WO2017183935A1 - 3축 저주파 안테나모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템 - Google Patents

3축 저주파 안테나모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템 Download PDF

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WO2017183935A1
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magnetic core
antenna module
frequency antenna
axis
low frequency
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PCT/KR2017/004265
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우봉식
김철한
주현태
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주식회사 아모그린텍
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R25/00—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles
    • B60R25/20—Means to switch the anti-theft system on or off
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • 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 low frequency antenna module and a keyless entry system including the same, and a three-axis low frequency antenna module applicable to a keyless entry system for wirelessly controlling locking or opening of a door of a vehicle, and including the same.
  • a keyless entry system a three-axis low frequency antenna module and a keyless entry system including the same, and a three-axis low frequency antenna module applicable to a keyless entry system for wirelessly controlling locking or opening of a door of a vehicle, and including the same.
  • the keyless entry method refers to a method in which the door lock is released by the driver without a separate key operation or a remote control operation.
  • the door is automatically unlocked when the key and the electronic authentication device inside the vehicle transmit and receive data with each other.
  • the keyless entry method a modern keyless entry system first introduced in the 1980s, uses circuit boards, coded RFID technology chips, batteries, and small antennas. Dual batteries and a small antenna send signals to vehicles a few feet away.
  • the RFID chip embedded in the remote starter includes an optional codeset designed to work with the vehicle.
  • the remote starter When the lock release button is pressed, the remote starter will send a code with an instruction to open the car door. If the receiver, activated simultaneously with the unlock button, receives the code as expected, the vehicle moves according to the instructions, such as unlocking and opening the door, otherwise it will not respond.
  • This keyless entry method is in the spotlight of consumers because it is useful for its convenience and prevention of theft.
  • the antenna module used in the keyless entry method 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 a predetermined position.
  • 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 extreme depending on the positional relationship with the direction of the magnetic field generated by the transmitting antenna of the vehicle.
  • 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.
  • a three-axis antenna module has been proposed to wind three coils perpendicularly to each other so that reception in all directions is possible.
  • the conventional three-axis antenna module requires a manual work for winding both ends of the three coils, that is, a total of six ends on the connection terminal side, each coil is exposed to the outside in a state wound around the magnetic core Is common.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a three-axis low frequency antenna module and a keyless entry system including the same that can improve a defect problem such as a coil disconnection problem.
  • another object of the present invention is to provide a three-axis low-frequency antenna module and a keyless entry system including the same, which can omit the winding work of the coil for electrical connection.
  • Another object of the present invention is to provide a three-axis low frequency antenna module and a keyless entry system including the same, which can minimize the contact area between the terminal member and the magnetic material, which are conductive members, to reduce the characteristics caused by the eddy current.
  • the present invention provides three coils each wound around X, Y, and Z axes that are orthogonal to each other and disposed perpendicularly to each other; A magnetic core supporting the three coils disposed perpendicular to each other; And a plurality of terminal parts disposed on one side of the magnetic core and welded to both ends of the three coils.
  • At least a portion of the plurality of terminal portions may be directly bonded to the magnetic core side, and the terminal portion may be directly connected to the magnetic core and the first portion directly contacting with the magnetic core from an end portion of the first portion for electrical connection. It may include a second portion to be bent.
  • At least one of the plurality of terminal portions may be formed with a separation prevention for preventing separation from the magnetic core.
  • a gap portion for minimizing a contact area between the terminal portion and the magnetic core may be formed between opposing surfaces of the terminal portion and the magnetic core facing each other.
  • the gap portion may be implemented through a protrusion formed on the terminal portion, or may be formed through an insulating member disposed between the magnetic core and the terminal portion facing each other.
  • the above-mentioned three-axis low frequency antenna module may be embedded in a smart key or embedded in a portable terminal, embedded in a wearable device such as a smart watch, and embedded in a receiver constituting a keyless entry system. It is also possible to implement a keyless entry system.
  • the terminal portion is directly attached to the magnetic core and the end portion of the coil is directly welded to the terminal portion, thereby preventing the breakage of the coil, thereby reducing the defective rate, and it is possible to omit the winding work of the coil, thereby improving workability and producing cost. Can reduce the cost.
  • the present invention can prevent the deterioration of characteristics due to the eddy current by minimizing the contact area of the magnetic core and the terminal portion.
  • FIG. 1 is an external view showing a triaxial low frequency antenna module according to the present invention
  • FIG. 2 is a bottom view of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a partial cutaway view of FIG.
  • FIG. 4 is a bottom plan view illustrating a relationship between a cutout formed in a terminal part and a third coil in FIG. 1;
  • FIG. 5 is a view showing a coupling relationship between a magnetic core, a terminal portion, and a coil in a three-axis low frequency antenna module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is an exploded view of FIG. 5;
  • FIG. 7 is a view of a portion cut away from FIG. 5; FIG.
  • FIG. 8 is a view illustrating a state in which a coil is removed from FIG. 7;
  • 9A and 9B are cross-sectional views in the A-A direction and B-B direction in FIG. 5;
  • FIG. 10 is a view showing a coupling relationship between a magnetic core, a terminal portion, and a coil in a three-axis low frequency antenna module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an exploded view of FIG. 10;
  • FIG. 12 is an external view showing a triaxial low frequency antenna module according to the present invention.
  • FIG. 13 is a bottom view of FIG. 12; FIG.
  • FIG. 14 is a partial cutaway view of FIG. 12;
  • FIG. 15 is a bottom plan view illustrating a relationship between a cutout formed in a terminal and a third coil in FIG. 12;
  • 16 is a view showing a coupling relationship between a magnetic core, a terminal portion, and a coil in a three-axis low frequency antenna module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is an exploded view of FIG. 16,
  • FIG. 18 is a view of a portion of FIG. 16 cut away;
  • FIG. 19 is a view illustrating a state in which a coil is removed from FIG. 18;
  • 20A and 20B are cross-sectional views taken along the C-C direction and the D-D direction of FIG. 16;
  • 21A and 21B are sectional views taken along a C-C direction and a D-D direction of FIG. 16, illustrating a case where a gap portion is formed through an insulating member.
  • FIG. 22 is an exemplary diagram of a keyless entry system to which a three-axis low frequency antenna module according to the present invention is applied.
  • the three-axis low frequency antenna module 100, 200, 300 is a plurality of coils (111, 112, 113), magnetic core (120, 220, 320) and the terminal portion 130, 130 ', 130 ", 330 as shown in Figs. ).
  • the plurality of coils 111, 112, and 113 are used to perform low frequency communication by generating a signal in a predetermined frequency band, and may include a first coil 111, a second coil 112, and a third coil 113.
  • the three coils may be arranged to be perpendicular to each other by winding each of the X, Y, and Z axes that are perpendicular to each other.
  • the first coil 111 may be wound a plurality of times around a Y axis
  • the second coil 112 may be wound a plurality of times around an X axis
  • the third coil 113 may be Z. It may be wound multiple times around the axis (see FIGS. 5, 10, 16 and 18).
  • the three-axis low frequency antenna module (100, 200, 300) is arranged so that the three coils (111, 112, 113) orthogonal to each other can receive a signal transmitted from the outside in a stable state at all times regardless of the direction of the low frequency antenna module.
  • the plurality of coils 111, 112, and 113 may be enameled wires having enamel insulation formed outside of copper wires having a predetermined wire diameter.
  • the material of the coil is not limited thereto, and it is understood that all materials can be used as long as the conductive material is covered with an insulating layer.
  • the magnetic cores 120, 220, and 320 are made of a magnetic material to serve as an inductor core.
  • the magnetic cores 120, 220, and 320 may be sintered ferrites such as Mn-Zn, Ni-Zn, and Ni-Cu-Zn, but are not limited thereto. Dust cores may be used to form inductor cores. Note that any material having magnetic properties can be used.
  • the magnetic core (120, 220, 320) may be a soft magnetic alloy having an amorphous or nanocrystalline structure.
