WO2017183934A1 - 3축 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템 - Google Patents

3축 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템 Download PDF

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WO2017183934A1
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WO
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main body
coil
antenna module
axis
thickness
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PCT/KR2017/004263
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English (en)
French (fr)
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우봉식
김철한
주현태
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Amogreentech Co Ltd
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Amogreentech Co Ltd
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    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R25/20—Means to switch the anti-theft system on or off
    • B60R25/24—Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R25/30—Detection related to theft or to other events relevant to anti-theft systems
    • B60R25/34—Detection related to theft or to other events relevant to anti-theft systems of conditions of vehicle components, e.g. of windows, door locks or gear selectors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B77/00—Vehicle locks characterised by special functions or purposes
    • E05B77/14—Specially controlled locking actions in case of open doors or in case of doors moved from an open to a closed position, e.g. lock-out prevention or self-cancelling
    • E05B77/18—Keyless locking with self-cancellation, e.g. resulting in an unlocking action when the door is being closed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop 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
    • H01Q7/06—Loop 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

Definitions

  • the present invention relates to a three-axis antenna module and a keyless entry system including the same.
  • the keyless entry system is a system for releasing the door lock without the operation of a separate key or a remote controller. When the driver holds the key, the key is automatically unlocked while the key and the electronic authentication device inside the vehicle are authenticated.
  • the antenna module used in the keyless entry system is generally implemented in a form in which a coil is wound around a rod-shaped ferrite core, and a plurality of antenna modules are mounted at predetermined positions.
  • the receiving antenna of the smart key is composed of a single antenna coil
  • the communication distance distance to receive data from the vehicle side
  • the communication distance becomes extremely short or worst depending on the direction of the magnetic field generated by the transmitting antenna of the vehicle. In this case, there was a problem that communication did not work.
  • the reception antenna embedded in the smart key has the best reception sensitivity when the axial direction of the antenna coil and the magnetic field generated by the transmission antenna of the vehicle are parallel, and the reception sensitivity is deteriorated when they are orthogonal to each other.
  • the receiving antenna is configured through a plurality of antenna coils
  • the installation space of the receiving antenna can be increased. Therefore, when the plurality of antenna coils are approached and arranged in a confined space such as a smart key, communication performance can be reduced by mutual interference between these antenna coils. There is a problem that can be degraded.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a three-axis antenna module and a keyless entry system including the same capable of realizing a thinning in a forward direction.
  • the three coils are arranged around each of the X axis, Y axis and Z axis orthogonal to each other, made of a material having a magnetic material, the first winding around the X axis At least one accommodating space for accommodating the thickness of the one coil and the second coil wound around the Y axis, the magnetic core supporting the third coil wound along the circumferential direction around the Z axis; And a plurality of terminals formed on at least one surface of the magnetic core for electrical connection with the outside.
  • the magnetic core may further include a main body supporting the first coil and the second coil; And a plurality of guide parts formed integrally with the main body and spaced apart along the circumferential direction of the main body, wherein the guide parts may protrude from the main body so as to surround the top, side, and bottom surfaces of the main body.
  • the guide portion may include a wing portion formed to extend outward in a direction parallel to the XY plane on the lower side.
  • the guide portion includes another wing portion extending outward in a direction parallel to the XY plane on the upper side, the third coil is wound in the receiving space formed between the other wing portion, the side of the guide portion and the wing portion Can be arranged.
  • the plurality of terminals may be formed on a bottom surface of the guide part.
  • the upper and lower surfaces of the main body is formed in a horizontal plane, the first coil and the second coil disposed to be orthogonal to each other on the upper and lower surfaces of the main body is accommodated by the thickness of the protrusion of the guide portion protruding from the main body Can be.
  • the protrusion thickness of the guide portion protruding from the top and bottom surfaces of the main body may be formed to have a size equal to or greater than the thickness of the winding thickness of the first coil and the winding thickness of the second coil.
  • the main body includes a protrusion that protrudes to surround the top, side, and bottom of the main body between a pair of guide parts spaced apart along the Y-axis direction, wherein the first coil includes The coil may be wound to directly contact the upper surface, the side surface, and the bottom surface, and the second coil may be wound to directly contact the side surface of the protrusion and the main body.
  • the protrusion thickness of the protrusion protruding from the main body may have a size smaller than the protrusion thickness of the guide unit protruding from the main body.
  • the above-described three-axis antenna module may be embedded in a smart key or embedded in a portable terminal, or may be embedded in a wearable device such as a smart watch.
  • the above-described three-axis antenna module among a receiver and a transmitter constituting a keyless entry system may be embedded in the receiver to implement a keyless entry system.
  • three coils each of which are wound in three axes, are directly supported by the magnetic core to increase electrical characteristics.
  • the present invention can implement a thinning by receiving the thickness of the coil through the receiving space. Through this, it is possible to apply to light and thin handheld terminal.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a three-axis antenna module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view of FIG. 1 viewed from the bottom;
  • FIG. 3 is a view illustrating one form of a magnetic core that may be applied to FIG. 1;
  • FIG. 4 is a partial cutaway view of FIG.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a region relationship between a main body, a guide part, and a wing part in FIG. 4;
  • FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a region relationship between a main body, a guide part, and a wing part in FIG. 4;
  • FIG. 6 is a view showing another form of the magnetic core that can be applied to Figure 1,
  • FIG. 7 is a partial cutaway view of FIG. 6, FIG.
  • FIG. 8 is a conceptual view illustrating a region relationship of a main body, a guide part, a protrusion part, and a wing part in FIG. 7;
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a three-axis antenna module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view of FIG. 9 from the bottom
  • FIG. 11 is a view illustrating one form of a magnetic core that may be applied to FIG. 9;
  • FIG. 12 is a partial cutaway view of FIG. 11;
  • FIG. 13 is a conceptual view illustrating a region relationship of a main body, a guide part, and a wing part in FIG. 12;
  • FIG. 15 is a partial cutaway view of FIG. 14;
  • FIG. 16 is a conceptual view for explaining a region relationship of a main body, a guide part, a protrusion part, and a wing part in FIG. 15;
  • FIG. 17 is an exemplary view showing a state in which a three-axis antenna module according to the present invention is applied to a smart key, and,
  • FIG. 18 is an exemplary view showing a state in which the three-axis antenna module according to the present invention is applied to a portable terminal.
  • the triaxial antenna module 100, 200, 300, 400 includes a plurality of coils 111, 112, 113, magnetic cores 120, 220, 320, 420, and terminals 130 as shown in FIGS. 1 and 9.
  • the coil is for performing wireless communication using a predetermined frequency band, and may be provided in plurality.
  • the coil may include a first coil 111, a second coil 112, and a third coil 113.
  • the three coils may be disposed to surround the magnetic cores 120, 220, 320, and 420, and are wound in the magnetic cores 120, 220, 320, and 420 about the X, Y, and Z axes that are orthogonal to each other. Can be.
  • the first coil 111 may be wound a plurality of times around an X axis
  • the second coil 112 may be wound a plurality of times around a Y axis
  • the third coil 113 may be Z. It may be wound around a shaft a plurality of times.
  • the three-axis antenna module (100, 200, 300, 400) according to the present invention is arranged so that the three coils (111, 112, 113) orthogonal to each other around the magnetic core (120, 220, 320, 420) is always in a stable state regardless of the inflow direction of the signal transmitted from the outside A wireless signal can be received.
  • the plurality of coils 111, 112, and 113 may be enameled wires having enamel insulation formed on the outside of a copper wire having a predetermined wire diameter, but are not limited thereto. It is noted that this is possible and all known coils used for wireless communication can be applied.
