受信コイルアンテナ
【課題】 シールド板を必要とすることなく金属筐体及び金属メッキの施されたプラスチック筐体等への内蔵や、近傍に金属類部材の配設が可能な低周波用受信コイルアンテナを実現する。
【解決手段】 磁性コア３に巻回された巻線４を備えた受信コイルアンテナ１であって、前記磁性コア３は、絶縁性軟磁性体であり、該絶縁性軟磁性体は軟磁性体粉末と有機結合剤とからなり、その複素透磁率がμ’＝１００〜２００、μ”＜５０であり、前記軟磁性体粉末の形状が扁平状又は針状の粉末であり、その表面は絶縁処理されている受信コイルアンテナ１。
【解決手段】 磁性コア３に巻回された巻線４を備えた受信コイルアンテナ１であって、前記磁性コア３は、絶縁性軟磁性体であり、該絶縁性軟磁性体は軟磁性体粉末と有機結合剤とからなり、その複素透磁率がμ’＝１００〜２００、μ”＜５０であり、前記軟磁性体粉末の形状が扁平状又は針状の粉末であり、その表面は絶縁処理されている受信コイルアンテナ１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低中波帯の受信コイルアンテナに関し、特に１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数の無線信号の受信に際し、受信コイルアンテナ近傍に導電性および／又は磁性を有する金属物を配置する装置、システム、端末などにおいて無線信号の受信に好適な受信コイルアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低中波帯の無線信号を送信及び／又は受信する装置、システム、端末等、様々なものが使用され又は提案されている。例えば、典型的なシステムの一つとしてはＡＭラジオがあげられる。また、比較的新しいところでは電波時計、特に、電波腕時計（特許文献１参照）がある。その他システムとしては、自動車用或いは住設用の遠隔キーレスエントリーシステム（特許文献２参照）、ＲＦＩＤシステムなどがある。
【０００３】
上記した装置等に共通する重要な構成要素の一つとして、磁性コア及びそこに巻回されたコイルを備えるコイルアンテナがある。コイルアンテナ用の既存の磁性コアの例としては、燒結フェライトコアや、アモルファス合金薄膜からなる積層コアが知られている。しかしながら、前者の燒結フェライトは、破損しやすく尚且つその硬度に起因して設計の自由度も低い。後者のコアは製作性が悪くかつ高価であるためコスト増を招く欠点がある。
【０００４】
前述したように、現在磁性コアの主流となっているアモルファス合金やフェライトの材料透磁率μ’は１０００〜１００００と非常に高い透磁率を有しており、自由空間においてはコイルＱ＝１００近傍となる。反面、アンテナコイルは様々な装置に組み込まれる場合があり、アンテナに近接して金属部材等があれば、その影響を受け易くなる。アンテナの近くに電気抵抗の小さな金属類があると、共振時の磁界エネルギーは渦電流損として失われ、アンテナコイルの損失となって現われる。結果としてＱ値が低下し実効的にアンテナ感度の低下を招くこととなる。この問題を解決するため、アンテナの周辺にシールド板を設け金属部材類による通信特性の変動を抑制するものが提案されている（特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６１３４１８８号明細書
【特許文献２】米国特許第６６７７８５１号明細書
【特許文献３】特開２００２−１６８９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シールド板によってアンテナコイルの通信特性の変動は防止できるものの、逆にシールド板によってアンテナコイルの通信特性を一定のレベルに低下させることにもなる。つまり、金属製シールド板の存在により、アンテナコイルのインダクタンスが低下して通信距離を劣化させる。このため、通信特性の向上という観点から見ると、シールド板の存在は、大きなマイナス要因にもなりかねないのである。
【０００７】
更にアンテナとシールド材の配置精度による特性変動が大きいことと、部品点数増によるコスト増の懸念がある。
【０００８】