  • the magnetic cores 120, 220, and 320 may support the respective coils 111, 112, and 113 so that the three coils 111, 112, and 113 disposed orthogonally to each other along with the role of the inductor core may maintain an orthogonal state. .
  • the coils 111, 112 and 113 may be orthogonal to each other.
  • one side of the plurality of coils 111, 112, and 113 wound on the magnetic cores 120, 220, and 320 may be covered by the magnetic cores 120, 220, and 320.
  • the magnetic core (120, 220, 320) to accommodate the first receiving portion (S1) for accommodating the first coil 111 is wound around the Y axis, and the second coil (112) wound around the X axis.
  • a third accommodating part S3 for accommodating the second accommodating part S2 and a third coil 113 wound around the Z axis may be included (see FIGS. 7, 8, and 19).
  • the magnetic cores 120, 220, and 320 are formed on both ends of the main body 121 so as to protrude a predetermined height in the Z-axis direction from the upper and lower surfaces of the rectangular parallelepiped shape, respectively. And a plurality of wings 123a and 123b protruding from the upper and lower surfaces of the protrusion 122 and in a direction parallel to the XY plane, respectively.
  • the plurality of wings 123a and 123b may have a first wing portion 123a formed in a direction parallel to the XY plane from an upper surface of the protrusion 122 and an XY plane from a lower surface of the protrusion 122. It may include a second wing portion 123b protruding in a parallel direction, at least one first wing portion 123a and the second wing portion 123b on the upper and lower surfaces of both end sides of the protrusion 122. ) May be formed respectively.
  • the first accommodating part S1 may be formed along a circumferential surface including the top, bottom, and side surfaces of the main body 121 between the pair of protrusions 122 and the second accommodating part ( S2) may be formed between two first wing portions 123a and two second wing portions 123b spaced apart from each other along the X-axis direction among the plurality of wing portions 123a and 123b.
  • the third accommodating part S3 may be disposed between the first wing part 123a and the second wing part 123b spaced apart from each other in the Z-axis direction on the upper and lower surfaces of the protrusion 122. It may be formed along the sides of the 120,220,320.
  • the bottom surface of the first accommodating part S1 and the bottom surface of the second accommodating part S2 may be formed as stepped surfaces with each other along the Z-axis direction, and the bottom of the second accommodating part S2. Surface may protrude from the bottom surface of the first receiving portion (S1).
  • the first wing portion 123a and the second wing portion 123b may protrude in the Z-axis direction from the bottom surface of the second accommodation portion S2, and the first wing portion 123a and The bottom surface of the third accommodation portion S3 formed between the second wing portions 123b may protrude from the side surface of the main body 121 and / or the side surface of the protrusion 122.
  • the first coil 111 is wound around the Y-axis along the surface of the main body 121 on the first accommodating part S1 a plurality of times, and the X-axis is centered so as to surround the protrusion 122 at the same time.
  • the second coil 112 is wound around the second accommodating part S2 a plurality of times, and the second accommodating part S3 is formed between the first wing part 123a and the second wing part 123b.
  • the third coil 113 is wound around the Z axis, the first coil 111, the second coil 112, and the third coil 113 may be disposed to be orthogonal to each other.
  • the step height h1 of the bottom surface of the first accommodating part S1 and the bottom surface of the second accommodating part S2 is the whole of the first coil 111 wound around the first accommodating part S1. It may have a thickness equal to or greater than the thickness, the bottom surface of the second receiving portion (S2) and the top surface of the first wing portion (123a) or the bottom surface and the second receiving portion (S2) of the second.
  • the step height h2 of the lower surface of the wing 123b may have a thickness equal to or larger than the total thickness of the second coil 112 accommodated in the second accommodation portion S2.
  • the thickness of the first coil 111 wound around the Y axis along the first accommodating part S1 may be accommodated by the first accommodating part S1 and the second accommodating part S2.
  • the thickness of the second coil 112 wound around the X-axis along () may be accommodated by the second accommodation portion (S2).
  • the total thicknesses of the first coil 111 and the second coil 112 may be wire diameters of the first coil 111 and the second coil 112, and the first coil 111 and the second coil 112 may be formed.
  • the coil 112 When the coil 112 is wound to overlap a plurality of layers, the coil 112 may be the total thickness of the wound coil.
  • the second wing portion 123b formed on the lower surface of the protrusion 122 of the plurality of wings and the first wing portion 123a formed on the upper surface of the protrusion 122 have the same formation and area. Although it may be formed to have, the second wing portion 123b may be formed to have a relatively larger area than the first wing portion 123a. In this case, the pair of first wing 123a and the second wing 123b spaced apart in the Z-axis direction on the upper and lower surfaces of the protrusion 122 may include the second wing 123b. The end side may protrude further outward than the end side of the first wing portion 123a.
  • the first portion 131 of the terminal portions 130, 130 ′, 130 ′′, 330 to be described later is positioned at the end side of the second blade portion 123b so that the outermost portion of the magnetic cores 120, 220, and 320 may be disposed at the outermost side. Even if the three coils 113 are disposed, the first part 131 disposed at a position close to the third coil 113 is not positioned directly below the third coil 113. Through this, the metal Since the first portion 131 made of a conductive member such as is not positioned directly under each of the coils 111, 112, and 113, it blocks the electric effect that may occur from the conductive member when the coils 111, 112, and 113 operate. It is possible to prevent the deterioration of characteristics.
  • the magnetic core (120, 220, 320) may be formed with a winding jig hole 126 is inserted into a predetermined depth along the Z-axis direction from the upper surface.
  • a jig of a winding device is inserted to support the magnetic cores 120, 220, and 320 so that the winding operation can be easily performed.
  • the winding jig holes 126 may be formed at the wing parts 123a and 123b, respectively.
  • the plurality of terminal units 130, 130 ′, 130 ′′, 330 are used to transfer power supplied from the outside to the plurality of coils 111, 112, and 113, and the respective coils 111, 112, and 113 wound on the magnetic cores 120, 220, and 320. It is provided so as to match the both ends of each of the coils (111, 112, 113) are connected one-to-one to supply power from the outside to the coil side.
  • the plurality of terminal units 130, 130 ′, 130 ′′, 330 may be spaced apart from each other on the magnetic cores 120, 220, and 320, and may be disposed on the plurality of second wing units 123b as described above. Can be.
  • each of the coils 111, 112, and 113 may be welded directly to both end portions of the terminal parts 130, 130 ', 130 ", and 330. That is, the triaxial low frequency antenna module 100, 200, or 300 according to the present invention may be a coil. Since both end sides are directly welded to the plurality of terminal parts 130, 130 ′, 130 ′′ and 330, winding work for winding the end of the coil to the terminal parts 130, 130 ′, 130 ′′ and 330 may be omitted, thereby increasing workability.
  • the terminal parts 130, 130 ′, 130 ′′ and 330 may be bent from the end of the first part 131 to electrically connect the first parts 131 facing the magnetic cores 120, 220, and 320 to the outside. It may include a second portion 132 to be.
  • the plurality of terminal parts 130, 130 ′, 130 ′′ are directly bonded to the magnetic cores 120 and 220 to be coupled to the magnetic cores 120 and 220. In this state, it may be integrated with the magnetic cores 120 and 220 through a molding operation using an insulating resin.
  • the terminal parts 130, 130 ′, 130 ′′ may have a first portion 131 having a substantially “b” shape so as to be in direct contact with the bottom and side surfaces of the second wing 123b.
  • the second portion 132 extending from the end of the first portion 131 may be bent in a substantially 'c' shape through a bending operation so as to be spaced apart from the first portion 131 at intervals.
  • a molding body 140 made of an insulating resin may be disposed on a space formed between the first portion 131 and the second portion 132 (see FIG. 3), and the first portion 131 may be formed of the molding body.
  • the second portion 132 may be embedded in the 140 and may be exposed to the outside of the molding 140 to be connected to the circuit board in an SMD manner.