  • the magnetic cores 120, 220, 320, and 420 are disposed inside three coils 111, 112, and 113 that are wound in directions perpendicular to each other to support the three coils 111, 112, and 113 so that the three coils are always vertically disposed. .
  • the magnetic cores 120, 220, 320, and 420 may be made of a material having magnetic properties to perform the role of the inductor core.
  • the magnetic cores 120, 220, 320, and 420 may be sintered ferrites such as Mn-Zn, Ni-Zn, and Ni-Cu-Zn, but are not limited thereto. Dust cores may be used, and amorphous or nanocrystalline structures may be used. It should be noted that any soft material may be used and any known material may be used as long as it is a material having magnetic properties to form an inductor core.
  • the three-axis antenna module (100, 200, 300, 400) according to the present invention may be wound on the magnetic core (120, 220, 320, 420) so that three coils disposed perpendicular to each other directly contact the magnetic core (120, 220, 320, 420). Accordingly, the three coils 111, 112, and 113 are all disposed in direct contact with the magnetic material, thereby improving electrical characteristics of the coils.
  • the three-axis antenna module (100, 200, 300, 400) reduces the overall thickness by accepting the thickness of the first coil 111 and the second coil 112 or the winding thickness of the coil wound on the magnetic core (120, 220, 320, 420) Thinning can be achieved.
  • the three-axis antenna module (100, 200, 300, 400) according to the present invention can realize the thinning by accepting the thickness of the coils while winding each coil directly in contact with the magnetic core (120,220,320,420) can simultaneously increase the electrical characteristics of the coils.
  • the magnetic core (120,220,320,420) is formed integrally with the main body 121 and the main body 121, as shown in Figs. 3, 6, 11 and 14 and the edge side of the main body 121 It may include a plurality of guide portion 122 spaced apart in the circumferential direction.
  • the main body 121 may be formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and the plurality of guide parts 122 may be formed at corners of the main body 121, respectively.
  • the shape of the magnetic cores 120, 220, 320, and 420 is not limited thereto, and the body 121 may have a shape of a disc or a cylinder having a predetermined thickness, and the plurality of coils may be wound in a state perpendicular to each other. Note that the shape can be changed in various ways.
  • the plurality of guide portions 122 simultaneously the top, side and bottom surfaces of the main body 121 at four corners of the main body 121 as shown in FIGS. 4, 7, 12, and 15. It may be formed to have a cross-section having a substantially 'C' shape so as to surround, and may be formed to protrude to a predetermined thickness from the top, side and bottom of the main body 121, respectively.
  • the top and bottom surfaces of the main body 121 may be formed as a step surface with the top and bottom surfaces of the guide portion 122, respectively, the side of the main body 121 and the side of the guide portion 122 It may be formed in stepped surface with each other. Accordingly, the magnetic cores 120, 220, 320, and 420 have accommodation spaces S1 for accommodating the thicknesses of the first coil 111 and / or the second coil 112 on the top and four sides and the bottom of the body 121. , S2, S3, S4 may be formed respectively.
  • the protrusion thicknesses t1 and t2 of portions of the guide portion 122 protruding from the top and bottom surfaces of the main body 121 are the winding thicknesses of the first coils 111 wound around the magnetic cores 120, 220, 320, and 420.
  • the winding thickness of the second coil 112 may have a size equal to or greater than the thickness of the sum of the winding thicknesses.
  • the protrusion thickness t1 of the portion of the guide portion 122 protruding from the upper surface of the main body 121 may have the same size as the protrusion thickness t2 of the portion protruding from the bottom surface of the main body 121. It may be of different sizes.
  • the protrusion thickness t3 of the portion of the guide portion 122 protruding from the side surface of the main body 121 in a direction parallel to the X-axis direction is the same as the thickness or winding thickness of the second coil 112. It may have a larger or larger size
  • the protrusion thickness (t4) of the portion of the guide portion 122 protruding in a direction parallel to the Y-axis direction from the side of the main body 121 is the first coil 111 It may have the same size as or larger than the thickness or winding thickness.
  • the first coil 111 is wound around the X axis to surround the top, side, and bottom of the main body 121, and the first coil 111 is wound around the Y axis to surround the top, side, and bottom of the main body 121.
  • a part of the second coil 112 may be stacked in a direction perpendicular to the upper portion of the first coil 111 on the upper and lower surfaces of the main body 121, the main body
  • the thicknesses or winding thicknesses of the first coil 111 and the second coil 112 wound on the 121 are protruding thicknesses t1, t2, t3, and t4 of the guide part 122 protruding from the main body 121.
  • the first coil 111 and the second coil 112 wound around the main body 121 may not protrude outward from the top, side, and bottom surfaces of the guide part 122.
  • the magnetic cores 120, 220, 320, and 420 applied to the present invention may have the top and bottom surfaces of the main body 121 formed in a horizontal plane, as shown in FIGS. 3 and 11, but as shown in FIGS. 6 and 14.
  • the top and bottom surfaces of the main body 121 may be formed as stepped surfaces.
  • the main body 121 has a predetermined thickness t11 and t21 from at least one of the upper and lower surfaces of the main body 121 between the pair of guide parts 122 spaced apart along the Y-axis direction.
  • Protrusions 123a and 123b may be formed.
  • the protrusions 123a and 123b may have a predetermined length in a direction parallel to the Y-axis direction, and may be provided as a pair formed integrally on the upper and lower surfaces of the main body 121.
  • the protrusion thicknesses t11 and t21 of the protrusions 123a and 123b protruding from the top and bottom surfaces of the main body 121 are projected from the guide portions 122 protruding from the top and bottom surfaces of the main body 121, respectively. It may have a size relatively smaller than the thickness (t1, t2). In addition, the protrusion thicknesses t11 and t21 of the protrusions 123a and 123b protruding from the top and bottom surfaces of the main body 121 may have the same size or relative to the thickness or winding thickness of the first coil 111.
  • the step height (t12, t22) between one surface of the protrusions (123a, 123b) perpendicular to the Z-axis direction and the upper and lower surfaces of the guide portion 122 is the second coil It may be formed to have approximately the same size as the thickness or winding thickness of 112 or have a relatively larger size.
  • the receiving spaces S5 and S6 defined by the protrusions 123a and 123b and the guide portion 122 are formed between the pair of guide portions 122 spaced apart along the Y-axis direction.
  • the second coil 112 may accommodate the thickness of the two coils 112 or the winding thickness, and the second coils 112 wound around the magnetic cores 120, 220, 320, and 420 around the Y axis may be formed on one surface of the protrusions 123a and 123b and the body 121. It can be wound to directly contact the side.
  • the amount of the magnetic material constituting the magnetic cores 220 and 420 is increased as compared with the upper and lower surfaces of the main body 121 to form a horizontal surface, thereby further improving the electrical characteristics, and the protrusion 123a. , 123b may serve as a reinforcing rib to reinforce the strength of the body 121, thereby improving structural strength of the magnetic cores 220 and 420.
  • the protrusions 123a and 123b are formed on the upper and lower surfaces of the main body 121, respectively, but are not limited thereto.
  • the protrusions 123a and 123b may be the main body 121. It may be formed only on one surface of the upper and lower surfaces of.
  • the step height t12 between one surface of the protrusions 123a and 123b perpendicular to the Z axis and the top surface of the guide part 122 may include one surface of the protrusions 123a and 123b perpendicular to the Z axis and the guide part ( It may have the same size as the step height t22 between the bottom of the 122, or may have a different size.
  • the plurality of guide parts 122 support the third coil 113 wound around the Z axis along the circumferential direction of the magnetic cores 120, 220, 320, and 420, specifically, the body 121.
  • the receiving spaces S1, S2, S3, S4, S5 and S6 for accommodating the thicknesses of the first coil 111 and the second coil 112.
