WO2005053096A1 - アンテナ並びにこれを用いた電波時計、キーレスエントリーシステム及びrfidシステム - Google Patents

アンテナ並びにこれを用いた電波時計、キーレスエントリーシステム及びrfidシステム Download PDF

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WO2005053096A1
WO2005053096A1 PCT/JP2004/017740 JP2004017740W WO2005053096A1 WO 2005053096 A1 WO2005053096 A1 WO 2005053096A1 JP 2004017740 W JP2004017740 W JP 2004017740W WO 2005053096 A1 WO2005053096 A1 WO 2005053096A1
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WO
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magnetic
antenna
path member
magnetic core
sub
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Application number
PCT/JP2004/017740
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English (en)
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Inventor
Hirokazu Araki
Masahiro Mita
Chiharu Mitsumata
Original Assignee
Hitachi Metals, Ltd.
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04GELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G21/00Input or output devices integrated in time-pieces
    • G04G21/04Input or output devices integrated in time-pieces using radio waves
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04RRADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R60/00Constructional details
    • G04R60/06Antennas attached to or integrated in clock or watch bodies
    • G04R60/10Antennas attached to or integrated in clock or watch bodies inside cases
    • G04R60/12Antennas attached to or integrated in clock or watch bodies inside cases inside metal cases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/273Adaptation for carrying or wearing by persons or animals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H01Q7/08Ferrite rod or like elongated core

Definitions

  • the present invention relates to a radio-controlled timepiece that receives an electromagnetic wave including time information and adjusts the time, a smart keyless entry system that detects the approach of an owner by electromagnetic waves and opens and closes a key of a car or a house (hereinafter referred to as a keyless entry system).
  • the present invention relates to a magnetic sensor type electromagnetic wave receiving antenna suitable for an RFID tag system or the like (hereinafter, referred to as an RFID system) that transmits and receives information by a modulation signal placed on an electromagnetic wave.
  • a radio clock is a clock that receives time information transmitted by a carrier wave of a predetermined frequency and corrects its own time based on the time information, and has been put into practical use in various forms such as a clock, a wall clock, and a wristwatch. Have been.
  • Radio waves used in radio timepieces and the like have long wavelengths of 40 200 kHz or less, and one wavelength has a length of several kilometers.
  • an antenna length exceeding several hundred meters is necessary, so it is practically difficult to use it for watches, keyless entry systems, RFID systems, and so on. Therefore, it is common to receive radio waves using a magnetic core having the same function as an antenna.
  • radio waves 40 kHz and 60 kHz
  • carrier waves 40 kHz and 60 kHz
  • radio waves with frequencies below 100 kHz are mainly used to provide time information.
  • a magnetic sensor type antenna having a coil wound around a magnetic core is mainly used.
  • a wristwatch is mainly composed of a housing (case), a movement (drive unit module) and its peripheral parts (a dial, a motor, a battery, and the like), a nonmetal (glass) lid, and a metal back lid.
  • a wristwatch has a built-in antenna, it has often been provided outside the housing.
  • FIG. 23 shows an example of a wristwatch having an antenna built in a housing.
  • a movement 92 and a back cover 94 and peripheral parts 96 such as a battery and a motor for moving a clock hand are arranged in a housing 95, and the antenna 1 is connected between the movement 92 and the back cover 94. It is arranged in the gap.
  • the force antenna 1 is indicated by a solid line.
  • the antenna 1 is housed in a space closed by a housing 95, a movement 92, peripheral components 96, and a back cover 94. Therefore, in fact, antenna 1 is not visible from the front.
  • Patent Document 1 discloses a small antenna in which a coil is wound around a magnetic core made of an amorphous metal laminate.
  • Patent Document 2 discloses a small antenna in which a coil is wound around a magnetic core made of ferrite. These small antennas are mainly placed outside the case of the watch. As described above, from the viewpoint that the reception of electromagnetic waves is not hindered, the case of the wristwatch having the antenna described in Patent Document 1 or 2 is desirably made of resin.
  • Patent Document 3 describes an antenna in which a conductive sealing member is provided between a metal case and an antenna.
  • the Q value is maintained by disposing the antenna outside the metal case and via the shield member.
  • the sealing member is an indispensable requirement, there is a problem that the size and design restrictions cannot be avoided.
  • Patent Document 4 discloses a closed loop along a magnetic core having a main magnetic path member having a coil wound around a magnetic core and a sub-magnetic path member having no coil wound around the magnetic core.
  • An antenna is described in which an air gap is provided in a part of a magnetic path so that a magnetic flux generated inside during resonance does not easily leak to the outside.
  • Patent Document 4 when this antenna is used, the flow of a magnetic flux directed to the outside is selectively induced to the sub magnetic path member side at the time of resonance, making it difficult for the magnetic flux to leak to the outside. It is described that a decrease in the value can be suppressed.
  • the problem that the reception of radio waves by an antenna is obstructed by metal also exists in the field of a keyless entry system or an RFID system.
  • Keyless entry system II The RFID system also has a magnetic sensor type antenna installed in a metal housing or near metal parts.
  • the keyless entry system enables a key of a passenger car or the like to be remotely controlled, and includes a receiving unit having an antenna that is opened and closed by a specific electromagnetic wave, and a unit that transmits the electromagnetic wave.
  • the person with the key, which is the transmitting unit can open and close without touching the key by approaching or leaving the receiving unit.
  • An RFID (Radio Frequency Identification) system transmits and receives information stored in a tag using an antenna operated by a specific electromagnetic wave.
  • an RFID tag with destination information such as a bus
  • an RFID tag, with timetable information is mounted on a display board at the platform
  • various types of traffic information can be recognized.
  • Patent Document 1 JP-A-2003-110341
  • Patent Document 2 JP-A-8-271659
  • Patent Document 3 JP-A-2002-168978
  • Patent Document 4 Japanese Patent No. 3512782
  • an object of the present invention is to provide a magnetic sensor type antenna arranged in a metal housing. Therefore, it is an object of the present invention to solve the problem of eddy current loss without increasing the installation area and volume, to provide a highly sensitive magnetic sensor type antenna, and to provide a radio-controlled wristwatch having such a magnetic sensor type antenna. To provide a keyless entry system and an RFID system. Means for solving the problem
  • the present inventors have found that (a) bending the end of the magnetic core of the antenna away from the metal casing, or (b) reducing the relative permeability smaller than the magnetic core. (C) By accommodating the magnetic core in a case made of a magnetic material, the eddy current loss can be suppressed without providing a shield, and a highly sensitive magnetic sensor type antenna can be provided. They discovered what they could do and came to the present invention.
  • the first magnetic sensor antenna of the present invention has a magnetic core and a coil wound around the magnetic core, receives electromagnetic waves, is installed in a housing, and has an end portion of the magnetic core. Is bent in a direction to move away from the housing or the metal part of the housing.
  • the tip of the magnetic core is further bent.
  • the end of the magnetic core is branched into a plurality of parts, and at least one of the ends is bent in a direction away from the housing or the metal part of the housing. Also, at least one of the remaining ends may be bent in another direction.
  • the end of the magnetic core has a shape along the inner wall of the housing. Also, the end of the magnetic core is inclined (approximately 2050 ° with respect to the portion where the coil is wound), and the tip of the core is preferably bent, and the tip is bent. More preferably, the coil is parallel to the wound portion.
  • a second magnetic sensor antenna receives an electromagnetic wave, and includes a main magnetic path member including a magnetic core and a coil wound around the magnetic core, and a sub magnetic path member attached to the magnetic core.
  • a sub-magnetic path member having a relative magnetic permeability smaller than the magnetic core.
  • the relative magnetic permeability of the sub magnetic path member is 2 or more and lower than the relative magnetic permeability of the main magnetic path member.
  • the ratio of the sectional area of the sub-magnetic path member to the sectional area of the magnetic core is preferably 1 / 100-1 / 2.
  • Still another embodiment of the magnetic sensor type antenna according to the present invention includes a main magnetic path member including the magnetic core and a coil wound around the magnetic core, and a sub magnetic path member attached to the magnetic core.
  • the sub magnetic path member includes a first sub magnetic path member, and a second sub magnetic path member sandwiched between the first sub magnetic path member and the magnetic core without an air gap.
  • the second sub magnetic path member has a relative magnetic permeability smaller than that of the first sub magnetic path member.
  • the magnetic core be a bundle of a plurality of metal wires or a laminate of a plurality of thin ribbons.
  • the magnetic core is a laminated body of a plurality of ribbons, it is preferable that the sub magnetic path member is provided on the lamination cross-sectional side of the main magnetic path member. It is more preferable that the laminated body is formed so as to be in the same laminating direction as the main magnetic path member.
  • a third magnetic sensor type antenna has a magnetic core and a coil wound around the magnetic core, receives electromagnetic waves, and includes a case for accommodating the magnetic core and the coil.
  • the case has a relative magnetic permeability of 2 or more and is smaller than the relative magnetic permeability of the magnetic core.
  • the body of the magnetic core is housed in the case, and the end is exposed from the case.
  • the case includes: (a) a soft magnetic case portion for housing the body portion of the magnetic core, and extending from the soft magnetic case portion to house an end of the magnetic core and having a relative permeability smaller than that of the soft magnetic case portion. (B) a soft magnetic case portion for housing the body of the magnetic core, and a non-magnetic case extending from the soft magnetic case portion for housing the end of the magnetic core It is preferable that it is composed of In any case, the relative magnetic permeability of the soft magnetic case portion is preferably 2 or more.
  • the main magnetic path member is fitted into the case.
  • the case is formed by injection molding.
  • a curable slurry filled in a mold containing a main magnetic path member including the magnetic core and a coil wound around the magnetic core is hardened.
  • the end of the magnetic core is bent in a direction away from the metal housing force.
  • the end of the magnetic core is preferably bent in a direction away from the metal component.
  • the tip of the magnetic core is bent so as to be substantially parallel to the bottom surface of the metal casing or the non-metallic casing.
  • a radio-controlled timepiece according to the present invention is characterized by including any of the magnetic sensor-type antennas according to the present invention in a metal housing.
  • the keyless entry system of the present invention has a transmitter and a receiver, and at least one of the transmitter and the receiver has any of the antennas of the present invention built therein. I do.
  • the RFID system of the present invention is characterized in that the antenna of the present invention is built in an RFID tag.
  • the magnetic core end of the antenna of the present invention is bent in a direction away from the housing force, even if the housing is made of metal, it is hardly affected by the housing. Therefore, high sensitivity and a high Q value can be obtained even when incorporated in a radio-controlled timepiece having a metal housing.
  • the magnetic head has a branched tip, and the tip is extended substantially parallel to the bottom surface of the housing, so that the incident magnetic flux is widely captured from all sides, and the sensitivity is further improved.
  • the magnetic flux flowing from the sub magnetic path member also enters the main magnetic path, the amount of magnetic flux passing through the main magnetic path increases, and a high output voltage can be obtained.
  • the case accommodating the main magnetic path member is the sub magnetic path member, a high output voltage can be obtained while protecting the fragile magnetic core from impact.
  • a contact portion of the sub-magnetic-path member with the main-magnetic-path member is made of a low-permeability material so that magnetic flux passes between the sub-magnetic-path member and the main-magnetic-path member via the low-permeability material.
  • fine inductance adjustment can be performed by adjusting the cross-sectional area of the low magnetic permeability material and the contact area with the main magnetic path member. It is much easier than adjusting the inductance by the air gap and the workability is excellent.
  • a main magnetic path member made of laminated metal ribbons is used, and the magnetic flux flowing between the main magnetic path member and the sub magnetic path member is substantially the same as that of the main magnetic path member. Pass through the end of the belt. In this case, the eddy current generated on the belt surface of the main magnetic path member is small, which is preferable.
  • the antenna of the present invention By using the antenna of the present invention having the above-described characteristics, sensitivity equivalent to that of a radio-controlled timepiece in which the antenna is arranged so as to avoid a metal casing or metal parts that need to increase the installation area in the radio-controlled timepiece is required. And Q values are obtained. Therefore, a radio clock incorporating the antenna of the present invention has few design restrictions. In addition, the effective sensitivity is high because the outflow of magnetic flux due to the resonance current is small.
  • Such an antenna is suitable for a keyless entry system, an RFID system, and the like in addition to a radio clock.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram showing an embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic structural view showing another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram showing still another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic structural view showing still another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram showing still another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram showing still another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing still another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram showing still another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of still another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic structural diagram of still another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic structural view of still another embodiment of the antenna of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic structural diagram showing a relationship between magnetic flux and eddy current.
  • FIG. 13 is a schematic structural diagram for reference showing the relationship between magnetic flux and eddy current.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an example of an antenna having a case functioning as a sub magnetic path member.
  • FIG. 15 is a perspective view showing an example of an antenna having an injection-molded case.
  • FIG. 16 is a perspective view showing an example of an antenna having a case formed by potting.
  • FIG. 17 is a front view and a side view showing an example of a radio-controlled wristwatch of the present invention.
  • FIG. 18 is a front view and a side view showing another example of the radio-controlled wristwatch of the present invention.
  • FIG. 19 is a front view and a side view showing an example of a key body for a keyless entry system of the present invention.
  • FIG. 20 is a perspective view showing an example of an antenna installed on a substrate.
  • FIG. 21 is a schematic view of a test apparatus used in an example.
  • FIG. 22 is an equivalent circuit diagram of an example of the antenna according to the present invention.
  • FIG. 23 is a front view and a side view showing a radio-controlled wristwatch incorporating a conventional antenna.
  • FIG. 24 is a schematic structural diagram of a conventional antenna.
  • An antenna 10a shown in FIG. 1 (a) includes a rod 14a made of a ferrite material, and a coil 8 wound around the center of the rod 14a and a force. Both ends 11a, 11a of the rod 14a are bent perpendicularly to the center.
  • the cross-sectional shape of the winding wire of the coil 8 is not particularly limited, but a circular shape is preferable in manufacturing.
  • both ends 11a, 11a are bent, but the antenna of the present invention is not limited to one having both ends bent, and only one is bent. Including things.
  • the antenna 10b shown in Fig. 1 (b) includes a laminate of thin plates 14b and a coil 8 wound around the center of the laminate.
  • the thin plate 14b is formed by integrally punching a metal foil of amorphous or the like (with a thickness of 20 ⁇ or less) into a U-shape.
  • the antenna 10b made of a laminated body of the thin plates 14b punched integrally has excellent mechanical strength. In addition, there is a merit that the shape can be freely formed by punching.
  • An insulating film is preferably provided between the thin plates 14b. The insulating film can reduce the eddy current generated in each of the thin plates 14b and suppress the loss.
  • the heat treatment is preferably performed in an inert atmosphere such as nitrogen gas.
  • the antenna 10c shown in FIG. 1 (c) is the same as the antenna 10b shown in FIG. 1 (b), except that the antenna 10c shown in FIG. is there.
  • the strength can be maintained by holding the end of the magnetic core or the bent portion itself with a case, or applying a silicone adhesive or a varnish-like resin around the end.
  • An antenna 10d shown in FIG. 1 (d) is obtained by bundling a plurality of fine wires 14d and winding a coil 8 at the center.
  • an insulating film is provided on the surface of each fine wire 14d.
  • the antenna 10e shown in FIG. 1 (e) is almost the same as the antenna 10c shown in FIG. 1 (c) except for the bending angles of both ends lie, lie of the thin plate 14e.
  • the ends l ie and l ie are bent obliquely (about 45.) with respect to the center.
  • the strength of the bent part is relatively large, so brittleness such as heat-treated amorphous material and thin plate 14e of the material can be used. .
  • the antenna 30a shown in FIG. 2 (a) is the same as the antenna 10a shown in FIG. 1 (a) except that the ends 32a, 32a of the ends 31a, 31a are bent outward. Only the points will be described below.
  • the tips 32a, 32a are parallel to the central portion 34a of the magnetic core. Since the tip portions 32a and 32a are bent outward, magnetic fluxes incident at various angles can be captured, so that the antenna 30a exhibits high sensitivity.
  • the antenna 30b shown in FIG. 2 (b) is almost the same as the antenna 10b shown in FIG. 1 (b) except for the punched shape of a thin plate, and therefore only the differences will be described below.
  • the thin plate is integrally formed into a straight central part 34b, ends 31b, 31b perpendicular to the central part 34b, and front ends 32b, 32b perpendicular to the ends 31b, 31b and parallel to the central part 34b. It was punched out.
  • the antenna 30c shown in FIG. 2 (c) is the same as the antenna 30c except that the ends 32c and 32c of the ends 31c and 31c are bent outward. This is almost the same as the antenna 10c shown in 1 (c).
  • the tip portions 32c, 32c are bent substantially perpendicularly to the end portions 31c, 31c, and are parallel to the central portion 34c.
  • the antenna 30d shown in FIG. 2 (d) is almost the same as the antenna 10e shown in FIG. 1 (e) except that the ends 32d, 32d of the ends 31d, 31d are bent outward.
  • the tips 32d, 32d are bent substantially perpendicular to the ends 31d, 31d, and are parallel to the center 34d.
  • the antenna 50a shown in FIG. 3 (a) is the same as the antenna 10a shown in FIG. 1 (a) except that the ends 51a, 51a are T-shaped, and therefore only the differences will be described below.