  • first contact portion 131a of the first portion 131 that contacts the bottom surface of the second wing 123b may be formed of the magnetic cores 120 and 220 through an adhesive member (not shown) having adhesiveness or adhesiveness. It may be an attachment surface attached to the).
  • the first contact portion 131a may be formed with an arc-shaped cutout 135 having a predetermined curvature. This means that when the third coil 113 wound around the third accommodating part S3 is wound in a circular or elliptical shape, the incision part 135 may be widened while the contact area with the second wing part 123b is maximized. This is to prevent the first contact portion 131a from being positioned directly below the third coil 113 (see FIG. 4).
  • the curvature of the cutout 135 may be formed to have the same curvature as the curvature of the third coil 113 wound on the third accommodating part S3.
  • the three-axis low-frequency antenna module (100,200) is a molding process of at least any one of the terminal portion 130, 130 ', 130 "of the plurality of terminal portions 130, 130' using an insulating resin
  • a separation prevention tool may be formed to prevent the terminal parts 130 ′ and 130 ′′ from being separated from the magnetic cores 120 and 220.
  • the separation prevention tool may be formed on the first part 131 which is in direct contact with the magnetic core 220 of the terminal part 130 ′, and the second wing part of the first part 131 ( At least one protrusion 133 protrudes outward from the side of the second contact portion 131b contacting the side surface of the second side portion 123b) (see FIGS. 6 and 11).
  • the magnetic core 120 and the terminal portion 130 ′ are formed on the second wing 123b side of the magnetic core 120 by forming a groove 124 that is drawn inwardly in a region corresponding to the protrusion 133.
  • the projection 133 may be inserted into the groove 124.
  • the protrusion 133 may be inserted into the groove 124 to provide a restraining force, thereby preventing the terminal 130 from being separated from the second wing 123b of the magnetic core 120.
  • the separation prevention tool may be a plate-shaped locking plate 134 protruding from the second portion 132 in a direction parallel to the first contact portion 131a.
  • the magnetic core core 220 and the terminal part are formed on the upper surface of the second wing portion 123b of the magnetic core 220 by a mounting groove 125 which is introduced into the region corresponding to the locking plate 134.
  • the locking plate 134 may be inserted into the mounting recess 125 when the 130 130 is coupled. Accordingly, the mounting recess 134 is formed on the upper surface of the second wing 123b.
  • the terminal portion 130 ′′ is inserted into the 125 and the first contact portion 131a contacts the bottom surface of the second wing portion 123b to provide a restraining force, thereby allowing the second wing portion 123b of the magnetic core 220 to be inserted. It can be prevented from detaching from.
  • the terminal portion 130, 130 ', 130 when at least one of the plurality of terminal portions 130, 130 ', 130 "includes a separation prevention portion in the form of a locking plate 134, the terminal portion including a separation prevention portion in the form of a projection 133 130 'and in combination with each other (see FIG. 11).
  • the plurality of terminal portions 130 'and 130 may be composed of only the terminal portions 130, 130' and 130" having the above-described two types of separation preventing devices, the plurality of terminal portions 130, 130 'and 130 "may be formed. Only a part may be formed of the terminal parts 130 'and 130 "having the separation prevention part formed therein, and when the separation prevention part is formed in the part of the terminal parts 130' and 130", the terminal parts 130 'and 130 "having the separation prevention part formed therein. ) Is disposed so as to be positioned in diagonal directions with respect to the magnetic cores 120 and 220, thereby increasing coupling workability with the magnetic cores 120 and 220 and supporting the magnetic cores 120 and 220 at equal positions.
  • a gap portion d is formed between the magnetic core 320 of the terminal portion 330 and the first portion 131 facing each other.
  • the plurality of terminal parts 330 may be integrated with the magnetic core 320 through a molding operation using an insulating resin in a state in which the magnetic core 320 and the gap portion d are formed.
  • the terminal portion 330 may include a first portion 131 having a 'b' shape so as to face the bottom and side surfaces of the second wing portion 123b so as to form the gap portion d. It may include a second portion 132 extending from the end of the first portion 131 and bent into a substantially '-' shape through the bending operation.
  • a molding body 340 made of an insulating resin may be filled in the space formed between the first portion 131 and the second portion 132 (see FIG. 14), and the first portion 131 may be The second part 132 may be embedded in the molding body 340 and exposed to the outside of the molding body 340 to be connected to the circuit board using the SMD method.
  • an arc-shaped cutout portion 135 having a predetermined curvature may be formed in a portion 131a of the first portion that faces the bottom surface of the second wing portion 123b.
  • the third coil 113 is wound in a circular or oval shape on the third accommodating part S3 side, the first part 131 disposed at a position close to the third coil 113 is coiled. This is to prevent the deterioration of characteristics by preventing the electrical effects that may be caused from the first portion 131, which is a conductive member, during operation of the coils 111, 112 and 113 by not being disposed directly below the ones 111, 112 and 113. This can prevent various problems such as poor reception sensitivity and malfunction.
  • the curvature of the cutout 135 may be formed to have the same curvature as the curvature of the third coil 113 wound on the third accommodating part S3.
  • the gap portion d may be formed between opposite surfaces of the terminal portion 330 and the magnetic core 320 facing each other to serve as a spacer to space the terminal portion 330 and the magnetic core 320 apart from each other. (See FIG. 14).
  • the gap portion d may minimize the contact area between the terminal portion 330 serving as the conductive member and the magnetic core 320 serving as the inductor core or prevent contact with each other.
  • Such gap portion d may be formed through at least one protrusion 133 formed in the terminal portion 330 as shown in FIGS. 20A and 20B, and as shown in FIGS. 21A and 21B. It may be formed through the insulating member 433.
  • the gap portion d may include a protrusion 133 protruding toward the magnetic core 320 on the side of the first portion 131 facing the bottom and side surfaces of the magnetic core 320 of the terminal portion 330. It may be formed through), the end of the protrusion 133 may be in direct contact with one surface of the magnetic core (320).
  • the protrusion 133 is a portion 131b facing the side surface of the second blade portion 123b and a portion 131a facing the bottom surface of the second blade portion 123b of the first portion 131. ) May be formed on at least one surface, and preferably, protrusions 133 may be formed on both sides 131a and 131b, respectively.
  • the remaining portion of the gap portion d except for the protrusion 133 may be cured after filling the insulating resin constituting the molding 340.
  • the gap part d may be formed through an insulating member 433 disposed between the magnetic core 320 of the terminal part 330 and the first part 131 facing each other.
  • the insulating member 433 may be disposed between the side surfaces of the second wing portions 123b facing each other and the first portion 131b of the terminal portion 330, and the bottom surface of the second wing portions 123b facing each other.
  • the first portion 131a of the terminal portion 330 may be disposed on at least one side, and preferably between the side of the second wing portion 123b facing each other and the first portion 131b. It may be disposed between the bottom of the second wing portion 123b facing each other and the first portion 131a.
  • the insulating member 433 may be disposed so that both surfaces of the insulating member 433 may be in contact with one surface of the first portion and the second wing portion, respectively, and may face opposite surfaces facing each other by the thickness of the insulating member 433.
  • the insulating member 433 may be separately provided with a plate-like member made of an insulating material such as epoxy resin, or may be an insulating resin for forming the molding body 340.
  • the bottom surface of the second wing portion 123b facing each other and the first portion may be made of one member or may be formed of two members, respectively.
  • the magnetic cores 120, 220, 320, to which the plurality of coils 111, 112, and 113 are wound, and the plurality of terminal parts 130, 130 ′, 130 ′′, 330 are molded through an insulating resin. It can be integrated by (see Figs. 1 to 3, 12 to 14).
  • moldings 140 and 340 formed of an insulating resin may be formed to cover all of the terminal portions 130, 130 ′, 130 ′′ and 330 except for the second portion 132.
