JP6794760B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関するものである。

アンテナ装置には、Ｍｎ−Ｚｎフェライトなどの磁性体材料からなる棒状コアが用いられている。このアンテナ装置の出力を高めるためには、棒状コアの長さは大きい方が有利であるものの、棒状コアに衝撃や曲げ応力が加わった際には棒状コアが破損して折れ易くなるという欠点がある。このような問題を解決すべく、一方向に沿って直列に配置した複数本の棒状コアを用いることで、各々の棒状コアの長さを短くしたアンテナ装置が提案されている（たとえば、特許文献１等）。

特開２００７−４３５８８号公報

しかしながら、直列に配置された複数本の棒状コアを備えたアンテナ装置では、互いに隣り合う２本の棒状コア間の長さ（ギャップ長さ）がばらついた場合、インダクタンス値Ｌが変化してしまう。また、ギャップ長さのばらつきを抑制するためには、アンテナ装置を構成する各部材の寸法精度を高めたり、形状を工夫するなどの方法もあるが、コストが高くなり易い。これに加えて、温度変化による各部材の熱膨張／収縮に起因するギャップ長さのばらつきは根本的に抑制できない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、互いに隣り合う２本の棒状コア間のギャップ長さがばらついても、インダクタンス値の変動を抑制できるアンテナ装置を提供することを課題とする。

上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
本発明のアンテナ装置は、直列に配置された複数本の棒状コアと、複数本の棒状コアから選択された第一の棒状コアの外周側に導線を巻回して形成された第一のコイルと、複数本の棒状コアから選択され、かつ、第一の棒状コアのいずれか一方の端部側に配置された第二の棒状コアの外周側に導線を巻回して形成された第二のコイルと、を少なくとも備え、第一の棒状コアの第二の棒状コアが配置された側の端面と、第二の棒状コアの第一の棒状コアが配置された側の端面とが離間して配置され、かつ、下式（１）を満たすことを特徴とする。
・式（１） Ｄｃ≧０．３×（ＣＬ１＋ＣＬ２）
〔式（１）中、Ｄｃは、複数本の棒状コアの配列方向において、第一のコイルの第二のコイルが配置された側の端部から、第二のコイルの第一のコイルが配置された側の端部までの距離（ｍｍ）を表し、ＣＬ１は、第一の棒状コアの中心軸方向長さ（ｍｍ）を表し、ＣＬ２は、第二の棒状コアの中心軸方向長さ（ｍｍ）を表す。〕

本発明のアンテナ装置の一実施形態は、複数本の棒状コアの配列方向において、第一の棒状コアの第二の棒状コアが配置された側の端面と、第二の棒状コアの第一の棒状コアが配置された側の端面との距離の平均値が、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明のアンテナ装置の他の実施形態は、第一の棒状コアの第二の棒状コアが配置された側の端面と、第二の棒状コアの第一の棒状コアが配置された側の端面との間には空気のみが存在することが好ましい。

本発明のアンテナ装置の他の実施形態は、第一の棒状コアの中心軸方向長さと第二の棒状コアの中心軸方向長さとが略同一であり、かつ、複数本の棒状コアの配列方向において、第一の棒状コアの第二の棒状コアが配置された側の端面から、第一のコイルの第二のコイルが配置された側の端部までの距離と、第二の棒状コアの第一の棒状コアが配置された側の端面から、第二のコイルの第一のコイルが配置された側の端部までの距離と、が略同一であることが好ましい。

本発明のアンテナ装置の他の実施形態は、第一のコイルと第二のコイルとの間に配置されると共に、（ｉ）第一の棒状コアの第二の棒状コアが配置された側の端部近傍の外周側、（ｉｉ）第一の棒状コアの第二の棒状コアが配置された側の端面と第二の棒状コアの第一の棒状コアが配置された側の端面とで囲まれた領域の外周側、および、（ｉｉｉ）第二の棒状コアの第一の棒状コアが配置された側の端部近傍の外周側、からなる群より選択される少なくともいずれかの外周側を囲うように導線を巻回して形成された第三のコイルが配置されていることが好ましい。

本発明によれば、互いに隣り合う２本の棒状コア間のギャップ長さがばらついても、インダクタンス値の変動を抑制できるアンテナ装置を提供することができる。

本実施形態のアンテナ装置の一例を示す模式断面図である。 図１に例示した本実施形態のアンテナ装置のうち、２本の棒状コアおよび２つのコイルの配置関係について示す拡大図である。 本実施形態のアンテナ装置の他の例を示す模式断面図である。 直列に配置された２本の棒状コアの配列方向に沿って、配列方向の一端側から他端側へとコイルを移動させた場合について示す模式図である。ここで、図４（Ａ）は、コイルが基準位置（０ｃｍ）から１ｃｍ離れた位置に配置された場合に配置された場合について示す図であり、図４（Ｂ）は、コイルが基準位置（０ｃｍ）から５ｃｍ離れた位置に配置された場合について示す図であり、図４（Ｃ）は、コイルが基準位置（０ｃｍ）から１２ｃｍ離れた位置に配置された場合について示す図である。 図４に示すケースにおいて、コイルの位置に対するインダクタンス値Ｌを測定した結果について示すグラフである。 表２に示す実験例１および実験例２における棒状コアとコイルとの配置関係を示す模式図である。ここで、図６（Ａ）が実験例１における棒状コアとコイルとの配置関係を示す図であり、図６（Ｂ）が実験例２における棒状コアとコイルとの配置関係を示す図である。

