枠部３およびＹ軸巻枠部４は、その中間部に設置された絶縁材料による板状の中鍔部３１，４１によって内巻枠部３ａ，４ａと外巻枠部３ｂ，４ｂとに２分割されている。この中鍔部３１，４１は、Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２に対し、その突出する方向と直交するＺ軸方向に延びて設けられている。さらに、上記Ｘ軸脚部２１およびＹ軸脚部２２の外側端部には上記中鍔部３１，４１と平行にコア材料による外鍔２６，２７が設置されている。

上記Ｘ軸脚部２１の外周のＸ軸巻枠部３にＸ軸巻線５ａ，５ｂが巻回されるものであり、中鍔部３１によって分割された中鍔部３１と内側のコア部材２の交差部２ｓとの間の内巻枠部３ａに内巻線５ａが、中鍔部３１と外鍔２６との間の外巻枠部３ｂに外巻線５ｂがそれぞれ巻回される。その際、Ｘ軸巻枠部３におけるコア部材２のＸ軸脚部２１の幅が内巻枠部３ａに対応する内巻線部２１ａで狭く、外巻枠部３ｂに対応する外巻線部２１ｂで広く設けられ、内巻線部２１ａに巻回される内巻線５ａの巻線数（巻厚さ）と、外巻線部２１ｂに巻回される外巻線５ｂの巻線数とは同等に設置される一方、内巻線部２１ａおよび外巻線部２１ｂは偏心して形成され、上記交差部２ｓ、内巻線５ａ、中鍔部３１、外巻線５ｂおよび外鍔２６は、図で上方の縁部が直線状に一致するように構成されている。

また、上記Ｙ軸脚部２２の外周のＹ軸巻枠部４にＹ軸巻線６ａ，６ｂが巻回されるものであり、同様に中鍔部４１によって分割された中鍔部４１と内側のコア部材２の交差部２ｓとの間の内巻枠部４ａに内巻線６ａが、中鍔部４１と外鍔２７との間の外巻枠部４ｂに外巻線６ｂがそれぞれ巻回される。その際、Ｙ軸巻枠部４におけるコア部材２のＹ軸脚部２２の幅が内巻枠部４ａに対応する内巻線部２２ａで狭く、外巻枠部４ｂに対応する外巻線部２２ｂで広く設けられ、そして、Ｙ軸巻線６ａ，６ｂにおいて、内巻線部２２ａに巻回された内巻線６ａは少ない巻線数（巻厚さ）に巻回され、外巻線部２２ｂに巻回された外側の外巻線６ｂは、側方空間が広いことに対応し多い巻線数に巻回されてアンテナコイル１７が構成されている。

以上、本発明に係るアンテナコイル１０〜１５およびこれを備えた３次元アンテナユニット１Ａ〜１Ｄの実施形態を説明したが、本発明は上述の態様に限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。

例えば、上述の実施形態では、Ｘ軸巻枠部３またはＹ軸巻枠部４の分割数は、１つの中鍔部の設置によって２つの巻枠部３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂに分割している例を示したが、それ以上の複数に分割してもよい。

また、中鍔部の設置位置はＸ軸巻枠部３およびＹ軸巻枠部４の中間位置に限らず、要求されるアンテナ特性に対応して内側または外側に偏った位置であってもよい。

さらに、前記中鍔部をボビンに形成し、このボビンに対して予め巻線を巻回した後、ボビンをコア部材２のＸ軸脚部２１またはＹ軸脚部２２の外周に装着することによってアンテナコイルを構成するようにしてもよい。

２コア部材
２ｓ交差部
３Ｘ軸巻枠部
４Ｙ軸巻枠部
３ａ，４ａ内巻枠部
３ｂ，４ｂ外巻枠部
５ａ，５ｂＸ軸巻線
６ａ，６ｂＹ軸巻線
５ａ，６ａ内巻線
５ｂ，６ｂ外巻線
７Ｚ軸巻線
９端子部
１０〜１７アンテナコイル
２１Ｘ軸脚部
２２Ｙ軸脚部
２１ａ，２２ａ内巻線部
２１ｂ，２２ｂ外巻線部
２１ｃ，２２ｃ外鍔
２１ｓ，２２ｓ交差部
２１ｔ，２２ｔ内鍔部
２２ｄ，２２ｆ凹部
２３，２６，２７外鍔
２４，２５中鍔部
３０Ｘ軸ベース部材
４０Ｙ軸ベース部材
３１，４１中鍔部
４２基板部
３３，４３外枠部
３３ａ，４３ａ凹部
３３ｂ，４３ｂテーパー面
３４，４４外巻枠
３５，４５内巻枠
３６，４６内鍔

Claims

交差部からＸ軸方向に突出したＸ軸脚部およびＹ軸方向に突出したＹ軸脚部を有するコア部材と、
前記Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部の外周に巻回されるＸ軸巻線およびＹ軸巻線と、を有したアンテナコイルにおいて、
前記Ｘ軸脚部に設けられた前記Ｘ軸巻線用のＸ軸巻枠部および前記Ｙ軸脚部に設けられた前記Ｙ軸巻線用のＹ軸巻枠部に、少なくとも２つの巻形状の異なる巻枠部に分けるように分離するための中鍔部を有し、
前記コア部材は、前記Ｘ軸脚部およびＹ軸脚部が、中点でお互いが交差された十字の形状からなり、
前記複数の巻枠部の前記中点側に配置される内巻線と該内巻線よりも外側に配置される外巻線は、前記内巻線の巻寸法が外周側寸法について前記外巻線の巻寸法より小さく形成されていることを特徴とするアンテナコイル。
前記Ｘ軸脚部には、前記中点の両側にそれぞれ前記Ｘ軸巻枠部を有し、
前記Ｙ軸脚部には、前記中点の両側にそれぞれ前記Ｙ軸巻枠部を有し、
前記Ｘ軸巻枠部および前記Ｙ軸巻枠部は前記中鍔部をそれぞれ備え、各巻枠部を複数の巻枠部に分離したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナコイル。