JP5892293B2 - アンテナ部品 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ部品に関し、より特定的には、金属体に取り付けられて用いられるアンテナ部品に関する。

従来のアンテナ部品に関する発明としては、例えば、特許文献１に記載のアンテナコイルが知られている。該アンテナコイルは、巻回体と、ケースと、発泡体とを備えている。巻回体は、磁性体コアと、磁性体コアを包囲するボビンと、ボビンに巻回されたコイルとを含んでいる。ケースは、巻回体を収容している。発泡体は、ケース内において巻回体の周囲に設けられている。特許文献１に記載のアンテナコイルによれば、磁性体コアの破損を防止することができる。

ところで、特許文献１に記載のアンテナコイルにおいて、出力をより大きくしたいという要望が存在する。

特許第５００３６８８号

そこで、本発明の目的は、大きな出力を得ることができるアンテナ部品を提供することである。

本発明の一形態に係るアンテナ部品は、金属体に取り付けられて用いられるアンテナ部品であって、コア、及び、該コアの周囲に巻き付けられているコイルアンテナを含む本体と、前記金属体よりも低い抵抗率を有し、かつ、前記コイルアンテナと該金属体との間に設けられる金属部材と、前記コイルアンテナと前記金属部材とに挟まれており、該コイルアンテナと該金属部材とを所定距離に保つ多孔質部材であって、弾性を有しており、前記コイルアンテナと前記金属部材とに挟まれて圧縮されている多孔質部材と、を備えていること、を特徴とする。

本発明の第２の形態に係るアンテナ部品は、前記多孔質部材は、弾性を有しており、前記コイルアンテナと前記金属部材とに挟まれて圧縮されていること、を特徴とする。

本発明の第３の形態に係るアンテナ部品は、前記本体、前記金属部材及び前記多孔質部材を収容するケースを、更に備えていること、を特徴とする。

本発明の第４の形態に係るアンテナ部品は、前記金属部材は、該金属部材と前記多孔質部材とが重なる第１の方向から平面視したときに、前記第１の方向に直交する第２の方向に長手方向を有する長方形状の板状をなしており、前記ケースは、前記第２の方向に長手方向を有する直方体状をなしており、かつ、該第２の方向の一方側の面において開口しており、前記金属部材の長辺の少なくとも一方は、前記本体に向かって折り返されていること、を特徴とする。

本発明の第５の形態に係るアンテナ部品は、前記金属部材は、該金属部材と前記多孔質部材とが重なる第１の方向から平面視したときに、前記第１の方向に直交する第２の方向に長手方向を有する長方形状の板状をなしており、前記ケースは、前記第２の方向に長手方向を有する直方体状をなしており、かつ、該第２の方向の一方側の面において開口しており、前記金属部材の前記第２の方向の他方側の短辺は、前記本体に向かって折り返されていること、を特徴とする。

本発明の第６の形態に係るアンテナ部品は、前記金属部材の材料は、銅を含んでいること、を特徴とする。

本発明によれば、大きな出力を得ることができる。

アンテナ部品１０を上側から平面視した図である。 アンテナ部品１０を右側から平面視した図である。 アンテナ部品１０のＡ−Ａにおける断面構造図である。 アンテナ部品１０の本体１２を上側から平面視した図である。 アンテナ部品１０の本体１２を右側から平面視した図である。 コイルアンテナ１４と金属板５４との上下方向の距離とアンテナ部品１０の出力との関係を示したグラフである。 アンテナ部品１０ａを右側から平面視した図である。 アンテナ部品１０ａのＡ−Ａにおける断面構造図である。

（アンテナ部品の構成）
以下に、本発明の一実施形態に係るアンテナ部品の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、アンテナ部品１０を上側から平面視した図である。図２は、アンテナ部品１０を右側から平面視した図である。図３は、アンテナ部品１０のＡ−Ａにおける断面構造図である。図４は、アンテナ部品１０の本体１２を上側から平面視した図である。図５は、アンテナ部品１０の本体１２を右側から平面視した図である。なお、図１では、多孔質部材５２を透視した状態のアンテナ部品１０を示した。

