JP6241482B2

JP6241482B2 - アンテナ部品

Info

Publication number: JP6241482B2
Application number: JP2015557747A
Authority: JP
Inventors: 良治今井; 健荒井; 従通長岡
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: CN105900286A; JPWO2015107834A1; US20160315388A1; DE112014006213T5; CN105900286B; US10038242B2; WO2015107834A1

Description

本発明は、アンテナ部品に関し、より特定的には、近距離における無線通信システムで使用さ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に記載の送信アンテナコイルが知られている。該送信アンテナコイルは、磁性体コア及び導線を備えている。磁性体コアは、所定方向に延在する棒状をなしている。導線が磁性体コアの周囲に巻き付けられることにより、第１の巻回部及び第２の巻回部が形成されている。第１の巻回部と第２の巻回部とは、所定方向に互いに離れて形成されている。以上のような送信アンテナコイルでは、第１の巻回部と第２の巻回部との間から磁束の漏れが発生し、自己インダクタンスの上昇が緩和され、Ｑ値が低くなる。その結果、送信アンテナコイルの共振帯域が広くなりブロード性が向上する。

以上のような、特許文献１に記載の送信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。

特開２００５−１７５９６５号公報

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。

本発明に係るアンテナ部品は、磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲に巻き付けられている第１のコイル部乃至第ｎのコイル部（ｎは３以上の整数）とを含むコイルアンテナと、を備えており、前記第１のコイル部乃至前記第ｎのコイル部は、互いに同じ方向に周回しているとともに軸まわりの角度位置が互いに固定されており、互いに電気的に直列に接続され、かつ、互いに離れた状態で第１から第ｎの順に並ぶように配置されており、前記第２のコイル部乃至前記第ｎ−１のコイル部の巻数は、前記第１のコイル部及び前記第ｎのコイル部の巻数よりも少ないこと、を特徴とする。

上記アンテナ部品において好ましくは、前記磁性体コアは、所定方向に沿って延在する棒状をなしており、前記第１のコイル部乃至前記第ｎのコイル部は、該所定方向に互いに離れた状態で前記第１乃至前記第ｎの順に並ぶように配置されている。

上記アンテナ部品において好ましくは、前記第１のコイル部乃至前記第ｎのコイル部は、前記第１乃至前記第ｎの順に電気的に直列に接続されている。

上記アンテナ部品において好ましくは、金属体に取り付けて用いられる。

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の外観斜視図である。アンテナ部品１０のボビン１４の外観斜視図である。アンテナ部品１０のＡ−Ａにおける断面構造図である。比較例に係るアンテナ部品１１０を示した概略図である。アンテナ部品１０の概略図である。実験結果を示したグラフである。

（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の外観斜視図である。図２は、アンテナ部品１０のボビン１４の外観斜視図である。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。

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、アンテナ部品１０は、鉄を含む材料からなるドアパネルの裏面に取り付けられて用いられる。なお、ドアパネルの材料は、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、磁性体コア１２、ボビン１４及びコイルアンテナ１６を備えている。

ボビン１４は、図１及び図２に示すように、鍔部１４ａ〜１４ｆ及び接続部１４ｇ，１４ｈを備えている。

鍔部１４ａ〜１４ｆは、前側から平面視したときに、長方形状の枠型をなしており、前側から後ろ側へとこの順に並んでいる。すなわち、鍔部１４ａ〜１４ｆは、前側から平面視したときに長方形状をなす板状部材に、前後方向に貫通する長方形状の孔が形成されることにより構成されている。長方形状の孔のサイズは、磁性体コア１２を前側から平面視したときのサイズと略一致している。

接続部１４ｇは、前後方向に延在する帯状部材であり、鍔部１４ａ〜１４ｆの左側の辺を接続している。接続部１４ｈは、前後方向に延在する帯状部材であり、鍔部１４ａ〜１４ｆの右側の辺を接続している。

以上のように構成されたボビン１４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。

磁性体コア１２は、上側から平面視したときに、前後方向に沿って延在する直方体状の棒状部材である。磁性体コア１２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。

磁性体コア１２は、図１に示すように、ボビン１４に対して前側又は後ろ側から挿入されている。ただし、磁性体コア１２の前端は鍔部１４ａよりも前側にはみ出しており、磁性体コア１２の後端は鍔部１４ｆよりも後ろ側にはみ出している。これにより、鍔部１４ａ〜１４ｆが前後方向に伸びる磁性体コア１２の軸を中心に磁性体コア１２の周囲を周回している。よって、ボビン１４は、磁性体コア１２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磁性体コア１２が破損することを抑制している。

以下では、図２に示すように、鍔部１４ａと鍔部１４ｂとに挟まれた領域を領域Ｅ１と呼ぶ。鍔部１４ｂと鍔部１４ｃとに挟まれた領域を領域Ｅ２と呼ぶ。鍔部１４ｃと鍔部１４ｄとに挟まれた領域を領域Ｅ３と呼ぶ。鍔部１４ｄと鍔部１４ｅとに挟まれた領域を領域Ｅ４と呼ぶ。鍔部１４ｅと鍔部１４ｆとに挟まれた領域を領域Ｅ５と呼ぶ。