以上のことにより本発明はシールド部材の使用なしで受信感度の低下が回避でき、金属筐体への内蔵や、金属類部材近傍への配置を可能にする受信コイルアンテナの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の受信コイルアンテナは、磁性コアに巻回されたコイルを備えた受信コイルアンテナであって、前記磁性コアは、軟磁性体粉末と有機結合剤とを混合した絶縁性軟磁性体からなり、該軟磁性体粉末は、鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パーマロイ）、鉄コバルト合金、鉄シリコンバナジューム合金、鉄コバルトボロン合金、コバルト系アモルファス合金、鉄系アモルファス合金、酸化物磁性粉末（フェライト）、カーボニル鉄、モリブデンパーマロイ、純鉄圧粉の軟磁性材料のいずれかまたはそれらの組み合わせからなり、該有機結合剤はポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ニトリルーブタジエン系ゴム、スチレンーブタジエン系ゴム等の熱可塑性樹脂或いはそれらの共重合体、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは有機系難燃剤であるハロゲン化物、臭素化ポリマーのいずれかまたはそれらの組み合わせからなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の受信コイルアンテナは、前記絶縁性軟磁性体が、使用周波数において、複素透磁率の実部μ’が１００〜２００であり、虚部μ”が５０未満であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の受信コイルアンテナは、前記軟磁性体粉末が扁平状または針状の粉末であることを特徴とするものである。しかし、これら扁平状、針状の粉末を混ぜて使用することもできる。
【００１２】
また、本発明の受信コイルアンテナは、前記軟磁性体粉末が酸化被膜または有機結合剤により絶縁コーティングされた粉末または、導電性のある粉末であることを特徴とするものである。有機結合剤は前記磁性コアの構成要素である有機結合剤と同じであってもよいし、異なるものでもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成された本発明の受信コイルアンテナによれば、軟磁性体粉末の材質、形状の特定、有機結合剤の特定及び絶縁性軟磁性体の磁気特性の特定により、シールド部材の使用なしで受信感度の低下が回避できアンテナ特性のレベルを確保できるので、金属筐体、金属メッキを付したプラスチック筐体等への内蔵や、金属類部材の近傍への配設を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の受信コイルアンテナの実施の形態について図を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本実施例の構成の概略を示す断面図である。図１を参照すると、磁性コア３を収容したプラスチック製ボビン２に巻線４が巻回された受信コイルアンテナ１の断面図が示されている。本発明の受信コイルアンテナ１においては、従来、フェライトやアモルファス合金が使用されていた磁性コア３を軟磁性体粉末と有機結合剤とからなる磁性コア３に置き換え、磁性コアの複素透磁率をμ'＝１００〜２００、μ''＜５０に調整して設置されている。本発明の受信コイルアンテナ１の近傍にはＳＵＳ板５が配置されている。このＳＵＳ板は金属筐体や金属メッキ付きプラスチック筐体を想定して配置されたものである。ＳＵＳ板近傍に設置された本発明の受信コイルアンテナ１は、シールド部材６の使用なしで受信感度の低下が回避でき、アンテナ特性のレベルを確保することが出来る。
【実施例】
【００１６】
以下本発明の受信コイルアンテナについての実施例にもとづいて説明する。
【００１７】
実施例に使用した受信コイルアンテナは、軟磁性体粉末で作られた２×１０×６０の磁性コアをプラスチック製ボビン２に収容し、該プラスチック製ボビン２の外周に１００Ｔ巻回された巻線４とを有する。磁性コア３は、発明品の場合は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金粉末を使用し、有機結合剤としてポリウレタン樹脂とを混合した絶縁性軟磁性体を使用した。この磁性コア３は、１ｍｍの厚みを有するシート状のコアを２枚重ね合わせることにより作られる。巻線４としては、ウレタン線を使用した。比較品１の場合は、磁性コアとしてアモルファスコ合金コア２×１０×６０をプラスチック製ボビン２に収容し、該プラスチックボビン２の外周にウレタン線を１００Ｔ巻回した巻線４を有している。上述した図１及び図２の構成において、磁性コア３の形状は同一形状とし、材料をＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金粉末とポリウレタン樹脂とを混合した絶縁性軟磁性体とした発明品と磁性コアの材料をアモルファス合金とした比較品１の電気特性を比較した。