  • the plurality of guides 122 may be spaced apart along the circumferential direction of the main body 121 as described above, and the main body (B) may simultaneously surround the top, side, and bottom of the main body 121. 121 may be protruded.
  • the plurality of guide parts 122 may be formed at four corners of the main body 121, respectively, and protrude outward from the main body 121.
  • the third coil 113 when the third coil 113 is wound to simultaneously surround the plurality of guide parts 122 around the Z axis, the third coil 113 is wound to directly contact the side surface of the guide part 122.
  • the first coil 111 and the second coil 112 wound around the main body 121 may be perpendicular to each other.
  • each guide portion 122 is formed to protrude a predetermined thickness from the top, bottom and side of the main body 121 to the outside so that the first coil 111 is wound orthogonal to each other on the side of the main body 121 and Receiving spaces S3 and S4 for accommodating any one of the winding thicknesses of the second coil 112 may be formed, respectively.
  • the receiving space defined by the protruding portion of the guide portion 122 protruding in the X-axis direction and the side of the main body 121 in the side of the side of the main body 121 is disposed in the direction perpendicular to the X-axis (S3) may be formed, the protruding portion of the guide portion 122 protruding in the Y-axis direction and the side of the main body 121 on the side of the side of the main body 121 is disposed in the direction perpendicular to the Y-axis
  • the accommodation space S4 defined by the can be formed.
  • the thickness of the first coil 111 disposed on the side surface of the main body 121 among the first coils 111 wound around the main body 121 about the X axis is accommodated by the accommodation space S4.
  • the thickness of the second coil 112 disposed on the side surface of the main body 121 among the second coils 112 wound around the main body 121 about the Y axis may be defined by the accommodation space S3. Can be accommodated.
  • the total thickness of each coil (111, 112, 113) wound on the magnetic core 120 may be a wire diameter of the coil (111, 112, 113) itself, each coil 111, 112, 113 along the magnetic core 120 When winding to overlap a plurality of layers may be the total thickness of the wound coil.
  • the guide portion 122 may include at least one wing portion (122a, 122b) extending in a predetermined length from the side portion to the outside in a direction parallel to the XY plane.
  • the wing portions 122a and 122b support the one surface of the third coil 113 wound on the magnetic cores 120, 220, 320 and 420 around the Z axis so that the third coil 113 is separated from the magnetic cores 120, 220, 320 and 420. Can be prevented.
  • the wing parts 122a and 122b may be made of a magnetic material similarly to the main body and the wing part to improve the electrical characteristics of the third coil 113 by limiting the moving direction of the magnetic field induced in the third coil 113. Can be.
  • the wings 122a and 122b may have a size extending from the guide 122 and having a size equal to or larger than the thickness or winding thickness of the third coil 113 wound around the Z axis. have.
  • Such wings may be provided as one, or may be provided in a pair spaced apart from each other along the height direction of the guide portion 122.
  • the wing portion 122a may be provided as one, as shown in FIGS. 1 to 8, and may be formed to extend outward from the lower side of the guide portion 122. Accordingly, the wing portion 122a may prevent the third coil 113 from being separated from the magnetic cores 120 and 220 by supporting the side or the side of the third coil 113 wound around the Z axis. Electrical characteristics of the third coil 113 may be improved.
  • the magnetic cores 120 and 220 may be easily separated or taken out from the mold in the process of manufacturing the magnetic cores 120 and 220. Productivity can be increased.
  • the wing portion 122a is formed on the lower side of the guide portion 122 and the magnetic core (120,220)
  • the bonding force with the circuit board can be improved. That is, when the terminal 130 is formed to include the bottom surface of the guide portion 122 and the bottom surface of the wing portion 122a, the formation area and the length of the terminal 130 may be increased, thereby providing a circuit board 12. It is possible to simultaneously improve the stability and bonding strength of the electrical connection with the.
  • the wing portion when the wing portion is provided with one shown as extending from the lower side of the guide portion 122, but not limited to this, may extend from the upper side of the side of the guide portion 122 or the guide portion Note that one of the sides of 122 may extend outward from the middle of the height.
  • the wings may be provided in pairs at the side of the guide portion 122 as shown in FIGS. 9 to 16.
  • the pair of wings 122a and 122b are spaced apart from each other along the Z-axis direction on the side surface of the guide 122 and the pair of wings 122a and 122b and the guide.
  • An accommodation space S7 defined by the side of the portion 122 may be formed.
  • the pair of wings 122a and 122b may be formed at an upper side and a lower side of the guide portion 122, respectively.
  • the third coil 113 wound along the side surfaces of the magnetic cores 320 and 420 is accommodated in the accommodation space S7 to minimize the portion of the third coil 113 exposed to the outside from the external environment.
  • the third coil 113 may be protected.
  • all three surfaces except for one surface of the third coil 113 may be surrounded by a magnetic material, thereby further improving electrical characteristics of the third coil 113.
  • the terminal 130 is for electrical connection with the outside, and is provided to match each of the coils 111, 112, and 113 wound on the magnetic core 120 so that both end sides of the coils 111, 112, and 113 are connected one-to-one. (Not shown), the power supplied from the outside can be supplied to the coil side.
  • the terminal 130 may be formed on the bottom surface of the magnetic cores 120, 220, 320, and 420, and may be formed on the bottom surface of the guide portion 122 among the bottoms of the magnetic cores 120, 220, 320, and 420.
  • the 122 includes the wing portion 122a
  • the bottom surface of the guide portion 122 and the bottom surface of the wing portion 122a may be simultaneously included.
  • the terminal 130 may be formed to surround the side surface of the wing portion 122a together with the bottom surface of the guide portion 122 and the bottom surface of the wing portion 122a.
  • the terminal 130 is the bottom surface of the guide portion 122 as described above and Since it is formed to include the bottom surface of the wing portion 122a, the formation area and the length of the terminal 130 may be increased to simultaneously improve stability and coupling force of the electrical connection with the circuit board.
  • the plurality of terminals 130 may be formed on the bottom surface of each guide portion 122, or may be selectively formed only on a part of the plurality of guide portions 122.
  • the total number of terminals 130 formed on the bottom surfaces of the plurality of guide parts 122 is found to be sufficient if the two ends of the three coils 111, 112, and 113 that are orthogonal to each other are individually connected to each other. .
  • the terminal 130 may be electrically connected to the circuit board 12 through the SMD method.
  • the terminal 130 may be formed directly on the surface of the magnetic core (120,220,320,420) by a conductive material or a method of plating or thermal spraying, and a metal member such as Cu, Ag or the like may be formed on the surface of the magnetic core (120,220,320,420). It may be provided in a form to be attached.
  • the three-axis antenna module (100, 200, 300, 400) is the terminal 130 for the electrical connection to the outside is directly formed on one surface of the magnetic core (120, 220, 320, 420) to energize the plurality of coils (111, 112, 113) and the circuit board Since a separate structure is not required, the overall configuration is simple, and the thicknesses of the coils, in particular, the first coil 111 and the second coil 112, are accommodated through the accommodation spaces S1, S2, S3, S4, S5, S6, and S7. The thickness can be reduced by accommodating the thickness of the coil corresponding to the thickness of the coil accommodated in the accommodation space (S1, S2, S3, S4, S5, S6).
  • the terminal 130 is directly formed on one surface of the magnetic core 120, the manufacturing process is simple, and the production cost can be reduced.
  • any one of the plurality of guide portion 122 may be formed with at least one mark portion (not shown) for displaying a reference position.
  • the reference position may be a position where any one terminal directly connected to the first coil 111 is formed.