  • the three-axis low-frequency antenna module (100, 200, 300) is a plurality of coils (111, 112, 113) wound to be orthogonal to each other by sealing all parts except the second portion 132 for the electrical connection with the circuit board ) And the magnetic core 320 may be prevented from being exposed to the outside, and when the gap portion d is formed between the magnetic core 320 and the terminal portion 330, the plurality of terminal portions 330 may be formed of a magnetic core ( 320 and the gap portion d may be maintained.
  • a protrusion 142 protruding to a predetermined height may be formed on a bottom surface of the molding 140, and the protrusion 142 may include a plurality of terminal parts 130 and 130 ′. 130 ”) and the protrusion 142 may be formed to have a thickness relatively thinner than that of the second portion 132 (see FIG. 2).
  • the protrusion 142 may be bent from the first portion 131 so that a portion of the second portion 132 that is bent to be located at the bottom of the molding 140 may protrude from the bottom of the molding 140. In this case, by reducing the thickness, it is possible to prevent the terminal parts 130, 130 ′, 130 ′′ protruding from the bottom surface of the molding body 140 from being deformed by an external force during the transport process or the working process.
  • the molding body 340 may have a seating groove 342 which is inserted inward in an area corresponding to the second portion 132 of the terminal part 330. have. Through this, the thickness of the second portion 132 may be accommodated.
  • a seating groove 342 prevents the second portion 132 from protruding from the molding body 340, thereby preventing the terminal portion 330 from being deformed by an external force in a transport process or a work process. have.
  • the triaxial low frequency antenna modules 100, 200 and 300 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 low-frequency antenna module (100, 200, 300) is a key fob (KEY FOB) embedded in a wearable device such as a smart watch 10, a portable electronic device such as a smart phone or AR / VR device or a smart watch that the user carries ) May be installed (see FIG. 22).
  • KEY FOB key fob
  • a wearable device such as a smart watch 10
  • a portable electronic device such as a smart phone or AR / VR device or a smart watch that the user carries
  • the key fob may include a low frequency (LF) receiver, a 3D active immobilizer, and a microcontroller including the aforementioned 3-axis low frequency antenna module 300.
  • LF low frequency
  • 3D active immobilizer 3D active immobilizer
  • microcontroller including the aforementioned 3-axis low frequency antenna module 300.
  • 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 low-frequency antenna module (100, 200, 300) is a keyless that allows the driver to operate the vehicle by starting, operating and stopping the engine in an electronically authenticated state without the insertion or manipulation of a separate mechanical key. Note that it can also be applied to start systems.
  • the above-described three-axis low frequency antenna module 100, 200, and 300 may be implemented as a low frequency transmitter constituting a keyless entry system.

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Abstract

3축 저주파 안테나모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 3축 저주파 안테나모듈은 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선되어 서로 수직하게 배치되는 3개의 코일; 서로 수직하게 배치되는 상기 3개의 코일을 지지하는 자성체코어; 및 상기 자성체코어의 일측에 배치되고, 상기 3개의 코일의 양단부가 용접되는 복수 개의 단자부;를 포함한다.

Description

3축 저주파 안테나모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템
본 발명은 3축 저주파 안테나모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템에 관한 것으로, 자동차의 도어를 잠그거나 여는 것을 무선으로 조작하는 키리스 엔트리 시스템 등에 적용할 수 있는 3축 저주파 안테나모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템에 관한 것이다.
생활수준이 향상되면서 자가용의 보급이 늘어남에 따라, 자가용은 이제 생활필수품으로 자리를 잡아 가고 있다. 이에 따라, 자가용을 비롯한 차량의 도난방지장치 및 차량의 도어를 개방하고 시동을 거는 다양한 기술에 대한 연구도 꾸준히 진행되고 있는데, 그 일 예로 키리스 엔트리(keyless entry) 방식과 키리스 스타트(keyless start)을 들 수 있다.
이중, 키리스 엔트리 방식이란 운전자가 별도의 키의 조작이나 리모컨의 조작 없이, 도어 로크가 해제되는 방식을 말한다. 운전자의 몸에 키를 소지하면, 키와 자동차의 내부의 전자인증장치가 서로 데이터를 송수신하여 인증되면 자동으로 도어의 로크가 해제되는 방식이다.
키리스 엔트리 방식에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 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.
원격 시동장치에 내장된 RFID 칩에는 차량과 함께 작동하도록 설계된 선택 코드셋이 포함돼 있다. 잠금 해제버튼을 누르면 원격 시동장치가 차문을 열라는 지시와 함께 코드를 전송하게 된다. 잠금 해제 버튼과 동시에 작동된 수신기가 예상대로 코드를 수신하면 차량은 도어의 로크를 해제하고 개방하는 등 지시에 따라 움직이고, 그렇지 않으면 응답하지 않는다. 이러한 키리스 엔트리 방식은 그 편의성과 도난방지에 유용하여 소비자의 각광을 받고 있는 방식이다.
이러한 키리스 엔트리 방식에 사용되는 안테나모듈은 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 방향과의 위치 관계에 따라서는 통신 거리(차량 측에서의 데이터를 수신할 수 있는 거리)가 극단적으로 짧아지거나 최악의 경우에서는 통신할 수 없는 것이 있다고 하는 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.
이를 해결하기 위하여, 전방향에 대한 수신이 가능하도록 3개의 코일을 서로 직교하게 권선하는 3축 안테나모듈이 제안되었다.
그러나, 종래의 3축 안테나모듈은 3개의 코일의 양 단부, 즉, 총 6개의 단부를 접속단자 측에 권선하기 위한 수작업이 필요하며, 각각의 코일은 자성체코어에 감긴 상태로 외부로 노출되는 형태가 일반적이다.
이에 따라, 코일의 단부를 접속단자 측에 연결하는 과정에서 작업시간이 많이 소요되고 코일의 단선문제가 발생할 수 있으며, 안테나모듈을 회로기판에 실장하는 과정에서 납이 코일에 묻어 성능을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 코일의 단선 문제와 같은 불량 문제를 개선할 수 있는 3축 저주파 안테나모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전기적인 연결을 위한 코일의 권선 작업의 생략이 가능한 3축 저주파 안테나모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
더욱이, 본 발명은 도전성부재인 단자부와 자성체 간의 접촉면적을 최소화하여 와전류에 의한 특성저하를 해결할 수 있는 3축 저주파 안테나모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선되어 서로 수직하게 배치되는 3개의 코일; 서로 수직하게 배치되는 상기 3개의 코일을 지지하는 자성체코어; 및 상기 자성체코어의 일측에 배치되고, 상기 3개의 코일의 양단부가 용접되는 복수 개의 단자부;를 포함하는 3축 저주파 안테나모듈을 제공한다.
또한, 상기 복수 개의 단자부는 적어도 일부가 상기 자성체코어 측에 직접 본딩될 수 있으며, 상기 단자부는 상기 자성체코어와 직접 접촉하는 제1부분 및 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 제1부분의 단부로부터 절곡형성되는 제2부분을 포함할 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 단자부 중 적어도 어느 하나는 상기 자성체코어와의 분리를 방지하기 위한 분리방지구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 단자부와 자성체코어가 서로 대면하는 대향면 사이에는 상기 단자부와 자성체코어의 접촉면적을 최소화하기 위한 간극부가 형성될 수 있다.
일례로, 상기 간극부는 상기 단자부에 형성되는 돌기부를 통해 구현될 수도 있고, 서로 대면하는 자성체코어 및 단자부 사이에 배치되는 절연부재를 통해 형성될 수도 있다.