【００１８】
図３は図１と図２の構成でｆ＝４０ｋＨｚとした時のＱおよびｒｅｆゲインを示す。アモルファス合金のコイルアンテナ（比較品１）＋シールド部材の組み合わせと比較して、本発明のコイルアンテナ（発明品１）はシールド部材がないにもかかわらず、同等の特性が得られることが確認できる。又シールド部材を除いた単体同士の比較においては、約３ｄＢの効果があることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態における、受信コイルアンテナの概略断面図。
【図２】従来技術であるシールド部材を配した場合の概略断面図。
【図３】図１、図２の構成で自由空間とＳＵＳ板密着時における特性評価結果。
【符号の説明】
【００２０】
１ 受信コイルアンテナ
２ プラスチック製ボビン
３ 磁性コア
４ 巻線
５ ＳＵＳ板
６ シールド部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低中波帯の受信コイルアンテナに関し、特に１０ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数の無線信号の受信に際し、受信コイルアンテナ近傍に導電性および／又は磁性を有する金属物を配置する装置、システム、端末などにおいて無線信号の受信に好適な受信コイルアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低中波帯の無線信号を送信及び／又は受信する装置、システム、端末等、様々なものが使用され又は提案されている。例えば、典型的なシステムの一つとしてはＡＭラジオがあげられる。また、比較的新しいところでは電波時計、特に、電波腕時計（特許文献１参照）がある。その他システムとしては、自動車用或いは住設用の遠隔キーレスエントリーシステム（特許文献２参照）、ＲＦＩＤシステムなどがある。
【０００３】
上記した装置等に共通する重要な構成要素の一つとして、磁性コア及びそこに巻回されたコイルを備えるコイルアンテナがある。コイルアンテナ用の既存の磁性コアの例としては、燒結フェライトコアや、アモルファス合金薄膜からなる積層コアが知られている。しかしながら、前者の燒結フェライトは、破損しやすく尚且つその硬度に起因して設計の自由度も低い。後者のコアは製作性が悪くかつ高価であるためコスト増を招く欠点がある。
【０００４】
前述したように、現在磁性コアの主流となっているアモルファス合金やフェライトの材料透磁率μ’は１０００〜１００００と非常に高い透磁率を有しており、自由空間においてはコイルＱ＝１００近傍となる。反面、アンテナコイルは様々な装置に組み込まれる場合があり、アンテナに近接して金属部材等があれば、その影響を受け易くなる。アンテナの近くに電気抵抗の小さな金属類があると、共振時の磁界エネルギーは渦電流損として失われ、アンテナコイルの損失となって現われる。結果としてＱ値が低下し実効的にアンテナ感度の低下を招くこととなる。この問題を解決するため、アンテナの周辺にシールド板を設け金属部材類による通信特性の変動を抑制するものが提案されている（特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６１３４１８８号明細書
【特許文献２】米国特許第６６７７８５１号明細書
【特許文献３】特開２００２−１６８９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シールド板によってアンテナコイルの通信特性の変動は防止できるものの、逆にシールド板によってアンテナコイルの通信特性を一定のレベルに低下させることにもなる。つまり、金属製シールド板の存在により、アンテナコイルのインダクタンスが低下して通信距離を劣化させる。このため、通信特性の向上という観点から見ると、シールド板の存在は、大きなマイナス要因にもなりかねないのである。
【０００７】
更にアンテナとシールド材の配置精度による特性変動が大きいことと、部品点数増によるコスト増の懸念がある。
【０００８】