  • the tips 52a, 52a are twisted 90 ° with respect to the center 54a of the magnetic core.
  • the antenna 50b shown in FIG. 3 (b) is almost the same as the antenna 10c shown in FIG. 1 (c), except that a plurality of thin plates constituting the laminate have fan-shaped tips 52b, 52b.
  • the antenna 50c shown in FIG. 3 (c) is almost the same as the antenna 30b shown in FIG. 2 (b) except that a plurality of tips 52c, 52c are bent so as to be radial.
  • the antenna 50d shown in FIG. 3 (d) is similar to that shown in FIG. 1 (b) except that the tip portions 52d, 52d are bent so as to be radial in a direction twisted 90 ° with respect to the central portion 54d. It is the same as the antenna 10b shown.
  • the incident magnetic flux can be captured in a wide area. If the branching is diverse, it is necessary to design so that the force that can converge the magnetic flux can be reduced and the receiving sensitivity does not decrease due to the metal part inside the housing.
  • At least one of the branches is directed away from the metal case or the metal part of the case. It is important to design so that the inner space of the housing can be used effectively by expanding the tips 52c and 52d into a shape that follows the shape of the inner wall of the housing and arranging them at the ends of the housing.
  • FIG. 17 shows a front view and a side view of the radio-controlled wristwatch 19 including the antennas 30a and 30d.
  • the antennas in the front view are shown by solid lines so that the arrangement and the like can be easily divided into components (the same applies hereinafter).
  • the radio watch 19 comprises a metal casing 91, a movement 92, a glass cover 93, and a metal back cover 94, and the antennas 30a, 30b, and 30c are provided between the movement 92 and the back cover 94.
  • 30d (Le, shear force, 1 type).
  • the antennas 30a, 30b, 30c, 30d are arranged such that the ends 31a, 31b, 31c, 31d rise from the bottom surface.
  • the center is surrounded by a metal housing 91
  • the ends 31a, 31b, 31c, and 31d serving as entrances and exits of the magnetic flux are directed to the glass lid 93 so as not to hinder the incidence of electromagnetic waves.
  • the tip portions 32a, 32b, 32c, and 32d are bent outward in the vicinity of the glass cover 93, electromagnetic waves are easily incident.
  • the antenna 20a shown in FIG. 4A includes a rod-shaped magnetic core 24a made of a fluoride, a coil 8 wound around the magnetic core 24a, and L-shaped sub magnetic path members 25a, 25a attached to the magnetic core 24a. .
  • the sub magnetic path members 25a, 25a are attached so that the long sides are parallel to the magnetic core 24a and there is a gap G between the tips.
  • the sub-magnetic path member 25a may be a magnetic material, but preferably, for example, also has a manganese-based ferrite, a nickel-based ferrite, and a cobalt-based amorphous force.
  • the gap G is preferably 0.025-3 mm, more preferably 0.12 mm. If the gap G is less than 0.025 mm, the resistance of the sub-magnetic path members 25a, 25a is too small to accept the magnetic flux incident from the outside. If it exceeds 3 mm, the resistance of the sub-magnetic path members 25a, 25a is too large, and it is not preferable because the current does not easily flow. In the case where the gap G is at the minus point as in this example, 0.2 to 2 mm is particularly preferable, and is practically about 1 mm.
  • the antenna 20a having the sub magnetic path members 25a, 25a a part of the incident magnetic flux enters the main magnetic circuit (magnetic core 24a) via the sub magnetic path members 25a, 25a, and passes through the coil 8.
  • the amount of magnetic flux passing is effectively large.
  • the sub magnetic path members 25a, 25a preferably have a smaller cross-sectional area than the magnetic core 24a.
  • the ratio of the sectional area of the sub magnetic path member 25a / the magnetic core 24a is preferably 1 / 10000-2, more preferably 1 / 1000-1 / 2, and 1 / 100-1 / 5. Especially preferred. When the cross-sectional area ratio is within this range, the functions of the sub magnetic path member and the magnetic core 24a as the main circuit become clear, and the amount of magnetic flux passing through the coil 8 is large.
  • the antenna 20a When the antenna 20a is installed in a metal housing, it is necessary to direct the end of the magnetic core 24a and / or the end of the sub magnetic path members 25a, 25a in a direction away from the metal housing.
  • the end of the magnetic core 24a and the end of the Z or the sub magnetic path members 25a, 25a are directed in a direction away from the metal.
  • the Q value is defined as co L / R. . R described here is the sum of the DC resistance and the AC resistance of the coil 8.
  • the magnetic flux flowing in from one end of the magnetic core 24a passes through the coil 8 and flows out of the other end of the magnetic core 24a S.
  • the antenna 20a having the sub magnetic path members 25a and 25a a part of the magnetic flux is converted into the sub magnetic path member 25a. , And return to the inside of the coil 8 again. Therefore, a substantially large voltage is generated.
  • the magnetic flux generated by the resonance current is returned through the sub-magnetic path members 25a, 25a, so that the total amount of magnetic flux exiting from both ends of the antenna 20a can be reduced.
  • the magnetic flux penetrating through the wire is reduced, and the increase in AC resistance is suppressed. Therefore, the increase in the resistance R is minimized, the Q value is increased, and the loss due to eddy current and the like is small.
  • the antenna 20b shown in FIG. 4 (b) is the same as the antenna 10a shown in FIG. 1 (a) except that a sub magnetic path member 25b is provided inside a U-shaped magnetic core 24b. Therefore, only the differences will be described below.
  • a step is provided in the bent portion of the magnetic core 24b, and a bar-shaped sub magnetic path member 25b is hung over the step. The step also functions as a winding stopper.
  • the sub magnetic path member 25b is preferably made of ferrite or the like.
  • the antenna 20c shown in FIG. 4 (c) is almost the same as the antenna 20b shown in FIG. 4 (b) except that it has a prismatic magnetic core 24c, and only the differences will be described below.
  • Sub magnetic path member 25c is also square plate or Is a thin ribbon, and therefore has a large contact area with a pair of steps.
  • the antenna 20c including the prismatic magnetic core 24c and the sub magnetic path member 25c fits well in the housing.
  • the antenna 20d shown in FIG. 4 (d) is almost the same as the antenna 10b shown in FIG. 1 (b) except that a band-shaped sub magnetic path member 25d is provided inside a U-shaped magnetic core 24d. Only the differences are explained below.
  • the auxiliary magnetic path member 25d is attached to the magnetic core 24d via an interposed member (for example, a film) made of a resin such as PET, and covers a part of the coil 8. Accordingly, there are magnetic gaps G between the sub magnetic path member 25d and the magnetic core 24d.
  • the auxiliary magnetic path member 25d is preferably made of the same material as the magnetic core 24d.
  • gap G refers to an air gap where there is a physical gap, as well as a physically filled but not magnetic or extremely flowing air. Difficult, including those that are magnetically separated (magnetic gap G).
  • the antenna 20e shown in FIG. 4 (e) is almost the same as the antenna 10c shown in FIG. 1 (c) except that a band-shaped sub magnetic path member 25e is provided inside a U-shaped magnetic core 24d. Only the differences are explained below.
  • One end of the sub magnetic path member 25e is provided along one end 21e of the magnetic core 24e, and a gap G is provided only on the other end 21e 'side.
  • the antenna 20f shown in FIG. 4 (f) is almost the same as the antenna 20e shown in FIG. 4 (e) except that it is attached to the pair of sub magnetic path members 25f, 25f3 ⁇ 4S end portions 21f, 21f, respectively. Therefore, only the differences will be described below.
  • the sub magnetic path members 25f, 25f are attached to the inner surfaces of the ends 21f, 21f such that a gap G is formed between the ends.
  • the antenna 20g shown in FIG. 4 (g) has a concave portion 26g, and is mounted on a plate-shaped magnetic core 24g made of ferrite, the coil 8 wound on the magnetic core 24g, and each end of the magnetic core 24g.
  • the auxiliary magnetic path members are 25g and 25g. There is a gap G between the tips of the sub magnetic path members 25g, 25g.
  • the auxiliary magnetic path members 25g and 25g are preferably made of ferrite.
  • the antenna 20h shown in Fig. 4 (h) is different from the antenna 20h shown in Fig. 4 (h) except that one sub-magnetic path member 25h is placed between both ends of the magnetic core 24h with an interposed member (not shown) interposed therebetween. Since this is almost the same as the antenna 20g shown in g), only the differences will be described below. Since the interposed member sandwiched between the sub magnetic path member 25h and the magnetic core 24h is made of resin, there is a magnetic gap G between the sub magnetic path member 25h and the magnetic core 24h. The size of the gap G can be adjusted by the thickness of the interposed member.
  • the antenna 20g and the antenna 20h have plate-shaped magnetic cores 24g and 24h, and have a structure in which the plate-shaped auxiliary magnetic path members 25g and 25h are mounted thereon. Are also relatively easy to arrange.
  • the sub-magnetic path members 25g and 25h are formed of a composite material of a resin and a magnetic material, the material itself has the same magnetic characteristics as having a gap G, so the mechanical gap is 0 mm. Even magnetically, it can be considered that there is a gap G. Therefore, the gap G can be provided without using any intervening member.
  • the antenna 20i shown in FIG. 4 (i) is similar to the antenna shown in FIG. 1 (e) except that a pair of sub-magnetic path members 25i, 25i are provided inside a magnetic core 24i bent at a gentle angle. Since it is almost the same as 10e, only the differences will be described below.
  • a band-shaped sub-magnetic path member 25i, 25i is attached to the inner surface of each end 21i, 21i of the magnetic core 21i.
  • the sub magnetic path members 25i, 25i are bent so as to protrude above the coil 8. There is a gap G between the tips of the sub magnetic path members 25i, 25i.
  • the antenna 20j shown in FIG. 4 (j) is almost the same as the antenna 10d shown in FIG. 1 (d) except that it has a plate-shaped auxiliary magnetic path member 25j attached to the coil 8, so Only the points are described below. Since the sub magnetic path member 25j is attached to the side surface of the coil 8, a gap G substantially corresponding to the thickness of the coil is formed between the magnetic core 24j and the sub magnetic path member 25j.
  • the inflowing magnetic flux is divided into a main magnetic circuit and another closed magnetic circuit to be efficiently turned, and as a result, a high output voltage is obtained.
  • the antenna 40a shown in FIG. 5 (a) is similar to the antenna 40a shown in FIG. 2 (a) except that a rod-shaped sub-magnetic path member 45a, 45a is Since it is almost the same as the antenna 30a shown in a), only the differences will be described below.
  • the rear ends of the sub magnetic path members 45a, 45a are vertically attached to the inner surfaces of the ends 41a, 41a of the magnetic core 44a, respectively. There is a gap G between the tips of the sub magnetic path members 45a, 45a.
  • the antenna 40b shown in Fig. 5 (b) has a band-shaped sub-magnetic path member inside a substantially U-shaped magnetic core 44b.
  • the band-shaped auxiliary magnetic path members 45b, 45b are raised on the coil 8. It has a gap G between the tips.
  • the antenna 40c shown in FIG. 5 (c) is shown in FIG. 2 (c) except that plate-shaped sub-magnetic path members 45c, 45c are attached to the inner surface side of a substantially U-shaped magnetic core 44c. Since it is almost the same as the antenna 20c, only the differences will be described below.
  • the rear ends of the sub magnetic path members 45c, 45c are attached to the ends 41c, 42c of the magnetic core 44c, and the front end is bent so as to be substantially parallel to the center of the magnetic core 44c. There is a gap G between the tips of the sub magnetic path members 45c.
  • the antenna 40d shown in FIG. 5 (d) is almost the same as the antenna 20b shown in FIG. 2 (b) except that it has sub magnetic path members 45d and 45d attached to the side surfaces of the magnetic core 44d. Only the points are explained below.
  • the rear ends of the sub-magnetic path members 45d, 45d are shell-forked on the side surfaces of the ends 41d, 41d of the magnetic core 44d. There is a gap G between the tips of the sub magnetic path members 45d, 45d.
  • the antenna 40e shown in Fig. 5 (e) is one in which one sub magnetic path member 45e is attached to a side surface of a magnetic core 44e.
  • the distal end of the sub magnetic path member 45e is attached to the distal ends 42e and 42e of the magnetic core 44e, and the sub magnetic path member 45e is attached to the magnetic core 44e so that a gap G is generated between the ends 41e and 41e of the magnetic core 44e.
  • the magnetic path member 45e is bent.
  • the antenna 40f shown in FIG. 5 (f) is almost the same as the antenna 40c shown in FIG. 5 (c) except for the bending angles of the ends 41f and 41f.
  • the ends 41f, 41f of the antenna 40f are bent at an angle of about 45 ° with respect to the center 44f.
  • the tip portions 42f, 42f are substantially parallel to the central portion 44f.
  • the antenna 60a shown in FIG. 6 (a) is similar to the antenna shown in FIG. 3 (a) except that plate-shaped sub-magnetic path members 65a, 65a are attached to the ends 61a, 61a in a cantilever manner. Since it is almost the same as 50a, only the differences will be described below.
  • the rear ends of the sub magnetic path members 65a, 65a are supported by the ends 61a, 61a so that a gap G is formed between the front ends.
  • the antenna 60b shown in Fig. 6 (b) is almost the same as the antenna 50b shown in Fig. 3 (b) except that the ribbon-shaped auxiliary magnetic path members 65b, 65b are attached between the ends 61b, 61b. Therefore, only the differences will be described below.
  • the sub magnetic path members 65b, 65b are attached to the inner surfaces of the ends 61b, 61b, and are bent so as to protrude above the coil. There is a gap G between the tips of the sub-magnetic path members 65b, 65b.
  • the antenna 60c shown in FIG. 6 (c) is almost the same as the antenna 50c shown in FIG. 3 (c) except that the antenna 60c has a thin plate-like sub-magnetic path member 65c attached to the side surface of the core 64c. is there.
  • the antenna 60d shown in FIG. 6 (d) is almost the same as the antenna 50d shown in FIG. 3 (d) except that it has a thin plate-like sub-magnetic path member 65d, 65d attached to the side surface of the core 64d.
  • FIG. 7 (a) shows a magnetic core 74, which is a laminate made of a thin ribbon, a coil 8 wound on the magnetic core 74, and a coil 8 formed so as to extend substantially one round in the longitudinal direction through the coil 8.
  • a sub magnetic path member 7 is formed of a thin ribbon laminated on the magnetic core 74, and penetrates through the inside of the coil 8 together with the magnetic core 74.
  • the tip of the sub-magnetic path member 7 faces around the middle of the outside of the coil 8, and there is a gap G between the tips.
  • the width of the gap G is 0.025 3 mm.
  • the gap G is filled with a resin 76 so that the gap G maintains a constant width.
  • Fig. 7 (b) is a diagram except that a band-shaped coating is formed from one end to the other end of the magnetic core 74, and a part of the coil 8 is covered in the longitudinal direction by the coating. This is almost the same as the example shown in 7 (a).
  • the coating is a soft magnetic material, and becomes the sub magnetic path member 7.
  • the coating preferably contains a magnetic powder and is coated with a viscous paint. Instead of applying a paint, a coating having a predetermined relative magnetic permeability may be provided by plating or the like.
  • the magnetic sensor type antenna la shown in FIG. 8 includes a barbell-shaped magnetic core 4a, a coil 8a wound thereon, and sub magnetic path members 3a connected to both ends of the magnetic core 4a.
  • cases such as bobbins are omitted for the sake of explanation.
  • the magnetic core 4a around which the coil 8a is wound becomes the main magnetic path member 5a.
  • the sub magnetic path member 3a forms a closed magnetic path with the main magnetic path member 5a.
  • the magnetic core 4a is formed by laminating thirty forty thin ribbons via an insulator.
  • the ribbon is preferably made of a soft magnetic material having a magnetic permeability of about 100 to 300,000. Specific examples of soft magnetic materials include soft magnetic metals such as amorphous alloys and Fe-Si magnetic alloys, silicon steel, permalloy,
  • Nanocrystalline metals such as Fe-Cu-Nb-StoB and the like, and fluoride. More preferably, the magnetic permeability of the magnetic core 4a is 500-100,000.
  • the coil 8a is preferably wound around the center of the magnetic core 4a for about 800 to 1400 turns.
  • the sub magnetic path member 3a is attached to the magnetic core 4a without an air gap.
  • the relative magnetic permeability of the sub magnetic path member 3a is preferably 5 or more and 100 or less, which is smaller than that of the main magnetic path member 5a. Secondary magnetic path member If the relative permeability force of S3a is not more than S100, most of the magnetic flux generated by the resonance current passes through the main magnetic path member 5a. As a result, high sensitivity is obtained with a small decrease in the Q value of the coil.
  • the relative magnetic permeability is higher than 100, more magnetic flux passes through the sub-magnetic path member 3a, so that the coil induced voltage is reduced and the sensitivity may be reduced. If the relative permeability force is less than ⁇ , the magnetic flux does not flow much to the sub magnetic path member 3a, so that the function as the sub magnetic path member 3a cannot be sufficiently exhibited.
  • the ease with which the magnetic flux flows depends on the permeability and cross-sectional area of the sub magnetic path member 3a, and the area facing the main magnetic path member 5a. Adjusting the magnetic permeability and cross-sectional area of the sub magnetic path member 3a, and the area facing the main magnetic path member 5a is much easier than adjusting the air gap by providing an air gap in the sub magnetic path member 3a. Excellent workability.