한편, 상술한 3축 저주파 안테나모듈은 스마트키에 내장되거나 휴대단말기에 내장될 수 있고, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스에 내장될 수 있으며, 키리스 엔트리 시스템(keyless entry system)을 구성하는 수신기에 내장되어 키리스 엔트리 시스템을 구현할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 자성체코어에 단자부가 직접 부착되고 코일의 단부가 단자부에 직접 용접됨으로써 코일의 단선을 예방하여 불량률을 줄일 수 있고 코일의 권선 작업의 생략이 가능하므로 작업성을 높일 수 있으며 생산원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 자성체코어와 단자부의 접촉면적을 최소화함으로써 와전류에 기인한 특성 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈을 나타낸 외관도,
도 2는 도 1의 저면도,
도 3은 도 1의 부분절개도,
도 4는 도 1에서 단자부에 형성되는 절개부와 제3코일간의 관계를 나타내는 저면 평면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3축 저주파 안테나모듈에서 자성체코어, 단자부 및 코일의 결합관계를 나타낸 도면,
도 6은 도 5의 분리도,
도 7은 도 5에서 일부를 절개한 도면,
도 8은 도 7에서 코일이 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 9a 및 도 9b는 도 5에서 A-A 방향, B-B 방향 단면도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3축 저주파 안테나모듈에서 자성체코어, 단자부 및 코일의 결합관계를 나타낸 도면,
도 11은 도 10의 분리도,
도 12은 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈을 나타낸 외관도,
도 13는 도 12의 저면도,
도 14은 도 12의 부분절개도,
도 15는 도 12에서 단자부에 형성되는 절개부와 제3코일간의 관계를 나타내는 저면 평면도,
도 16는 본 발명의 일실시예에 따른 3축 저주파 안테나모듈에서 자성체코어, 단자부 및 코일의 결합관계를 나타낸 도면,
도 17은 도 16의 분리도,
도 18은 도 16의 일부를 절개한 도면,
도 19은 도 18에서 코일이 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 20a 및 도 20b는 도 16의 C-C 방향, D-D 방향 단면도,
도 21a 및 도 21b는 도 16의 C-C 방향, D-D 방향 단면도로서, 절연부재를 통해 간극부가 형성된 경우를 나타낸 도면, 그리고,
도 22은 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈이 적용된 키리스 엔트리 시스템의 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 발명의 일 실시예에 따른 3축 저주파 안테나모듈(100,200,300)은 도 1 내지 도 21에 도시된 바와 같이 복수 개의 코일들(111,112,113), 자성체코어(120,220,320) 및 단자부(130,130',130",330)를 포함한다.
상기 복수 개의 코일들(111,112,113)은 소정의 주파수 대역에서 신호를 발생시켜 저주파 통신을 수행하기 위한 것으로, 제1코일(111), 제2코일(112) 및 제3코일(113)을 포함할 수 있으며, 3개의 코일이 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선됨으로써 서로 직교하도록 배치될 수 있다.
일례로, 상기 제1코일(111)은 Y축을 중심으로 복수 회 권선될 수 있고, 상기 제2코일(112)은 X축을 중심으로 복수 회 권선될 수 있으며, 상기 제3코일(113)은 Z축을 중심으로 복수 회 권선될 수 있다(도 5, 도 10, 도 16 및 도 18 참조).
이에 따라, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈(100,200,300)은 3개의 코일들(111,112,113)이 서로 직교하도록 배치됨으로써 저주파 안테나모듈의 방향에 관계없이 항상 안정된 상태로 외부에서 송출된 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 코일들(111,112,113)은 소정의 선경을 갖는 구리선의 외부에 에나멜 절연이 이루어진 에나멜선이 사용될 수 있다. 그러나 상기 코일의 재료를 이에 한정하는 것은 아니며 도전성 소재가 절연층에 의해 피복된 형태라면 모두 사용이 가능함을 밝혀둔다.
상기 자성체코어(120,220,320)는 자성체로 이루어져 인덕터 코어의 역할을 수행하는 것이다. 이를 위해, 상기 자성체코어(120,220,320)는 Mn-Zn, Ni-Zn, Ni-Cu-Zn와 같은 소결 페라이트가 사용될 수 있지만 이에 한정하는 것은 아니며, 더스트 코어가 사용될 수도 있으며 인덕터 코어를 형성할 수 있도록 자성을 갖는 재질이면 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다. 더불어, 상기 자성체코어(120,220,320)는 비정질 또는 나노 결정 구조를 갖는 연자성 합금이 사용될 수도 있다.
이때, 본 발명에 따른 자성체코어(120,220,320)는 인덕터 코어의 역할과 함께 서로 직교하게 배치되는 3개의 코일들(111,112,113)이 직교된 상태를 유지할 수 있도록 각각의 코일들(111,112,113)을 지지할 수 있다.
이로 인해, 상기 3개의 코일들(111,112,113)을 정해진 위치에 권선하면 각각의 코일들(111,112,113)은 서로 직교한 상태를 유지할 수 있다.
한편, 상기 자성체코어(120,220,320)에 권선된 복수 개의 코일들(111,112,113)은 일측이 상기 자성체코어(120,220,320)에 의해 덮여질 수 있다. 이를 위해, 상기 자성체코어(120,220,320)는 Y축을 중심으로 권선되는 제1코일(111)을 수용하기 위한 제1수용부(S1)와, X축을 중심으로 권선되는 제2코일(112)을 수용하기 위한 제2수용부(S2) 및 Z축을 중심으로 권선되는 제3코일(113)을 수용하기 위한 제3수용부(S3)를 포함할 수 있다(도 7, 도 8 및 도 19 참조).
일례로, 상기 자성체코어(120,220,320)는 직육면체 형상의 본체(121)와, 상기 본체(121)의 상면과 하면으로부터 각각 Z축 방향으로 일정높이 돌출되도록 상기 본체(121)의 양단부측에 형성되는 돌출부(122) 및 상기 돌출부(122)의 상면과 하면으로부터 XY평면과 평행한 방향으로 각각 돌출되는 복수 개의 날개부(123a,123b)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 날개부(123a,123b)는 상기 돌출부(122)의 상면으로부터 XY평면과 평행한 방향으로 돌출형성되는 제1날개부(123a)와 상기 돌출부(122)의 하면으로부터 XY평면과 평행한 방향으로 돌출형성되는 제2날개부(123b)를 포함할 수 있으며, 상기 돌출부(122)의 양 단부측 상면과 하면에 적어도 하나의 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b)가 각각 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1수용부(S1)는 한 쌍의 돌출부(122) 사이에 상기 본체(121)의 상면, 하면 및 측면을 포함하는 둘레면을 따라 형성될 수 있으며, 상기 제2수용부(S2)는 상기 복수 개의 날개부(123a,123b) 중 X축 방향을 따라 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 제1날개부(123a) 사이 및 제2날개부(123b) 사이에 각각 형성될 수 있다. 더불어, 상기 제3수용부(S3)는 상기 돌출부(122)의 상면과 하면에 Z축 방향을 따라 이격배치되는 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b) 사이에 상기 자성체코어(120,220,320)의 측부를 따라 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1수용부(S1)의 바닥면과 상기 제2수용부(S2)의 바닥면은 Z축 방향을 따라 서로 단차면으로 형성될 수 있으며, 상기 제2수용부(S2)의 바닥면이 상기 제1수용부(S1)의 바닥면으로부터 돌출형성될 수 있다. 더불어, 상기 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b)는 상기 제2수용부(S2)의 바닥면으로부터 Z축 방향으로 돌출형성될 수 있으며, 상기 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b) 사이에 형성되는 제3수용부(S3)의 바닥면은 상기 본체(121)의 측면 및/또는 돌출부(122)의 측면으로부터 돌출형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 본체(121)의 표면을 따라 Y축을 중심으로 상기 제1수용부(S1) 측에 제1코일(111)을 복수 회 권선하고, 상기 돌출부(122)를 동시에 둘러싸도록 X축을 중심으로 상기 제2수용부(S2) 측에 제2코일(112)을 복수 회 권선하며, 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b) 사이에 형성된 제3수용부(S3) 측에 Z축을 중심으로 제3코일(113)을 권선하면 상기 제1코일(111), 제2코일(112) 및 제3코일(113)은 서로 직교하도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1수용부(S1)의 바닥면과 제2수용부(S2)의 바닥면의 단차높이(h1)는 상기 제1수용부(S1)에 권선되는 제1코일(111)의 전체두께와 동일하거나 더 큰 크기의 두께를 가질 수 있으며, 상기 제2수용부(S2)의 바닥면과 상기 제1날개부(123a)의 상면 또는 제2수용부(S2)의 바닥면과 제2날개부(123b)의 하면의 단차높이(h2)는 상기 제2수용부(S2)에 수용되는 제2코일(112)의 전체두께와 동일하거나 더 큰 크기의 두께를 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 제1수용부(S1)를 따라 Y축을 중심으로 권선된 제1코일(111)의 두께는 상기 제1수용부(S1)에 의해 수용될 수 있고, 상기 제2수용부(S2)를 따라 X축을 중심으로 권선된 제2코일(112)의 두께는 상기 제2수용부(S2)에 의해 수용될 수 있다.
