JP5913268B2 - ３軸アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、無線操作により動作する、キーレスエントリーや防犯装置の受信機などに用いるられる小型の３軸アンテナに関する。

近年、車載等に多用されているキーレスエントリーシステムや防犯装置の受信機などに用いるＬＦ帯のアンテナコイルとして、全方位に対して受信でき、小型化した受信装置の一部に設置可能な３軸アンテナが用いられている。

図４は、従来の３軸アンテナの斜視図である。３軸アンテナ１は、フェライトからなる偏平な略長方体形状の８角に扇形状の耳状部が設けられたコア２に、Ｘ軸コイル４ｘ、Ｙ軸コイル４ｙ、Ｚ軸コイル４ｚがそれぞれが直交するように巻回されている。

コア２は、金属端子５が植設された樹脂製のベース３に搭載され、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸コイル４ｘ、４ｙ、４ｚの端末は、それぞれ金属端子５に設けられた絡げ部５ａに絡げられて電気的に接続される。

特開２００３−９２５０９号公報

受信装置のさらなる小型化、薄型化の要求に伴い、３軸アンテナの小型、省スペース化が求められている。しかし、従来の３軸アンテナは、コアを小さくするとインダクタンス値が低下してしまうという問題と、コアの形状が複雑なため、加工費が嵩んでアンテナコイルの価格が高くなってしまうという問題とがあった。

インダクタンス値の低下を補うためには、コイルの巻き数を増やさなければならないが、巻線するための空間は限られているので、コアの肉厚を薄くするか、細い導線を用いることになる。しかし、コアは脆弱なフェライト製であり、肉厚を薄くすると、コアがさらに脆弱になり、加工が非常に困難になるとともに加工費が嵩んでしまう。また、細い導線を用いて巻き数を増やすことは、コイルの直流抵抗、線間容量を増加させ、その結果、Ｑ値が低下、自己共振周波数が低下して、特性が大きく劣化するという問題があった。このように、３軸アンテナの小型化は困難であった。

本願発明の３軸アンテナは、
フェライトからなる扁平のコアを収納し、前記コアの厚さ方向を巻軸とした巻軸の両端にそれぞれ４つの鍔片からなる上鍔と下鍔とを有する樹脂製のボビンに、
前記コアの上面と下面でお互いに交差するように前記鍔片の間の間隙に第１のコイルと第２のコイルとが巻回され、
前記コアの側面であって、前記上鍔と下鍔の間に第３コイルが巻回された
たことを特徴とする。

本願発明の３軸アンテナによれば、小型、省スペース化しても、安価で特性の劣化が少ない、３軸アンテナを提供することができる。

本発明の３軸アンテナの斜視図である。 本発明の３軸アンテナの分解斜視図である。 図２のボビンを詳しく説明する斜視図である。 従来の３軸アンテナを説明するための斜視図である。

以下、本発明の３軸アンテナについて、図１乃至図３を用いて説明する。
図１は、本発明の３軸アンテナの斜視図であり、図２は図１の３軸アンテナの分解斜視図である。

図１〜図３に示すように、３軸アンテナ１０は、フェライトからなるコア２０と、樹脂製のボビン３０と、絶縁被覆された導線が巻回されたＸ軸コイル４１、Ｙ軸コイル４２、Ｚ軸コイル４３とからなる。

コア２０は、扁平で略長方体形状であり、それぞれ上下面の同じ位置に、お互いに直交するＸ溝２１ｘとＹ溝２１ｙとが設けられている。Ｘ溝部のコアの厚さはｔｘ、Ｙ溝部のコアの厚さはｔｙであり、ｔｘ＜ｔｙである。
ボビン３０は、コア２０を厚み方向に貫通可能な貫通穴３９が設けられ、コア２０の厚み方向をＺ巻軸として、Ｚ巻軸の上端に、４つの鍔片３１ａ〜３１ｄからなる上鍔３１と、下端に４つの鍔片３２ａ〜３２ｄからなる下鍔３２とが設けられている。

ここで、
鍔片３１ａ、３２ａと鍔片３１ｄ、３２ｄとの間を間隙３４ａｄ、鍔片３１ｂ、３２ｂと鍔片３１ｃ、３２ｃとの間を間隙３４ｂｃ、鍔片３１ａ、３２ａと鍔片３１ｂ、３２ｂとの間を間隙３４ａｂ、鍔片３１ｃ、３２ｃと鍔片３１ｄ、３２ｄとの間を間隙３４ｃｄとする。
間隙３４ａｄ、３４ｂｃにおけるＺ巻軸の高さは、コア２０のＸ溝部の厚さｔｘと等しく、間隙３４ａｂ、３４ｃｄにおけるＺ巻軸の高さは、コア２０のＹ溝部の厚さｔｙと等しい。