  • the mark portion (not shown) may be provided in the form of a receiving groove having a predetermined depth on the upper surface of the guide portion 122, the terminal 130 is formed directly connected to the first coil 111.
  • the mark unit is not limited thereto, and any mark can be used as long as it can be easily identified by the operator, such as a leader line, a color, and a figure.
  • the above-described three-axis antenna module 100, 200, 300, 400 may be mounted on one surface of the circuit board 12 by the SMD method. Accordingly, since the circuit board and the plurality of coils 111, 112, and 113 are energized through the terminal 130, power supplied from the outside may be supplied to the respective coils 111, 112, and 113 through the circuit board.
  • a connection terminal (not shown) corresponding to the plurality of terminals 130 may be formed on one surface of the circuit board.
  • the three-axis antenna module (100, 200, 300, 400) may include a separate protective member (not shown) for preventing the plurality of coils (111, 112, 113) to be exposed to the outside on at least one surface.
  • the protective member may be provided in the form of a protective film having flexibility, may be made of a material having rigidity, or may be a molded body using an insulating resin.
  • the protection member may be provided to cover only one surface, for example, only the upper surface of the three-axis antenna module (100,200,300,400), that is, other than the terminal 130 formed on the lower surface of the guide portion 122, namely It may be provided in a form covering both the upper surface and the side.
  • the three-axis antenna module 100, 200, 300, 400 according to the present invention described above may be applied to a keyless entry system including a low frequency transmitter and a low frequency receiver.
  • the three-axis antenna module (100, 200, 300, 400) may be installed in a key fob (KEY FOB) embedded in the smart key 10 that the user carries, as shown in FIG.
  • KEY FOB key fob
  • the key fob may include a low frequency (LF) receiver, a 3D active immobilizer, and a microcontroller including the above-described triaxial antenna modules 100, 200, 300, and 400.
  • LF low frequency
  • 3D active immobilizer 3D active immobilizer
  • microcontroller including the above-described triaxial antenna modules 100, 200, 300, and 400.
  • wireless communication using a predetermined frequency band is performed between the key fob mounted on the smart key 10 and the control unit mounted on the vehicle to wirelessly perform at least one of the door or steering of the vehicle. Locking or unlocking can be controlled.
  • the above-described three-axis antenna module (100,200,300,400) is a keyless start that allows the driver to operate the vehicle by starting, operating and stopping the engine in the electronic authentication state without the insertion or manipulation of a separate mechanical key Note that it can also be applied to systems.
  • the above-described three-axis antenna module 100, 200, 300, 400 may be implemented as a low frequency transmitter constituting a keyless entry system.
  • the above-described three-axis antenna module (100, 200, 300, 400) may be built in a portable terminal such as a smart phone as shown in Figure 18 may be driven in the form of interworking with the app, or may be embedded in a wearable device such as a smart watch It should be noted that the present invention can be applied to all of the known electronic devices that are accompanied by wireless communication such as VR devices and AR devices.

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Abstract

3축 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 3축 안테나 모듈은 세 개의 코일이 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선 배치되는 것으로서, 자성을 갖는 재질로 이루어지고, 상기 X축을 중심으로 권선되는 제1코일과 상기 Y축을 중심으로 권선되는 제2코일의 두께를 수용하기 위한 적어도 하나의 수용공간이 형성되며, 상기 Z축을 중심으로 둘레방향을 따라 권선되는 제3코일을 지지하는 자성체 코어; 및 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 자성체 코어의 적어도 일면에 형성되는 복수 개의 단자;를 포함한다.

Description

3축 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템
본 발명은 3축 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템에 관한 것이다.
키리스 엔트리 시스템은 별도의 키의 조작이나 리모컨의 조작 없이 도어 로크를 해제하는 시스템으로, 운전자가 키를 소지하면, 키와 자동차 내부의 전자인증장치가 인증되면서 자동으로 도어의 로크가 해제된다.
1980년대에 처음 선보인 현대적인 키리스 엔트리 시스템은 서킷 보드, 코드화된 RFID 기술 칩, 배터리, 그리고 소형 안테나를 사용한다. 이중 배터리와 소형 안테나가 몇 피트 떨어져 있는 차량으로 신호를 보내는 역할을 한다.
이러한 키리스 엔트리 시스템에 사용되는 안테나 모듈은 일반적으로 봉형 페라이트 코어에 코일이 감긴 형태로 구성되어 소정의 위치에 복수 개가 장착되는 형태로 구현된다.
이에 따라, 스마트키의 수신 안테나가 단일의 안테나 코일로 구성될 경우, 차량의 송신 안테나에서 발생하는 자계의 방향에 따라 통신 거리(차량 측에서의 데이터를 수신할 수 있는 거리)가 극단적으로 짧아지거나 최악의 경우에서는 통신이 되지 않는 문제가 있었다.
즉, 스마트키에 내장된 수신 안테나는 안테나 코일의 축방향과 차량의 송신 안테나가 발생시키는 자계의 방향이 평행일 때 가장 수신 감도가 좋고 서로 직교하는 경우에는 수신 감도가 나빠지는 문제가 있다.
따라서, 차량의 안테나와의 위치에 관계없이 항상 차량에서 송출된 신호를 스마트키의 수신 안테나에서 안정된 상태로 수신할 수 있도록 무지향성 특성을 얻을 수 있도록 구성할 필요가 있다.
그러나 복수의 안테나 코일을 통하여 수신 안테나를 구성한 경우 수신 안테나의 설치공간이 커질 수 있으므로 스마트키와 같이 한정된 좁은 공간에 복수의 안테나 코일을 접근시켜 배치하면, 이들 안테나 코일 간의 상호 간섭에 의해 통신 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 전방향에 대한 수신이 가능하면서도 박형화를 구현할 수 있는 3축 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 세 개의 코일이 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선 배치되는 것으로서, 자성을 갖는 재질로 이루어지고, 상기 X축을 중심으로 권선되는 제1코일과 상기 Y축을 중심으로 권선되는 제2코일의 두께를 수용하기 위한 적어도 하나의 수용공간이 형성되며, 상기 Z축을 중심으로 둘레방향을 따라 권선되는 제3코일을 지지하는 자성체 코어; 및 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 자성체 코어의 적어도 일면에 형성되는 복수 개의 단자;를 포함하는 3축 안테나 모듈을 제공한다.
또한, 상기 자성체 코어는, 상기 제1코일 및 제2코일을 지지하는 본체; 상기 본체에 일체로 형성되고, 상기 본체의 둘레방향을 따라 이격배치되는 복수 개의 가이드부;를 포함하고, 상기 가이드부는 상기 본체의 상면, 측면 및 저면을 둘러싸도록 상기 본체에 돌출형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드부는 측면 하부에 XY평면과 평행한 방향을 따라 외측으로 연장형성되는 날개부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가이드부는 측면 상부에 XY평면과 평행한 방향을 따라 외측으로 연장형성되는 다른 날개부를 포함하고, 상기 제3코일은 상기 다른 날개부, 가이드부의 측면 및 날개부 사이에 형성된 수용공간에 권선배치될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 단자는 상기 가이드부의 저면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 본체의 상면 및 하면은 수평면으로 형성되고, 상기 본체의 상면 및 저면에 서로 직교하도록 각각 배치되는 제1코일과 제2코일은 상기 본체로부터 돌출되는 가이드부의 돌출두께에 의해 그 두께가 수용될 수 있다.