以下では、アンテナ部品１０の長さ方向を前後方向と定義する。また、アンテナ部品１０の幅方向を左右方向と定義する。また、アンテナ部品１０の厚み方向を上下方向と定義する。なお、前後方向、左右方向及び上下方向は、互いに直交している。また、前後方向、左右方向及び上下方向は、便宜上、定義した方向であり、アンテナ部品１０の実使用時の前後方向、左右方向及び上下方向と一致している必要はない。

アンテナ部品１０は、ＬＦ帯（３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）の近距離通信システムの送信用のアンテナ部品であり、主に車両ドアの施解錠を遠隔操作するキーレスエントリーシステムに用いられる。このようなアンテナ部品１０は、通常、車両のドアの内部に設けられる。具体的には、図２、図３に示すように、アンテナ部品１０は、鉄を含む材料からなる金属体であるドアパネル１００の裏面に取り付けられて用いられる。なお、ドアパネル１００の材料は、鉄以外の金属であってもよい。

アンテナ部品１０は、図１に示すように、本体１２、小型コア２０、コンデンサ２２、端子２４，３０、電極２５，２７、外部端子２８，３２、キャップ３４、ケース５０、多孔質部材５２及び金属板５４を備えている。

本体１２は、所定の軸を中心に螺旋状に導線が周回されるコイル部を含むコイルアンテナ１４、コア１６及びボビン１８を備えている。コア１６は、上側から平面視したときに、前後方向に長手方向を有する長方形状をなす板状部材である。コア１６は、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトやそれ以外のアモルファス系磁性体の微粉末が平板状に圧縮成形されて焼成されることにより作製される。なお、コイル導体部の所定の軸は、アンテナ部品１０の長さ方向と一致している。

ボビン１８は、コア１６を保護しており、製造時や製品使用時に加わる変形や衝撃等によりコア１６が破損することを抑制している。ボビン１８は、上側から平面視したときに、コア１６の周囲を囲む長方形状の枠型をなしており、ベース部１８ａ、先端部１８ｂ及び接続部１８ｃ，１８ｄを含んでいる。

先端部１８ｂは、上側から平面視したときに、左右方向に長手方向を有する直方体状の箱である。ただし、先端部１８ｂは、後面において開口している。コア１６の前端は、先端部１８ｂの後ろ側から先端部１８ｂ内に挿入されている。

ベース部１８ａは、上側から平面視したときに、長方形状の枠型をなしている。ベース部１８ａの前面には開口が設けられている。そして、コア１６の後端は、ベース部１８ａの開口に前側から挿入されている。これにより、コア１６は、ボビン１８により保持されている。

接続部１８ｃは、先端部１８ｂの左面とベース部１８ａの左面とを接続しており、前後方向に延在する帯状をなしている。接続部１８ｃは、コア１６の左面よりも左側において前後方向に延在している。

接続部１８ｄは、先端部１８ｂの右面とベース部１８ａの右面とを接続しており、前後方向に延在する帯状をなしている。接続部１８ｄは、コア１６の右面よりも右側において前後方向に延在している。

以上のように構成されたボビン１８は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）の一体成形により作製される。

コイルアンテナ１４は、銅等の導電性材料からなる芯線の表面が絶縁材料により被覆された導線がコア１６の周囲に巻き付けられることにより構成されている。コイルアンテナ１４は、コイル部１４ａ〜１４ｃ及び引き出し部１４ｄ，１４ｅを含んでいる。

コイル部１４ａは、コア１６及び接続部１８ｃ，１８ｄの前端近傍の周囲に導線が巻き付けられることにより構成され、螺旋状をなしている。コイル部１４ｂは、コア１６及び接続部１８ｃ，１８ｄの前後方向の中央近傍の周囲に導線が巻き付けられることにより構成され、螺旋状をなしている。コイル部１４cは、コア１６及び接続部１８ｃ，１８ｄの後端近傍の周囲に導線が巻き付けられることにより構成され、螺旋状をなしている。コイル部１４ａ〜１４ｃは、同じ方向に周回しており、この順に電気的に直列に接続されている。