  • the magnetic sensor type antenna lb shown in Fig. 9 is composed of a first sub magnetic path member 7b having a rod-shaped sub magnetic path member, and a first sub magnetic path member 7b and a main magnetic path member 5b. It is almost the same as the example shown in FIG. 8 except that it is sandwiched by the second sub-magnetic path member 3b, and only the differences will be described below. No air gap is provided on both sides of the second sub magnetic path member 3b, and the main magnetic path member 5b and the first and second sub magnetic path members 7b and 3b form a closed magnetic path.
  • Each of the main magnetic path member 5b and the first sub magnetic path member 7b is a laminate, and is attached to the second sub magnetic path member 3b so that the laminating directions are parallel.
  • the magnetic flux 8 when the sub magnetic path member 7 is arranged in parallel with the ribbon of the magnetic core 4, the magnetic flux flows in a direction passing through the plate surface of the magnetic core 4. Therefore, a large eddy current 9 is generated inside the magnetic core 4, the loss increases, and the Q value decreases.
  • the magnetic flux 8 when the magnetic flux 8 is arranged as shown in FIG. 12, the magnetic flux 8 passes through the laminated cross section of the magnetic core 4 and enters the sub magnetic path member 7. In this case, since it is not necessary to vertically enter the surface of the ribbon constituting the magnetic core 4, the generation of eddy current is small and the loss is small.
  • it is preferable to set the laminating direction of the sub magnetic path members 7 so that the magnetic flux 8 does not pass through the lamination surface of the ribbon even when flowing into the sub magnetic path members 7.
  • the first sub magnetic path member 7b has a magnetic permeability equal to or smaller than that of the magnetic core 4b.
  • the magnetic permeability of the second sub magnetic path member 3b is lower than that of the first sub magnetic path member 7b.
  • the magnetic permeability of the first sub magnetic path member 7b is compared. Even in the case where the magnetic flux is extremely high, the amount of magnetic flux returning to the main magnetic path member 5b is large and the eddy current loss is small.
  • the main magnetic path member 5b and the first sub magnetic path member 7b may be formed of any of a rod, a plate, and a wire, in addition to a thin ribbon.
  • the main magnetic path member 5b and the first and second sub magnetic path members 7b and 3b may be made of a metal, a fiber, an amorphous material, a nanocrystalline material, a flexible polymer material (a resin material or a rubber material). ) May be a flexible composite material having a function of absorbing electromagnetic waves by dispersing metal magnetic powder (fluorite powder, amorphous alloy powder, etc.).
  • the structure of the first and second sub-magnetic path members 7b and 3b is not particularly limited.
  • an electromagnetic wave reflection layer in which a conductive polymer fibrous material is dispersed in a flexible polymer material, and both surfaces thereof
  • a first electromagnetic wave absorbing layer in which a metal magnetic material flat powder is dispersed in a flexible polymer material and a second electromagnetic wave absorbing layer in which a metal magnetic particle powder is dispersed in a flexible polymer material are sequentially arranged.
  • thermocompression bonding may be used.
  • the first electromagnetic wave absorbing layer and the second electromagnetic wave absorbing layer may be independently provided.
  • the electromagnetic wave reflection layer for example, a material obtained by dispersing carbon fibers or metal fibers in a flexible polymer material and forming the same into a sheet shape is preferable.
  • the metal magnetic powder a flat powder obtained by milling a granular powder produced from a nanocrystalline magnetic alloy such as Fe-Cu-Nb-Si-B by the 7-atomization method is preferable.
  • the flat powder preferably has an average particle size of 0.1-50 / m and an average thickness of about 115 / m.
  • Flat powders of a magnetic metal such as carbonyl iron alloy, amorphous alloy, Fe-Si alloy, molybdenum permalloy and supermalloy can also be used for the electromagnetic wave absorbing layer.
  • a material having flexibility, specific gravity of 1.5 or less, and weather resistance is preferable. Specific examples include chloroprene rubber, butyl rubber, urethane rubber, silicone resin, vinyl chloride resin, and phenol resin.
  • the first and second sub magnetic path members 7b , 3b are preferably housed in the same case.
  • the first and second sub-magnetic path members 7b, 3b may be integrally formed by injection molding a raw material of the flexible composite material in a molten state in the hollow portion of the resin case. Further, after the main magnetic path member 5b and the first sub magnetic path member 7b are accommodated in the resin case, when the raw material of the flexible composite material is poured into these gaps, the second sub magnetic path member 3b is integrally formed. be able to. According to such a method, it can be manufactured at low cost.
  • the magnetic sensor type antenna lc shown in Fig. 10 is similar to the example shown in Fig. 9 except for the shape of the second sub magnetic path member 3c connecting the main magnetic path member 5c and the first sub magnetic path member 7c. Therefore, only the differences will be described below.
  • the second sub magnetic path member 3c has a rectangular parallelepiped shape, and the main magnetic path member 5c is bonded to one surface, and the first sub magnetic path member 7c is bonded to the adjacent surface.
  • the lamination direction of the first sub magnetic path member 7c is perpendicular to the lamination direction of the main magnetic path member 5c.
  • the lamination direction of the first sub-magnetic path member 7 and the main magnetic path member 5c is not the same, eddy currents tend to occur, but in this antenna lc, the axis of the magnetic core 4c and the first sub-magnetic path Since the axis of the member 7c is shifted in the depth direction of the front view, the eddy current is suppressed to some extent.
  • the magnetic sensor type antenna Id shown in Fig. 11 is different from the magnetic sensor type antenna la shown in Fig. 8 except that an air gap is provided between the main magnetic path member 5d and the sub magnetic path member 7d. Since they are almost the same, only the differences will be described below.
  • the main magnetic path member 5d and the sub magnetic path member 7d are fixed by bobbins (not shown). Each of the main magnetic path member 5d and the sub magnetic path member 7d is a laminated body, and the laminating directions are parallel, so that eddy current hardly occurs.
  • the antenna shown in FIG. 14 (a) includes a case 7a, a magnetic core 4 built in the case 7a, and a coil 8 wound around the magnetic core 4.
  • the case 7a is made of a soft magnetic material and is in contact with the end of the magnetic core 4, it also functions as a sub magnetic path member. That is, the case 7a has a function of protecting the fragile magnetic core 4 and forms a magnetic circuit together with the magnetic core 4, injects a part of the magnetic flux and returns to the magnetic core 4 to reduce the amount of magnetic flux flowing in the coil 8.
  • the ratio of the cross-sectional area of the case 7aZ magnetic core 4 is preferably 1 / 1000-1 / 2, more preferably 1 / 100-1 / 5.
  • Case 7a is preferably made of a composite material of a soft magnetic ferrite powder, a soft magnetic metal powder, or a soft magnetic metal flake, and a plastic polymer material such as resin or rubber. Case 7 a has a smaller relative permeability than the magnetic core 4.
  • the relative magnetic permeability is preferably 5-100, more preferably 10-60. If the relative magnetic permeability is over OO, it is difficult to concentrate magnetic flux into the main magnetic path member.
  • the case 7a is a composite material, an appropriate relative permeability can be obtained by adjusting the mixing ratio of the soft magnetic powder and the resin material, and the thickness of the case 7a can be easily adjusted. In addition, it has flexibility and is easy to process. If it is difficult to assemble the sub magnetic path member, simply apply a viscous paint or the like containing soft magnetic powder such as soft magnetic ferrite powder to the main magnetic path member. ).
  • the antenna shown in FIG. 14 (b) is the same as the antenna shown in FIG. 14 (a) except that both ends of case 7b are made of a non-magnetic material.
  • Case 7b is obtained by integrally molding a resin containing a soft magnetic metal and a resin not containing a soft magnetic metal.
  • the case 7b in which both ends are made of a non-magnetic material has a feature that it does not prevent the inflow of magnetic flux from the outside.
  • the antenna shown in Fig. 14 (c) is almost the same as the antenna shown in Fig. 14 (a) except that both end faces of the magnetic core 4 are exposed.
  • the case 7c has the same length as the magnetic core 4 and has a shape that engages with irregularities on the end and abdomen of the magnetic core 4. Even when both end faces of the magnetic core 4 are exposed, the inflow of magnetic flux from the outside is not prevented. Further, since the magnetic core 4 is fitted to the case 7c, it is easy to assemble the magnetic core 4 into a watch or the like where the magnetic core 4 is hard to be detached from the case 7c.
  • the antenna shown in FIG. 14 (d) is almost the same as the antenna shown in FIG. 14 (c) except that both ends of the magnetic core 4 are slanted.
  • the main magnetic path member including the magnetic core 4 and the coil 8 fits in the case 7d with almost no gap. After the main magnetic path member is placed in the case 7d, a non-magnetic resin may be poured into the main magnetic path member to fill the case with the resin.
  • Case 7e is made of a soft magnetic material. Since the case 7e is formed around the main magnetic path member without any gap, it is difficult for the case 7e to be displaced even after being assembled to a case such as a timepiece. Therefore, there is little variation in characteristics and hardly breaks.
  • An example of a molding method of the case 7e is injection molding.
  • the antenna shown in Fig. 15 (f) is formed integrally with case 7f such that both end faces of magnetic core 4 are exposed.
  • the antenna case 7g shown in FIG. 15 (g) includes a non-magnetic portion fitted to the upper half of the main magnetic path member and a soft magnetic portion fitted to the lower half of the main magnetic path member.
  • Case 7g is obtained by injection-molding a mixed material composed of a soft magnetic metal flake and a resin and a resin containing no soft magnetic metal flake in two colors.
  • Case 7h covers only the lower half of the abdomen of the main magnetic path member.
  • the antenna shown in Fig. 15 (i) is the same as the antenna shown in Fig. 15 (e) except that a magnetic core 4 having the shape shown in Fig. 1 (e) is provided in case i.
  • a magnetic core 4 having the shape shown in Fig. 1 (e) is provided in case i.
  • FIG. 16 shows an example of a case forming method.
  • a curable slurry 7L containing a soft magnetic material powder is placed in a mold 90, and a main magnetic path member composed of a magnetic core 4 and a coil 8 is immersed and cured.
  • This method is generally called potting.
  • the slurry to be cured include a slurry containing a soft magnetic material powder, a thermosetting resin, an organic solvent, and the like.
  • a thermosetting slurry or a volatile curing slurry may be used.
  • FIG. 18 shows an example of a radio-controlled timepiece according to the present invention.
  • the antenna is not actually seen from the front of the watch, but is shown with a solid line in the front view so that the arrangement of the antenna can be easily identified.
  • the radio-controlled wristwatch is made of a metal (for example, stainless steel) housing 95, a movement 92 and peripheral parts, a glass cover 93, a metal (for example, stainless steel) back cover 94, and a movement between the movement 92 and the back cover 94. And an antenna 1 arranged in the antenna.
  • the antenna 1 has the basic shape shown in FIG. 8 (a), and includes a magnetic core 4 around which a coil 8 is wound, and a case 7 accommodating a magnetic core 41.
  • the magnetic core 4 is formed by laminating amorphous ribbons.
  • Case 7 absorbs external impact, protects magnetic core 4, and also functions as a sub magnetic path. Therefore, it is space-saving because it is not necessary to separately provide a sub magnetic path member.
  • Such an antenna 1 is easy to be built in the housing 95, and hardly interferes with other parts such as the movement 92. Na If the curved case 7 is used according to the inner wall of the housing 95, it can be easily stored in the housing 95.
  • the antenna 1 is arranged such that the end of the magnetic core 4 rises from the bottom surface and faces the glass cover 93. Therefore, the magnetic core end and the tip are oriented in the direction of incidence of the electromagnetic wave. Note that the direction of the end portion and the angle formed with the bottom surface are not particularly limited as long as the direction allows easy reception of radio waves.
  • a watch must have a movement and a display surface (dial), which occupy most of the volume. For this reason, antenna 1 must be placed near back cover 94. Therefore, the antenna 1 has a force that is surrounded by metal parts.
  • the core end is not directed toward the housing 95 but toward the non-metallic part (such as the glass lid 93). It is in a state that is easy to accept. That is, by directing the end of the magnetic core, which is most important for the inflow of electromagnetic waves, toward the non-metallic part such as the glass lid 93, the influence of the radio wave shield by the metal housing 95 can be minimized.
  • the end may be directed toward the non-metal.
  • the case 95 When the case 95 is made of metal, it is preferable to move the sub magnetic path member 7 away from the case 84 from the viewpoint of the frequency of occurrence of eddy current.
  • the auxiliary magnetic path member 7 cannot always be arranged away from the housing 84.
  • the sub-magnetic path member 7 adjusts the sensitivity, it may be difficult to perform the adjustment work if the auxiliary magnetic path member 7 faces the inside of the housing 95. If the sub magnetic path member 7 is formed of a flexible composite material and is provided along the peripheral edge, the thickness and area of the sub magnetic path member 7 can be easily adjusted, and the space in the housing 95 is effectively used. The effect that can be obtained is obtained.
  • the auxiliary magnetic path member 7 may be arranged away from the housing 95. If the auxiliary magnetic path member 7 is far from the metal casing 95, the radio wave coming from outside will not easily converge on the magnetic core of the main magnetic path member, and it will be difficult for the sub magnetic path member 7 to converge. An effect that current is hardly generated can be expected.
  • the end of the magnetic core that has risen may appear on the surface as part of the design of the clock face. For example, it can force the core end to penetrate the dial and appear on the display surface. With this design, the end of the magnetic core is exposed to the display. Therefore, the sensitivity of the antenna can be further increased.
  • FIG. 19 shows a key body for a keyless entry system, which is a type of RFID tag.
  • the antenna 1 is intentionally shown by a solid line.
  • the key body includes a resin housing 84, a key opening / closing button 83, a circuit board 81 for receiving / transmitting, and the antenna 1.
  • a metal member printed wiring or the like is used for the circuit board 81.
  • the end of the magnetic core of the antenna 1 is bent toward the upper surface of the key so as to deviate from the direction of the metal member of the circuit board 81.
  • the outer side has a substantially arc shape, and matches the inner surface shape of the housing 84.
  • a sub-magnetic path member is fitted into the notch between both ends.
  • the sub magnetic path member 7 is formed by using the long plate-shaped sub magnetic path member 7 and the second sub magnetic path member 3 connecting the sub magnetic path member 7 and the magnetic core 14. May be adhered to the printed wiring board 200, and the magnetic core 14 may be disposed thereon via the second auxiliary magnetic path member 3. With this arrangement, the end of the magnetic core 14 can be kept away from the printed wiring board 200.
  • Ferrite force Uses a magnetic core (ferrite round bar manufactured by Hitachi Metals, Ltd.) with a diameter of 1 mm, a bend (end) located at both ends with a height of 7.5 mm, and a length between bends of 16 mm Then, after insulating the surface of the ferrite core, an enamel-coated copper wire having a wire diameter of 0.07 mm was wound 1200 turns within a length of 12 mm to produce the antenna shown in FIG. 1 (a).
  • the antenna installation surface is 1 mm wide and 16 mm long.
  • Amorphous metal foil (thickness 15 / im) was punched into a U-shape with a width of 1 mm, a height of both bends of 7.5 mm, and a length of 16 mm between the bends. mm, and the surface of the laminate was insulated. At the center of the laminate, enamel-coated copper wire with a wire diameter of 0.07 mm Winding 1200 turns in the range of 12 mm, the antenna of the shape shown in Fig. 1 (b) was obtained.
  • An antenna was obtained in the same manner as in Example 1 except that a ferrite force was used, and a rod-shaped magnetic core (ferrite round bar manufactured by Hitachi Metals, Ltd.) having a diameter of 1 mm, a total length of 16 mm, and no bent portions at both ends was used. .
  • a rod-shaped magnetic core (ferrite round bar manufactured by Hitachi Metals, Ltd.) having a diameter of 1 mm, a total length of 16 mm, and no bent portions at both ends was used. .
  • Example 1 The antennas of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were installed in a test apparatus having a metal case 70 imitating a radio watch, and the output voltage was measured by applying a magnetic field of 14 pT from outside.
  • Figure 21 shows the shape of the test equipment used for voltage measurement.
  • the metal case 70 has a thickness of 1 mm.
  • FIG. 22 is an equivalent circuit diagram of the antenna of the first embodiment.
  • L and R correspond to the magnetic core 4 and coil 8 of the antenna.
  • the capacitor C is connected in parallel with the coil 8, and electrically resonates with the coil 8 to generate a Q-fold voltage across the capacitor.
  • Table 1 shows the output voltage measurement results.
  • the sub-magnetic path member 25d was provided in the antenna of Example 2 to obtain the antenna shown in FIG.
  • the auxiliary magnetic path member 25d the same thin ribbon (amorphous metal foil having a thickness of 15 ⁇ m) constituting the laminated body of the magnetic core was used, and the gaps G were each set to 1 mm.
  • Amorphous metal foil (thickness 15 / im) is punched into a width of 1 mm and a length of 31 mm, and 30 of these thin plates are laminated to form a laminate of 0.45 mm thickness.