또한, 상기 본체의 상면 및 저면으로부터 돌출되는 가이드부의 돌출두께는 상기 제1코일의 권선두께 및 제2코일의 권선두께를 합한 두께와 동일한 크기를 갖거나 더 큰 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
다른 예로써, 상기 본체는 상기 Y축 방향을 따라 이격배치되는 한 쌍의 가이드부 사이에 상기 본체의 상면, 측면 및 저면을 둘러싸도록 돌출형성되는 돌출부를 포함하고, 상기 제1코일은 상기 본체의 상면, 측면 및 저면에 직접 접하도록 권선되고, 상기 제2코일은 상기 돌출부 및 본체의 측면에 직접 접하도록 권선될 수 있다. 이때, 상기 본체로부터 돌출되는 돌출부의 돌출두께는 상기 본체로부터 돌출되는 가이드부의 돌출두께보다 상대적으로 작은 크기를 가질 수 있다.
한편, 상술한 3축 안테나 모듈은 스마트키에 내장되거나 휴대단말기에 내장될 수 있으며, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스에 내장될 수도 있다.
다른 실시예로써, 키리스 엔트리 시스템(keyless entry system)을 구성하는 수신기 및 송신기 중 상술한 3축 안테나 모듈이 상기 수신기에 내장되어 키리스 엔트리 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 3축 방향으로 각각 권선되는 세 개의 코일이 자성체 코어를 통해 직접 지지됨으로써 전기적인 특성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 수용공간을 통해 코일의 두께를 수용함으로써 박형화를 구현할 수 있다. 이를 통해, 경박단소형화된 휴대단말기에도 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 안테나 모듈을 나타낸 개략도,
도 2는 도 1을 저면에서 바라본 도면,
도 3은 도 1에 적용될 수 있는 자성체 코어의 일형태를 나타낸 도면,
도 4는 도 3의 부분절개도,
도 5는 도 4에서 본체와 가이드부 및 날개부의 영역관계를 설명하기 위한 개념도,
도 6은 도 1에 적용될 수 있는 자성체 코어의 다른 형태를 나타낸 도면,
도 7은 도 6의 부분절개도,
도 8은 도 7에서 본체, 가이드부, 돌출부 및 날개부의 영역관계를 설명하기 위한 개념도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3축 안테나 모듈을 나타낸 개략도,
도 10은 도 9를 저면에서 바라본 도면,
도 11은 도 9에 적용될 수 있는 자성체 코어의 일형태를 나타낸 도면,
도 12는 도 11의 부분절개도,
도 13은 도 12에서 본체와 가이드부 및 날개부의 영역관계를 설명하기 위한 개념도,
도 14는 도 9에 적용될 수 있는 자성체 코어의 다른 형태를 나타낸 도면,
도 15는 도 14의 부분절개도,
도 16은 도 15에서 본체, 가이드부, 돌출부 및 날개부의 영역관계를 설명하기 위한 개념도,
도 17은 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈이 스마트키에 적용된 상태를 나타낸 예시도, 그리고,
도 18은 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈이 휴대단말기에 적용된 상태를 나타낸 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 도 1 및 도 9에 도시된 바와 같이 복수 개의 코일(111,112,113), 자성체 코어(120,220,320,420) 및 단자(130)를 포함한다.
상기 코일은 소정의 주파수 대역을 이용하여 무선 통신을 수행하기 위한 것으로, 복수 개로 구비될 수 있다. 일례로, 상기 코일은 제1코일(111), 제2코일(112) 및 제3코일(113)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 3개의 코일은 상기 자성체 코어(120,220,320,420)를 둘러싸도록 배치될 수 있으며, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 상기 자성체 코어(120,220,320,420)에 각각 권선됨으로써 서로 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
일례로, 상기 제1코일(111)은 X축을 중심으로 복수 회 권선될 수 있고, 상기 제2코일(112)은 Y축을 중심으로 복수 회 권선될 수 있으며, 상기 제3코일(113)은 Z축을 중심으로 복수 회 권선될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 3개의 코일(111,112,113)이 자성체 코어(120,220,320,420)를 중심으로 서로 직교하도록 배치됨으로써 외부로부터 송출되는 신호의 유입방향과 관계없이 항상 안정된 상태로 무선신호를 수신할 수 있다.
본 발명에서, 상기 복수 개의 코일(111,112,113)은 소정의 선경을 갖는 구리선의 외부에 에나멜 절연이 이루어진 에나멜선이 사용될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 도전성 소재가 절연층에 의해 피복된 형태라면 모두 사용이 가능하며 무선 통신을 위해 사용되는 공지의 코일이 모두 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
상기 자성체 코어(120,220,320,420)는 서로 수직한 방향으로 권선되는 3개의 코일(111,112,113)의 내측에 배치되어 상기 3개의 코일(111,112,113)을 지지함으로써 3개의 코일이 항상 수직하게 배치된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
이와 같은 자성체 코어(120,220,320,420)는 인덕터 코어의 역할을 수행할 수 있도록 자성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 자성체 코어(120,220,320,420)는 Mn-Zn, Ni-Zn, Ni-Cu-Zn와 같은 소결 페라이트가 사용될 수 있지만 이에 한정하는 것은 아니며, 더스트 코어가 사용될 수도 있고, 비정질 또는 나노 결정 구조를 갖는 연자성 합금이 사용될 수도 있으며 인덕터 코어를 형성할 수 있도록 자성을 갖는 재질이면 공지의 모든 재질이 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
이때, 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 서로 수직하게 배치되는 3개의 코일들이 상기 자성체 코어(120,220,320,420)와 직접 접하도록 상기 자성체 코어(120,220,320,420)에 권선될 수 있다. 이에 따라, 상기 3개의 코일(111,112,113)이 모두 직접 자성체에 접하도록 배치됨으로써 상기 코일들의 전기적인 특성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 상기 자성체 코어(120,220,320,420)에 권선되는 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 두께 또는 코일의 권선두께를 수용함으로써 전체적인 두께를 줄여 박형화를 구현할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 코일들의 두께를 수용하여 박형화를 구현하면서도 각각의 코일들이 자성체 코어(120,220,320,420)에 직접 접하도록 권선됨으로써 코일들의 전기적인 특성을 동시에 높일 수 있다.
이를 위해, 상기 자성체 코어(120,220,320,420)는 도 3, 도 6, 도 11 및 도 14에 도시된 바와 같이 본체(121)와, 상기 본체(121)에 일체로 형성되고 상기 본체(121)의 테두리측에 둘레방향을 따라 이격배치되는 복수 개의 가이드부(122)를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 본체(121)는 대략 직육면체 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 복수 개의 가이드부(122)는 상기 본체(121)의 모서리 측에 각각 형성될 수 있다. 그러나, 상기 자성체 코어(120,220,320,420)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 본체(121)는 소정의 두께를 갖는 원판 또는 원기둥의 형상일 수 있으며, 상기 복수 개의 코일이 서로 수직한 상태로 권선될 수 있는 형상이라면 다양하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다.
이때, 상기 복수 개의 가이드부(122)는 도 4, 도 7, 도 12 및 도 15에 도시된 바와 같이 상기 본체(121)의 네 모서리 측에서 상기 본체(121)의 상면, 측면 및 저면을 동시에 둘러싸도록 대략 'ㄷ'자 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 본체(121)의 상면, 측면 및 저면으로부터 소정의 두께로 각각 돌출되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 본체(121)의 상면 및 저면은 상기 가이드부(122)의 상면 및 저면과 각각 단차면으로 형성될 수 있으며, 상기 본체(121)의 측면 역시 상기 가이드부(122)의 측면과 서로 단차면으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 자성체 코어(120,220,320,420)는 상기 본체(121)의 상면과 4개의 측면 및 저면에 상기 제1코일(111) 및/또는 제2코일(112)의 두께를 수용하기 위한 수용공간(S1,S2,S3,S4)이 각각 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드부(122) 중 상기 본체(121)의 상면 및 저면으로부터 각각 돌출되는 부분의 돌출두께(t1,t2)는 상기 자성체 코어(120,220,320,420)에 권선되는 제1코일(111)의 권선두께 및 제2코일(112)의 권선두께를 합한 두께와 동일한 크기를 갖거나 더 큰 크기를 가질 수 있다. 여기서, 상기 가이드부(122) 중 상기 본체(121)의 상면으로부터 돌출되는 부분의 돌출두께(t1)는 상기 본체(121)의 저면으로부터 돌출되는 부분의 돌출두께(t2)와 서로 동일한 크기를 가질 수도 있고 서로 다른 크기를 가질 수도 있다.