図１は、本実施形態のアンテナ装置の一例を示す模式断面図である。ここで、図１および後述する図２以降において、図中に示すＸ方向およびＹ方向は互いに直交する方向である。また、Ｘ方向は、図１中に示す２本の棒状コア２０の配列方向と平行であると共に、各々の棒状コア２０Ａ（２０）、２０Ｂ（２０）の中心軸Ａ１、Ａ２とも平行である。この点は、図２以降に示される棒状コアについても実質同様である。

図１に示す本実施形態のアンテナ装置１０Ａ（１０）は、その主要部として、直列に配置された複数本（図１に示す例では２本）の棒状コア２０と、第一のコイル３０Ａ（３０）および第二のコイル３０Ｂ（３０）とを有している。これら２本の棒状コア２０から選択される一方の棒状コア（第一の棒状コア２０Ａ）の外周側には、導線を巻回して形成された第一のコイル３０Ａが設けられており、２本の棒状コア２０から選択され、かつ、第一の棒状コア２０Ａの一方の端部側に配置された他方の棒状コア（第二の棒状コア２０Ｂ）の外周側には、導線を巻回して形成された第二のコイル３０Ｂが設けられている。また、第一の棒状コア２０Ａおよび第二の棒状コア２０Ｂは、有底筒状のボビン４０内に収納されている。それゆえ、２本のコイル３０は、ボビン４０の外周面と接して設けられている。また、第一のコイル３０Ａと第二のコイル３０Ｂとは導線（不図示）により電気的に接続されている。

なお、第一の棒状コア２０Ａの第二の棒状コア２０Ｂが配置された側の端面２２Ａと、第二の棒状コア２０Ｂの第一の棒状コア２０Ａが配置された側の端面２２Ｂとは離間して配置されている。また、第一の棒状コア２０Ａと第二の棒状コア２０Ｂとは、第一の棒状コア２０Ａの中心軸Ａ１と、第二の棒状コアの中心軸Ａ２とが一致するように配置されている。

さらに、ボビン４０の第一の棒状コア２０Ａが収納された側の端部近傍には、筒状のボビン本体部４２の外周面よりも外側に突出する鍔部４４が設けられており、ボビン４０の第二の棒状コア２０Ｂが収納された側の端部には、底蓋部４６が設けられる。なお、底蓋部４６は、ボビン本体部４２の外周面よりも外側にも突出して設けられている。さらに、底蓋部４６のボビン本体部４２が設けられた側と反対側の面には、筒状の外部端子カバー４８が設けられている。

また、ボビン本体部４２の底蓋部４６側の外周壁面の一部には開口部４２Ａが設けられ、この開口部４２Ａに露出している第二の棒状コア２０Ｂに対向する位置には、金属端子５０が配置されている。この金属端子５０は、導線（不図示）により第一のコイル３０Ａおよび第二のコイル３０Ｂに接続されると共に、一端が、底蓋部４６を貫通して底蓋部４６のボビン本体部４２が設けられた側と反対側の面に露出している。そして、金属端子５０の一端は、外部接続端子６０に接続されている。また、金属端子５０には、チップコンデンサなどの電子素子（不図示）が適宜接続される。

さらに、ボビン４０は、有底筒状のケース７０内に、ボビン４０の底蓋部４６が設けられた側が、ケース７０の開口部７２側に位置するように収納されている。また、外部端子カバー４８の外周面と、ケース７０の開口部７２近傍の内周面との間には、リング状のキャップ部材８０が設けられている。

なお、棒状コア２０は、磁性材料から構成され、たとえば、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を圧縮成形することにより作製された部材などを適宜用いることができる。また、コイル３０等を構成する導線は、銅等の導電性材料からなる芯線と、この芯線の表面を覆う絶縁材料とを有する部材であり、金属端子５０および外部接続端子６０としては銅などの導電性部材からなる部材が適宜利用できる。さらに、ボビン４０、ケース７０およびキャップ部材８０としては樹脂材料からなる部材が用いられる。たとえば、ボビン４０としては、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を用いて射出成形した部材を用いることができ、ケース７０およびキャップ部材８０としては、ＰＰ（ポリプロピレン）を用いて射出成形した部材を用いることができる。

図２は、図１に例示した本実施形態のアンテナ装置１０Ａのうち、２本の棒状コア２０および２つのコイル３０の配置関係について示す拡大図である。図２に示すように本実施形態のアンテナ装置１０では、２本の棒状コア２０の配列方向において互いに隣り合う位置にある第一の棒状コア２０Ａの端面２２Ａと、第二の棒状コア２０Ｂの端面２２Ｂとで囲まれた領域Ｓのギャップ長さＧ（棒状コア２０Ａ，２０Ｂの配列方向と平行な方向における端面２２Ａと端面２２Ｂとの距離）がばらつくことでインダクタンス値が大きく変動するおそれがある。

しかしながら、本実施形態のアンテナ装置１０では、下式（１）を満たすように第一のコイル３０Ａおよび第二のコイル３０Ｂが配置されるため、ギャップ長さＧがばらついても、インダクタンス値の変動が抑制できる。
・式（１） Ｄｃ≧０．３×（ＣＬ１＋ＣＬ２）