  • wire An enamel-coated copper wire having a diameter of 0.07 mm was wound 1200 turns within a length of 12 mm. Both sides of the laminate The end was bent by 7.5 mm, and an amorphous metal foil profile was placed on the obtained magnetic core to obtain an antenna. There was a slight gap between the end (bent portion) of the magnetic core and both ends of the metal foil.
  • a magnetic field of 14 pT was applied to the antennas of Example 24 and Comparative Example 1 in a state where the antenna was not accommodated in the metal case, and the output voltage and the Q value were measured. Table 2 shows the measurement results.
  • the antenna 10c of FIG. 4 (c) was manufactured.
  • a ferrite core made of Mn-Zn ferrite (Flight MT80D manufactured by Hitachi Metals, Ltd.) with a cross section of 1.5 mm square, a length between the bent portions of 16 mm, and a height of the bent portion of 7.5 mm is used as the magnetic core.
  • ferrite (ferrite MT80D) thin plate having a thickness of 0.5 mm and a width of 1.5 mm was attached to the magnetic core with a plastic (PET) intervening member interposed therebetween, and used as a sub magnetic path member.
  • PET plastic
  • the installation surface of this antenna was 1.5 mm wide and 16 mm long.
  • the antenna 20d of FIG. 4D was manufactured.
  • a metal foil (thickness: 15111) made of a cobalt-based amorphous material (Hitachi Metals Co., Ltd., ACO-5SF) is punched into thin strips 1 mm wide and 31 mm long.
  • the laminated body had a thickness of 0.45 mm.
  • an enamel-coated copper wire with a wire diameter of 0.07 mm was wound 1200 turns within a length of 12 mm, and both ends of the magnetic core were bent to a height of 7.5 mm each.
  • Example The same amorphous thin plate as in 5 was attached via an interposed member made of plastic (PET), and used as a sub magnetic path member.
  • PET plastic
  • a linear antenna was obtained in the same manner as in Example 5 except that the winding was wound around a magnetic core having a width of 1.5 mm, a total length of 16 mm, and a rising height of 2.5 mm of the winding stopper, and no auxiliary magnetic path member was provided. .
  • the antenna 20g shown in FIG. 4 (g) was manufactured as follows. Two ferrite members (plate thickness 0.5 mm, width 1.5 mm) 25 g were attached to a magnetic core 24 g made of ferrite having a structure shown in Fig. 24 with a plastic (PET) plate interposed therebetween. Using a plastic (PET) plate with the thickness shown in Table 4, an antenna with a gap G between the tips of the ferrite members was assembled.
  • PET plastic
  • the antenna 20h shown in FIG. 4 (h) was manufactured as follows. On a magnetic core 24h having the same structure as in Example 7, a plastic member (plate thickness 0.5 mm, width 1.5 mm, length 16 mm) 25 h was provided with a plastic (PET) plate interposed therebetween. Using a plastic (PET) plate having a thickness shown in Table 4, an antenna having a gap G between tips of ferrite members was assembled.
  • the antenna 20h shown in Fig. 4 (h) was assembled in the same manner as in Example 11-116, except that the auxiliary magnetic path member was a copper plate (plate thickness 0.25mm, width 10mm, length 20mm) which was not a magnetic material.
  • the auxiliary magnetic path member was a copper plate (plate thickness 0.25mm, width 10mm, length 20mm) which was not a magnetic material.
  • Gap G indicates the thickness of the plastic (PET) plate.
  • Reference Example 2 was not measured because the force output voltage considered to be similar to the structure provided with the conductive shield member of Patent Document 3 was significantly smaller than that of Examples 7-16.
  • the gap G is 0 mm, the function of capturing magnetic flux is suppressed and the output voltage is thought to decrease sharply.
  • the reason why the Q value increased when the gap G was 8.0 mm is thought to be that the influence of the copper plate was eliminated.
  • the sub magnetic path member having the magnetic gap by providing the sub magnetic path member having the magnetic gap, a part of the magnetic flux flowing into the core can be retained inside, and a high Q value and a high output voltage can be obtained. did it.
  • the preferable size of the gap G is different depending on the antenna structure. Between 1 and 3 mm. Since the antenna using the auxiliary magnetic path member has a small magnetic flux flowing out due to the resonance current, advantageous results can be obtained even when the antennas of Examples 7-10 and 12-16 are housed in a metal housing. Was done.
  • the antenna shown in FIG. 8 was manufactured as follows.
  • a ferrite core made of Mn-Zn-based (Hitachi Metals Co., Ltd. ferrite MT80D) with a cross section of 1.5 mm square and a length of 16 mm was used as a magnetic core. After insulating this surface, an enamel with a wire diameter of 0.07 mm was used. The coated copper wire was wound 1200 turns around the center of the core in a length of 12 mm.
  • a ferrite plate having a thickness of 0.5 mm, a width of 1.5 mm, and a magnetic permeability of 500 was adhered to the end of the magnetic core to form a sub magnetic path member 3b.
  • Examples 18 to 22 An antenna (Examples 18 to 22) was assembled in the same manner as in Example 17 except that the thickness t of the second auxiliary magnetic path member (flexible composite material) 3b was as shown in Table 5. This antenna was placed in a metal case 70 shown in FIG. 21, and a magnetic field having a frequency of 40 kHz and a magnetic field strength of 14 pT (an effective value of an AC magnetic field) was applied, and the output voltage was measured. Table 5 shows the results.
  • the antenna shown in FIG. 8 was manufactured as follows.
  • a ferrite core made of Mn-Zn ferrite (Hitachi Metals Co., Ltd. MT80D) with a cross section of 1.5 mm square and a length of 16 mm was used as a magnetic core. After insulating this surface, an enamel with a wire diameter of 0.07 mm was used. The coated copper wire was wound 1200 turns around the center of the magnetic core within a range of 12 mm.
  • An auxiliary magnetic path member 3a made of a flexible composite material having a thickness of 0.25 mm, a width of 1.5 mm, and a magnetic permeability of 50 was adhered to the end of the core to obtain an antenna ( Example 23).
  • the antenna was assembled in the same manner as in Example 23 except that the thickness of the auxiliary magnetic path member (flexible composite material) 3a was as shown in Table 6, and was installed in the metal case 70 shown in FIG.
  • the Q value and the sensitivity (output voltage) were measured by applying a magnetic field of kHz and a magnetic field strength of 14 pT.
  • the output voltage and Q value of an antenna (Comparative Example 3) having the same structure and material as Example 23 except that the antenna does not have the sub magnetic path member are also shown. Table 6 shows the results.
  • the Q value and the sensitivity were improved by providing the sub magnetic path member.
  • the thickness of the second sub magnetic path member is changed. It is thought that high Q value and sensitivity can be easily obtained by this. The same adjustment can be made depending on the contact area. It is much easier to adjust the Q value and sensitivity according to the thickness of the sub-magnetic path member and the contact area with the magnetic core as compared to the micron-order gap adjustment required when an air gap is provided.
  • the magnetic path member 7 and the pair of sub magnetic path members 3 are mounted on the printed circuit board 200.
  • the keys were bonded in this order, and the end of the magnetic core was mounted on the sub-magnetic path member 3 to produce a key body. At that time, the end of the magnetic core was directed away from the printed wiring board.
  • a magnetic core made of Mn-Zn ferrite (Hitachi Metals Co., Ltd. ferrite MT80D) was used, and the sub-magnetic path member 3 was made of Hitachi Metals K-E050 (product name) absolute shield material.
  • K-E025 brand name
  • the overall length of the antenna was 11 mm, height was 2.9 mm, and width was 3 mm.
  • the thickness of the sub magnetic path member 3 was 0.5 mm, and the thickness of the sub magnetic path member 7 was 0.25 mm.
  • An iron plate 201 was attached to one side of the printed circuit board on the back side of the antenna installation surface, and the test was performed with a frequency of 125 KHz sensitivity measurement (output voltage measurement) and a magnetic field strength of 45 nT.
  • Table 7 shows the output voltage and Q value.