더불어, 상기 가이드부(122) 중 상기 본체(121)의 측면으로부터 X축 방향과 평행한 방향으로 돌출되는 부분의 돌출두께(t3)는 상기 제2코일(112)의 두께 또는 권선두께와 동일한 크기를 갖거나 더 큰 크기를 가질 수 있으며, 상기 가이드부(122) 중 상기 본체(121)의 측면으로부터 Y축 방향과 평행한 방향으로 돌출되는 부분의 돌출두께(t4)는 상기 제1코일(111)의 두께 또는 권선두께와 동일한 크기를 갖거나 더 큰 크기를 가질 수 있다.
이로 인해, X축을 중심으로 상기 본체(121)의 상면, 측면 및 저면을 둘러싸도록 제1코일(111)을 권선한 후 Y축을 중심으로 상기 본체(121)의 상면, 측면 및 저면을 둘러싸도록 제2코일(112)을 권선하게 되면, 상기 제2코일(112)의 일부는 본체(121)의 상면과 저면에서 상기 제1코일(111)의 상부에 수직한 방향으로 적층될 수 있으며, 상기 본체(121)에 권선된 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 두께 또는 권선두께는 상기 본체(121)로부터 돌출된 가이드부(122)의 돌출두께(t1,t2,t3,t4)에 의해 수용될 수 있다. 이에 따라, 상기 본체(121)를 중심으로 권선된 제1코일(111) 및 제2코일(112)은 상기 가이드부(122)의 상면, 측면 및 저면으로부터 외부로 돌출되지 않을 수 있다.
이때, 본 발명에 적용되는 자성체 코어(120,220,320,420)는 도 3 및 도 11에 도시된 바와 같이 상기 본체(121)의 상면 및 저면이 수평면으로 형성될 수도 있지만, 도 6 및 도 14에 도시된 바와 같이 상기 본체(121)의 상면 및 저면이 단차면으로 형성될 수도 있다.
즉, 상기 본체(121)는 Y축 방향을 따라 이격배치되는 한 쌍의 가이드부(122) 사이에 상기 본체(121)의 상면 및 저면 중 적어도 어느 일면으로부터 소정의 두께(t11,t21)를 갖는 돌출부(123a,123b)가 형성될 수 있다.
일례로, 상기 돌출부(123a,123b)는 Y축 방향과 평행한 방향으로 소정의 길이를 갖추어 상기 본체(121)의 상면과 하면에 각각 일체로 형성되는 한 쌍으로 구비될 수 있다.
이때, 상기 본체(121)의 상면 및 저면으로부터 각각 돌출되는 돌출부(123a,123b)의 돌출두께(t11,t21)는 상기 본체(121)의 상면 및 저면으로부터 각각 돌출되는 가이드부(122)의 돌출두께(t1,t2)보다 상대적으로 작은 크기를 가질 수 있다. 더불어, 상기 본체(121)의 상면 및 저면으로부터 각각 돌출되는 돌출부(123a,123b)의 돌출두께(t11,t21)는 상기 제1코일(111)의 두께 또는 권선두께와 대략 동일한 크기를 갖거나 상대적으로 더 큰 크기를 갖도록 형성될 수 있으며, Z축 방향과 수직한 돌출부(123a,123b)의 일면과 상기 가이드부(122)의 상면 및 저면 사이의 단차높이(t12,t22)는 상기 제2코일(112)의 두께 또는 권선두께와 대략 동일한 크기를 갖거나 상대적으로 더 큰 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
이에 따라, Y축 방향을 따라 이격배치된 한 쌍의 가이드부(122) 사이에는 상기 돌출부(123a,123b) 및 가이드부(122)에 의해 규정되는 수용공간(S5,S6)이 형성되어 상기 제2코일(112)의 두께 또는 권선두께를 수용할 수 있으며, Y축을 중심으로 자성체 코어(120,220,320,420)에 권선되는 제2코일(112)은 상기 돌출부(123a,123b)의 일면 및 본체(121)의 측면에 직접 접하도록 권선될 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 본체(121)의 상면 및 저면이 수평면으로 형성되는 형태에 비하여 상기 자성체 코어(220,420)를 구성하는 자성체의 사용량이 증가함으로써 전기적인 특성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 상기 돌출부(123a,123b)가 본체(121)의 강도를 보강하는 보강리브의 역할을 수행할 수 있음으로써 자성체 코어(220,420)의 구조적인 강도를 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 돌출부(123a,123b)가 상기 본체(121)의 상면과 하면에 각각 형성되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 돌출부(123a,123b)는 상기 본체(121)의 상면과 하면 중 어느 일면에만 형성될 수도 있다. 더불어, Z축과 수직한 돌출부(123a,123b)의 일면과 상기 가이드부(122)의 상면 사이의 단차높이(t12)는 Z축과 수직한 돌출부(123a,123b)의 일면과 상기 가이드부(122)의 저면 사이의 단차높이(t22)와 서로 동일한 크기를 가질 수도 있고 서로 다른 크기를 가질 수도 있다.
상기 복수 개의 가이드부(122)는 상기 자성체 코어(120,220,320,420)의 둘레 방향, 구체적으로는 본체(121)의 측면을 따라 Z축을 중심으로 권선되는 제3코일(113)을 지지함과 더불어, 같이 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 두께를 수용하기 위한 수용공간(S1,S2,S3,S4,S5,S6)을 형성하기 위한 것이다.
이를 위해, 상기 복수 개의 가이드부(122)는 상술한 바와 같이 상기 본체(121)의 둘레방향을 따라 이격배치될 수 있으며, 상기 본체(121)의 상면, 측면 및 저면을 동시에 둘러싸도록 상기 본체(121)에 돌출형성될 수 있다.
일례로, 상기 복수 개의 가이드부(122)는 상기 본체(121)의 네 모서리 측에 각각 형성될 수 있으며, 상기 본체(121)로부터 외측으로 돌출형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제3코일(113)을 Z축을 중심으로 복수 개의 가이드부(122)를 동시에 둘러싸도록 권선하면, 상기 제3코일(113)은 상기 가이드부(122)의 측면과 직접 접하도록 권선될 수 있으며 상기 본체(121)에 권선된 제1코일(111) 및 제2코일(112)과 각각 수직한 상태가 유지될 수 있다. 더불어, 각각의 가이드부(122)가 상기 본체(121)의 상면, 저면 및 측면으로부터 외측으로 일정두께 돌출되도록 형성됨으로써 상기 본체(121)의 측면에는 서로 직교하게 권선되는 제1코일(111) 및 제2코일(112) 중 어느 하나의 권선두께를 수용하기 위한 수용공간(S3,S4)이 각각 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 본체(121)의 측면 중 X축과 수직한 방향에 배치되는 측면측에는 상기 본체(121)의 측면과 X축 방향으로 돌출되는 가이드부(122)의 돌출부분에 의해 규정되는 수용공간(S3)이 형성될 수 있고, 상기 본체(121)의 측면 중 Y축과 수직한 방향에 배치되는 측면측에는 상기 본체(121)의 측면과 Y축 방향으로 돌출되는 가이드부(122)의 돌출부분에 의해 규정되는 수용공간(S4)이 형성될 수 있다.