여기서, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 전체두께는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 선경일 수도 있고, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)이 복수 개의 층으로 중첩되도록 권선되는 경우 권선된 코일의 전체두께일 수 있다.
한편, 상기 복수 개의 날개부 중 상기 돌출부(122)의 하면에 형성되는 제2날개부(123b)와 상기 돌출부(122)의 상면에 형성되는 제1날개부(123a)가 서로 동일한 형성과 면적을 갖도록 형성될 수도 있지만, 상기 제2날개부(123b)가 제1날개부(123a)보다 상대적으로 더 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 돌출부(122)의 상면과 하면 측에 Z축 방향으로 이격배치되는 한 쌍의 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b)는 상기 제2날개부(123b)의 단부측이 상기 제1날개부(123a) 단부측보다 상대적으로 외측으로 더 돌출될 수 있다.
이는, 후술하는 단자부(130,130',130",330) 중 제1부분(131)이 상기 제2날개부(123b)의 단부측에 위치하도록 함으로써 상기 자성체코어(120,220,320)의 중심으로부터 최외측에 제3코일(113)이 배치되더라도 상기 제3코일(113)과 근접한 위치에 배치되는 제1부분(131)이 상기 제3코일(113)의 직하부에 위치하지 않도록 하기 위함이다. 이를 통해, 금속과 같은 도전성부재로 이루어진 제1부분(131)이 각각의 코일들(111,112,113)의 직하부에 위치하지 않게 됨으로써 코일들(111,112,113)의 작동시 도전성부재로부터 기인할 수 있는 전기적인 영향을 미연에 차단하여 특성저하를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 자성체코어(120,220,320)는 상부면으로부터 Z축 방향을 따라 일정깊이 인입되는 와인딩지그홀(126)이 형성될 수 있다. 이와 같은 와인딩지그홀(126)은 제3코일(113)을 Z축 방향을 중심으로 권선하는 경우 와인딩장치의 지그가 삽입되어 상기 자성체코어(120,220,320)를 지지함으로써 와인딩 작업을 간편하게 수행할 수 있도록 한다. 일례로, 상기 와인딩지그홀(126)은 상기 날개부(123a,123b) 측에 각각 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 단자부(130,130',130",330)는 외부로부터 공급되는 전원을 상기 복수 개의 코일들(111,112,113) 측으로 전달하기 위한 것으로, 상기 자성체코어(120,220,320)에 권선되는 각각의 코일들(111,112,113)과 매칭되도록 구비되어 각각의 코일들(111,112,113)의 양 단부측이 일대일로 연결됨으로써 외부로부터 공급되는 전원을 상기 코일 측으로 공급할 수 있다.
이와 같은 복수 개의 단자부(130,130',130",330)는 상기 자성체코어(120,220,320)에 서로 간격을 두고 이격배치될 수 있으며, 상술한 바와 같이 상기 복수 개의 제2날개부(123b) 측에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 각각의 코일들(111,112,113)들은 양 단부측이 상기 단자부(130,130',130",330)에 직접 용접될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈(100,200,300)은 코일의 양 단부측이 복수 개의 단자부(130,130',130",330) 측에 직접 용접됨으로써 코일의 단부를 단자부(130,130',130",330) 측에 감는 권선작업이 생략되므로 작업성을 높일 수 있다.
더불어, 단자부(130,130',130",330)를 자성체코어(120,220,320) 측에 결합하기 위한 절연성 수지물과 같은 별도의 자재가 불필요하므로 생산원가를 절감할 수 있다.
이와 같은 단자부(130,130',130",330)는 상기 자성체코어(120,220,320)와 서로 대면하는 제1부분(131)과 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 제1부분(131)의 단부로부터 절곡형성되는 제2부분(132)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 단자부(130,130',130")는 도 1 내지 도 11에 도시된 바와 같이 상기 자성체코어(120,220)에 상기 제1부분(131)이 직접 본딩되어 상기 자성체코어(120,220)와 결합된 상태에서 절연성 수지를 이용한 몰딩 작업을 통해 상기 자성체코어(120,220)와 일체화될 수 있다.
구체적으로, 상기 단자부(130,130',130")는 상기 제2날개부(123b)의 저면 및 측면에 직접 접촉될 수 있도록 대략 'ㄴ'자 형상으로 제1부분(131)이 형성될 수 있으며, 상기 제1부분(131)의 단부로부터 연장된 제2부분(132)이 밴딩 작업을 통해 대략 'ㄷ'자 형상으로 절곡됨으로써 상기 제1부분(131)과 간격을 두고 이격될 수 있다. 여기서, 상기 제1부분(131)과 제2부분(132) 사이에 형성된 공간측에는 절연성 수지로 이루어진 몰딩체(140)가 배치될 수 있으며(도 3 참조), 상기 제1부분(131)은 상기 몰딩체(140)의 내부에 매립되고 상기 제2부분(132)은 상기 몰딩체(140)의 외부로 노출됨으로써 SMD 방식으로 회로기판과 연결될 수 있다.
더불어, 상기 제1부분(131) 중 상기 제2날개부(123b)의 저면에 접촉되는 제1접촉부(131a)는 점착 또는 접착성을 갖는 접착부재(미도시)를 매개로 상기 자성체코어(120,220)에 부착되는 부착면일 수도 있다.
이때, 상기 제1접촉부(131a)는 소정의 곡률을 갖는 호형의 절개부(135)가 형성될 수 있다. 이는, 상기 제3수용부(S3) 측에 권선되는 제3코일(113)이 원형 또는 타원형으로 권선되는 경우 상기 제2날개부(123b)와의 접촉면적을 최대로 넓히면서도 상기 절개부(135)를 통해 제3코일(113)의 직하부에 상기 제1접촉부(131a)가 위치하지 않도록 하기 위함이다(도 4 참조). 여기서, 상기 절개부(135)의 곡률은 상기 제3수용부(S3)에 권선되는 제3코일(113)의 곡률과 동일한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 저주파 안테나모듈(100,200)은 상기 복수 개의 단자부(130,130',130") 중 적어도 어느 하나의 단자부(130',130")는 절연성 수지를 이용한 몰딩 과정에서 상기 자성체코어(120,220)로부터 단자부(130',130")가 분리되는 것을 방지하기 위한 분리방지구가 형성될 수 있다.
일례로, 상기 분리방지구는 상기 단자부(130') 중 자성체코어(220)와 직접 접촉하는 제1부분(131) 상에 형성될 수 있으며, 상기 제1부분(131) 중 상기 제2날개부(123b)의 측면과 접하는 제2접촉부(131b) 측에 외측으로 돌출형성되는 적어도 하나의 돌기부(133)일 수 있다(도 6 및 도 11 참조).
이때, 상기 자성체코어(120)의 제2날개부(123b) 측에는 상기 돌기부(133)와 대응되는 영역에 내측으로 인입되는 홈부(124)가 형성됨으로써 상기 자성체코어(120)와 단자부(130')의 결합시 상기 돌기부(133)가 홈부(124)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 상기 돌기부(133)가 상기 홈부(124)에 삽입되어 구속력을 제공함으로써 상기 단자부(130')가 자성체코어(120)의 제2날개부(123b)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
다른 예로써, 상기 분리방지구는 상기 제2부분(132)로부터 제1접촉부(131a)와 평행한 방향으로 돌출형성되는 판상의 걸림판(134)일 수 있다.