ここで、式（１）中、Ｄｃは、コイル間距離、すなわち、２本の棒状コア２０Ａ、２０Ｂの配列方向において、第一のコイル３０Ａの第二のコイル３０Ｂが配置された側の端部から、第二のコイル３０Ｂの第一のコイル３０Ａが配置された側の端部までの距離（ｍｍ）を表し、ＣＬ１は、コア長さ、すなわち、第一の棒状コア２０Ａの中心軸Ａ１方向長さ（ｍｍ）を表し、ＣＬ２は、コア長さ、すなわち、第二の棒状コア２０Ｂの中心軸Ａ２方向長さ（ｍｍ）を表す。

表１に、コイル間距離Ｄｃを変えた場合における、ギャップ長さＧに対するインダクタンス値の変化率の測定結果について示す。表１中に示すインダクタンス値Ｌとしては、ギャップ長さＧが０ｍｍにおけるインダクタンス値Ｌを基準値（１００％）とした際の相対値を示した。なお、表１に示すインダクタンス値Ｌの測定では、図２に示すように、２本の棒状コア２０Ａ、２０Ｂと、２つのコイル３０Ａ、３０Ｂとを用いて、コイル間距離Ｄｃを様々に変えた場合において、ギャップ長さＧに対するインダクタンス値Ｌの変化率を測定した。この場合の測定条件の詳細は以下の通りである。コイル間距離Ｄｃおよびギャップ長さＧを様々に変えた際に、図２中に示す距離Ｘ１、Ｘ２については、表１中の測定条件１〜３、５〜６においては、Ｘ１＝Ｘ２に設定し、表１中に示す測定条件４においては、Ｘ１＜Ｘ２に設定した。
−測定条件−
・測定温度：２０℃
・棒状コア２０Ａ、２０Ｂの寸法：中心軸Ａ１、Ａ２方向の長さ（コア長さＣＬ１、ＣＬ２）：３２．８ｍｍ、厚み（Ｙ方向長さ）：３．４ｍｍ、幅：６．８ｍｍ
・棒状コア２０Ａ、２０Ｂの材質：ＮＬ４０Ｓ（Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト材料、日立金属株式会社製）
・コイル３０Ａ、３０Ｂの寸法・巻数等：中心軸Ａ１、Ａ２方向の長さ（コイル長さ）：１０．０ｍｍ、コイル厚み：１．５ｍｍ、丸線コイル、４０Ｔｕｒｎ

表１に示す結果から明らかなように、ギャップ長さＧが、０ｍｍ〜１．５ｍｍの間でばらついた場合でも、式（１）に示したようにコイル間距離Ｄｃが、０．３×（ＣＬ１＋ＣＬ２）以上であれば、インダクタンス値Ｌの変動は大幅に抑制できることがわかった。このような効果が得られる理由は、次の通りであると考えられる。すなわち、（１）まず、コイル間距離Ｄｃが大きくなる程、同軸上に直列に配置された２つのコイル３０Ａ，３０Ｂの磁気的結合係数ｋが小さく、この磁気的結合によって生じる相互インダクタンスＭも小さくなる。

（２）次に、後述の図４、図５及びその説明から明らかであるように、一定の長さを有する棒状コアに対して、棒状コアの長さ方向の中心位置付近でコイル１１０を動かす場合、インダクタンス値Ｌの変化率が低く、インダクタンス値Ｌの絶対値が高い（ギャップ長さＧ＝０ｍｍ（すなわち、棒状コア１００Ａ、１００Ｂが一体化した一本の細長い棒状コアを成す場合）における図４（Ｂ）、図５）。一方、棒状コア１００Ａおよび棒状コア１００Ｂの端部（間隙部Ｘ側の端部）近傍にコイル１１０を配置した場合、コイル１１０の位置を動かすと、インダクタンス値Ｌの変化率が激しく、インダクタンス値Ｌも相対的に低い（ギャップ長さＧ＞０ｍｍにおける図４（Ｂ）、図５）。

よって、本来であれば、一本の細長いコアに対して巻線することで形成した二つのコイルを互いに接近させて配置させる程、結合係数ｋが高い。これに対して、一本の細長いコアを二つに分割したコアの各々に対して巻線して二つのコイルを形成した際に、二つのコイルを互いに接近させて配置したと仮定する。この場合、上記理由（２）から、それぞれのコイルの自己インダクタンス値が変動しやすいことに加え、二つのコア間のギャップ長Ｇのバラツキによる相互インダクタンス値Ｍの変化率も一気に高くなってしまうので、一定値で安定したインダクタンス値Ｌを得難い虞がある。

従って、アンテナ装置１０全体のインダクタンス値Ｌに対して、ギャップ長さＧがばらついた際の相互インダクタンスＭの変化が与える影響が小さくなるため、二つのコイル３０Ａ、３０Ｂのうち、少なくとも一方のコイル３０がコア２０の領域Ｓ側の端部から一定距離以上離れた位置に存在することが望ましい。そして、この点につき、本発明者らが実験による試行錯誤も踏まえて検討したところ、式（１）を満たせば、ギャップ長さＧのばらつきに起因するインダクタンス値Ｌの変動を抑制できることを見出した。