引き出し部１４ｄは、コイル部１４ａの前端に接続されており、コア１６の前端近傍の左側からベース部１８ａの左側まで延在している。引き出し部１４ｅは、コイル部１４ｃの後端に接続されており、コア１６の後端近傍の右側からベース部１８ａの右側まで延在している。

端子２４は、ベース部１８ａの右面を貫通するように左右方向に延在しており、銅等の導電性部材により作製されている。端子２４の右端は、引き出し部１４ｅに接続されている。

端子３０は、ベース部１８ａの左面を貫通するように左右方向に延在しており、銅等の導電性部材により作製されている。端子３０の左端は、引き出し部１４ｄに接続されている。

電極２５は、ベース部１８ａの右面側に設けられており、端子２４の左端に接続されている。電極２７は、電極２５よりも左側に設けられている。電極２５と電極２７との間には、コンデンサ２２が接続されている。これにより、コイルアンテナ１４とコンデンサ２２とが直列接続される。コイルアンテナ１４とコンデンサ２２とは共振回路を構成している。コイルアンテナ１４とコンデンサ２２とからなる共振回路の共振周波数を送信信号の周波数に合致させることにより、低電圧であっても大きなコイル電流を得て大きな磁界出力を実現することができる。

小型コア２０は、上側から平面視したときに、ベース部１８ａの右上の角に設けられている。より詳細には、ベース部１８ａの右上の角には、有底の穴Ｈが設けられている。穴Ｈは、上側から平面視したときに円形をなしている。小型コア２０は、楕円形状をなしており、穴Ｈ内に取り付けられている。これにより、コイルアンテナ１４が発生した磁束が小型コア２０を通過する。また、穴Ｈ内で小型コア２０を回転させると、小型コア２０とコア１６との間の距離が変化して、磁束の結合量に変化が生じる。これによって、コイルアンテナ１４のインダクタンスを調整することができる。以上に説明したコンデンサ２２や小型コア２０は必ずしも設置する必要はない。

キャップ３４は、本体１２の後ろ側に設けられており、上側から平面視したときに、前後方向に長手方向を有する長方形状をなしている。キャップ３４の左右方向の幅は、本体１２の左右方向の幅よりもわずかに長く、キャップ３４の上下方向の厚みは、本体１２の左右方向の厚みよりもわずかに大きい。キャップ３４は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂により作製されている。

外部端子２８は、前後方向に延在しており、ベース部１８ａの後面及びキャップ３４を前後方向に貫通している。外部端子２８の前端は、電極２７に接続されている。外部端子２８は、銅等の導電性材料により作製されている。

外部端子３２は、前後方向に延在しており、外部端子２８よりも左側において、ベース部１８ａの後面及びキャップ３４を前後方向に貫通している。外部端子３２の前端は、端子３０に接続されている。外部端子３２は、銅等の導電性材料により作製されている。

多孔質部材５２は、展開状態で前後方向に延在する帯状部材であり、前後方向の中央において２つ折りにされている。以下では、２つ折りにされた状態の多孔質部材５２において、上側に位置する部分を上部５２ａと呼び、下側に位置する部分を下部５２ｂと呼ぶ。多孔質部材５２は、２つ折りにされた状態で、上側から平面視したときに、コイル部１４ａ〜１４ｃと重なっている。すなわち、コイル部１４ａ〜１４ｃは、上下方向から上部５２ａ及び下部５２ｂにより挟まれている。多孔質部材５２は、無数の孔が形成され、かつ、弾性を有している発泡部材であり、例えば、スポンジである。