이때, 상기 자성체코어(220)의 제2날개부(123b)의 상면에는 상기 걸림판(134)과 대응되는 영역에 내측으로 인입되는 안착홈(125)이 형성됨으로써 상기 자성체코어(220)와 단자부(130")의 결합시 상기 걸림판(134)이 안착홈(125)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 상기 걸림판(134)이 상기 제2날개부(123b)의 상면에 형성된 안착홈(125)에 삽입되고 상기 제1접촉부(131a)가 상기 제2날개부(123b)의 하면에 접촉되어 구속력을 제공함으로써 상기 단자부(130")가 자성체코어(220)의 제2날개부(123b)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 복수 개의 단자부(130,130',130") 중 적어도 어느 하나의 단자부(130")가 걸림판(134) 형태의 분리방지구를 포함하는 경우 돌기부(133) 형태의 분리방지구를 포함하는 단자부(130')와 서로 조합된 형태로 사용될 수 있다(도 11 참조).
더불어, 상기 복수 개의 단자부(130',130")는 상술한 두 가지 형태의 분리방지구가 형성된 단자부(130,130',130")로만 구성될 수도 있지만, 복수 개의 단자부(130,130',130") 중 일부만이 분리방지구가 형성된 단자부(130',130")로 구성될 수 있으며, 일부의 단자부(130',130")에 분리방지구가 형성된 경우 분리방지구가 형성된 단자부(130',130")는 상기 자성체코어(120,220)를 중심으로 서로 대각 방향에 위치하도록 배치됨으로써 자성체코어(120,220)와의 결합작업성을 높이고 균등한 위치에서 상기 자성체코어(120,220)를 지지할 수 있다.
다른 실시예로써, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈(300)은 상기 단자부(330) 중 상기 자성체코어(320)와 서로 대면하는 제1부분(131) 사이에 간극부(d)가 형성될 수 있으며, 상기 복수 개의 단자부(330)는 상기 자성체코어(320)와 간극부(d)를 형성한 상태에서 절연성 수지를 이용한 몰딩 작업을 통해 상기 자성체코어(320)와 일체화될 수 있다.
구체적으로, 상기 단자부(330)는 상기 제2날개부(123b)의 저면 및 측면과 대면하여 상기 간극부(d)를 형성할 수 있도록 대략 'ㄴ'자 형상의 제1부분(131)과, 상기 제1부분(131)의 단부로부터 연장되고 밴딩 작업을 통해 대략 'ㄷ'자 형상으로 절곡되는 제2부분(132)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1부분(131)과 제2부분(132) 사이에 형성된 공간측에는 절연성 수지로 이루어진 몰딩체(340)가 충진될 수 있으며(도 14 참조), 상기 제1부분(131)은 상기 몰딩체(340)의 내부에 매립되고 상기 제2부분(132)은 상기 몰딩체(340)의 외부로 노출됨으로써 SMD 방식을 이용하여 회로기판과 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1부분 중 상기 제2날개부(123b)의 저면과 대면하는 부분(131a)에는 소정의 곡률을 갖는 호형의 절개부(135)가 형성될 수 있다. 이는, 상술한 바와 같이 상기 제3수용부(S3) 측에 제3코일(113)이 원형 또는 타원형으로 권선되더라도 상기 제3코일(113)과 근접한 위치에 배치되는 제1부분(131)이 코일들(111,112,113)들의 직하부에 배치되지 않도록 함으로써 코일들(111,112,113)의 작동시 도전성부재인 제1부분(131)으로부터 기인할 수 있는 전기적인 영향을 미연에 차단하여 특성저하를 방지하기 위함이다. 이를 통해 수신감도의 저하나 오작동과 같은 제반문제를 미연에 차단할 수 있다.
여기서, 상기 절개부(135)의 곡률은 상기 제3수용부(S3)에 권선되는 제3코일(113)의 곡률과 동일한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 간극부(d)는 상기 단자부(330)와 자성체코어(320)가 서로 대면하는 대향면 사이에 형성되어 상기 단자부(330) 및 자성체코어(320)를 서로 이격시키는 스페이서의 역할을 수행할 수 있다(도 14 참조).
즉, 상기 간극부(d)는 도전성부재인 단자부(330)와 인덕터 코어의 역할을 수행하는 자성체코어(320) 간의 접촉면적을 최소화하거나 서로 접촉되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
이에 따라, 상기 코일들(111,112,113)의 작동시 코일에서 발생되는 전자기장에 기인하여 도전성부재인 단자부(330)에서 와전류와 같은 전기적인 영향이 발생하더라도 상기 간극부(d)를 통해 이와 같은 전기적인 영향을 최소화함으로써 안테나모듈의 전체적인 특성저하를 방지할 수 있다.
이와 같은 간극부(d)는 도 20a 및 도 20b에 도시된 바와 같이 상기 단자부(330)에 형성되는 적어도 하나의 돌기부(133)를 통해 형성될 수 있으며, 도 21a 및 도 21b에 도시된 바와 같이 절연부재(433)를 매개로 형성될 수도 있다.
일례로, 상기 간극부(d)는 상기 단자부(330) 중 자성체코어(320)의 저면 및 측면과 서로 대면하는 제1부분(131) 측에 상기 자성체코어(320) 측으로 돌출형성되는 돌기부(133)를 통해 형성될 수 있으며, 상기 돌기부(133)의 단부가 상기 자성체코어(320)의 일면에 직접 접촉될 수 있다.
이때, 상기 돌기부(133)는 상기 제1부분(131) 중 상기 제2날개부(123b)의 측면과 대면하는 부분(131b) 및 상기 제2날개부(123b)의 저면과 대면하는 부분(131a) 중 적어도 어느 일면에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 양측(131a,131b)에 돌기부(133)가 각각 형성될 수 있다. 여기서, 상기 간극부(d) 중 상기 돌기부(133)를 제외한 나머지 부분은 몰딩체(340)를 구성하는 절연성 수지가 충진된 후 경화될 수 있다.
도면에는 상기 돌기부(133)가 동일면 상에 하나만 형성되는 것으로 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며 동일면 상에 복수 개가 구비될 수도 있다.
다른 예로써, 상기 간극부(d)는 상기 단자부(330) 중 자성체코어(320)와 서로 대면하는 제1부분(131) 사이에 배치되는 절연부재(433)를 통해 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 절연부재(433)는 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 측면과 상기 단자부(330) 중 제1부분(131b)의 사이, 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 저면과 상기 단자부(330) 중 제1부분(131a)의 사이 중 적어도 어느 일측에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 측면과 상기 제1부분(131b)의 사이, 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 저면과 상기 제1부분(131a)의 사이에 모두 배치될 수 있다.
이때, 상기 절연부재(433)는 양면이 상기 제1부분 및 제2날개부의 일면에 각각 접하도록 배치됨으로써 상기 절연부재(433)의 두께만큼 서로 대면하는 대향면이 이격될 수 있다.
여기서, 상기 절연부재(433)는 에폭시 수지와 같은 절연성을 갖는 물질로 이루어진 판상의 부재가 별도로 구비될 수도 있고, 몰딩체(340)를 구성하기 위한 절연성 수지일 수도 있다. 더불어, 상기 절연부재(433)가 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 측면과 상기 제1부분(131b)의 사이, 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 저면과 상기 제1부분(131a)의 사이에 모두 배치되는 경우 하나의 부재로 이루어질 수도 있고 두 개의 부재로 이루어져 각각 배치되는 형태일 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈(100,200,300)은 상기 복수 개의 코일들(111,112,113)들이 권선된 자성체코어(120,220,320) 및 복수 개의 단자부(130,130',130",330)가 절연성 수지를 통해 몰딩됨으로써 일체화될 수 있다(도 1 내지 도 3, 도 12 내지 도 14 참조).