なお、ギャップ長さＧのばらつきに起因するインダクタンス値Ｌの変動をより一層抑制する観点からはコイル間距離Ｄｃは０．４６×（ＣＬ１＋ＣＬ２）以上であることが好ましく、０．６１×（ＣＬ１＋ＣＬ２）以上であることがより好ましい。表１から明らかなように、ギャップ長さＧが０ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内でばらついた場合におけるインダクタンス値Ｌの最大変動幅（％）は、測定条件３，５，６に示すようにＸ１＝Ｘ２としたときにおいて、コイル間距離Ｄｃが０．３０×（ＣＬ１＋ＣＬ２）では、約３０％であるが、コイル間距離Ｄｃを０．４６×（ＣＬ１＋ＣＬ２）以上とすれば、約２０％以下にまで抑制でき、さらに、コイル間距離Ｄｃを０．６１×（ＣＬ１＋ＣＬ２）以上とすれば、約１０％以下にまで抑制できる。

また、コイル間距離Ｄｃの上限は、１．０×（ＣＬ１＋ＣＬ２）以下であればよいが、実用上は、０．６９×（ＣＬ１＋ＣＬ２）以下であることが好ましい。これは上記の理由（１）により、コイル間距離Ｄｃが大き過ぎる場合は、二つのコイル３０Ａ、３０Ｂの磁気的結合係数ｋが十分小さくなり、ギャップの長さＧのバラツキによるインダクタンス値の変動Ｌへの影響は十分小さくなるものの、アンテナ装置１０全体のインダクタンス値Ｌが小さくなり過ぎるおそれがあるためである。

なお、式（１）を満たす場合であっても、コイル３０Ａ、３０Ｂのうち、いずれか一方のコイル３０が、領域Ｓに対して相対的により接近して配置されている場合、ギャップ長さＧがばらつくことでインダクタンス値Ｌの変動を抑制しずらくなる場合がある。それゆえ、式（１）を満たした上でさらに、第一のコイル３０Ａが式（２）を満たすように配置され、かつ、第二のコイル３０Ｂが式（３）を満たすように配置されていることがより好ましい。
・式（２） Ｘ１≧０．２×ＣＬ１
・式（３） Ｘ２≧０．２×ＣＬ２

ここで、式（２）中、Ｘ１は、図２にも示したように、２本の棒状コア２０Ａ、２０Ｂの配列方向において、第一の棒状コア２０Ａの端面２２Ａから、第一のコイル３０Ａの第二のコイル３０Ｂが配置された側の端部までの距離であり、式（３）中、Ｘ２は、図２にも示したように、２本の棒状コア２０Ａ、２０Ｂの配列方向において、第二の棒状コア２０Ｂの端面２２Ｂから、第二のコイル３０Ｂの第一のコイル３０Ａが配置された側の端部までの距離である。

コイル間距離Ｄｃが同一である測定条件３と測定条件４とにおいて、２つのコイル３０が領域Ｓから等距離に配置された測定条件３と比較して、測定条件４では、２つのコイル３０のうち、第一のコイル３０Ａを領域Ｓに対して相対的により接近させて配置している。そして測定条件４において、距離Ｘ１は０．２×ＣＬ１である。しかしながら、ギャップ長さＧがばらついた際のインダクタンス値Ｌの変動は、測定条件３に対して測定条件４が僅かに大きくなっている程度であり、実質的な差異は認められない。すなわち、式（２）および式（３）に示すように、各々のコア２０Ａ、２０Ｂの長さに比例するように、領域Ｓから一定の距離を保って第一のコイル３０Ａおよび第二のコイル３０Ｂを配置することで、ギャップ長さＧがばらついてもより確実にインダクタンス値Ｌの変動を抑制することが可能となる。なお、距離Ｘ１は、０．２５×ＣＬ１以上であることがより好ましく、０．３×ＣＬ１以上であることがさらに好ましく、距離Ｘ２は、０．２５×ＣＬ２以上であることがより好ましく、０．３×ＣＬ２以上であることがさらに好ましい。

また、本実施形態のアンテナ装置１０のギャップ長さＧの平均値は特に限定されるものではないが、実用上は１．５ｍｍ以下であればよく、０．５ｍｍ以下が好ましい。また、ギャップ長さＧの公差を±Ｘｍｍとした際に、ギャップ長さＧの平均値＞Ｘを満たす範囲内において、ギャップ長さＧの平均値は０．２５ｍｍ以下がさらに好ましい。ギャップ長さＧの平均値を１．５ｍｍ以下とすることにより、アンテナ装置１０のインダクタンス値Ｌが大きく低下するのをより確実に抑制できる。また、ギャップ長さＧの平均値が０．５ｍｍ以下であれば、式（１）を満たす範囲内においてコイル間距離Ｄｃが如何様であっても、インダクタンス値Ｌの変動幅を約２０％前後以下とすることができ、ギャップ長さＧの平均値が０．２５ｍｍ以下であれば、式（１）を満たす範囲内においてコイル間距離Ｄｃが如何様であっても、インダクタンス値Ｌの変動幅を約１２％前後以下とすることができる。