  • the output voltage and Q value of an antenna (Comparative Example 4) having the same structure and the same material as in Example 28 except that the antenna does not have the auxiliary magnetic path member are also shown.
  • the key body having the antenna of the present invention exhibited excellent output voltage and Q value.

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Description

明 細 書
アンテナ並びにこれを用いた電波時計、キーレスエントリーシステム及び
RFIDシステム
技術分野
[0001] 本発明は、時刻情報を含む電磁波を受信して時刻を合わせる電波時計、電磁波で 所有者の接近を検知して自動車や住居のキーを開閉するスマートキーレスエントリー システム等 (以下、キーレスエントリーシステムと言う)、あるいは電磁波に載せられた 変調信号によって情報を授受する RFIDタグシステム等 (以下、 RFIDシステムと言う)に 好適な磁気センサ型の電磁波受信用アンテナに関する。
背景技術
[0002] 電波時計は、所定の周波数の搬送波によって送られる時刻情報を受信し、その時 刻情報を基に自身の時刻を修正する時計であり、置時計、掛け時計、腕時計等さま ざまな形態に実用化されている。
[0003] 電波時計等に用いられている電波は 40 200 kHz以下と長波長であり、一波長は 数 kmという長さになる。この電波を効率よく受信するには数百 mを越す長さのアンテ ナ長が必要であるから、腕時計、キーレスエントリーシステム、 RFIDシステム等に使用 することは事実上困難である。したがって、アンテナと同じ機能を持たせた磁心を用 いて電波を受信するのが一般的である。
[0004] 日本にぉレ、ては、 40 kHz及び 60 kHzの 2種類の電波が時刻情報の搬送波として使 用されている。海外においても、主に 100 kHz以下の周波数の電波が時刻情報の提 供に使用されている。これらの周波数の電波を受信するため、磁心にコイルを卷回し た磁気センサ型のアンテナが主に使用されている。
[0005] 腕時計は、主に筐体 (ケース)、ムーブメント (駆動部モジュール)とその周辺部品 (文 字盤、モータ、電池等)、非金属 (ガラス)蓋及び金属裏蓋により構成される。腕時計に アンテナを内蔵する場合、従来は筐体の外側に設けることが多かった。
[0006] し力 ながら、最近では小型軽量ィ匕の趨勢から筐体内部に設けることが求められる ようになってきている。図 23は、筐体にアンテナを内蔵した腕時計の一例を示す。図 23に示すように、筐体 95内にムーブメント 92と裏蓋 94及び主として電池、時計針を動 かすモータ等の周辺部品 96が配置されており、アンテナ 1はムーブメント 92と裏蓋 94と のの隙間に配置される。なお、図 23の正面図においては、アンテナ 1を実線で示して いる力 アンテナ 1は筐体 95とムーブメント 92、周辺部品 96及び裏蓋 94によって閉じら れた空間に収められている。したがって、実際には、正面からアンテナ 1は見えなレ、。
[0007] 外部から入ってきた電磁波が磁心を通ると、コイルに電圧が誘起される。図 22の等 価回路図に示すように、この電圧はコイル 8と並列に接続されたコンデンサ Cにより、 所望の周波数に共振するようになっている。共振によりコイル 8には Q倍の電圧が発 生し、電流が流れる。この共振電流によってコイル 8の周囲には磁界が発生し、磁束 は主として磁心の両端から出入りする。ここで、アンテナの周囲に金属があると、この 共振電流によって発生した磁束が金属を貫くことになり渦電流が発生する。即ち、ァ ンテナの近くに金属があると、共振時の磁界エネルギーは渦電流となって失われ、ァ ンテナコイルの損失となる。その結果、 Q値が低下しアンテナ感度の低下を招く。
[0008] 特許文献 1には、アモルファス金属積層体からなる磁心にコイルを卷回した小型ァ ンテナが開示されている。特許文献 2には、フェライトからなる磁心にコイルを卷回し てなる小型アンテナが記載されている。これらの小型アンテナは、主に腕時計の筐体 の外側に配置される。上述のように、電磁波の受信を阻害しないという観点からは、 特許文献 1又は 2に記載のアンテナを内蔵する腕時計のケースは樹脂からなるのが 望ましい。
[0009] しかしその反面、ケースを樹脂製にすると、設計、デザイン面での制約がある。一般 に腕時計は意匠性がセールスポイントとなり、高級感ゃ審美性の面で金属製の筐体 が好まれる。そのため高級時計の筐体は、金属製のものが多い。しかし、金属製ケー スを有する腕時計に特許文献 1又は 2に記載の小型アンテナを搭載すると、金属ケー スが電磁波に対するシールドとして働き、受信感度が大幅に低下するという問題があ る。
[0010] 特許文献 3には、金属ケースとアンテナとの間に導電性を有するシール部材を設け たアンテナが記載されている。特許文献 3のアンテナにおいては、アンテナを金属ケ ースの外部でかつシールド部材を介して配置することにより Q値の維持を図っている 。しかし、シール部材を必須要件とするものであるため、大型化とデザインの制約を 免れ得ないという問題がある。
[0011] 特許文献 4には、磁芯にコイルが卷回された主磁路部材と、磁芯にコイルが卷回さ れていない副磁路部材とを有し、磁芯に沿った閉ループ磁路の一部にエアギャップ を設け、共振時には内部で発生した磁束が外部に漏れ難いようになしたアンテナが 記載されている。特許文献 4には、このアンテナを用いると共振時に外部に向カ 磁 束の流れを副磁路部材側に選択的に誘導することになり、磁束を外部に漏れ難くし 、渦電流損による Q値の低下を抑えることが出来ると記載されている。
[0012] アンテナによる電波受信が金属によって阻害されるという問題は、キーレスエントリ 一システム、又は RFIDシステムの分野においても存在する。キーレスエントリーシステ ムゃ RFIDシステムも、金属製筐体の中、或いは金属部品の近くに設置された磁気セ ンサ型のアンテナを有する。キーレスエントリーシステムは、乗用車等の鍵を遠隔操 作可能とするもので、特定の電磁波により開閉動作するアンテナを備えた受信ュニッ トと、電磁波を送信するユニットとからなる。送信ユニットであるキーを持つ者が受信 ユニットに近付いたり離れたりすることによって、キーに接触することなく開閉すること ができる。 RFID(Radio Frequency Identification)システムは、特定の電磁波によって 作動するアンテナにより、タグに記憶された情報を授受するものである。例えばバス 等の行先情報等が入力された RFIDタグをバスに取り付け、時刻表情報が入力された RFIDタグを乗り場の表示板等に坦設しておくと、各種の交通情報が認識可能になる 。これらのシステムにおいても、アンテナの小型化と共にアンテナの高感度化が要求 されている。
[0013] 特許文献 1 :特開 2003-110341号公報
特許文献 2:特開平 8-271659号公報
特許文献 3:特開 2002-168978号公報
特許文献 4:特許第 3512782号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 従って本発明の目的は、金属製の筐体内に配置される磁気センサ型のアンテナで あって、設置面積'容積を大きくすることなく渦電流損の問題を解消し、高感度の磁 気センサ型アンテナを提供することであり、さらに、係る磁気センサ型アンテナを有す る電波腕時計、キーレスエントリーシステム及び RFIDシステムを提供することである。 課題を解決するための手段
[0015] 上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、 (a)アンテナの磁心の端部を金 属製の筐体から遠ざかる方向に曲げるか、 (b)磁心より小さな比透磁率を有する副磁 路部材を設ける力、(c)磁性体からなるケースに磁心を収容することによって、シール ドを設ける必要なく渦電流損を抑制し、高感度の磁気センサ型アンテナとすることが できることを発見し、本発明に想到した。
[0016] すなわち本発明の第一の磁気センサ型アンテナは、磁心と、前記磁心に卷回され たコイルとを有し、電磁波を受信するもので、筐体内に設置され、前記磁心の端部が 前記筐体又は前記筐体の金属部から遠ざ力る方向に曲げられていることを特徴とす る。
[0017] 前記磁心の先端部はさらに曲げられているのが好ましい。前記磁心の端部が複数 に枝分かれしており、前記端部のうち少なくとも一つが筐体又は筐体の金属部から遠 ざ力、る方向に曲げられているのが好ましい。また残りの端部のうち少なくとも一つが別 方向に曲げられてレ、てもよレ、。
[0018] 前記磁心の端部は、筐体の内壁に沿う形状であるのが好ましい。また前記磁心の 端部は斜め(コイルが卷回された部分に対して 20 50° 程度)になってレ、るのが好ま しぐ前記磁心の先端部が曲げられていて、前記先端部がコイルが卷回された部分と 平行であるのがより好ましい。
[0019] 本発明の第二の磁気センサ型アンテナは、電磁波を受信するものであって、磁心 及び磁心に卷回されたコイルからなる主磁路部材と、前記磁心に取り付けられた副 磁路部材とを有し、前記副磁路部材が前記磁心より小さい比透磁率を有することを 特徴とする。
[0020] 好ましい実施例において、前記副磁路部材の一端と、前記磁心との間に 0.025— 3 mmのギャップがある。好ましい別の実施例においては、両副磁路部材の先端は前記 磁心の中腹部に位置し、両副磁路部材の先端間に 0.025— 3 mmのギャップがある。 [0021] 前記副磁路部材の比透磁率が 2以上であって、前記主磁路部材の比透磁率より低 いのが好ましい。副磁路部材の断面積/磁心の断面積の比は、 1/100— 1/2である のが好ましい。
[0022] 本発明の磁気センサ型アンテナのさらに別の実施例は、前記磁心及び前記磁心に 卷回されたコイルからなる主磁路部材と、前記磁心に取り付けられた副磁路部材とを 有し、前記副磁路部材が第一の副磁路部材と、第一の副磁路部材と前記磁心との 間にエアギャップなしで挟持された第二の副磁路部材とからなり、前記第二の副磁路 部材は前記第一の副磁路部材より小さい比透磁率を有する。
[0023] いずれの磁気センサ型アンテナにおいても、前記磁心は複数の金属線を束ねたも のであるか、複数の薄帯を積層したものであるのが好ましい。前記磁心が複数の薄 帯の積層体である場合、前記副磁路部材は前記主磁路部材の積層断面側に設置さ れているのが好ましぐ前記副磁路部材も複数の薄帯からなる積層体であって、前記 主磁路部材と同じ積層方向になるように設置されているのがより好ましい。
[0024] 本発明の第三の磁気センサ型アンテナは、磁心と、前記磁心に卷回されたコイルと を有し、電磁波を受信するもので、前記磁心及び前記コイルを収容するケースを具 備し、前記ケースの比透磁率が 2以上であって、前記磁心の比透磁率より小さいこと を特徴とする。
[0025] 前記ケースに前記磁心の胴部が収容され、端部は前記ケースから露出しているの が好ましい。前記ケースは (a)前記磁心の胴部を収納する軟磁性ケース部と、前記軟 磁性ケース部から延在し、前記磁心の端部を収容し、前記軟磁性ケース部より小さい 比透磁率を有するケース端部とからなる力 \ (b)前記磁心の胴部を収納する軟磁性ケ ース部と、前記軟磁性ケース部から延在し、前記磁心の端部を収容する非磁性ケー ス部とからなるのが好ましい。いずれの場合も、前記軟磁性ケース部の比透磁率は 2 以上であるのが好ましい。
[0026] ケースを有する磁気センサ型アンテナにおいては、主磁路部材が前記ケースに嵌 合するのが好ましい。前記ケースはインジヱクシヨン成形されたものであるカ 前記磁 心と前記磁心に卷回されたコイルとからなる主磁路部材が入れられた型枠に充填さ れた硬化可能なスラリーが硬化してなるものが好ましい。 [0027] 磁気センサ型アンテナが金属製筐体内に設置される場合、前記磁心の端部が前 記金属製筐体力 遠ざかる方向に曲げられているのが好ましい。アンテナ以外の金 属製部品と共に金属製筐体又は非金属製の筐体内に設置される場合、前記磁心の 端部は前記金属製部品から遠ざ力、る方向に曲げられているのが好ましい。前記磁心 の先端部は前記金属製筐体又は前記非金属製筐体の底面とほぼ平行になるように 、曲げられているのが好ましい。
[0028] 本発明の電波時計は、金属製筐体内に、本発明のいずれかの磁気センサ型アン テナを有することを特徴とする。
[0029] 本発明のキーレスエントリーシステムは、送信器と受信器とを有し、前記送信器及 び前記受信器の少なくとも一方に本発明のいずれかのアンテナが内蔵されているこ とを特徴とする。
[0030] 本発明の RFIDシステムは、 RFIDタグに本発明のアンテナが内蔵されていることを特 徴とする。
発明の効果
[0031] 本発明のアンテナの磁心端部は、筐体力 遠ざかる方向に曲げられているので、 筐体が金属製の場合でも、筐体の影響を受け難い。したがって、金属製の筐体を有 する電波時計に内蔵した場合も、高い感度及び Q値を得られる。好ましい態様にお いては、枝分かれした先端部を有し、先端部が筐体の底面にほぼ平行に広げられて いるので、入射してくる磁束を広く四方から捕らえ、更に高感度である。
[0032] また主たる磁気回路の他に副磁路を形成する部材を設けることにより以下の効果が 得られる。
副磁路部材から流入した磁束も主磁路に入るので、主磁路を通過する磁束の量が 多くなり、高い出力電圧が得られる。主磁路部材を収容するケースが副磁路部材に なっている場合、脆い磁心を衝撃から保護しつつ、高い出力電圧を得られる。主磁 路部材の端部を磁気的に遮断しなレ、形状のケースを用いると、損失の少なレ、アンテ ナを得ることができる。
[0033] 副磁路部材の主磁路部材との接触部を低透磁率材料で構成し、この低透磁率材 料を介して副磁路部材と主磁路部材の間を磁束が通るように構成することで、フリン ジングによって面内を通過する磁束を低減し、渦電流の発生を抑制できる。さらにこ の場合、低透磁率材料の断面積ゃ主磁路部材との接触面積によって微妙なインダク タンス調整 (磁気回路定数調整)が可能であるので、主磁路部材と副磁路部材を位置 調整してエアギャップによるインダクタンス調整をするより遥かに容易であり、作業性 に優れている。
[0034] 好ましい態様においては、積層された金属製薄帯からなる主磁路部材を用い、主 磁路部材と副磁路部材の間を流れる磁束が実質的に主磁路部材の金属製薄帯の 端面を通る。この場合、主磁路部材の帯面で発生する渦電流が少ないので好ましい
[0035] 以上のような特性を有する本発明のアンテナを用いることにより、電波時計内の設 置面積を増やす必要なぐ金属製筐体や金属部品を避けてアンテナを配置した電波 時計と同等の感度及び Q値が得られる。したがって本発明のアンテナを内蔵する電 波時計は、デザイン的な制約が少ない。また共振電流による磁束の流出が少ないの で、実効的な感度が高い。
このようなアンテナは、電波時計の他、キーレスエントリーシステム、 RFIDシステム等 にも好適である。
図面の簡単な説明
[0036] [図 1]本発明のアンテナの実施例を示す概略構造図である。
[図 2]本発明のアンテナの別の実施例を示す概略構造図である。
[図 3]本発明のアンテナのさらに別の実施例を示す概略構造図である。
[図 4]本発明のアンテナのさらに別の実施例を示す概略構造図である。
[図 5]本発明のアンテナのさらに別の実施例を示す概略構造図である。
[図 6]本発明のアンテナのさらに別の実施例を示す概略構造図である。
[図 7]本発明のアンテナのさらに別の実施例を示す斜視図である。
[図 8]本発明のアンテナのさらに別の実施例を示す概略構造図である。
[図 9]本発明のアンテナのさらに別の実施例を概略構造図である。
[図 10]本発明のアンテナのさらに別の実施例を概略構造図である。
[図 11]本発明のアンテナのさらに別の実施例を概略構造図である。 [図 12]磁束と渦電流の関係を示す概略構造図である。
[図 13]磁束と渦電流の関係を示す参考用の概略構造図である。
[図 14]副磁路部材として機能するケースを有するアンテナの一例を示す斜視図であ る。
[図 15]インジヱクシヨン成形されたケースを有するアンテナの一例を示す斜視図であ る。
[図 16]ポッティング成形されたケースを有するアンテナの一例を示す斜視図である。
[図 17]本発明の電波腕時計の一例を示す正面図と側面図である。
[図 18]本発明の電波腕時計の別の例を示す正面図と側面図である。
[図 19]本発明のキーレスエントリーシステム用のキー本体の一例を示す正面図と側 面図である。
[図 20]基板上に設置されたアンテナの一例を示す斜視図である。
[図 21]実施例で用いた試験装置の模式図である。
[図 22]本発明のアンテナの一例の等価回路図である。
[図 23]従来のアンテナを内蔵する電波腕時計を示す正面図と側面図である。
[図 24]従来のアンテナの概略構造図である。
発明を実施するための最良の形態
[0037] 図 1(a)に示すアンテナ 10aはフェライト材からなる棒 14aと、棒 14aの中央部に卷回さ れたコイル 8と力、らなる。棒 14aの両端部 11a, 11aは、中央部に垂直に曲げられている 。コイル 8の卷線の断面形状は特に限定されないが、製造上は円形が望ましい。なお 図 1(a)に示すアンテナ 10aにおいては、両端部 11a, 11aが曲げられているが、本発明 のアンテナは両端部が曲げられたものに限定されず、一方のみ曲げられてレ、る物を 含む。
[0038] 図 1(b)に示すアンテナ 10bは薄板 14bの積層体と、積層体の中央部に卷回されたコ ィル 8とからなる。薄板 14bは、アモルファス等の金属箔 (板厚 20 μ πι以下)を U字形に 一体に打ち抜いたものである。一体に打ち抜いた薄板 14bの積層体からなるアンテナ 10bは、優れた機械的強度を有する。また打ち抜きにより自由な形状にできるというメ ジ、 /卜力 Sある。 [0039] 各薄板 14bの間には、絶縁膜が設けられているのが好ましい。絶縁膜により、各薄 板 14bに発生する渦電流を低下させ、損失を抑制することができる。磁心としてァモル ファス薄帯等を使用する場合、磁気特性を高めるために 350— 450°C、好ましくは 380 一 430°Cの熱処理が必要である。熱処理温度が 350°C未満であると、磁気特性が足り ない。 450°C超の熱処理を行うと薄帯は脆くなりすぎるため、端部を折り曲げた際ゃ筐 体が落下した際に薄帯が破断する可能性がある。熱処理は窒素ガス等の不活性雰 囲気中で行なうことが好ましい。
[0040] 図 1(c)に示すアンテナ 10cは、長方形の両端部 11c, 11cを折り曲げて U字形にした 薄板 14cからなる積層体を有する以外、図 1(b)に示すアンテナ 10bと同じである。磁心 を折り曲げる際、ケースで磁心の端部や折り曲げる部分そのものを挟持したり、シリコ ーン接着剤やワニス状の樹脂等を端部の周りに塗布することで強度を維持できる。