以上のことにより本発明はシールド部材の使用なしで受信感度の低下が回避でき、金属筐体への内蔵や、金属類部材近傍への配置を可能にする受信コイルアンテナの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の受信コイルアンテナは、磁性コアに巻回されたコイルを備えた受信コイルアンテナであって、前記磁性コアは、軟磁性体粉末と有機結合剤とを混合した絶縁性軟磁性体からなり、該軟磁性体粉末は、鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パーマロイ）、鉄コバルト合金、鉄シリコンバナジューム合金、鉄コバルトボロン合金、コバルト系アモルファス合金、鉄系アモルファス合金、酸化物磁性粉末（フェライト）、カーボニル鉄、モリブデンパーマロイ、純鉄圧粉の軟磁性材料のいずれかまたはそれらの組み合わせからなり、該有機結合剤はポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ニトリルーブタジエン系ゴム、スチレンーブタジエン系ゴム等の熱可塑性樹脂或いはそれらの共重合体、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは有機系難燃剤であるハロゲン化物、臭素化ポリマーのいずれかまたはそれらの組み合わせからなることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の受信コイルアンテナは、前記絶縁性軟磁性体が、使用周波数において、複素透磁率の実部μ’が１００〜２００であり、虚部μ”が５０未満であることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の受信コイルアンテナは、前記軟磁性体粉末が扁平状または針状の粉末であることを特徴とするものである。しかし、これら扁平状、針状の粉末を混ぜて使用することもできる。
【００１２】
また、本発明の受信コイルアンテナは、前記軟磁性体粉末が酸化被膜または有機結合剤により絶縁コーティングされた粉末または、導電性のある粉末であることを特徴とするものである。有機結合剤は前記磁性コアの構成要素である有機結合剤と同じであってもよいし、異なるものでもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成された本発明の受信コイルアンテナによれば、軟磁性体粉末の材質、形状の特定、有機結合剤の特定及び絶縁性軟磁性体の磁気特性の特定により、シールド部材の使用なしで受信感度の低下が回避できアンテナ特性のレベルを確保できるので、金属筐体、金属メッキを付したプラスチック筐体等への内蔵や、金属類部材の近傍への配設を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の受信コイルアンテナの実施の形態について図を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本実施例の構成の概略を示す断面図である。図１を参照すると、磁性コア３を収容したプラスチック製ボビン２に巻線４が巻回された受信コイルアンテナ１の断面図が示されている。本発明の受信コイルアンテナ１においては、従来、フェライトやアモルファス合金が使用されていた磁性コア３を軟磁性体粉末と有機結合剤とからなる磁性コア３に置き換え、磁性コアの複素透磁率をμ'＝１００〜２００、μ''＜５０に調整して設置されている。本発明の受信コイルアンテナ１の近傍にはＳＵＳ板５が配置されている。このＳＵＳ板は金属筐体や金属メッキ付きプラスチック筐体を想定して配置されたものである。ＳＵＳ板近傍に設置された本発明の受信コイルアンテナ１は、シールド部材６の使用なしで受信感度の低下が回避でき、アンテナ特性のレベルを確保することが出来る。
【実施例】
【００１６】
以下本発明の受信コイルアンテナについての実施例にもとづいて説明する。
【００１７】
実施例に使用した受信コイルアンテナは、軟磁性体粉末で作られた２×１０×６０の磁性コアをプラスチック製ボビン２に収容し、該プラスチック製ボビン２の外周に１００Ｔ巻回された巻線４とを有する。磁性コア３は、発明品の場合は、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金粉末を使用し、有機結合剤としてポリウレタン樹脂とを混合した絶縁性軟磁性体を使用した。この磁性コア３は、１ｍｍの厚みを有するシート状のコアを２枚重ね合わせることにより作られる。巻線４としては、ウレタン線を使用した。比較品１の場合は、磁性コアとしてアモルファスコ合金コア２×１０×６０をプラスチック製ボビン２に収容し、該プラスチックボビン２の外周にウレタン線を１００Ｔ巻回した巻線４を有している。上述した図１及び図２の構成において、磁性コア３の形状は同一形状とし、材料をＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金粉末とポリウレタン樹脂とを混合した絶縁性軟磁性体とした発明品と磁性コアの材料をアモルファス合金とした比較品１の電気特性を比較した。
【００１８】