コイルアンテナ１４の外側とケース５０の内側との間に圧縮されて配置されている復元力を有するスポンジが、コイルアンテナ１４を押圧している。このスポンジの復元力によって、コイルアンテナ１４が上下方向、左右方向に弾性支持されている。また、スポンジとコイルアンテナ１４との間の摩擦力と、スポンジの復元力とによってコイルアンテナ１４は、前後方向にも弾性支持されている。この弾性支持によって、上下、左右、前後方向からコイルアンテナ１４に伝わる衝撃が緩和することができ、スポンジの復元力によってコイルアンテナ１４とケース５０とを所定距離に保つことができる。また、多孔質構造による熱伝導率の低減作用により、ケース５０からコイルアンテナ１４への熱伝導によって発生するコイルアンテナ１４の温度変化を遅くできる効果を有する。アンテナ部品は、環境変動の影響を受けやすいドアパネル１００の近傍に配置されている。そのため、多孔質部材５２による温度変化を遅くできる効果によって、多孔質部材５２に囲まれたコイルアンテナ１４は、熱応力による変形が緩和でき、結露の発生が低減できる特徴を備える。

また、多孔質部材５２は、上側から平面視したときに、コイルアンテナ１４のコイル部１４ａ〜１４ｃを包含している。すなわち、コイル部１４ａ〜１４ｃは、上側から平面視したときに、多孔質部材５２からはみ出していない。

金属板５４は、ドアパネル１００よりも低い抵抗率を有する金属材料（銅又はアルミニウム）により構成された金属部材であり、上側から平面視したときに、前後方向に長手方向を有する長方形状をなす板状部材である。金属板５４は、多孔質部材５２よりも下側に設けられている。これにより、上部５２ａ、本体１２、下部５２ｂ及び金属板５４が、上側から下側へとこの順に並んでいる。すなわち、下部５２ｂは、本体１２と金属板５４とにより上下方向から挟まれている。ドアパネル１００の材料が鉄もしくは鉄合金である場合、金属板５４の材料にアルミもしくはアルミ合金、又は、銅もしくは銅合金を用いて、ドアパネル１００よりも低い抵抗率を有する金属板５４が構成できる。また、ドアパネル１００の材料がアルミもしくはアルミ合金である場合、金属板５４の材料に銅もしくは銅合金を用いて、ドアパネル１００よりも低い抵抗率を有する金属板５４が構成できる。

また、金属板５４は、上側から平面視したときに、コイルアンテナ１４のコイル部１４ａ〜１４ｃを包含している。すなわち、コイル部１４ａ〜１４ｃは、上側から平面視したときに、金属板５４からはみ出していない。本実施形態では、本体１２（すなわち、コイルアンテナ１４、コア１６及びボビン１８）は、上側から平面視したときに、金属板５４からはみ出していない。

ケース５０は、前後方向に長手方向を有する直方体状をなしており、後ろ側の面において開口している。ケース５０は、例えば、樹脂により作製され、本体１２、小型コア２０、コンデンサ２２、端子２４，３０、電極２５，２７、キャップ３４、多孔質部材５２及び金属板５４を収容している。より詳細には、本体１２が上下方向から多孔質部材５２により挟まれ、かつ、多孔質部材５２の下部５２ｂの下側に金属板５４が配置された状態で、本体１２、多孔質部材５２及び金属板５４がケース５０の後ろ側の開口から挿入される。そして、キャップ３４によりケース５０の後ろ側の開口が塞がれて、ケース５０内が密封される。なお、キャップ３４とケース５０との隙間に樹脂等が埋め込まれてケース５０内が密封されてもよい。挿入前において、上部５２ａ、本体１２、下部５２ｂ及び金属板５４からなる組立体の上下方向の厚みは、ケース５０の上下方向の厚みよりもわずかに大きい。そのため、上部５２ａは、ケース５０の上面と本体１２とに挟まれて上下方向から圧縮される。また、下部５２ｂは、本体１２と金属板５４とに挟まれて上下方向から圧縮される。これにより、多孔質部材５２の下部５２ｂは、コイルアンテナ１４と金属板５４とを所定距離に保つスペーサーとして機能している。

以上のように構成されたアンテナ部品１０は、ドアパネル１００の上側に接着剤や両面テープなどにより取り付けられる。これにより、金属板５４は、コイルアンテナ１４とドアパネル１００との間に設けられるようになる。また、アンテナ部品１０の外部端子２８，３２には、信号発生回路が接続される。