이에 따라, X축을 중심으로 상기 본체(121)에 권선되는 제1코일(111) 중 상기 본체(121)의 측면에 배치되는 제1코일(111)의 두께는 상기 수용공간(S4)에 의해 수용될 수 있고, Y축을 중심으로 상기 본체(121)에 권선되는 제2코일(112) 중 상기 본체(121)의 측면에 배치하는 제2코일(112)의 두께는 상기 수용공간(S3)에 의해 수용될 수 있다.
본 발명에서, 상기 자성체 코어(120)에 권선되는 각각의 코일(111,112,113)의 전체두께는 코일(111,112,113)) 자체의 선경일 수도 있고, 각각의 코일(111,112,113)이 상기 자성체 코어(120)를 따라 복수 개의 층으로 중첩되도록 권선되는 경우 권선된 코일의 전체두께일 수 있다.
한편, 상기 가이드부(122)는 XY평면과 평행한 방향을 따라 측부로부터 외측으로 일정길이 연장형성되는 적어도 하나의 날개부(122a,122b)를 포함할 수 있다.
이와 같은 날개부(122a,122b)는 Z축을 중심으로 상기 자성체 코어(120,220,320,420)에 권선되는 제3코일(113)의 일면을 지지함으로써 상기 제3코일(113)이 자성체 코어(120,220,320,420)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 상기 날개부(122a,122b) 역시 본체 및 날개부와 마찬가지로 자성체로 이루어져 상기 제3코일(113)에 유기되는 자기장의 이동방향을 제한함으로써 상기 제3코일(113)의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 날개부(122a,122b)는 상기 가이드부(122)로부터 연장되는 길이가 Z축을 중심으로 권선되는 제3코일(113)의 두께 또는 권선두께와 동일하거나 상대적으로 더 큰 크기를 가질 수 있다.
이와 같은 날개부는 하나로 구비될 수도 있고, 상기 가이드부(122)의 높이방향을 따라 서로 이격배치되는 한 쌍으로 구비될 수도 있다.
일례로, 상기 날개부(122a)는 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 하나로 구비되어 상기 가이드부(122)의 측면 하부에 외측으로 연장형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 날개부(122a)는 Z축을 중심으로 권선되는 제3코일(113)의 측부 또는 측면을 지지함으로써 상기 제3코일(113)이 자성체 코어(120,220)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있으며 상기 제3코일(113)의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 날개부(122a)가 가이드부(122)의 측면 하부측에만 돌출되도록 형성됨으로써 자성체 코어(120,220)를 제조하는 과정에서 금형으로부터 자성체 코어(120,220)를 용이하게 분리 또는 취출할 수 있어 작업생산성을 높일 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200)이 회로기판(12)에 SMD 방식으로 실장되는 경우 상기 날개부(122a)가 가이드부(122)의 측면 하부에 형성됨으로써 자성체 코어(120,220)와 회로기판과의 접촉면적을 증가시켜 회로기판과의 결합력을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 가이드부(122)의 저면 및 날개부(122a)의 저면을 포함하도록 단자(130)가 형성되는 경우 상기 단자(130)의 형성면적 및 길이를 증가시킬 수 있음으로써 회로기판(12)과의 전기적인 연결의 안정성 및 결합력을 동시에 향상시킬 수 있다.
한편, 도면에는 상기 날개부가 하나로 구비되는 경우 상기 가이드부(122)의 측면 하부로부터 연장되는 것으로 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 가이드부(122)의 측면 상부측으로부터 연장될 수도 있고 상기 가이드부(122)의 측면 중 높이 중간으로부터 외측으로 연장될 수도 있음을 밝혀둔다.
다른 예로써, 상기 날개부는 도 9 내지 도 16에 도시된 바와 같이 상기 가이드부(122)의 측면에서 한 쌍으로 구비될 수도 있다.
이와 같은 경우, 상기 한 쌍의 날개부(122a,122b)는 상기 가이드부(122)의 측면 측에 Z축 방향을 따라 서로 간격을 두고 이격배치됨으로써 한 쌍의 날개부(122a,122b) 및 가이드부(122)의 측면에 의해 규정되는 수용공간(S7)이 형성될 수 있다.
일례로, 상기 한 쌍의 날개부(122a,122b)는 상기 가이드부(122)의 측면 상부와 측면 하부에 각각 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 수용공간(S7)측에는 상기 자성체 코어(320,420)의 측면을 따라 권선되는 제3코일(113)이 수용됨으로써 상기 제3코일(113)이 외부로 노출되는 부분을 최소화하여 외부환경으로부터 제3코일(113)을 보호할 수 있다. 더불어, 상기 제3코일(113)의 일면을 제외한 나머지 3면이 모두 자성체에 의해 둘러싸일 수 있음으로써 제3코일(113)의 전기적 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 단자(130)는 외부와의 전기적인 연결을 위한 것으로, 상기 자성체 코어(120)에 권선되는 각각의 코일(111,112,113)과 매칭되도록 구비되어 각각의 코일(111,112,113)의 양 단부측이 일대일로 연결(미도시)됨으로써 외부로부터 공급되는 전원을 상기 코일 측으로 공급할 수 있다.
일례로, 상기 단자(130)는 상기 자성체 코어(120,220,320,420)의 저면에 형성될 수 있고, 상기 자성체 코어(120,220,320,420)의 저면 중 상기 가이드부(122)의 저면에 형성될 수 있으며, 상기 가이드부(122)가 날개부(122a)를 포함하는 경우 상기 가이드부(122)의 저면 및 날개부(122a)의 저면을 동시에 포함하도록 형성될 수 있다. 더불어, 도면에 도시하지는 않았지만 상기 단자(130)는 상기 가이드부(122)의 저면 및 날개부(122a)의 저면과 더불어 날개부(122a)의 측면을 감싸도록 형성될 수도 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 상술한 바와 같이 회로기판(12)에 SMD 방식으로 실장되는 경우 상술한 바와 같이 상기 단자(130)가 상기 가이드부(122)의 저면 및 날개부(122a)의 저면을 포함하도록 형성됨으로써 상기 단자(130)의 형성면적 및 길이를 증가시켜 회로기판과의 전기적인 연결의 안정성 및 결합력을 동시에 향상시킬 수 있다.
본 발명에서, 상기 복수 개의 단자(130)는 각각의 가이드부(122)의 저면에 각각 형성될 수도 있고, 복수 개의 가이드부(122) 중 일부에만 선택적으로 형성될 수도 있다. 다만, 복수 개의 가이드부(122)의 저면에 형성되는 단자(130)의 총 개수는 서로 직교하게 배치되는 3개의 코일(111,112,113)의 양단부가 각각 개별적으로 연결될 수 있도록 6개 이상이면 족함을 밝혀둔다.
이와 같은 단자(130)는 SMD 방식을 통해 회로기판(12)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 단자(130)는 도전성 재료가 도금 또는 용사의 방법을 통해 상기 자성체 코어(120,220,320,420)의 표면에 직접 형성될 수도 있고, Cu, Ag 등과 같은 금속부재가 상기 자성체 코어(120,220,320,420)의 표면에 부착되는 형태로 구비될 수도 있다.
즉, 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 외부와의 전기적인 연결을 위한 단자(130)가 자성체 코어(120,220,320,420)의 일면에 직접 형성됨으로써 상기 복수 개의 코일(111,112,113)과 회로기판을 통전시키기 위한 별도의 구조가 불필요하므로 전체적인 구성이 단순하고, 수용공간(S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7)을 통해 코일들의 두께, 특히 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 두께를 수용하여 상기 수용공간(S1,S2,S3,S4,S5,S6)에 수용된 코일두께에 해당하는 만큼의 두께를 줄일 수 있으므로 박형화를 구현할 수 있다. 또한, 상기 단자(130)가 자성체 코어(120)의 일면에 직접 형성되므로 제작 공정이 단순하고, 생산원가를 줄일 수 있다.