[0041] 図 1(d)に示すアンテナ 10dは、複数の細線 14dを束ねたものの中央部にコイル 8を 卷回したものである。各細線 14dの表面には、絶縁膜が設けられているのが好ましレヽ 。図 1(e)に示すアンテナ 10eは、薄板 14eの両端部 l ie, l ieの折り曲げ角度以外、図 1(c)に示すアンテナ 10cとほぼ同じである。端部 l ie, l ieは中央部に対して斜め(45 。 程度)に折り曲げられている。端部 l ie, l ieの折り曲げ角度が 90° より小さいと、折 り曲げ部の強度が比較的大きレ、ので、熱処理したアモルファス材等の脆レ、材質の薄 板 14eも使用可能である。
[0042] 図 2(a)に示すアンテナ 30aは、端部 31a, 31aの先端部 32a, 32aが外側に曲げられて いる以外、図 1(a)に示すアンテナ 10aと同じであるので、相違点のみ以下に説明する 。先端部 32a, 32aは、磁心の中央部 34aに並行である。先端部 32a, 32aが外側に曲げ られていることによって、色々な角度で入射してきた磁束を捕らえることができるので 、アンテナ 30aは高い感度を示す。
[0043] 図 2(b)に示すアンテナ 30bは、薄板の打ち抜き形状以外図 1(b)に示すアンテナ 10b とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。薄板は直線状の中央部 34bと、 中央部 34bに垂直な端部 31b, 31bと、端部 31b, 31bに垂直で中央部 34bに平行な先 端部 32b, 32bとからなる形状に一体的に打ち抜かれたものである。図 2(c)に示すァ ンテナ 30cは、端部 31c, 31cの先端部 32c, 32cが外側に折り曲げられている以外、図 1(c)に示すアンテナ 10cとほぼ同じである。先端部 32c, 32cはほぼ端部 31c, 31cに垂 直に折り曲げられており、中央部 34cに平行である。図 2(d)に示すアンテナ 30dは、端 部 31d, 31dの先端部 32d, 32dが外側に折り曲げられている以外、図 1(e)に示すアン テナ 10eとほぼ同じである。先端部 32d, 32dは端部 31d, 31dにほぼ垂直に曲げられて おり、中央部 34dに平行である。
[0044] 図 3(a)に示すアンテナ 50aは、端部 51a, 51aが T字形である以外、図 1(a)に示すアン テナ 10aと同じであるので、相違点のみ以下に説明する。先端部 52a, 52aは、磁心の 中央部 54aに対して 90° ねじれた位置にある。図 3(b)に示すアンテナ 50bは、積層体 を構成する複数の薄板が扇形の先端部 52b, 52bを有する以外、図 1(c)に示すアンテ ナ 10cとほぼ同じである。
[0045] 図 3(c)に示すアンテナ 50cは、複数の先端部 52c, 52cが放射状になるように折り曲 げられている以外、図 2(b)に示すアンテナ 30bとほぼ同じである。図 3(d)に示すアン テナ 50dは、複数の先端部 52d, 52dが中央部 54dに対して 90° ねじれた方向に放射 状になるように折り曲げられている以外、図 1(b)に示すアンテナ 10bと同じである。
[0046] 複数の先端部 52c, 52dが枝分かれしてレ、ると、入射する磁束を広レ、面積で捕らえる ことができる。枝分かれが多岐であれば、より磁束を収束させることができる力 筐体 や筐体内部の金属部による受信感度の低下が起きないように設計することが必要で ある。
金属製又は金属部を有する筐体内にアンテナを設置する場合は、枝分かれの少な くとも一つを金属製筐体又は筐体の金属部から離れる方向に向ける。先端部 52c, 52dを筐体の内壁形状に沿う形状に広げ、筐体の端部に配置することで、筐体の内 部スペースを有効に使用できるように設計することが重要である。
[0047] 図 17に、アンテナ 30a 30dを内蔵する電波腕時計 19の正面図及び側面図を示す 。正面図のアンテナは、配置等が分力、りやすいようにあえて実線で示している (以下 同様)。電波腕時計 19は金属製の筐体 91と、ムーブメント 92と、ガラス製の蓋 93と、金 属製の裏蓋 94とからなり、ムーブメント 92と裏蓋 94との間にアンテナ 30a, 30b, 30c, 30d (レ、ずれ力、 1種)を有する。アンテナ 30a, 30b, 30c, 30dは、端部 31a, 31b, 31c, 31d が底面から立ち上がるように配置される。中央部は金属製の筐体 91に囲まれてレ、るも のの、磁束の出入り口となる端部 31a, 31b, 31c, 31dはガラス製の蓋 93に向いており 、電磁波の入射を妨げないようになっている。また先端部 32a, 32b, 32c, 32dはガラス 蓋 93の付近で外方に曲がっているので電磁波が入射し易い。
[0048] 図面を用いて、副磁路部材を有するアンテナを説明する。
図 4(a)に示すアンテナ 20aは、フヱライトからなる棒状の磁心 24aと、磁心 24aに卷回 されたコイル 8と、磁心 24aに取り付けられた L字形の副磁路部材 25a, 25aとからなる。 副磁路部材 25a, 25aは、長辺が磁心 24aに平行で、先端間にギャップ Gがあるように 取り付けられている。副磁路部材 25aは磁性体であればょレ、が、例えばマンガン系フ ヱライト、ニッケル系フェライト、コバルト基アモルファス力もなるのが好ましい。
[0049] ギャップ Gは 0.025— 3 mmであるのが好ましぐ 0.1 2 mmがより好ましレ、。ギャップ Gが 0.025 mm未満であると、副磁路部材 25a, 25aの抵抗が小さ過ぎて外部から入射 する磁束を受け入れ難く過ぎる。 3 mmを超えると副磁路部材 25a, 25aの抵抗が大き 過ぎて、電流が流れにくすぎるため好ましくない。本例のようにギャップ Gがー箇所の 場合、 0.2— 2 mmが特に好ましぐ現実的には 1 mm程度である。
[0050] 副磁路部材 25a, 25aを有するアンテナ 20aにおいては、入射した磁束の一部が副 磁路部材 25a, 25aを介して主たる磁気回路 (磁心 24a)に入ることによりコイル 8内を通 過する磁束量が実効的に多い。副磁路部材 25a, 25aは磁心 24aより小さな断面積を 有するのが好ましい。副磁路部材 25a/磁心 24aの断面積の比は、 1/10000— 2である のが好ましぐ 1/1000— 1/2であるのがより好ましぐ 1/100— 1/5であるのが特に好ま しい。断面積の比がこの範囲であると、副磁路部材とメインの回路である磁心 24aとの 機能が明確になって、コイル 8内を通過する磁束量が多い。
[0051] アンテナ 20aを金属製筐体内に設置する場合、磁心 24aの端部及び/又は副磁路 部材 25a, 25aの端部を金属製筐体から遠ざかる方向に向ける必要がある。筐体の一 部が金属製である場合、磁心 24aの端部及び Z又は副磁路部材 25a, 25aの端部を 金属部から遠ざかる方向に向ける。例えば電波腕時計内にアンテナを設置する場合 、ガラス製蓋の方向に向けるのが好ましい。磁心 24aの端部及び Z又は副磁路部材 25a, 25aの端部を磁束流入方向に向けることにより、多くの磁束を収束することができ 、高感度なアンテナとなる。また、コイル 8に誘起した電圧と並列に接続されたコンデ ンサによる共振電流による磁束は、主として磁心 24aの両端から出入りするので、端 部を金属製筐体側に向けないことで、金属製筐体を貫く磁束の量を減少させることに なる。その結果、金属製筐体に発生させる渦電流を減少させ電気的な Q値を高く保 つことができ、アンテナの高感度化に繋がる。
[0052] ここで電波の角周波数を ωとし、アンテナ 20aとコンデンサで構成される共振回路の 抵抗分を R、コイル 8の自己インダクタンスを Lとすると、 Q値は co L/Rで定義される。 ここで述べる Rはコイル 8の直流抵抗と交流抵抗の総和である。アンテナ 20aを金属筐 体に入れる場合、アンテナ 20aの交流抵抗は増大する。その理由はコイル 8とコンデン サによって磁心 24aが共振するため、印加電圧の Q倍の共振電圧がコイル 8の両端に 発生し、アンテナ 20aの両端近くから磁束が発生するからである。共振現象によって 生じる磁束が金属筐体を貫くとき、渦電流損失が発生する。磁心 24aの一端から流入 した磁束はコイル 8を通過して磁心 24aの他端から流出する力 S、副磁路部材 25a, 25a を有するアンテナ 20aにおいては、磁束の一部は副磁路部材 25a, 25aに還流して再 びコイル 8の内側を通過する。そのため、実質的に大きな電圧が発生することになる。 共振電流によって発生する磁束が副磁路部材 25a, 25aを介して還流することにより、 アンテナ 20aの両端から外部に出る磁束総量を少なくすることができ、金属筐体内に 配置された場合でも、金属を貫通する磁束が少なくなり交流抵抗の増大が抑えられ る。よって、抵抗分 Rの増加が最小限に抑えられ、 Q値が高まり、渦電流等による損失 が小さい。
[0053] 図 4(b)に示すアンテナ 20bは、 U字形状の磁心 24bの内側に、副磁路部材 25bが設 けられている以外、図 1(a)に示すアンテナ 10aと同じであるので、相違点のみ以下に 説明する。磁心 24bの曲折部には段差が設けられており、段差に棒状の副磁路部材 25bが架けられている。段差は卷線ストッパとしても機能する。副磁路部材 25bはフエ ライト等からなるのが好ましい。副磁路部材 25bの両端と、端部 21b, 21bとの間にはギ ヤップ G, Gがある。二箇所のギャップ G, Gが設けられている場合、各ギャップ Gは 0.1 一 1 mmであるのが好ましぐ現実的には 0.5 mm程度である。
[0054] 図 4(c)に示すアンテナ 20cは、角柱状の磁心 24cを有する以外、図 4(b)に示すアンテ ナ 20bとほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。副磁路部材 25cも角板又 は薄帯であるので、一対の段差との接触面積が大きい。角柱状の磁心 24c及び副磁 路部材 25cからなるアンテナ 20cは、筐体内に収まりがよい。
[0055] 図 4(d)に示すアンテナ 20dは、 U字形状の磁心 24dの内側に帯状の副磁路部材 25d が設けられている以外、図 1(b)に示すアンテナ 10bとほぼ同じであるので、相違点の み以下に説明する。副磁路部材 25dは PET等の樹脂製の介在部材 (例えばフィルム) を介して磁心 24dに取り付けられており、コイル 8の一部を覆っている。したがって、副 磁路部材 25dと、磁心 24dとの間には磁気的なギャップ G, Gがある。副磁路部材 25d は磁心 24dと同材質のアモルファス箔力 なるのが好ましレ、。このように、本明細書中 、「ギャップ G」には、物理的に隙間が存在するエアギャップの他、物理的には充填さ れてレ、るものの、磁気が流れなレ、又は極めて流れ難レ、ために磁気的に離隔した状態 になっているもの(磁気的なギャップ G)を含む。
[0056] 図 4(e)に示すアンテナ 20eは、 U字形状の磁心 24dの内側に帯状の副磁路部材 25e が設けられている以外、図 1(c)に示すアンテナ 10cとほぼ同じであるので、相違点の み以下に説明する。副磁路部材 25eの一端部が磁心 24eの一端部 21eに沿って設け られており、他端部 21e'側のみにギャップ Gが設けられている。
[0057] 図 4(f)に示すアンテナ 20fは、一対の副磁路部材 25f, 25f¾S端部 21f, 21fにそれぞれ 取り付けられている以外、図 4(e)に示すアンテナ 20eとほぼ同じであるので、相違点 のみ以下に説明する。副磁路部材 25f, 25fは、先端間にギャップ Gが生じるように、端 部 21f, 21fの内面に貼られている。
[0058] 図 4(g)に示すアンテナ 20gは、凹部 26gを有し、フェライトからなる板状の磁心 24gと 、磁心 24gに卷回されたコイル 8と、磁心 24gの各端部にそれぞれ載置された副磁路 部材 25g, 25gとからなる。副磁路部材 25g, 25gの先端間にはギャップ Gがある。副磁 路部材 25g, 25gはフェライトからなるのが好ましレ、。
[0059] 図 4(h)に示すアンテナ 20hは、一つの副磁路部材 25hが磁心 24hの両端部間に介 在部材 (図示せず)を挟んで載置されている以外、図 4(g)に示すアンテナ 20gとほぼ同 じであるので、相違点のみ以下に説明する。副磁路部材 25hと磁心 24hとの間に挟ま れた介在部材は樹脂製であるので、副磁路部材 25hと磁心 24hとの間には磁気的に ギャップ Gがある。ギャップ Gの大きさは、介在部材の厚さによって調整可能である。 [0060] アンテナ 20g及びアンテナ 20hは板状の磁心 24g, 24hを有し、その上に板状の副磁 路部材 25g, 25hを載せる構造であるので製造が容易である上、狭小な場所にも比較 的配設し易い。
なお副磁路部材 25g, 25hを樹脂等と磁性体の複合材で形成した場合、その材料自 身で既にギャップ Gがあるのと同じ磁気特性となるので、機械的なギャップが 0 mmで あっても磁気的にはギャップ Gがあると見なせる。したがって、介在部材を用いなくて もギャップ Gを設けることができる。
[0061] 図 4(i)に示すアンテナ 20iは、緩い角度に折り曲げられた磁心 24iの内側に、一対の 副磁路部材 25i, 25iが設けられている以外、図 1(e)に示すアンテナ 10eとほぼ同じで あるので、相違点のみ以下に説明する。磁心 21iの各端部 21i, 21iの内面に、帯状の 副磁路部材 25i, 25iが貼られている。副磁路部材 25i, 25iはコイル 8上で隆起するよう に折り曲げられている。副磁路部材 25i, 25iの先端間にはギャップ Gがある。
[0062] 図 4(j)に示すアンテナ 20jは、コイル 8に取り付けられた板状の副磁路部材 25jを有 する以外、図 1(d)に示すアンテナ 10dとほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明 する。副磁路部材 25jはコイル 8の側面に取り付けられているので、磁心 24jと副磁路 部材 25jとの間には、ほぼコイルの厚さ分のギャップ Gが形成されている。
[0063] 副磁路部材 25を有するアンテナ 20においては、入射した磁束はコイル 8が卷かれた 磁心 21を通過するだけでなぐ一部は副磁路部材 25を介して帰還し主たる磁気回路 内を回ることになる。したがって流入した磁束を主たる磁気回路と別の閉磁路に分け て効率よく回すことになり、結果的に高い出力電圧が得られる。
[0064] 図 5(a)に示すアンテナ 40aは、ほぼ U字形状の磁心 44aの内側に、棒状の副磁路部 材 45a, 45aが片持ち梁状に支持されている以外、図 2(a)に示すアンテナ 30aとほぼ同 じであるので、相違点のみ以下に説明する。副磁路部材 45a, 45aの後端部は、磁心 44aの端部 41a, 41aの内面にそれぞれ垂直に取り付けられている。副磁路部材 45a, 45aの先端間にはギャップ Gがある。
[0065] 図 5(b)に示すアンテナ 40bは、ほぼ U字形状の磁心 44bの内側に、帯状副磁路部材
45b, 45bが取り付けられている以外、図 2(b)に示すアンテナ 20bとほぼ同じであるので 、相違点のみ以下に説明する。帯状副磁路部材 45b, 45bは、コイル 8上で隆起するよ うに曲折されており、先端間にはギャップ Gがある。
[0066] 図 5(c)に示すアンテナ 40cは、ほぼ U字形状の磁心 44cの内面側に、板状副磁路部 材 45c, 45cが取り付けられている以外、図 2(c)に示すアンテナ 20cとほぼ同じであるの で、相違点のみ以下に説明する。副磁路部材 45c, 45cの後端側は、磁心 44cの端部 41c, 42cに貼りつけられており、先端側は磁心 44cの中央部とほぼ平行になるように 折り曲げられている。副磁路部材 45c, 45cの先端間には、ギャップ Gがある。
[0067] 図 5(d)に示すアンテナ 40dは、磁心 44dの側面に取り付けられた副磁路部材 45d, 45dを有する以外、図 2(b)に示すアンテナ 20bとほぼ同じであるので、相違点のみ以 下に説明する。副磁路部材 45d, 45dの後端部が磁心 44dの端部 41d, 41dの側面に 貝占り付けられている。両副磁路部材 45d, 45dの先端間には、ギャップ Gがある。
[0068] 図 5(e)に示すアンテナ 40eは、磁心 44eの側面に一枚の副磁路部材 45eが取り付け られたものである。副磁路部材 45eの先端部が磁心 44eの先端部 42e, 42eに貼りあわ されており、副磁路部材 45eと磁心 44eの端部 41e, 41eとの間にギャップ Gが生じるよう に、副磁路部材 45eが折り曲げられている。
[0069] 図 5(f)に示すアンテナ 40fは、端部 41f, 41fの折り曲げ角度以外、図 5(c)に示すアン テナ 40cとほぼ同じである。アンテナ 40fの端部 41f, 41fは、中央部 44fに対して 45° 程 度の角度で折り曲げられている。先端部 42f, 42fは中央部 44fとほぼ平行である。
[0070] 図 6(a)に示すアンテナ 60aは、板状の副磁路部材 65a, 65aが片持ち梁状に端部 61a , 61aに取り付けられている以外、図 3(a)に示すアンテナ 50aとほぼ同じであるので、 相違点のみ以下に説明する。副磁路部材 65a, 65aは先端間にギャップ Gが生じるよう に、端部 61a, 61aに後端が支持されている。
[0071] 図 6(b)に示すアンテナ 60bは端部 61b, 61bの間に薄帯状の副磁路部材 65b, 65bが 取り付けられている以外、図 3(b)に示すアンテナ 50bとほぼ同じであるので、相違点 のみ以下に説明する。副磁路部材 65b, 65bは端部 61b, 61bの内面に貼りつけられて おり、コイル上で隆起するように折り曲げられている。副磁路部材 65b, 65bの先端間 には、ギャップ Gがある。
[0072] 図 6(c)に示すアンテナ 60cは磁心の 64cの側面に取り付けられた薄板状の副磁路部 材 65c, 65cを有する以外、図 3(c)に示すアンテナ 50cとほぼ同じである。 図 6(d)に示すアンテナ 60dは磁心の 64dの側面に取り付けられた薄板状の副磁路部 材 65d, 65dを有する以外、図 3(d)に示すアンテナ 50dとほぼ同じである。
[0073] 図 7(a)は薄帯からなる積層体である磁心 74と、磁心 74に卷回されたコイル 8と、コィ ノレ 8を貫通して長手方向にほぼ一周するように形成された副磁路部材 7とからなる。副 磁路部材 7は、磁心 74に積層された薄帯からなり、磁心 74と共にコイル 8内部を貫通 してレ、る。副磁路部材 7の先端は、コイル 8の外側の中腹辺りで対向しており、先端間 にはギャップ Gがある。ギャップ Gの幅は 0.025 3 mmである。ギャップ Gが一定の幅 を保つように、ギャップ Gには樹脂 76が充填されている。
磁束の多くは磁心 74の一端から入射して他端へ流れる力 S、磁束の一部は副磁路部 材 7に入り、磁心 74に回帰する。そのため、コイル 8内を通過する磁束の量が多ぐ高 い感度を示す。
[0074] 図 7(b)は、磁心 74の一端部から他端部に渡って帯状の被膜が形成されており、被 膜によってコイル 8の一部が長手方向に覆われている以外、図 7(a)に示す例とほぼ 同じである。被膜は軟磁性体であり、副磁路部材 7となる。被膜は、磁性粉末を含有 し、粘性を有する塗料が塗布されてなるものであるのが好ましい。また、塗料を塗布 する代わりに、メツキ等によって所定の比透磁率を持つ被膜を設けてもよい。