一方、２つの棒状コア２０Ａ、２０Ｂが接触している接触状態（ギャップ長さＧが０ｍｍ丁度）と、２つの棒状コア２０Ａ、２０Ｂが離間している離間状態（ギャップ長さＧが０ｍｍを超える）との間では、インダクタンス値Ｌが大きく変化する。このため、本実施形態のアンテナ装置１０では、第一の棒状コア２０Ａの端面２２Ａと、第二の棒状コア２０Ｂの端面２２Ｂとは、図１および図２に例示したように離間した状態（ギャップ長さＧが０ｍｍを超える）であることが必要である。また、ギャップ長さＧの平均値が０ｍｍに近い領域では、ギャップ長さＧのわずかなばらつきが生じても、インダクタンス値Ｌが大きく変動しやすい傾向にある。それゆえ、ギャップ長さＧの平均値の下限は、理論上は、ギャップ長さＧの許容されるばらつき範囲（ｍｍ）の１／２倍の値を超えていることが必要であり、実用上は、ギャップ長さＧの一般的な公差（±０．２ｍｍ〜±０．３ｍｍ程度）を考慮して、たとえば、０．２ｍｍを超えることが好ましく、０．３ｍｍを超えることがより好ましい。

なお、本願明細書において、「ギャップ長さＧの平均値」とは、温度２０℃において、同一種類のアンテナ装置１０について２０個をサンプリングして、各々のアンテナ装置１０のギャップ長さＧを測定した場合の平均値を言う。

なお、本実施形態のアンテナ装置１０では、式（１）を満たすようにコイル間距離Ｄｃが設定されるため、インダクタンス値Ｌを調整するインダクタンス値調整機構を設ける必要が無く、アンテナ装置１０の構造簡略化・低コスト化も図れる。ここで、インダクタンス値調整機構としては、たとえば、特許文献１に例示されるような直列に配列された２つの棒状コア間に配置される小型コア、などが挙げられる。

さらに、本実施形態のアンテナ装置１０では、式（１）を満たすように２つのコイル３０Ａ、３０Ｂを配置することでインダクタンス値Ｌの変動を大幅に抑制できるため、ギャップ長さＧのばらつき範囲の許容値をより大きくすることも容易である。このため、ギャップ長さＧのばらつきをより小さくするための部材を省いて、アンテナ装置１０の構造をより簡略化することも容易である。それゆえ、本実施形態のアンテナ装置１０では、たとえば、第一の棒状コア２０Ａの第二の棒状コア２０Ｂが配置された側の端面２２Ａと、第二の棒状コア２０Ｂの第一の棒状コア２０Ａが配置された側の端面２２Ｂとの間には空気のみが存在する構造など、極めてシンプルな構造を採用することが容易である。なお、ギャップ長さＧのばらつきをより小さくするための部材としては、ギャップ長さＧを一定に保ちやすいように、第一の棒状コア２０Ａの端面２２Ａと、第二の棒状コア２０Ｂの端面２２Ｂとの間に配置されるスペーサー（ボビン４０と一体的に形成される仕切り板なども含む）、第一の棒状コア２０Ａの端面２２Ａと、第二の棒状コア２０Ｂの端面２２Ｂとを少なくとも接着するための接着剤、スペーサーと端面２２Ａおよび／または端面２２Ｂとを少なくとも接着するための接着剤、などが挙げられる。

このように、本実施形態のアンテナ装置１０では、複数本の棒状コアを備えた従来のアンテナ装置と比べて、部品点数の削減や構造の簡略化が容易となるため、これに伴い、コストダウンや信頼性の向上を図りやすい。但し、本実施形態のアンテナ装置１０では、上述したインダクタンス値調整機構、スペーサー、接着剤などの使用を完全に排除するものでは無く、必要であれば適宜利用することも可能である。

本実施形態のアンテナ装置１０では、図２に例示したように、コア長さＣＬ１とコア長さＣＬ２とが略同一であり、かつ、２本の棒状コア２０Ａ、２０Ｂの配列方向において、第一の棒状コア２０Ａの端面２２Ａから、第一のコイル３０Ａの第二のコイル３０Ｂが配置された側の端部までの距離Ｘ１と、第二の棒状コア２０Ｂの端面２２Ｂから、第二のコイル３０Ｂの第一のコイル３０Ａが配置された側の端部までの距離Ｘ２と、が略同一であることが好ましい。このように、中心軸Ａ１，Ａ２方向に対して領域Ｓを２等分する平面に対して、２本の棒状コア２０Ａ，２０Ｂと２つのコイル３０Ａ、３０Ｂとを略面対称に設けた構造を採用することで、アンテナ装置１０に用いる部品の共通化による部品点数の削減が図れる。しかしながら、必要であれば、コア長さＣＬ１と、コア長さＣＬ２とを異なるものとしたり、あるいは、距離Ｘ１と、距離Ｘ２とを異なるものとしてもよい。また、第一のコイル３０Ａは、式（１）を満たす限り、棒状コア２０Ａ、２０Ｂの配列方向に対して、その両端が、第一の棒状コア２０Ａの両端を超えてはみでない範囲内で任意の位置に配置でき、第二のコイル３０Ｂは、式（１）を満たす限り、棒状コア２０Ａ、２０Ｂの配列方向に対して、その両端が、第二の棒状コア２０Ｂの両端を超えてはみでない範囲内で任意の位置に配置できる。