（効果）
前記アンテナ部品１０によれば、大きな出力を得ることができる。以下に、図面を参照しながら説明する。図６は、コイルアンテナ１４と金属板５４との上下方向の距離とアンテナ部品１０の出力との関係を示したグラフである。横軸は、コイルアンテナ１４と金属板５４との上下方向の距離を示し、縦軸は、アンテナ部品１０の出力を示す。

本願発明者は、アンテナ部品１０において、コイルアンテナ１４とドアパネル１００との間にドアパネル１００よりも低い抵抗率を有する金属板５４を配置することにより、アンテナ部品１０の出力が向上することを発見した。これは、コイルアンテナ１４が発生した磁束が、金属板５４を通過することにより、ドアパネル１００を直接通過することが抑制されるためである。更に、本願発明者は、コイルアンテナ１４と金属板５４との上下方向の距離を適切な値に設定することで、アンテナ部品１０の出力を大きくできることを、以下の実験により発見した。具体的には、本願発明者は、コイルアンテナ１４と金属板５４との上下方向の距離を変動させたときにおける、アンテナ部品１０の出力の変化を調べた。実験条件を以下に示す。

コア１６のサイズ：４８ｍｍ×７ｍｍ×２．３ｍｍ
金属板５４のサイズ：５３ｍｍ×１２ｍｍ×０．３ｍｍ

図６によれば、コイルアンテナ１４と金属板５４との上下方向の距離が２．５ｍｍ程度のときにアンテナ部品１０の出力が最大となることが分かった。すなわち、コイルアンテナ１４と金属板５４との上下方向の距離を適切な値とすることにより、アンテナ部品１０の出力を大きくできることが分かった。

そこで、本願発明者は、コイルアンテナ１４と金属板５４とを２．５ｍｍ程度（所定距離）に保つように、多孔質部材５２をコイルアンテナ１４と金属板５４との間に配置した。これにより、アンテナ部品１０を組み立てた際に、コイルアンテナ１４と金属板５４との距離が２．５ｍｍ程度に保たれやすくなり、アンテナ部品１０の出力を大きくすることが可能となる。なお、２．５ｍｍは、所定距離の一例であり、所定距離はこれに限らない。

ところで、アンテナ部品１０では、コイルアンテナ１４と金属板５４との間に容量が形成される。コイルアンテナ１４と金属板５４との間に大きな容量が形成されると、アンテナ部品１０の出力の低下につながる。

そこで、アンテナ部品１０では、コイルアンテナ１４と金属板５４との間には、多孔質部材５２が設けられている。これにより、コイルアンテナ１４と金属板５４との間には、多くの空気が存在するようになる。すなわち、コイルアンテナ１４と金属板５４との間の部分の比誘電率が低く抑えられ、コイルアンテナ１４と金属板５４との間に大きな容量が形成されることが抑制される。その結果、アンテナ部品１０において、大きな出力を得ることが可能となる。

また、前記の通り、多孔質部材５２が設けられることにより、アンテナ部品１０を組み立てた際に、コイルアンテナ１４と金属板５４との距離が２．５ｍｍ程度に保たれやすくなる。そのため、アンテナ部品１０を容易に組み立てることができる。

また、金属板５４は、上側から平面視したときに、コイル部１４ａ，１４ｂ及びコア１６を包含するように設けられ、コイル部１４ａ，１４ｂ及びコア１６と互いに重なり合っている。これにより、コイルアンテナ１４が発生した磁束が、金属板５４を通過することなくドアパネル１００を直接通過することが抑制される。その結果、アンテナ部品１０において、大きな出力を得ることが可能となる。

（変形例）
以下に、変形例に係るアンテナ部品１０ａについて図面を参照しながら説明する。図７は、アンテナ部品１０ａを右側から平面視した図である。図８は、アンテナ部品１０ａのＡ−Ａにおける断面構造図である。

アンテナ部品１０ａは、金属板５４の形状においてアンテナ部品１０と異なる。より詳細には、アンテナ部品１０ａでは、金属板５４の左右方向の両側の長辺は、本体１２に向かって（上側に向かって）折り返されている。また、アンテナ部品１０ａでは、金属板５４の前側の短辺は、本体１２に向かって（上側に向かって）折り返されている。