[0075] 図 8に示す磁気センサ型のアンテナ laは、バーベル状の磁心 4aとそれに卷かれた コイル 8aと、磁心 4aの両端に接続された副磁路部材 3aとからなる。図 8においては、 説明のためにボビン等のケースを省略している。コイル 8aを卷かれた磁心 4aは主磁 路部材 5aとなる。副磁路部材 3aは主磁路部材 5aと閉磁路を構成する。磁心 4aは 30枚 一 40枚の薄帯を絶縁体を介して積層したものである。薄帯は 100— 300000程度の透 磁率を有する軟磁性材料からなるのが好ましレ、。軟磁性材料の具体例としてァモル ファス合金、 Fe-Si系磁性合金等の軟磁性金属、珪素鋼、パーマロイ、
Fe- Cu- Nb- Sト B系等のナノ結晶金属、フヱライトが挙げられる。磁心 4aの透磁率は 500— 100000であるのがより好ましい。
[0076] コイル 8aは磁心 4aの中央部に 800— 1400ターン程度巻かれているのが好ましレ、。副 磁路部材 3aはエアギャップなしで磁心 4aに取り付けられてレ、る。副磁路部材 3aの比 透磁率は主磁路部材 5aより小さぐ 5以上 100以下であるのが好ましい。副磁路部材 3aの比透磁率力 S100以下であると、共振電流によって発生した磁束の殆どが主磁路 部材 5aを通る。そのためコイルの Q値の低下が小さぐ高い感度を得られる。比透磁 率が 100より高いと、磁束が副磁路部材 3aの方を多く通るので、コイル誘起電圧が下 力もってしまい、感度が下がる可能性がある。比透磁率力 ^未満であると、副磁路部材 3aにあまり磁束が廻らないので、副磁路部材 3aとしての機能を十分発揮し得ない。磁 束の流れ易さは副磁路部材 3aの透磁率や断面積、主磁路部材 5aとの対向面積に依 存する。副磁路部材 3aの透磁率及び断面積、並びに主磁路部材 5aとの対向面積を 調製することは、副磁路部材 3aにエアギャップを設けてそれを調整するより格段に容 易で、極めて作業性に優れている。
[0077] 図 9に示す磁気センサ型のアンテナ lbは、副磁路部材が棒状の第一の副磁路部材 7bと、第一の副磁路部材 7bと主磁路部材 5bとの間に挟持された第二の副磁路部材 3bとからなる以外、図 8に示す例とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する 。第二の副磁路部材 3bの両側にはエアギャップは設けられておらず、主磁路部材 5b 、第一及び第二の副磁路部材 7b, 3bは閉磁路を構成する。主磁路部材 5bと第一の 副磁路部材 7bはいずれも積層体であり、積層方向が平行になるように、第二の副磁 路部材 3bに取り付けられている。
[0078] 主磁路部材 5bと第一の副磁路部材 7bの積層方向が平行であると、渦電流の発生 を抑制できる。図 12及び 13を参照して、この理由を説明する。
例えば図 13に示すように、副磁路部材 7が磁心 4の薄帯と平行に配置されていると、 磁束は磁心 4の板面を通過する方向に流れる。したがって磁心 4内部に大きな渦電 流 9が生じ、損失が大きくなり、 Q値が減少する。これに対して、図 12に示すように配 置されていると、磁束 8は磁心 4の積層断面を通過して副磁路部材 7に入る。この場合 、磁心 4を構成する薄帯の表面に垂直に入射する必要がないので、渦電流の発生が 少なぐ損失も小さい。もちろん、磁束 8が副磁路部材 7に流れ込む際にも薄帯の積 層表面を通過しないように、副磁路部材 7の積層方向を設定するのが好ましい。
[0079] 第一の副磁路部材 7bは磁心 4bと同等か、磁心 4bより小さい透磁率を有する。第二 の副磁路部材 3bの透磁率は、第一の副磁路部材 7bより低い。第二の副磁路部材 3b の透磁率を第一の副磁路部材 7bより低いと、第一の副磁路部材 7bの透磁率が比較 的高い場合にも、主磁路部材 5bに回帰する磁束量が多ぐ渦電流損が小さい。
[0080] 主磁路部材 5b及び第一の副磁路部材 7bは薄帯からなるもののほか、棒、板、線の いずれの形態でもよい。主磁路部材 5b、並びに第一及び第二の副磁路部材 7b, 3b の材質は、金属、フヱライト、アモルファス、ナノ結晶材料の他、可撓性のある高分子 材料 (樹脂材あるいはゴム材)に金属磁性体粉 (フヱライト粉、アモルファス合金粉ほか )を分散して電磁波吸収機能を持たせた柔軟性複合材でもよい。
[0081] 第一及び第二の副磁路部材 7b, 3bの構造は特に限定されないが、例えば可撓性 高分子材料に導電性を有する繊維状の材料を分散した電磁波反射層と、その両面 に可撓性高分子材料に金属磁性体扁平形状粉を分散した第一の電磁波吸収層と、 可撓性高分子材料に金属磁性体粒形状粉を分散した第二の電磁波吸収層とを順 次熱圧着したものが挙げられる。また第一の電磁波吸収層と第二の電磁波吸収層を 単独で有してもよい。
[0082] 電磁波反射層としては、例えばカーボン繊維や金属繊維を可撓性高分子材料中 に分散させてシート状に成形したものが好ましい。金属磁性体粉としては、 7 アトマイ ズ法によって Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金から製造した粒形状粉を摩 砕した扁平形状粉が好ましい。扁平形状粉は平均粒径 0.1— 50 / m、平均厚さが 1一 5 / m程度であるのが好ましい。この扁平形状粉を可撓性高分子材料中に分散させ てシート状に成形すると、好ましい電磁波吸収層となる。カルボニル鉄合金、ァモル ファス合金、 Fe-Si系合金、モリブデンパーマロイ、スーパーマロイ等からなる金属磁 性体扁平形状粉も、電磁波吸収層に用いることができる。可撓性高分子材料として は柔軟を有し、比重が 1.5以下であって、耐候性を有するものが好ましい。具体的に はクロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーン樹脂、塩化ビュル樹脂、フ ェノール樹脂等が挙げられる。
[0083] このような柔軟性複合材を用いることによって、物理的なギャップは無いにも関わら ず、磁気的にはあた力もギャップがあるように見なせる。したがって、第一及び第二の 副磁路部材 7b, 3bが柔軟性複合材からなるようにすることにより、調整が面倒なエア ギャップを設けることなく磁束を閉磁路内に帰還させることができる。
[0084] 主磁路部材 5bを樹脂製ケース内に収容する場合、第一及び第二の副磁路部材 7b , 3bも同じケース内に収容するのが好ましい。樹脂製ケースの空洞部分に溶融状態 の柔軟性複合材の原料を射出成型し、第一及び第二の副磁路部材 7b, 3bを一体成 形することもできる。また樹脂ケース内に主磁路部材 5b及び第一の副磁路部材 7bを 収容した後、これらの隙間に柔軟性複合材の原料を流し込むと、第二の副磁路部材 3bを一体成形することができる。このような方法によると、安価に製造可能である。
[0085] 図 10に示す磁気センサ型のアンテナ lcは、主磁路部材 5cと第一の副磁路部材 7cと を接続する第二の副磁路部材 3cの形状以外、図 9に示す例とほぼ同じであるので、 相違点のみ以下に説明する。第二の副磁路部材 3cは直方体状であり、一面に主磁 路部材 5cが接着されており、その隣の面に第一の副磁路部材 7cが接着されている。 第一の副磁路部材 7cの積層方向は、主磁路部材 5cの積層方向に対して直角である 。第一の副磁路部材 7と主磁路部材 5cの積層方向が同じでないと、渦電流を生じ易 い傾向があるが、このアンテナ lcにおいては、磁心 4cの軸線と第一の副磁路部材 7c の軸線とが正面図の奥行き方向にずらされているので、渦電流がある程度抑制され ている。
[0086] 図 11に示す磁気センサ型のアンテナ Idは、主磁路部材 5dと副磁路部材 7dとの間に エアギャップが設けられている以外、図 8に示す磁気センサ型のアンテナ laとほぼ同 じであるので、相違点のみ以下に説明する。主磁路部材 5dと副磁路部材 7dはボビン ( 図示せず)により固定されている。主磁路部材 5dと副磁路部材 7dはいずれも積層体 であり、積層の方向が平行であるので、渦電流が発生し難い。
[0087] 図 14(a)に示すアンテナはケース 7aと、ケース 7aに内蔵された磁心 4と、磁心 4に卷回 されたコイル 8とからなる。ケース 7aは軟磁性体からなり、磁心 4の端部に接触している ので、副磁路部材としても機能する。すなわちケース 7aは、脆い磁心 4を保護するとい う機能を有すると共に、磁心 4とともに磁気回路を形成し、磁束の一部を入射させて磁 心 4に回帰させコイル 8内を流れる磁束の量を増加させる機能を有する。またケース 7a があるために、内部から放射する磁束が外部に漏れ難い。ケース 7aZ磁心 4の断面 積の比は、 1/1000— 1/2であるのが好ましぐ 1/100— 1/5であるのがより好ましい。
[0088] ケース 7aは軟磁性フェライト粉末あるいは軟磁性金属粉末又は軟磁性金属フレー クと、樹脂又はゴム等の可塑性高分子材料との複合材からなるのが好ましい。ケース 7aは磁心 4より小さな比透磁率を有する。比透磁率は 5— 100であるのが好ましぐ 10 一 60であるのがより好ましい。比透磁率力 OO超であると主磁路部材に磁束を集中的 に受け入れ難い。ケース 7aが複合材カ なる場合、軟磁性の粉末と樹脂材等の混合 比を調節することで適切な比透磁率にすることができるし、ケース 7aの厚さも容易に 調節できる。また柔軟性を有するので加工し易レ、。副磁路部材の組みつけが困難で ある場合には、軟磁性フェライト粉末等の軟磁性粉末を含有し、粘性を有する塗料等 を主磁路部材に塗布するだけでケース 7a (副磁路部材)とすることもできる。
[0089] 実際の施工上、小さくて脆いアンテナに副磁路部材を設けることは思いのほか困難 であるが、このように軟磁性体からなるケースを用いると、磁心 4の端部がケースに接 触するようにするだけで、容易に副磁路部材としての機能を発揮させうる。したがって 、主磁路部材と副磁路部材の位置決めを要することなぐ高感度なアンテナを得るこ とができる。このようにケース自体を副磁路部材として使用することで、主磁路部材と 副磁路部材の組立が容易になり、かつ部品工数を減少でき、さらに、別途ケースを用 意することなく筐体内に設置することができる。
[0090] 図 14(b)に示すアンテナは、ケース 7bの両端部が非磁性体からなる以外、図 14(a) に示すアンテナと同じである。ケース 7bは軟磁性金属を含有する樹脂と、軟磁性金 属を含有しない樹脂とを一体的に成形したものである。両端部が非磁性体力 なるケ ース 7bは、外部からの磁束の流入を妨げないとレ、う特長を有する。
[0091] 図 14(c)に示すアンテナは、磁心 4の両端面が露出している以外、図 14(a)に示すァ ンテナとほぼ同じである。ケース 7cは磁心 4と同じ長さを有し、磁心 4の端部及び腹部 の凹凸に係合する形状を有する。磁心 4の両端面が露出している場合も、外部からの 磁束の流入が妨げられなレ、。またケース 7cに磁心 4が嵌合するようになっているので 、磁心 4がケース 7cから外れ難ぐ時計等の中に組み付け易い。
[0092] 図 14(d)に示すアンテナは、磁心 4の両端部が斜めになつている以外、図 14(c)に示 すアンテナとほぼ同じである。磁心 4とコイル 8とからなる主磁路部材は、ケース 7d内に ほぼ隙間無く嵌る。ケース 7d内に主磁路部材を納めた後、非磁性の樹脂を流し込み 、主磁路部材をケース内に樹脂埋めしてもよい。
[0093] 図 15(e)に示すアンテナは、磁心 4の周囲全体を一体的に錡包みしたものである。 ケース 7eは軟磁性体からなる。ケース 7eは主磁路部材の周囲に隙間なく成形されて いるため、時計等の筐体に組み付けした後も位置ずれし難い。したがって特性のば らつきが少なぐかつ破損もし難い。ケース 7eの成形方法の一例として、射出成形が 挙げられる。
[0094] 図 15(f)に示すアンテナは、磁心 4の両端面が露出するように、ケース 7fと一体的に 成形したものである。図 15(g)に示すアンテナのケース 7gは、主磁路部材の上半分に 嵌合する非磁性部と、主磁路部材の下半分に嵌合する軟磁性部とからなる。ケース 7gは軟磁性金属フレークと樹脂からなる混合材料と、軟磁性金属フレークを含まなレヽ 樹脂とを 2色一体で射出成形することによって得られる。ケース 7hは、主磁路部材の 腹部の下半分のみを覆っている。
[0095] 図 15(i)に示すアンテナは、図 1(e)に示す形状の磁心 4をケース i内に有する以外、 図 15(e)に示すアンテナと同じである。射出成形により、さまざまな形状を有する磁心 4に係合するケースを作製可能である。
[0096] 図 16はケースの成形方法の一例を示す。型枠 90に軟磁性材料粉末を含む硬化可 能なスラリー 7Lを入れ、磁心 4及びコイル 8からなる主磁路部材を浸漬した後、硬化さ せる。この方法は、一般的にポッティングと呼ばれる。硬化させるスラリーの例として、 軟磁性材料粉末と熱硬化性樹脂、有機溶剤等を含むスラリーが挙げられる。熱硬化 型のスラリーでもよいし、揮発硬化型のスラリーでもよい。
[0097] 図 18は本発明の電波時計の一例を示す。アンテナは、実際は時計の正面からは見 えないが、アンテナの配置等が分力りやすいように正面図においてもあえて実線で 示している。電波腕時計は金属製 (例えばステンレス製)の筐体 95と、ムーブメント 92と 周辺部品、ガラス製の蓋 93と、金属製 (例えばステンレス製)の裏蓋 94と、ムーブメント 92と裏蓋 94の間に配置されたアンテナ 1とからなる。
[0098] アンテナ 1は、図 8(a)に示す基本形状を有し、コイル 8を卷かれた磁心 4と、磁心 41 を収容するケース 7とからなる。磁心 4はアモルファス薄帯が積層されたものである。
[0099] ケース 7は外部からの衝撃を吸収し、磁心 4を保護すると共に、副磁路としても機能 する。そのため副磁路部材を別に設ける必要が無ぐ省スペースである。このようなァ ンテナ 1は筐体 95に内蔵し易い上、ムーブメント 92等他の部品の邪魔になり難い。な お筐体 95の内壁にあわせて湾曲形状のケース 7を用いると、筐体 95内に収容し易い
[0100] アンテナ 1は、磁心 4の端部が底面から立ち上がってガラス蓋 93の方に向くように、 配置されている。よって、磁心端部及び先端部は電磁波の入射方向に向いている。 なお電波を受け入れ易い方向である限り、端部の向きや底面となす角度は特に限定 されない。
[0101] 時計にはムーブメントや表示面 (文字盤)が必須であり、これらが体積の大部分を占 有する。このためアンテナ 1は裏蓋 94近くに配置せざるを得なレ、。したがって、アンテ ナ 1は金属部品によって周囲を囲まれることになる力 磁心端部は筐体 95の方向では なく非金属部 (ガラス製の蓋 93等)の方に向いているので、外部から電磁波を受け入 れ易い状態になっている。すなわち、電磁波の流入に最も重要な磁心端部をガラス 製の蓋 93等の非金属部側に向けることによって、金属からなる筐体 95による電波シ 一ルドの影響を最小限にできる。筐体 95の一部が非金属製の場合、端部を非金属の 方に向けてもよい。
[0102] 筐体 95が金属製の場合、渦電流の発生頻度の観点からは、副磁路部材 7を筐体 84 力 遠ざけるのが好ましい。しかし、一般に筐体 95の内部側にはスペース上の制約が 多ぐ必ずしも副磁路部材 7を筐体 84から離して配置できるものではなレ、。また副磁 路部材 7は感度調整をするものであるので、筐体 95の内部に向いていると調整作業 をし難い場合がある。副磁路部材 7を柔軟性のある複合材で形成し、周縁側に沿って 設けると、副磁路部材 7の厚さや面積の調整が容易である上、筐体 95内のスペースを 有効活用できるという効果を得られる。つまり渦電流による悪影響はあるものの、それ に勝るメリットを得られると言える。もちろん、スペース等の制約が無い場合には、筐 体 95から離して副磁路部材 7を配置してもよレ、。副磁路部材 7が金属製の筐体 95から 離れていると、外から入ってきた電波は主磁路部材の磁心に収束し易ぐ副磁路部 材 7には収束し難いので、渦電流が発生し難いという効果を期待できる。
[0103] なお、立ち上がった磁心の端部が時計文字盤のデザインの一部として表面に現わ れるようにしても良い。例えば磁心端部が文字盤を貫き、表示面に現われるようにす ること力 Sできる。このようなデザインにすると、磁心端部は表示部に露出した状態にな るので、アンテナの感度をより高くすることができる。
[0104] 図 19は、 RFIDタグの一種であるキーレスエントリーシステム用のキー本体を示す。
配置等が分かりやすレ、ように、正面図にぉレ、てアンテナ 1をあえて実線で示してレ、る 。キー本体は樹脂製の筐体 84と、キーの開閉ボタン 83と、受発信のための回路基板 81と、アンテナ 1とからなる。回路基板 81には金属部材 (プリント配線等)が使用されて いる。
[0105] アンテナ 1の磁心の端部は、回路基板 81の金属部材の方向から外れるように、キー の上面側に曲げられている。図示するように、外側の辺は略円弧形状を有しており、 筐体 84の内面形状に合っている。また両端部の間の切り欠き部には副磁路部材が、 嵌められている。アンテナ 1をこのような形状にすることで、キー本体内のスペースを 有効活用できる。
[0106] 図 20に示すように、長板状の副磁路部材 7と、副磁路部材 7と磁心 14とを接続する 第二の副磁路部材 3とを用い、副磁路部材 7をプリント配線基板 200に接着し、その上 に第二の副磁路部材 3を介して磁心 14を配置するようにしてもよい。このように配置す ると、磁心 14の端部をプリント配線基板 200から遠ざけることができる。
実施例
[0107] 本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定 されるものではない。
[0108] 実施例 1
[0109] フェライト力 なり、直径 1 mm、両端に位置する曲がり部 (端部)の高さ 7.5mm、曲がり 部間の長さ 16 mmの磁心(日立金属株式会社製のフェライト丸棒)を使用し、フェライト コアの表面を絶縁した後、線径 0.07 mmのエナメル被膜銅線を、長さ 12 mmの範囲で 1200ターン巻き付け、図 1(a)に示すアンテナを作製した。アンテナの設置面は幅 1 mm、お 16 mmであつ 7こ。
[0110] 実施例 2
アモルファス金属箔 (厚さ 15 /i m)を幅 1 mm、両曲がり部の高さ 7.5mm、曲がり部間の 長さ 16 mmの U字状に打ち抜き、この薄板を 30枚積層して厚さ 0.45mmの積層体とし、 積層体の表面を絶縁した。積層体の中央部に線径 0.07 mmのエナメル被膜銅線を長 さ 12 mmの範囲で 1200ターン巻き付け、図 1(b)に示す形状のアンテナを得た。
[0111] 比較例 1
フェライト力らなり、直径 1 mm、全長 16 mm、両端に曲がり部を有しない棒状の磁心 ( 日立金属株式会社製のフェライト丸棒)を用いた以外実施例 1と同様にして、アンテナ を得た。
[0112] 電波腕時計に模した金属ケース 70を有する試験装置の中に実施例 1及び 2、並び に比較例 1のアンテナを設置し、外部から 14 pTの磁界を印加して出力電圧を測定し た。電圧測定に用いた試験装置の形状を図 21に示す。金属ケース 70は、厚さ 1 mm である。
図 22は実施例 1のアンテナの等価回路図である。 Lと Rがアンテナの磁心 4とコイル 8 に相当する。コンデンサ Cはコイル 8に並列に接続されており、コイル 8と電気的に共 振してコンデンサの両端に Q倍の電圧が発生する。出力電圧の測定結果を表 1に示 す。