즉, 절연성 수지로 이루어진 몰딩체(140,340)가 상기 단자부(130,130',130",330) 중 제2부분(132)을 제외한 나머지 부분을 모두 덮도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈(100,200,300)은 회로기판과의 전기적인 연결을 위한 제2부분(132)을 제외한 나머지 부분이 모두 밀봉됨으로써 서로 직교하도록 권선된 복수 개의 코일들(111,112,113) 및 자성체코어(320)가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있으며, 자성체코어(320) 및 단자부(330) 사이에 간극부(d)가 형성되는 경우 상기 복수 개의 단자부(330)가 자성체코어(320)와 간극부(d)를 형성한 상태를 유지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈(100,200,300)을 회로기판에 실장하는 과정에서 납과 같은 접합용 금속이 상기 코일들(111,112,113) 측에 묻는 것이 원천적으로 방지됨으로써 제품의 신뢰성을 높이고 불량률을 줄일 수 있다.
더불어, 서로 직교하도록 배치된 복수 개의 코일들(111,112,113)이 몰딩체(140,340)에 의해 일체화됨으로써 작업과정 중에 일어날 수 있는 단선과 같은 제반문제가 원천적으로 방지될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 몰딩체(140)의 저면에는 소정의 높이로 돌출형성되는 돌출부(142)가 형성될 수 있고, 상기 돌출부(142)는 복수 개의 단자부(130,130',130")에 의해 둘러싸이는 위치에 형성될 수 있으며, 상기 돌출부(142)는 상기 제2부분(132)의 두께보다 상대적으로 얇은 두께를 갖도록 형성될 수 있다(도 2 참조).
이와 같은 돌출부(142)는 상기 제1부분(131)으로부터 절곡되어 상기 몰딩체(140)의 저면에 위치하도록 절곡된 제2부분(132)의 일부가 상기 몰딩체(140)의 저면으로부터 돌출되는 경우 그 두께를 완화시켜줌으로써 운반과정이나 작업과정에서 상기 몰딩체(140)의 저면으로부터 돌출된 단자부(130,130',130")가 외력에 의해 변형되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
다른 예로써, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이 상기 몰딩체(340)는 단자부(330)의 제2부분(132)과 대응되는 영역에 내측으로 인입되는 안착홈(342)이 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 제2부분(132)의 두께를 수용할 수 있다. 이와 같은 안착홈(342)은 상기 제2부분(132)이 몰딩체(340)로부터 돌출되는 것을 방지함으로써 운반과정이나 작업과정에서 상기 단자부(330)가 외력에 의해 변형되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나모듈(100,200,300)은 저주파 송신기와 저주파 수신기를 포함하는 키리스 엔트리 시스템에 적용될 수 있다.
일례로, 상기 3축 저주파 안테나모듈(100,200,300)은 사용자가 휴대하는 스마트키(10), 스마트폰이나 AR/VR 기기와 같은 휴대용 전자기기 또는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스에 내장된 키 포브(KEY FOB)에 설치될 수 있다(도 22 참조).
여기서, 상기 키 포브(KEY FOB)에는 상술한 3축 저주파 안테나모듈(300)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.
더불어, 상술한 3축 저주파 안테나모듈(100,200,300)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 저주파 안테나모듈(100,200,300)은 키리스 엔트리 시스템을 구성하는 저주파 송신기로 구현될 수도 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 (20)

  1. 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선되어 서로 수직하게 배치되는 3개의 코일;
    서로 수직하게 배치되는 상기 3개의 코일을 지지하는 자성체코어; 및
    상기 자성체코어의 일측에 배치되고, 상기 3개의 코일의 양단부가 용접되는 복수 개의 단자부;를 포함하는 3축 저주파 안테나모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자성체코어는,
    Y축을 중심으로 권선되는 제1코일을 수용하기 위한 제1수용부와, X축을 중심으로 권선되는 제2코일을 수용하기 위한 제2수용부 및 Z축을 중심으로 권선되는 제3코일을 수용하기 위한 제3수용부를 포함하는 3축 저주파 안테나모듈.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제1수용부의 바닥면과 상기 제2수용부의 바닥면은 Z축 방향을 따라 서로 단차면을 형성하고, 상기 제3수용부는 상기 자성체코어의 측부를 따라 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 자성체코어는,
    직육면체 형상의 본체;
    상기 본체의 상면과 하면으로부터 각각 Z축 방향으로 일정높이 돌출되도록 상기 본체의 양단부측에 형성되는 돌출부; 및
    상기 돌출부의 상면과 하면으로부터 XY평면과 평행한 방향으로 각각 돌출형성되는 복수 개의 날개부를 포함하는 3축 저주파 안테나모듈.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제2수용부는 상기 복수 개의 날개부 중 X축 방향을 따라 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 날개부 사이에 형성되고, 상기 제3수용부는 상기 돌출부의 상면과 하면에 Z축 방향을 따라 이격배치되는 두 개의 날개부 사이에 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 복수 개의 날개부는 상기 돌출부의 상면에 형성되는 제1날개부와, 상기 돌출부의 하면에 형성되는 제2날개부를 포함하고,
    상기 제2날개부는 상기 제1날개부보다 상대적으로 더 넓은 면적을 갖도록 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 복수 개의 단자부는 적어도 일부가 상기 제2날개부 측에 직접 본딩되는 3축 저주파 안테나모듈.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 단자부는 상기 자성체코어와 직접 접촉하는 제1부분 및 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 제1부분의 단부로부터 절곡형성되는 제2부분을 포함하는 3축 저주파 안테나모듈.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 복수 개의 단자부 중 적어도 어느 하나는 상기 자성체코어와의 분리를 방지하기 위한 분리방지구가 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 분리방지구는 상기 제1부분 측에 돌출형성되는 적어도 하나의 돌기부이고, 상기 자성체코어 측에는 상기 돌기부가 삽입될 수 있도록 대응되는 홈부가 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 분리방지구는 상기 제2부분로부터 XY평면과 평행한 방향으로 연장되는 판상의 걸림판이고, 상기 자성체코어의 일면에는 상기 걸림판이 삽입될 수 있도록 안착홈이 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 단자부와 자성체코어가 서로 대면하는 대향면 사이에는 상기 단자부와 자성체코어의 접촉면적을 최소화하기 위한 간극부가 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 단자부는 상기 자성체코어와 서로 대면하여 상기 간극부를 형성하는 제1부분 및 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 제1부분의 단부로부터 절곡형성되는 제2부분을 포함하는 3축 저주파 안테나모듈.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 간극부는 상기 제1부분으로부터 상기 자성체코어 측으로 돌출형성되어 단부가 상기 자성체코어의 일면에 접촉되는 적어도 하나의 돌기부를 통해 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 돌기부는 상기 자성체코어의 저면과 대면하는 제1부분의 일면 및 상기 자성체코어의 측면과 대면하는 제1부분의 일면 중 적어도 어느 일면에 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  16. 제 12항에 있어서, 상기 간극부는 서로 대면하는 자성체코어 및 단자부 사이에 배치되는 절연부재를 통해 형성되는 3축 저주파 안테나모듈.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 복수 개의 단자부는 상기 3개의 코일의 직하부에 위치하지 않도록 상기 자성체코어의 일측에 배치되는 3축 저주파 안테나모듈.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 자성체코어 및 복수 개의 코일은 절연성 수지로 이루어진 몰딩체를 통해 몰딩되어 외부로의 노출이 방지되는 3축 저주파 안테나모듈.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 자성체코어는 상부면으로부터 Z축 방향을 따라 일정깊이 인입되는 와인딩지그홀이 형성되고, 상기 와인딩지그홀은 상기 몰딩체를 통해 충진되는 3축 저주파 안테나모듈.
  20. 수신기; 및 송신기;를 포함하는 키리스 엔트리 시스템(keyless entry system)으로서,
    청구항 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 3축 저주파 안테나모듈이 상기 수신기에 내장되는 키리스 엔트리 시스템.
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