なお、図１に示すアンテナ装置１０Ａは、直列に配置された２本の棒状コア２０Ａ、２０Ｂを有しているが、本実施形態のアンテナ装置１０では、直列に配置された３本以上の棒状コア２０を有していてもよい。ここで、アンテナ装置１０が、直列に配置されたｎ本以上（但し、ｎは３以上の整数）の棒状コア２０を有する場合、これら棒状コア２０の配列方向において隣り合う位置にある少なくとも１組の棒状コア２０について式（１）を満たしていればよく、また、各々の棒状コア２０に対応して設けられるコイル３０の数は、２〜ｎの範囲で適宜選択できる。

また、本実施形態のアンテナ装置１０では、第一のコイル３０Ａおよび第二のコイル３０Ｂに加えて、さらに第三のコイルを設けてもよい。図３は、本実施形態のアンテナ装置の他の例を示す模式断面図であり、具体的には、図１に示すアンテナ装置１０Ａに対して、さらに第三のコイル９０を設けたアンテナ装置１０Ｂ（１０）について示す図である。図３に示すアンテナ装置１０Ｂでは、第一のコイル３０Ａと第二のコイル３０Ｂとの間に配置されると共に、（ｉ）第一の棒状コア２０Ａの第二の棒状コア２０Ｂが配置された側の端部近傍の外周側と、（ｉｉ）第一の棒状コア２０Ａの第二の棒状コア２０Ｂが配置された側の端面２２Ａと第二の棒状コア２０Ｂの第一の棒状コア２０Ａが配置された側の端面２２Ｂとで囲まれた領域Ｓの外周側と、（ｉｉｉ）第二の棒状コア２０Ｂの第一の棒状コア２０Ａが配置された側の端部近傍の外周側と、を囲うように導線を巻回して形成された第三のコイル９０が配置されている。また、第一のコイル３０Ａと第三のコイル９０とは導線（不図示）により電気的に接続され、第二のコイル３０Ｂと第三のコイル９０とは導線（不図示）により電気的に接続されている。なお、この第三のコイル９０が設けられた点を除けば、図３に示すアンテナ装置１０Ｂは、図１に示すアンテナ装置１０Ａと実質同様の構造を有する。

図３に示す第三のコイル９０を有するアンテナ装置１０Ｂは、図１に示す第三のコイル９０を有さないアンテナ装置１０Ａと比べて、インダクタンス値Ｌを、所望の値に設定することがより容易となる。この理由は、１Ｔｕｒｎ（コイルを構成する導線の１巻分）当たりのインダクタンス値Ｌが、第一のコイル３０Ａおよび第二のコイル３０Ｂと比べて、第三のコイル９０の方が低いため、第三のコイル９０を設けることでアンテナ装置１０全体のインダクタンス値Ｌの微調整がより容易となるためである。

図４は、直列に配置された２本の棒状コアの配列方向に沿って、配列方向の一端側から他端側へとコイルを移動させた場合について示す模式図であり、図５は、図４に示すケースにおいて、コイルの位置に対するインダクタンス値Ｌを測定した結果について示すグラフである。

図４に示すように、２本の棒状コア１００Ａ、１００Ｂは、各々の中心軸Ｂ１と中心軸Ｂ２とが一致するように直列に２本配置されている。そして、これら２本の棒状コア１００Ａ、１００Ｂの配列方向（Ｘ方向）に沿って、図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、棒状コア１００Ｂ側から棒状コア１００Ａ側へと、コイル１１０を移動させた。ここで、棒状コア１００Ａ、１００Ｂの中心軸Ｂ１、Ｂ２方向の長さは７ｃｍとし、棒状コア１００Ａ、１００Ｂの配列方向と平行な方向におけるコイル１１０の長さは４ｃｍである。また、コイル１１０の位置は、棒状コア１００Ｂの棒状コア１００Ａが配置された側と反対側の端面を基準位置（０ｃｍ）とした場合において、基準位置からコイル１１０の基準位置側の端部までの距離で示した。

ここで、図４（Ａ）は、コイル１１０が基準位置から１ｃｍ離れた位置に配置された場合について示す図であり、図４（Ｂ）は、コイル１１０が基準位置から５ｃｍ離れた位置に配置された場合について示す図であり、図４（Ｃ）は、コイル１１０が基準位置から１２ｃｍ離れた位置に配置された場合について示す図である。また、基準位置から７ｃｍの位置には、第一の棒状コア１００Ａと第二の棒状コア１００Ｂとの接触部Ｘ（ギャップ長さＧ＝０ｍｍ）、あるいは、間隙部Ｘ（ギャップ長さＧ＞０ｍｍ）が形成される。ここで、インダクタンス値Ｌの測定に際しては、棒状コア１００Ａと棒状コア１００Ｂとのギャップ長さＧを、０ｍｍ、０．２ｍｍおよび１．０ｍｍの３水準とし、ギャップ長さＧおよび基準位置からのコイル１１０の位置以外のその他条件については、全て一定条件とした。

また、図５中、横軸はコイル１１０の位置（ｃｍ）であり、縦軸は、インダクタンス値Ｌ（μＨ）である。また、図５中に示す符号（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）で示されるインダクタンス値Ｌは、ぞれぞれ、図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示す位置にコイル１１０が配置された状態に対応している。