[0113] [表 1]
Figure imgf000026_0001
[0114] 実施例 3
次に、副磁路部材有するアンテナを作製し、出力電圧と Q値を測定した。 実施例 2のアンテナに副磁路部材 25dを設け、図 4(d)に示すアンテナを得た。副磁 路部材 25dとしては、磁心の積層体を構成するもの同じ薄帯 (厚さ 15 μ mのァモルファ ス金属箔)を用い、ギャップ Gはそれぞれ 1 mmとした。
副磁路部材 25dの効果を確認するために、実施例 2のアンテナについて、出力電圧 と Q値を測定した。
[0115] 実施例 4
アモルファス金属箔 (厚さ 15 /i m)を幅 1 mm、長さ 31 mmに打ち抜き、この薄板を 30 枚積層して厚さ 0.45mmの積層体とし、積層体コアの表面を絶縁した後、線径 0.07 mmのエナメル被膜銅線を、長さ 12 mmの範囲で 1200ターン巻き付けた。積層体の両 端部を 7.5mmずつ折り曲げ、得られた磁心にアモルファス金属箔 夂を載せ、アンテ ナとした。なお、磁心の端部(折り曲げた部分)と、金属箔の両端との間に僅力なギヤ ップがあるようにした。
[0116] 金属ケースの中に収容していない状態で、実施例 2 4、及び比較例 1のアンテナ に 14 pTの磁界を印加し、出力電圧及び Q値を測定した。測定結果を表 2に示す。
[0117] [表 2]
Figure imgf000027_0001
[0118] 磁心の一部に副磁路部材を取り付けることにより、磁心の内部に流入した磁束の一 部を留め、高い Q値及び高い出力電圧を得ることができた。尚、副磁路部材を有する アンテナにおいては、外部へ流出する磁束が少ないので、金属筐体に収めた場合も 有利な結果が得られると考えられる。
[0119] 実施例 5
次に示すように、図 4(c)のアンテナ 10cを製造した。 Mn-Zn系フェライト(日立金属株 式会社製フヱライト MT80D)からなり、断面が 1.5 mm角、曲がり部の間の長さ 16 mm, 曲がり部高さ 7.5mmのフェライトコアを磁心として使用し、その表面を絶縁した後、磁 心の中央部(両曲がり部の間)に、長さ 12 mmの範囲で線径 0.07 mmのエナメル被膜 銅線を 1200ターン巻き付けた。次に、板厚 0.5 mm、幅 1.5 mmのフェライト(フェライト MT80D)薄板を、プラスチック (PET)製の介在部材を挟んで磁心に取り付け、副磁路 部材とした。両側共、介在部材の厚さは 0.2 mmであった(ギャップ G = 0.2 mm)。この アンテナの設置面は幅 1.5 mm、長さ 16 mmであった。
[0120] 実施例 6
次に示すように、図 4(d)のアンテナ 20dを製造した。コバルト基アモルファス(日立金 属株式会社製 ACO-5SF)からなる金属箔 (厚さ 15 111)から幅1 mm、長さ 31 mmの薄 帯に打ち抜き、この薄帯を 30枚積層して、厚さ 0.45mmの積層体とした。積層体コアの 表面を絶縁した後、線径 0.07 mmのエナメル被膜銅線を、長さ 12 mmの範囲で 1200タ ーン巻き付け、磁心の両端部をそれぞれ高さ 7.5 mmになるように折り曲げた。実施例 5と同じアモルファス薄板をプラスチック (PET)製の介在部材を介して取り付け、副磁 路部材とした。
[0121] 比較例 2
幅 1.5 mm、全長 16 mm、卷線ストツバの立ち上がり高さ 2.5 mmの磁心に卷線を卷回 し、副磁路部材を設けない以外実施例 5と同様にして、直線状のアンテナを得た。
[0122] 実施例 5及び 6、並びに比較例 2のアンテナを図 21に示す試験装置の中に設置し、 外部より交流磁界の実効値として周波数 40 kHz,磁界強度 14 pTの磁界を印加して 出力電圧を測定した。結果を表 3に示す。
[0123] [表 3]
Figure imgf000028_0001
[0124] 実施例 7— 10
図 4(g)に示すアンテナ 20gを、次に示すように作製した。図 24に示す構造を有し、フ エライトからなる磁心 24gに、プラスチック (PET)製の板を挟んで 2枚のフェライト製部 材 (板厚 0.5 mm、幅 1.5 mm) 25gを取り付けた。表 4に示す厚さのプラスチック (PET)板 を用いて、フェライト製部材の先端間にギャップ Gのあるアンテナを組み立てた。
[0125] 実施例 11一 16
図 4(h)に示すアンテナ 20hを、次に示すように製造した。実施例 7と同じ構造の磁心 24hの上に、プラスチック (PET)製の板を挟んで 夂のフヱライト製部材 (板厚 0.5 mm、 幅 1.5 mm、長さ 16 mm)25hを設けた。表 4に示す厚さのプラスチック (PET)板を用いて 、フェライト製部材の先端間にギャップ Gのあるアンテナを組み立てた。
[0126] 参考例 2— 5
副磁路部材を磁性体ではなぐ銅板 (板厚 0.25 mm、幅 10 mm,長さ 20 mm)とした以 外実施例 11一 16と同様にして、図 4(h)に示すアンテナ 20hを組み立てた。
[0127] アンテナを金属ケースの中に収容しない状態で交流磁界の実効値として周波数 40 kHz,磁界強度 14 pTの磁界を印加し、出力電圧を測定した。 Q値の測定にはインピ 一ダンスメータを用レ、、駆動電圧 0.05 Vとした。結果を表 4に示す。 [0128] [表 4]
Figure imgf000029_0001
注 ギャップ Gは、プラスチック (PET)板の厚さを示す。
[0129] 実施例 7— 10は、出力電圧、 Q値共に比較例はり高い値を示し、磁気的なギャップ Gのある副磁路部材を設けた効果が確認された。ただし、ギャップ Gが 4.0 mmの例( 実施例 10)は 3.0 mmの例(実施例 9)に比べて出力電圧と Q値が低かった。またギヤッ プ Gが 1.0 mm未満とすると、出力電圧が低下する方向にあると考えられる。
[0130] 実施例 11一 16において、出力電圧と Q値が共に高くバランスがとれたギャップ Gは 0.5 mmであった。ギャップ Gが小さいとき、出力電圧は低くなる傾向にある力 0.025 mmの例(実施例 12)でも比較例よりは高い値を示した。
[0131] 参考例 2は、特許文献 3の導電性のシールド部材を設けた構造に類似すると考えら れる力 出力電圧が実施例 7— 16と比べて桁違いに小さかったので測定しなかった。 ギャップ Gが 0 mmのときは、磁束を捕らえる働きが抑制され出力電圧は急減すると考 えられる。またギャップ Gが 8.0 mmのときに Q値が高力 たのは、銅板の影響がなくな つたからと考える。
[0132] 以上のように、磁気的なギャップのある副磁路部材を設けたことにより、磁心の内部 に流入した磁束の一部を内部に留め、高い Q値と高い出力電圧を得ることができた。 またギャップ Gの好ましい大きさはアンテナ構造の違いにより差はある力 概ね 0.025 一 3 mmの間である。尚、副磁路部材を用いたアンテナは共振電流による外部への流 出磁束が小さいので、実施例 7— 10、 12— 16のアンテナを金属製筐体に収めた場合 も有利な結果が得られた。
[0133] 実施例 17
図 8に示すアンテナを、次のとおり作製した。 Mn- Zn系フヱライト(日立金属株式会社 製フェライト MT80D)からなり、断面が 1.5 mm角、長さ 16 mmのフェライトコアを磁心とし て使用し、この表面を絶縁した後、線径 0.07 mmのエナメル被膜銅線を磁心の中央 部に長さ 12 mmの範囲で 1200ターン巻き付けた。次に、磁心の端部に板厚 0.5 mm, 幅 1.5 mm、透磁率 500のフェライト板を密着させて副磁路部材 3bとした。
[0134] 実施例 18— 22
第二の副磁路部材(柔軟性複合材) 3bの厚さ tを表 5に示すとおりとした以外実施例 17と同様にして、アンテナ(実施例 18— 22)を組立てた。このアンテナを図 21に示す 金属ケース 70の中に設置し、周波数 40 kHz,磁界強度 14 pT (交流磁界の実効値) の磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表 5に示す。
[0135] [表 5]
Figure imgf000030_0001
図 8に示すアンテナを次のとおり作製した。 Mn- Zn系フェライト(日立金属株式会社 製フェライト MT80D)からなり、断面が 1.5 mm角、長さ 16 mmのフェライトコアを磁心とし て使用し、この表面を絶縁した後、線径 0.07 mmのエナメル被膜銅線を、磁心中央部 に長さ 12 mmの範囲で 1200ターン巻き付けた。磁心の端部に板厚 0.25 mm、幅 1.5 mm、透磁率 50の柔軟性複合材からなる副磁路部材 3aを密着させ、アンテナを得た( 実施例 23)。
[0137] 実施例 24— 27
副磁路部材 (柔軟性複合材) 3aの厚さを表 6に示すとおりとした以外実施例 23と同 様にしてアンテナを組立て、図 21に示す金属ケース 70の中に設置し、周波数 40 kHz 、磁界強度 14 pTの磁界を印加して Q値及び感度 (出力電圧)を測定した。比較のため に副磁路部材を有しない以外実施例 23と同じ構造及び材質のアンテナ(比較例 3)の 出力電圧と Q値も併記する。結果を表 6に示す。
[0138] [表 6]
Figure imgf000031_0001
[0139] 副磁路部材を設けることにより、 Q値及び感度が向上することが確認された。 Q値及 び感度は柔軟性複合材の厚さ依存した。したがって副磁路部材の効果を最大限に 引き出すには、第一及び Z又は第二の副磁路部材の厚さを好ましい範囲にする必 要がある。例えば実施例 17— 22においては、 Q値及び感度が共に高い値を示すの は t = 0.5— 1.0 mmであり、実施例 23 27においては t= 1.0— 2.0 mmである。
[0140] 主磁路部材及び第一の副磁路部材が積層体の場合や、上述の例とは異なる材質 を用いた場合であっても、第二の副磁路部材の厚さを変えることにより高い Q値及び 感度を容易に出すことが出来ると考えられる。また接触面積によっても同様の調節が 可能である。このように副磁路部材の厚さや磁心との接触面積によって Q値及び感度 を調整することは、エアギャップを設けた場合に必要なミクロンオーダのギャップ調節 に比べると、遥かに容易である。
[0141] 実施例 28
図 20に示すように、磁路部材 7と、一対の副磁路部材 3とをプリント配線基板 200上に この順に接着し、副磁路部材 3上に磁心の端部を取り付けて、キー本体を作製した。 その際、磁心の端部がプリント配線基板から離れる向きになるようにした。なお Mn-Zn 系フェライト(日立金属株式会社製フェライト MT80D)からなる磁心を用い、副磁路部 材 3には日立金属株式会社製 K-E050 (品名)のアブソシールド材を用レ、、副磁路部 材 7には日立金属株式会社製 K-E025 (品名)のアブソシールド材を用いた。アンテナ 全体の長さは 11 mm、高さが 2.9 mm、幅 3 mmであった。また、副磁路部材 3の厚さは 0.5 mm、副磁路部材 7の厚さは 0.25 mmとした。プリント配線基板のアンテナ設置面の 裏側に鉄板 201を一面に貼り付け、周波数は 125 KHz感度測定 (出力電圧測定)の磁 界強度を 45nTとして試験を行った。出力電圧と Q値を表 7に示す。比較のために副磁 路部材を有しない以外実施例 28と同じ構造及び材質のアンテナ(比較例 4)の出力 電圧と Q値も併記する。
[0142] [表 7]
Figure imgf000032_0001
[0143] 本発明のアンテナを有するキー本体は、優れた出力電圧と Q値を示した。

Claims

請求の範囲
[1] 磁心と、前記磁心に卷回されたコイルとを有し、電磁波を受信する磁気センサ型ァ ンテナであって、筐体内に設置され、前記磁心の端部が前記筐体又は前記筐体の 金属部から遠ざかる方向に曲げられてレ、ることを特徴とするアンテナ。
[2] 請求項 1に記載の磁気センサ型アンテナにおいて、前記磁心の先端部がさらに曲 げられてレ、ることを特徴とするアンテナ。
[3] 請求項 1又は 2に記載の磁気センサ型アンテナにおいて、前記磁心が複数に枝分 かれした端部を有し、前記端部のうち少なくとも一つが前記筐体又は前記筐体の金 属部から遠ざかる方向に曲げられてレ、ることを特徴とするアンテナ。
[4] 請求項 3に記載の磁気センサ型アンテナにおいて、複数の端部のうち少なくとも一 つが前記筐体又は前記筐体の金属部から遠ざかる方向に曲げられており、残りの端 部のうち少なくとも一つが別方向に曲げられていることを特徴とするアンテナ。
[5] 請求項 1一 4のいずれかに記載の磁気センサ型アンテナにおいて、前記磁心の端 部が前記筐体の内壁に沿った形状であることを特徴とするアンテナ。
[6] 請求項 1一 5のいずれかに記載の磁気センサ型アンテナにおいて、前記磁心の端 部が斜めになつていることを特徴とするアンテナ。
[7] 請求項 1一 6のいずれかに記載の磁気センサ型アンテナにおいて、前記磁心の端 部が斜めになつていると共に、前記磁心の先端部が曲げられており、前記中央部と 前記先端部が平行であることを特徴とするアンテナ。
[8] 電磁波を受信する磁気センサ型アンテナであって、磁心及び磁心に卷回されたコ ィルからなる主磁路部材と、前記磁心に取り付けられた一対の副磁路部材とを有し、 前記副磁路部材が前記磁心より小さい比透磁率を有する材料からなることを特徴と するアンテナ。
[9] 請求項 8に記載の磁気センサ型アンテナにおいて、前記副磁路部材の一端と、前 記磁心との間にギャップがあり、前記ギャップ力 .025— 3 mmであることを特徴とする アンテナ。。
[10] 請求項 8に記載の磁気センサ型アンテナにおいて、両副磁路部材の先端は前記磁 心の中腹部に位置し、両副磁路部材の先端間にギャップがあり、前記ギャップが
0.025— 3 mmであることを特徴とするアンテナ。
[11] 請求項 9又は 10に記載のアンテナにおいて、前記副磁路部材の比透磁率が 2以上 であって、前記主磁路部材より低レ、ことを特徴とするアンテナ。
[12] 請求項 1、 2、 4一 11のいずれかに記載のアンテナにおいて、筐体内に設置され、前 記磁心の端部が前記筐体又は前記筐体の金属部から遠ざかる方向に曲げられてい ることを特徴とするアンテナ。
[13] 電磁波を受信する磁気センサ型アンテナであって、磁心及び磁心に卷回されたコ ィルからなる主磁路部材と、前記磁心に取り付けられた副磁路部材とを有し、前記副 磁路部材が第一の副磁路部材と、第一の副磁路部材と前記磁心との間にエアギヤッ プなしで挟持された第二の副磁路部材とからなり、前記第二の副磁路部材は前記第 一の副磁路部材より小さい比透磁率を有することを特徴とするアンテナ。
[14] 請求項 8— 13のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記副磁路部材が、軟磁性 粉末を含有する塗料を前記主磁路部材に塗布することによって形成されたものであ ることを特徴とするアンテナ。
[15] 請求項 1一 14のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記磁心が複数の金属線を 束ねたものであることを特徴とするアンテナ。
[16] 請求項 1一 15のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記磁心が複数の薄帯の積 層体であることを特徴とするアンテナ。
[17] 請求項 13に記載のアンテナにおいて、前記磁心及び前記第一の副磁路部材が軟 磁性金属薄帯の積層体であることを特徴とするアンテナ。
[18] 請求項 8— 17のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記磁心が複数の薄帯から なる積層体であって、前記副磁路部材が前記主磁路部材の積層断面側に設置され てレ、ることを特徴とするアンテナ。
[19] 請求項 18に記載のアンテナにおいて、前記副磁路部材が複数の薄帯からなる積層 体であり、前記主磁路部材と前記副磁路部材の積層方向が同じになるように両部材 が並べられてレ、ることを特徴とするアンテナ。
[20] 磁心と、前記磁心に卷回されたコイルとを有し、電磁波を受信する磁気センサ型ァ ンテナにおいて、前記磁心及び前記コイルを収容するケースを具備し、前記ケース の比透磁率が 2以上であって、前記磁心の比透磁率より小さいことを特徴とするアン テナ。
[21] 請求項 20に記載のアンテナにおいて、前記磁心の胴部は前記ケースに収容され、 端部は前記ケースから露出していることを特徴とするアンテナ。
[22] 請求項 20又は 21に記載のアンテナにおいて、前記ケースは前記磁心の胴部を収 納する軟磁性ケース部と、前記軟磁性ケース部から延在し、前記磁心の端部を収容 するケース端部とからなり、前記軟磁性ケース部の比透磁率力 ¾以上であって、かつ 前記磁心の比透磁率より小さぐ前記ケース端部の比透磁率が前記軟磁性ケースの 比透磁率より小さいことを特徴とするアンテナ。
[23] 請求項 20又は 21に記載のアンテナにおいて、前記ケースは前記磁心の胴部を収 納する軟磁性ケース部と、前記軟磁性ケース部から延在し、前記磁心の端部を収容 する非磁性ケース部とからなり、前記軟磁性ケース部の比透磁率力 ¾以上で、かつ前 記磁心より小さいことを特徴とするアンテナ。
[24] 請求項 20— 23のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記磁心と前記磁心に卷 回されたコイルとからなる主磁路部材が前記ケースに嵌合することを特徴とするアン テナ。
[25] 請求項 20— 24のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記ケースがインジ工クショ ン成形されたものであることを特徴とするアンテナ。
[26] 請求項 20— 24のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記ケースは前記磁心と前 記磁心に卷回されたコイルとからなる主磁路部材が入れられた型枠に充填された硬 化可能なスラリーが硬化してなるものであることを特徴とするアンテナ。
[27] 請求項 20— 26のいずれかに記載のアンテナにおいて、金属製筐体内に設置され、 前記磁心の端部が前記金属製筐体から遠ざかる方向に曲げられてレ、ることを特徴と するアンテナ。
[28] 請求項 20— 26のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記アンテナ以外の金属 製部品と共に金属製筐体内又は非金属製の筐体内に設置され、前記磁心の端部が 前記金属製部品から遠ざかる方向に曲げられていることを特徴とするアンテナ。
[29] 請求項 28又は 29に記載のアンテナにおいて、前記磁心の先端部が前記金属製筐 体又は前記非金属製筐体の底面とほぼ平行であることを特徴とするアンテナ。
[30] 金属製筐体内に、請求項 1一 29のいずれかに記載のアンテナを有することを特徴と する電波時計。
[31] 送信器と受信器とを有するキーレスエントリーシステムであって、前記送信器及び 前記受信器の少なくとも一方に請求項 1一 30のいずれかに記載のアンテナが内蔵さ れてレ、ることを特徴とするキーレスエントリーシステム。
[32] RFIDタグに請求項 1一 30のいずれかに記載のアンテナを内蔵することを特徴とする RFIDシステム。
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