領域Ｅ１の前後方向の長さｄ１は、図３に示すように、領域Ｅ５の前後方向の長さｄ３と略等しい。一方、領域Ｅ３の前後方向の長さｄ２は、長さｄ１，ｄ３よりも短い。

また、磁性体コア１２の上面及び下面は、領域Ｅ１〜Ｅ５において、ボビン１４から外部に露出している。一方、磁性体コア１２の右面及び左面は、接続部１４ｈ，１４ｇに覆われている。

コイルアンテナ１６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磁性体コア１２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１６は、図１に示すように、コイル部１６ａ〜１６ｃ、接続部１６ｄ，１６ｅ及び引き出し部１６ｆ，１６ｇを含んでいる。

コイル部１６ａは、領域Ｅ１における磁性体コア１２及び接続部１４ｇ，１４ｈ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１６ｂは、領域Ｅ３における磁性体コア１２及び接続部１４ｇ，１４ｈ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１６ｃは、領域Ｅ５における磁性体コア１２及び接続部１４ｇ，１４ｈ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１６ａ〜１６ｃは、同じ方向に周回している。また、コイル部１６ａとコイル部１６ｂとの間には、導線が巻き付けられない領域Ｅ２が設けられている。コイル部１６ｂとコイル部１６ｃとの間には、導線が巻き付けられない領域Ｅ４が設けられている。これにより、コイル部１６ａ〜１６ｃは、互いに離れた状態で前側から後ろ側へとこの順に並ぶように配置されている。

接続部１６ｄは、コイル部１６ａの後端とコイル部１６ｂの前端とを接続している。接続部１６ｅは、コイル部１６ｂの後端とコイル部１６ｃの前端とを接続している。これにより、コイル部１６ａ〜１６ｃは、この順に電気的に直列に接続されている。

引き出し部１６ｆは、コイル部１６ａの前端に接続されている。引き出し部１６ｇは、コイル部１６ｃの後端に接続されている。

ここで、領域Ｅ３の前後方向の長さｄ２は、領域Ｅ１の前後方向の長さｄ１及び領域Ｅ５の前後方向の長さｄ３よりも短い。これにより、コイル部１６ｂの前後方向の長さは、コイル部１６ａ，１６ｃの前後方向の長さよりも短い。よって、コイル部１６ｂの巻数は、コイル部１６ａ，１６ｃの巻数よりも少ない。なお、図３では、コイル部１６ａ，１６ｃの巻数は４ターンであり、コイル部１６ｂの巻数は２ターンであるが、これらの巻数は一例である。

以上のように構成されたアンテナ部品１０は、ドアパネルに接着剤や両面テープなどにより取り付けられて用いられる。また、アンテナ部品１０の引き出し部１６ｆ，１６ｇ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。より詳細には、アンテナ部品から発生される磁界出力は、以下の式（１）により定まるコイルアンテナのアンペアターン数により定まる。

アンペアターン数＝巻数×コイル電流・・・（１）

アンテナ部品において、磁界出力を大きくするために、巻数を増やすとインダクタンス値が増加して共振周波数が低くなり、所望の周波数では、使用できない。よって、コイルアンテナの巻数を増やしても、所望の周波数でアンテナ部品の出力を大きくすることは困難である。

そこで、本願発明者は、以下に説明する実験を行うことによって、コイルアンテナ１６のインダクタンス値の増加を抑制しつつ、アンテナ部品１０の出力を大きくする方法を考えた。図４Ａは、比較例に係るアンテナ部品１１０を示した概略図である。図４Ｂは、アンテナ部品１０の概略図である。

本願発明者は、図４Ａに示すアンテナ部品１１０の第１のサンプル及び第２のサンプル、並びに、図４Ｂに示すアンテナ部品１０の第３のサンプル及び第４のサンプルを作製した。図４Ａに示すアンテナ部品１１０では、コイル部１１６ａ，１１６ｂの巻数が等しい。一方、図４Ｂに示すアンテナ部品１０では、コイル部１６ｂの巻数が、コイル部１６ｂの両端のそれぞれに位置するコイル部１６ａ，１６ｃの巻数よりも少ない。以下の表１に、第１のサンプル乃至第４のサンプルの条件を示す。なお、本願発明者は、第１のサンプル乃至第４のサンプルにおいて、それぞれのコイルアンテナの共振周波数が等しくなるように、それぞれのインダクタンス値を等しく設計した。なお、インダクタンス値の調整は、コイル部１６ｃ，１１６ｃの巻数を調整することにより行った。