図５に示す結果から明らかなように、ギャップ長さＧが０ｍｍを超える場合、インダクタンス値Ｌは、コイル１１０が第二の棒状コア１００Ｂの中心軸Ｂ２方向の中央部に近づくに従い極大値を示した後、間隙部Ｘに近づくに従い低下して、さらにコイル１１０の長さ方向の中央部近傍に間隙部Ｘが位置する際に極小値となる。さらに、インダクタンス値Ｌは、コイル１１０が間隙部Ｘから離れて、第一の棒状コア１００Ａの中心軸Ｂ１方向の中央部に近づくに従い再び極大値を示し、その後、第一の棒状コア１００Ａの端部側（第二の棒状コア１００Ｂが配置された側と反対側の端部）へと近づくに従い、再び低下する。すなわち、インダクタンス値Ｌは、コイル１１０の位置に対してＭ字状の曲線を描くように変化する。また、インダクタンス値Ｌの極大値と極小値との差は、ギャップ長さＧが大きくなる程、顕著になる。

したがって、ギャップ長さＧが０ｍｍを超える場合、第一の棒状コア１００Ａ，あるいは、第二の棒状コア１００Ｂの中央部近傍にコイル１１０を配置した際には、より大きなインダクタンス値Ｌを得ることできる一方、間隙部Ｘと重複あるいは間隙部Ｘの近傍にコイル１１０を配置した際には、より小さなインダクタンス値Ｌを得ることができる。

それゆえ、図３に示すアンテナ装置１０Ｂでは、第一のコイル３０Ａおよび第二のコイル３０Ｂを設けることで、アンテナ装置１０Ｂ全体のインダクタンス値Ｌを大きくすることが容易となる一方で、第三のコイル９０をさらに設けることで、アンテナ装置１０Ｂ全体のインダクタンス値Ｌを所望の値に近づけるように微調整することが容易となる。

なお、図３に示す例では、（ｉ）第一の棒状コア２０Ａの第二の棒状コア２０Ｂが配置された側の端部近傍の外周側と、（ｉｉ）第一の棒状コア２０Ａの第二の棒状コア２０Ｂが配置された側の端面２２Ａと第二の棒状コア２０Ｂの第一の棒状コア２０Ａが配置された側の端面２２Ｂとで囲まれた領域Ｓの外周側と、（ｉｉｉ）第二の棒状コア２０Ｂの第一の棒状コア２０Ａが配置された側の端部近傍の外周側と、を囲うように第三のコイル９０が配置されている。しかしながら、アンテナ装置１０Ｂのインダクタンス値Ｌの微調整を容易とする観点では、（ｉ）〜（ｉｉｉ）からなる群より選択される少なくともいずれかの外周側を囲うように第三のコイル９０が配置されていればよい。

本実施形態のアンテナ装置１０は、たとえば、ＬＦ帯（３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）の近距離通信システムの送信用のアンテナ装置として用いることができ、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ることが好適である。一方、インダクタンス値Ｌは下式（４）で定義され、下式（４）中、Ｌはインダクタンス値、Ａはコイルの巻数等に依存する定数値、Ｎは反磁界係数、μは透磁率である。
・式（４） Ｌ＝Ａ×μ／｛１＋Ｎ×（μ−１）｝

ここで、磁性体材料の透磁率μは、温度により変化するパラメーターである。そして、車両は、寒冷地域から熱帯地域までの様々な地域で利用される上に、同じ地域であっても夏場と冬場のように季節の変動もあるため、車両の使用温度は数十度以上の幅がある。それゆえ、磁性体材料からなる棒状コアを備えたアンテナ装置を、温度変化の大きい環境下で使用すると、インダクタンス値Ｌも大きく変動することになる。一方、反磁界係数Ｎは、磁性体の形状に依存する係数であり、具体的には、磁性体の外部に形成される磁束を打ち消す反対方向の磁束が磁性体内部にどの程度作用しているかを定量的に表す係数である。この反磁界係数Ｎは、磁性体の長さ（磁極間の距離）が、磁性体の長さ方向と直交する平面における磁性体断面の断面積よりも大きい形状である程（棒状コアの形状としては太く短い程）、１に近づき、その逆の形状である程（棒状コアの形状としては細く長い程）、０に近づく。そして、式（４）から、反磁界係数Ｎが大きければ大きい程（棒状コアの形状としては太く短い程）、透磁率μの変化に対するインダクタンス値Ｌの変動幅は小さくなる。

したがって、温度変化の大きい環境下でアンテナ装置を使用する場合であっても、太く短い形状の棒状コアを使用すれば、インダクタンス値Ｌの変動を大幅に抑制できると考えられる。しかしながら、キーレスエントリーシステムに用いるアンテナ装置は寸法上の制約が大きいため、棒状コアの形状を短くすることは容易であっても、太くすることは難しい場合が多い。これに加えて、棒状コアの太さを維持したまま、単に短くしただけではインダクタンス値Ｌが大幅に低下してしまう。このため、インダクタンス値Ｌを維持しつつもインダクタンス値Ｌの温度依存性を小さくするためには、１本の細く長い棒状コアを２つ以上に分割して複数本の太く短い棒状コアに置き換えることが有効であると考えられる。