アンテナ部品１０ａでは、アンテナ部品１０と同様に、大きな出力を得ることができる。

また、アンテナ部品１０ａでは、以下の理由によっても、大きな出力を得ることができる。より詳細には、金属板５４の左右方向の両側の長辺及び前側の短辺が本体１２に向かって折り曲げられている。これにより、コイルアンテナ１４の下半分が、前側及び左右側から囲まれるようになる。そのため、コイルアンテナ１４が発生した磁束が、金属板５４を通過することなくドアパネル１００を直接通過することが抑制される。その結果、アンテナ部品１０ａにおいて、大きな出力を得ることが可能となる。

また、アンテナ部品１０ａでは、金属板５４の前側の短辺が本体１２に向かって折り曲げられている。これにより、金属板５４の前側の短辺がケース５０への挿入の際にケース５０に引っかかりにくくなり、金属板５４をケース５０に容易に挿入できるようになる。

また、アンテナ部品１０ａでは、金属板５４の左右方向の両側の長辺が本体１２に向かって折り曲げられている。これにより、金属板５４の左右方向の両側の長辺がケース５０への挿入の際にケース５０に引っかかりにくくなり、金属板５４をケース５０に容易に挿入できるようになる。

（その他の実施形態）
なお、本発明に係るアンテナ部品は、アンテナ部品１０，１０ａに限らずその要旨の範囲内において変更可能である。

なお、アンテナ部品１０，１０ａは、ドアパネル１００に取り付けられるとしたが、ドアパネル１００以外の金属に取り付けられてもよい。

また、多孔質部材５２は、スポンジ以外であってもよく、例えば、発泡スチロール等であってもよい。

また、金属板５４の材料は、銅又はアルミニウムに限らず、その他の金属材料により作製されていてもよい。

なお、アンテナ部品１０ａの金属板５４は、左右方向のいずれか一方の長辺のみが折り返されていてもよい。

以上のように、本発明は、アンテナ部品に有用であり、特に、大きな出力を得ることができる点において優れている。

１０，１０ａ：アンテナ部品
１２：本体
１４：コイルアンテナ
１４ａ〜１４ｃ：コイル部
１６：コア
１８：ボビン
５０：ケース
５２：多孔質部材
５４：金属板
１００：ドアパネル

Claims (5)

1. 金属体に取り付けられて用いられるアンテナ部品であって、
   コア、及び、該コアの周囲に巻き付けられているコイルアンテナを含む本体と、
   前記金属体よりも低い抵抗率を有し、かつ、前記コイルアンテナと該金属体との間に設けられる金属部材と、
   前記コイルアンテナと前記金属部材とに挟まれており、該コイルアンテナと該金属部材とを所定距離に保つ多孔質部材であって、弾性を有しており、前記コイルアンテナと前記金属部材とに挟まれて圧縮されている多孔質部材と、
   を備えていること、
   を特徴とするアンテナ部品。
2. 前記本体、前記金属部材及び前記多孔質部材を収容するケースを、
   更に備えていること、
   を特徴とする請求項１に記載のアンテナ部品。
3. 前記金属部材は、該金属部材と前記多孔質部材とが重なる第１の方向から平面視したときに、前記第１の方向に直交する第２の方向に長手方向を有する長方形状の板状をなしており、
   前記ケースは、前記第２の方向に長手方向を有する直方体状をなしており、かつ、該第２の方向の一方側の面において開口しており、
   前記金属部材の長辺の少なくとも一方は、前記本体に向かって折り返されていること、
   を特徴とする請求項２に記載のアンテナ部品。
4. 前記金属部材は、該金属部材と前記多孔質部材とが重なる第１の方向から平面視したときに、前記第１の方向に直交する第２の方向に長手方向を有する長方形状の板状をなしており、
   前記ケースは、前記第２の方向に長手方向を有する直方体状をなしており、かつ、該第２の方向の一方側の面において開口しており、
   前記金属部材の前記第２の方向の他方側の短辺は、前記本体に向かって折り返されていること、
   を特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載のアンテナ部品。
5. 前記金属部材の材料は、銅を含んでいること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアンテナ部品。

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