ボビン３０の貫通孔３９に、コアの溝部の厚さとＺ巻軸の高さが一致するようにコア２０を収納し、
Ｘ軸コイル４１とＹ軸コイル４２とは、コア２０の上下面で互いに直交するように、Ｘ軸コイル４１が、間隙３４ａｄと間隙３４ｂｃと溝２１ｘとをＸ巻軸として巻回され、Ｙ軸コイル４２が、間隙３４ａｂと間隙３４ｃｄと溝２１ｙとをＹ巻軸として巻回され、
Ｚ軸コイル４３は、Ｘ巻軸とＹ巻軸とに夫々直交するように、上鍔３１と下鍔３２との間のＺ巻軸に巻回される。

図３は、ボビンを詳しく説明するための斜視図である。図３に示すように、Ｘ巻軸、Ｙ巻軸、Ｚ巻軸にはそれぞれ、分割された鍔片からなる中鍔３３ｘ、３３ｙ、３３ｚが設けられており、
Ｘ軸コイル４１は、中鍔３３ｘでコイル４１ａ、４１ｂに分割され、Ｙ軸コイル４２は、中鍔３３ｙでコイル４２ａ、４２ｂに分割され、Ｚ軸コイル４３は、中鍔３３ｚでコイル４３ａ、４３ｂに分割されて巻回されている。
このように分割巻されることにより、線間容量を低減することができる。中鍔３３ｘ、３３ｙ、３３ｚを複数設けてコイルを３つ以上に分割してもよい。
また、Ｘ軸コイル４１の巻軸断面の高さｔｘと、Ｙ軸コイルの巻軸の断面の高さｔｙとが異なるため、Ｘ軸コイルとＹ軸コイルとが接触して３軸アンテナの特性が劣化することがない。

下鍔３２には絡げ部５１が設けられた複数の金属端子５０が埋設されていて、Ｘ軸コイル４１、Ｙ軸コイル４２、Ｚ軸コイル４３の端末はそれぞれ、絡げ部５１に絡げられて電気的に接続される。なお、Ｘ巻軸、Ｙ巻軸には、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイルの端末を絡げ部まで誘導するための引き出し溝３８が設けられていて、巻線したときに導線にストレスが加わり導線が切断することを防止している。

３軸アンテナ１０は、金属端子５０の一部が露出するように外装を樹脂でモールドされて、露出した金属端子の一部をフォーミングされて、プリント基板等に実装される。

上記した３軸アンテナ１０は、コア２０が従来の３軸アンテナのような脆弱な耳状部のない略立方体形状の単純な形状なので、コアの加工費が安価であり、ボビン３０が丈夫な樹脂製なので、ボビン肉厚を容易に薄くして巻線の空間を確保することができる。その結果、製造コストの安価な、小型、省スペースな３軸アンテナとすることができる。また、３つのコイルは複数に分割されて巻回されているので、コイルの線間容量を小さくすることができるので、特性の劣化が少ない３軸アンテナとすることができる。

なお、従来例のアンテナコイルにおいて、コアに突起を設けてコイルを分割して巻回することもできるが、さらにフェライトの形状が複雑になり、脆弱性が高くなり加工費が嵩んでしまう。本願発明のように、樹脂製のボビンを用い、ボビンに鍔を設けることが好適である。また、コアは扁平な立方体形状としたが、扁平な円筒形状であってもよく、ボビンの樹脂として、磁性体粉と樹脂材との混成体を用いても良い。

１、１０ ３軸アンテナ
２、２０ コア
３ ベース
３０ ボビン
３１ 上鍔
３２ 下鍔
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ 鍔片
３３ｘ、３３ｙ、３３ｚ 中鍔
３４ａｂ、３４ｂｃ、３４ｃｄ、３４ａｄ 間隙
３８ 引出し溝
３９ 貫通孔
４ｘ、４１ Ｘ軸コイル
４ｙ、４２ Ｙ軸コイル
４ｚ、４３ Ｚ軸コイル
５、５０ 金属端子
５ａ、５１ 絡げ部

Claims (5)

1. フェライトからなる扁平のコアを収納し、前記コアの厚さ方向を巻軸とした巻軸の両端にそれぞれ４つの鍔片からなる上鍔と下鍔とを有する樹脂製のボビンに、
   前記上鍔と前記下鍔との間、および、前記鍔片の間の間隙に中鍔が形成され、
   第１のコイルと第２のコイルとが、前記コアの上面と前記コアの下面でお互いに交差するように、前記中鍔で分割して前記鍔片の間の間隙に巻回され、
   第３コイルが、前記第１のコイルと前記第２のコイルとに直交するように、前記中鍔で分割して前記上鍔と前記下鍔の間に巻回された
   ことを特徴とする３軸アンテナ。
2. 前記第１のコイルの巻軸断面の高さと、前記第２のコイルの巻軸断面の高さとが異なる
   請求項１に記載の３軸アンテナコイル。
3. 前記間隙には、コイルの端末を絡げ部に誘導する引出し溝が設けられた
   請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の３軸アンテナコイル。
4. 前記下鍔に、絡げ部が設けられた金属端子が植設された
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の３軸アンテナコイル。
5. 前記ボビンは、磁性体と樹脂との混成体である
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の３軸アンテナコイル。

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