表２は、２０℃におけるインダクタンス値Ｌを基準値（０％）とした場合において、温度−４０℃、−２０℃、０℃および２０℃におけるインダクタンス値Ｌの相対値の測定結果を示したものである。なお、表２中の実験例１は、図６（Ａ）に示すように１本の細長い棒状コア２００の中心軸Ｃ１方向の中央部近傍にコイル２１０を設けた場合のインダクタンス値Ｌの測定結果であり、実験例２は、図６（Ｂ）に示すように、図６（Ａ）に示す棒状コア２００を２等分して得た第一の棒状コア２０２Ａおよび棒状コア２０２Ｂのうち、第二の棒状コア２０２Ｂの中心軸Ｄ２方向の中央部近傍にコイル２１０を設けた場合とにおけるインダクタンス値Ｌの測定結果である。なお、図６（Ｂ）において、２本の棒状コア２０２Ａ、２０２Ｂは、各々の中心軸Ｄ１，Ｄ２が一致すると共に、ギャップ長さＧ＞０ｍｍとなるように、棒状コア２０２Ａと棒状コア２０２Ｂとの間に若干の隙間を設けて直列に配置されている。表２に示す結果から明らかなように、１本の細く長い棒状コア２００を２分割して、棒状コア全体としての長さを保ちつつ２本の太く短い棒状コア２０２Ａ、２０２Ｂに置き換えることで、インダクタンス値Ｌの温度依存性を小さくできることが判る。

１０、１０Ａ、１０Ｂ ：アンテナ装置
２０ ：棒状コア
２０Ａ ：（第一の）棒状コア
２０Ｂ ：（第二の）棒状コア
２２Ａ ：端面
２２Ｂ ：端面
３０ ：コイル
３０Ａ ：（第一の）コイル
３０Ｂ ：（第二の）コイル
４０ ：ボビン
４２ ：ボビン本体部
４２Ａ ：開口部
４４ ：鍔部
４６ ：底蓋部
４８ ：外部端子カバー
５０ ：金属端子
６０ ：外部接続端子
７０ ：ケース
７２ ：開口部
８０ ：キャップ部材
９０ ：第三のコイル
１００Ａ ：（第一の）棒状コア
１００Ｂ ：（第二の）棒状コア
１１０ ：コイル
２００ ：棒状コア
２０２Ａ ：（第一の）棒状コア
２０２Ｂ ：（第二の）棒状コア
２１０ ：コイル

Claims (5)

1. 直列に配置された複数本の棒状コアと、
   前記複数本の棒状コアから選択された第一の棒状コアの外周側に導線を巻回して形成された第一のコイルと、
   前記複数本の棒状コアから選択され、かつ、前記第一の棒状コアのいずれか一方の端部側に配置された第二の棒状コアの外周側に導線を巻回して形成された第二のコイルと、を少なくとも備え、
   前記第一の棒状コアの前記第二の棒状コアが配置された側の端面と、前記第二の棒状コアの前記第一の棒状コアが配置された側の端面とが離間して配置され、
   かつ、下式（１）を満たすことを特徴とするアンテナ装置。
   ・式（１） Ｄｃ≧０．３×（ＣＬ１＋ＣＬ２）
   〔前記式（１）中、Ｄｃは、前記複数本の棒状コアの配列方向において、前記第一のコイルの前記第二のコイルが配置された側の端部から、前記第二のコイルの前記第一のコイルが配置された側の端部までの距離（ｍｍ）を表し、ＣＬ１は、前記第一の棒状コアの中心軸方向長さ（ｍｍ）を表し、ＣＬ２は、前記第二の棒状コアの中心軸方向長さ（ｍｍ）を表す。〕
2. 前記複数本の棒状コアの配列方向において、前記第一の棒状コアの前記第二の棒状コアが配置された側の端面と、前記第二の棒状コアの前記第一の棒状コアが配置された側の端面との距離の平均値が、１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第一の棒状コアの前記第二の棒状コアが配置された側の端面と、前記第二の棒状コアの前記第一の棒状コアが配置された側の端面との間には空気のみが存在することを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第一の棒状コアの中心軸方向長さと前記第二の棒状コアの中心軸方向長さとが略同一であり、かつ、
   前記複数本の棒状コアの配列方向において、前記第一の棒状コアの前記第二の棒状コアが配置された側の端面から、前記第一のコイルの前記第二のコイルが配置された側の端部までの距離と、前記第二の棒状コアの前記第一の棒状コアが配置された側の端面から、前記第二のコイルの前記第一のコイルが配置された側の端部までの距離と、が略同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
5. 前記第一のコイルと前記第二のコイルとの間に配置されると共に、（ｉ）前記第一の棒状コアの前記第二の棒状コアが配置された側の端部近傍の外周側、（ｉｉ）前記第一の棒状コアの前記第二の棒状コアが配置された側の端面と前記第二の棒状コアの前記第一の棒状コアが配置された側の端面とで囲まれた領域の外周側、および、（ｉｉｉ）前記第二の棒状コアの前記第一の棒状コアが配置された側の端部近傍の外周側、からなる群より選択される少なくともいずれかの外周側を囲うように導線を巻回して形成された第三のコイルが配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
   
   

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