한편, 상기 복수 개의 가이드부(122) 중 어느 하나는 기준위치를 표시하기 위한 적어도 하나의 마크부(미도시)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 기준위치는 복수 개의 단자 중 제1코일(111)과 직접 연결되는 어느 하나의 단자가 형성된 위치일 수 있다.
일례로, 상기 마크부(미도시)는 상기 제1코일(111)과 직접 연결되는 단자(130)가 형성된 가이드부(122)의 상면에 소정의 깊이를 갖는 수용홈의 형태로 구비될 수 있다. 그러나, 상기 마크부를 이에 한정하는 것은 아니며 지시선, 색상, 도형 등과 같이 작업자가 육안으로 용이하게 식별할 수 있는 형태라면 모두 사용 가능함을 밝혀둔다.
상술한 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 회로기판(12)의 일면에 SMD 방식으로 실장될 수 있다. 이에 따라, 상기 회로기판과 복수 개의 코일(111,112,113)이 단자(130)를 통해 통전됨으로써 외부로부터 제공되는 전원이 회로기판을 통해 각각의 코일(111,112,113) 측으로 공급될 수 있다. 여기서, 상기 회로기판의 일면에는 상기 복수 개의 단자(130)와 대응되는 접속단자(미도시)가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 적어도 일면에 상기 복수 개의 코일(111,112,113)이 외부로 노출되는 것을 방지하기 위한 별도의 보호부재(미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 보호부재는 가요성을 갖는 보호필름의 형태로 구비될 수도 있고, 강성을 갖는 소재로 이루어질 수도 있으며 절연성 수지를 이용한 몰딩체일 수도 있다.
또한, 상기 보호부재는 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)의 일면, 일례로 상부면만을 덮는 형태로 구비될 수도 있고, 상기 가이드부(122)의 하부면에 형성된 단자(130)를 제외한 나머지 부분, 즉, 상부면과 측면을 모두 덮는 형태로 구비될 수도 있다.
상술한 본 발명에 따른 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 저주파 송신기와 저주파 수신기를 포함하는 키리스 엔트리 시스템에 적용될 수 있다.
일례로, 상기 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 도 17에 도시된 바와 같이 사용자가 휴대하는 스마트키(10)에 내장된 키 포브(KEY FOB)에 설치될 수 있다.
여기서, 상기 키 포브(KEY FOB)에는 상술한 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)을 포함하는 저주파(LF) 수신기, 3D 액티브 이모빌라이저(immobilizer) 및 마이크로콘트롤러가 구비될 수 있다.
이에 따라, 스마트 키(10)에 탑재된 키 포브(KEY FOB)와 차량에 탑재된 제어부 사이에는 소정의 주파수 대역을 이용한 무선 통신이 이루어짐으로써 무선으로 차량의 도어 또는 스티어링(steering) 중 적어도 하나의 로크(lock) 또는 언로크(unlock)가 제어될 수 있다.
또한, 상술한 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 운전자가 별도의 기계적인 키의 삽입이나 조작 없이, 전자 인증되어 있는 상태에서 엔진의 시동, 작동 및 정지를 수행하여 자동차를 운행할 수 있는 키리스 스타트 시스템에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다. 또한, 상술한 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 키리스 엔트리 시스템을 구성하는 저주파 송신기로 구현될 수도 있음을 밝혀둔다.
더불어, 상술한 3축 안테나 모듈(100,200,300,400)은 도 18에 도시된 바와 같이 스마트폰과 같은 휴대단말기에 내장되어 앱과 연동되는 형태로 구동될 수도 있고, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스에 내장될 수도 있으며, VR기기, AR 기기와 같은 무선 통신이 수반되는 공지의 전자기기에 모두 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 세 개의 코일이 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선 배치되는 3축 안테나 모듈에 있어서,
    자성을 갖는 재질로 이루어지고, 상기 X축을 중심으로 권선되는 제1코일과 상기 Y축을 중심으로 권선되는 제2코일의 두께를 수용하기 위한 적어도 하나의 수용공간이 형성되며, 상기 Z축을 중심으로 둘레방향을 따라 권선되는 제3코일을 지지하는 자성체 코어; 및
    외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 자성체 코어의 적어도 일면에 형성되는 복수 개의 단자;를 포함하는 3축 안테나 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자성체 코어는, 상기 제1코일 및 제2코일을 지지하는 본체;
    상기 본체에 일체로 형성되고, 상기 본체의 둘레방향을 따라 이격배치되는 복수 개의 가이드부;를 포함하고,
    상기 가이드부는 상기 본체의 상면, 측면 및 저면을 둘러싸도록 상기 본체에 돌출형성되는 3축 안테나 모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가이드부는 측면 하부에 XY평면과 평행한 방향을 따라 외측으로 연장형성되는 날개부를 포함하는 3축 안테나 모듈.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가이드부는 측면 상부에 XY평면과 평행한 방향을 따라 외측으로 연장형성되는 다른 날개부를 포함하고,
    상기 제3코일은 상기 다른 날개부, 가이드부의 측면 및 날개부 사이에 형성된 수용공간에 권선배치되는 3축 안테나 모듈.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 복수 개의 단자는 상기 가이드부의 저면에 직접 형성되는 3축 안테나 모듈.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 본체의 상면 및 하면은 수평면으로 형성되고, 상기 본체의 상면 및 저면에 서로 직교하도록 각각 배치되는 제1코일과 제2코일은 상기 본체로부터 돌출되는 가이드부의 돌출두께에 의해 그 두께가 수용되는 3축 안테나 모듈.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 본체의 상면 및 저면으로부터 돌출되는 가이드부의 돌출두께는 상기 제1코일의 권선두께 및 제2코일의 권선두께를 합한 두께와 동일한 크기를 갖거나 더 큰 크기를 갖도록 형성되는 3축 안테나 모듈.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 본체는 Y축 방향을 따라 이격배치되는 한 쌍의 가이드부 사이에 상기 본체의 상면 및 저면 중 적어도 일면으로부터 돌출형성되는 돌출부를 포함하고,
    상기 제1코일은 상기 본체의 상면, 측면 및 저면에 직접 접하도록 권선되고, 상기 제2코일은 상기 돌출부 및 본체의 측면에 직접 접하도록 권선되는 3축 안테나 모듈.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 본체로부터 돌출되는 돌출부의 돌출두께는 상기 본체로부터 돌출되는 가이드부의 돌출두께보다 상대적으로 작은 크기를 갖는 3축 안테나 모듈.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 가이드부는 측면 하부에 XY평면과 평행한 방향을 따라 외측으로 연장형성되는 날개부를 포함하는 3축 안테나 모듈.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 가이드부는 측면 상부에 XY평면과 평행한 방향을 따라 외측으로 연장형성되는 다른 날개부를 포함하고,
    상기 제3코일은 상기 다른 날개부, 가이드부의 측면 및 날개부 사이에 형성된 공간에 권선배치되는 3축 안테나 모듈.
  12. 청구항 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 3축 안테나 모듈이 내장된 스마트키.
  13. 청구항 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 3축 안테나 모듈이 내장된 휴대단말기.
  14. 청구항 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 3축 안테나 모듈이 내장된 웨어러블 디바이스.
  15. 수신기; 및 송신기;를 포함하는 키리스 엔트리 시스템(keyless entry system)으로서,
    청구항 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 3축 안테나 모듈이 상기 수신기에 내장되는 키리스 엔트리 시스템.
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