図３は図１と図２の構成でｆ＝４０ｋＨｚとした時のＱおよびｒｅｆゲインを示す。アモルファス合金のコイルアンテナ（比較品１）＋シールド部材の組み合わせと比較して、本発明のコイルアンテナ（発明品１）はシールド部材がないにもかかわらず、同等の特性が得られることが確認できる。又シールド部材を除いた単体同士の比較においては、約３ｄＢの効果があることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態における、受信コイルアンテナの概略断面図。
【図２】従来技術であるシールド部材を配した場合の概略断面図。
【図３】図１、図２の構成で自由空間とＳＵＳ板密着時における特性評価結果。
【符号の説明】
【００２０】
１ 受信コイルアンテナ
２ プラスチック製ボビン
３ 磁性コア
４ 巻線
５ ＳＵＳ板
６ シールド部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性コアに巻回されたコイルを備えた受信コイルアンテナであって、前記磁性コアは、軟磁性体粉末と有機結合剤とを混合した絶縁性軟磁性体からなり、該軟磁性体粉末は、鉄アルミ珪素合金、鉄ニッケル合金、鉄コバルト合金、鉄シリコンバナジューム合金、鉄コバルトボロン合金、コバルト系アモルファス合金、鉄系アモルファス合金、酸化物磁性粉末、カーボニル鉄、モリブデンパーマロイ、純鉄圧粉の軟磁性材料のいずれかまたはそれらの組み合わせからなり、該有機結合剤はポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ニトリルーブタジエン系ゴム、スチレンーブタジエン系ゴム等の熱可塑性樹脂或いはそれらの共重合体エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは有機系難燃剤であるハロ ゲン化物、臭素化ポリマーのいずれかまたはそれらの組み合わせからなることを特徴とする受信コイルアンテナ。
【請求項２】
前記絶縁性軟磁性体は、使用周波数において、複素透磁率の実部μ’が１００〜２００であり、虚部μ”が５０未満であること特徴とする請求項１記載の受信コイルアンテナ。
【請求項３】
前記軟磁性体粉末が扁平状または針状の粉末であることを特徴とする請求項１及び２記載の受信コイルアンテナ。
【請求項４】
前記軟磁性体粉末は酸化被膜または有機結合剤により絶縁コーティングされた粉末または、導電性のある粉末であることを特徴とする請求項１乃至３記載の受信コイルアンテナ。
【請求項１】
磁性コアに巻回されたコイルを備えた受信コイルアンテナであって、前記磁性コアは、軟磁性体粉末と有機結合剤とを混合した絶縁性軟磁性体からなり、該軟磁性体粉末は、鉄アルミ珪素合金、鉄ニッケル合金、鉄コバルト合金、鉄シリコンバナジューム合金、鉄コバルトボロン合金、コバルト系アモルファス合金、鉄系アモルファス合金、酸化物磁性粉末、カーボニル鉄、モリブデンパーマロイ、純鉄圧粉の軟磁性材料のいずれかまたはそれらの組み合わせからなり、該有機結合剤はポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ニトリルーブタジエン系ゴム、スチレンーブタジエン系ゴム等の熱可塑性樹脂或いはそれらの共重合体エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは有機系難燃剤であるハロ ゲン化物、臭素化ポリマーのいずれかまたはそれらの組み合わせからなることを特徴とする受信コイルアンテナ。
【請求項２】
前記絶縁性軟磁性体は、使用周波数において、複素透磁率の実部μ’が１００〜２００であり、虚部μ”が５０未満であること特徴とする請求項１記載の受信コイルアンテナ。
【請求項３】
前記軟磁性体粉末が扁平状または針状の粉末であることを特徴とする請求項１及び２記載の受信コイルアンテナ。
【請求項４】
前記軟磁性体粉末は酸化被膜または有機結合剤により絶縁コーティングされた粉末または、導電性のある粉末であることを特徴とする請求項１乃至３記載の受信コイルアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１９３１８７（Ｐ２００８−１９３１８７Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２６１４（Ｐ２００７−２２６１４）
【出願日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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