図５は、実験結果を示したグラフである。縦軸は、出力を示し、横軸は、磁性体コアの前後方向の長さを示している。表１及び図５によれば、第１のサンプル乃至第４のサンプルのインダクタンス値が等しいにもかかわらず、第３のサンプル及び第４のサンプルの巻数が第１のサンプル及び第２のサンプルの巻数よりも多くなっている。これにより、第３のサンプルの出力は、第１のサンプルの出力よりも大きく、第４のサンプルの出力は、第２のサンプルの出力よりも大きくなっていることが分かる。本実験によれば、コイル部１６ｂの巻数をコイル部１６ａ，１６ｃの巻数よりも少なくすることにより、巻数に比して小さなインダクタンス値を有するアンテナ部品１０を得ることができることが分かる。その結果、コイルアンテナ１６のインダクタンス値を大きく増加させることなく、コイルアンテナ１６の巻数を増加させて、アンテナ部品１０の出力を増加させることができる。以上より、コイル部１６ｂの巻数をコイル部１６ａ，１６ｃの巻数よりも少なくすることにより、アンテナ部品１０の出力を増加させることができる。

また、アンテナ部品１０によれば、アンテナ部品１０をドアパネル等の金属体に取り付けて用いた場合であっても、大きな出力を得ることができる。より詳細には、特許文献１に記載の送信アンテナコイルにおいて、巻数を増やすと送信アンテナコイルのインダクタンス値が上昇してＱ値が高くなる。その結果、送信アンテナコイルの共振帯が狭くなり、ブロード性が低下する。送信アンテナコイルのブロード性が低下すると、送信アンテナコイルの近傍に位置する金属体の影響により、出力が低下しやすくなる。

そこで、アンテナ部品１０では、前記の通り、コイル部１６ｂの巻数がコイル部１６ａ，１６ｃの巻数よりも少ないため、コイルアンテナ１６の巻数を増加させても、コイルアンテナ１６のインダクタンス値が増加しにくい。よって、アンテナ部品１０の出力を大きくするために、コイルアンテナ１６の巻数を増加させても、コイルアンテナ１６のインダクタンス値が増加することが抑制される。これにより、コイルアンテナ１６のＱ値が高くなることが抑制され、アンテナ部品１０のブロード性の低下が抑制される。アンテナ部品１０のブロード性が維持されると、アンテナ部品１０の近傍に金属体が位置したとしても、アンテナ部品１０の出力が低下することが抑制される。以上より、アンテナ部品１０によれば、アンテナ部品１０をドアパネル等の金属体に取り付けて用いた場合であっても、大きな出力を得ることができる。

なお、金属体は互いに対向する第１と第２の主面を有する金属板である。金属体の第１の主面にアンテナ部品１０が、接着固定またはネジ止めにより取り付けられている。金属体を第１の主面側から平面視したとき、金属体の面積がアンテナ部品１０の面積より広い。さらに、金属体を第１の主面側から平面視したとき、アンテナ部品１０の全体が重なるように金属体が設けられていることが好ましい。ドアパネルの仕様に応じて、切り欠き、または貫通孔が、金属体の一部に設けられてもよい。

（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、コイル部１６ａ〜１６ｃは、４つ以上設けられていてもよい。第１のコイル部から第ｎのコイル部（ｎは３以上の整数）が設けられている場合には、第２のコイル部乃至第ｎ−１のコイル部の巻数は、第１のコイル部及び第ｎのコイル部の巻数よりも少なければよい。ただし、第１のコイル部乃至第ｎのコイル部は、前側から後ろ側へとこの順に並んでいる。ｎが３の場合は、第２のコイル部と第ｎ−１のコイル部とは同一のコイル部である。

また、コイル部１６ａ〜１６ｃが電気的に直列に接続される順番は、第１乃至第ｎの番号順に限られないが、番号順に接続されればコイル部間の接続部の長さを短縮できるため好ましい。

また、磁性体コア１２は、前後方向に沿って直線状に延在している。しかしながら、磁性体コア１２は、曲がっていてもよい。

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アンテナ部品
１２磁性体コア
１４ボビン
１６コイルアンテナ
１６ａ〜１６ｃコイル部

Claims

磁性体コアと、
前記磁性体コアの周囲に巻き付けられている第１のコイル部乃至第ｎのコイル部（ｎは３以上の整数）とを含むコイルアンテナと、
を備えており、
前記第１のコイル部乃至前記第ｎのコイル部は、互いに同じ方向に周回しているとともに軸まわりの角度位置が互いに固定されており、互いに電気的に直列に接続され、かつ、互いに離れた状態で第１から第ｎの順に並ぶように配置されており、
前記第２のコイル部乃至前記第ｎ−１のコイル部の巻数は、前記第１のコイル部及び前記第ｎのコイル部の巻数よりも少ないこと、
を特徴とするアンテナ部品。
前記磁性体コアは、所定方向に沿って延在する棒状をなしており、
前記第１のコイル部乃至前記第ｎのコイル部は、該所定方向に互いに離れた状態で前記第１乃至前記第ｎの順に並ぶように配置されていること、
を特徴とする請求項１に記載のアンテナ部品。
前記第１のコイル部乃至前記第ｎのコイル部は、前記第１乃至前記第ｎの順に電気的に直列に接続されていること、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のアンテナ部品。
金属体に取り付けて用いられること、
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアンテナ部品。