(57)【要約】【課題】  筐体外部から入射する電磁波の方向が限られた筐体でも高い特性を発揮できるアンテナを提供する。【解決手段】  金属製筐体内に配置して外部からの電磁波の磁界成分を受信する磁気センサ型のアンテナにおいて、磁性体からなる磁心にコイルを巻回した主磁路部材と、前記磁心と同等あるいはそれよりも小さい比透磁率を有する第１の副磁路部材と、前記主磁路部材の両端と前記第１の副磁路部材との間をエアギャップなしで接続する、前記第１の副磁路部材よりも小さい比透磁率100以下の第２の副磁路部材とからなるアンテナである。このアンテナは、金属製筐体、ムーブメント、非金属製蓋、金属製裏蓋及びアンテナを有する電波腕時計のアンテナとして、或いは自動車や住居のキーレスエントリーシステム、無線信号によって情報を授受するＲＦＩＤシステム等の磁気アンテナとして利用できる。【選択図】        図１
2006191525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの電磁波の磁界成分を受信する磁気センサ型のアンテナにおいて、磁性体からなる磁心にコイルを巻回した主磁路部材と、当該主磁路部材の両端をエアギャップなしで接続し閉磁路を構成する比透磁率が２以上かつ主磁路部材より小さい副磁路部材とからなることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
外部からの電磁波の磁界成分を受信する磁気センサ型のアンテナにおいて、磁性体からなる磁心にコイルを巻回した主磁路部材と、前記磁心と同等あるいはそれよりも小さい比透磁率を有する第１の副磁路部材と、前記主磁路部材の両端と前記第１の副磁路部材との間をエアギャップなしで接続し閉磁路を構成する、前記第１の副磁路部材よりも比透磁率の小さい第２の副磁路部材とからなることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
前記副磁路部材は、軟磁性フェライト粉末あるいは軟磁性金属粉末又は軟磁性金属フレークと、樹脂又はゴムとを混合してなる柔軟性複合材であることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記主磁路部材の磁心は、軟磁性フェライトあるいは軟磁性金属薄板を積層した積層体からなり、前記第１の副磁路部材は、軟磁性金属薄板を積層した積層体あるいは軟磁性フェライトであることを特徴とする請求項２又は３記載のアンテナ。
【請求項５】
前記主磁路部材の少なくとも周囲が金属部材で囲まれているとき、前記主磁路部材を構成する磁心の少なくとも一部の端部を非金属の方向に曲げたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のアンテナ。
【請求項６】
金属製筐体、ムーブメント（周辺部品含む）、非金属製蓋、金属製裏蓋を有する腕時計に磁気センサ型のアンテナを内蔵した電波時計において、前記磁気センサ型のアンテナは、請求項１〜５の何れかに記載のアンテナを用いたことを特徴とする電波時計。
【請求項７】
請求項６の電波時計において、前記アンテナが主磁路部材が前記金属筐体の内部側に、副磁路部材が金属筐体の周縁部側に配置されていることを特徴とする電波時計。
【請求項８】
請求項１〜５の何れかに記載の磁気センサ型のアンテナを当該アンテナを内蔵する送受信器の何れかに用いたことを特徴とするキーレスエントリーシステム。
【請求項９】
請求項１〜５の何れかに記載の磁気センサ型のアンテナをＲＦＩＤタグに内蔵して用いたことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時刻情報を含む電磁波の中で磁界成分を受信して時刻を合わせる、電波時計、あるいは電磁波で所有者の接近を検知して自動車や住居のキーを開閉せしめるスマートキーレスエントリーシステム等（以下、キーレスエントリーシステムと言う）、あるいは電磁波に載せられた変調信号によって情報を授受するＲＦＩＤタグシステム等（以下、ＲＦＩＤシステムと言う）に用いて好適な磁気センサ型の電磁波受信用アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ここでは電波時計用のアンテナを例に背景技術の説明を行う。
電波時計は、所定周波数の搬送波によって送られる時刻情報を受信し、その時刻情報を基に自身の時刻を修正する時計を指し、現在置時計、掛け時計、腕時計等さまざまな形態で実用化されている。
電波時計等に用いられている電波は40kHz〜200kHz以下と、長波帯を使用しており、その電波の一波長は数ｋｍという長さになる。この電波を、電界として効率よく受信するには数百ｍを越す長さのアンテナ長が必要となり、小型化が必要な腕時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステム等に使用することは事実上困難であり、磁心を用いて磁界成分を受信することが必要である。
具体的には上記搬送波は、日本においては40kHz及び60kHzの２種類の電波を使用している。海外においても主に100kHz以下の周波数を用いて時刻情報を提供しているため、これらの周波数の電波を受信するには電磁波の磁界成分を効率良く収束させるために磁性体を磁心とし、これにコイルを巻き回した磁気センサ型のアンテナが主に使用されている。
【０００３】
従来、電波時計用のアンテナとして、例えば特許文献１には、アモルファス金属積層体からなる磁心にコイルを巻回した主に腕時計に使用する小型アンテナが開示されている。
特許文献２には、フェライトからなる磁心にコイルを巻回してなる小型アンテナが開示されている。
また、特許文献３には、金属ケースとアンテナとの間に導電性を有するシール部材を設けたアンテナが開示されている。
さらに、特許文献４には、磁芯にコイルが巻回された主磁路と、磁芯にコイルが巻回されていない副磁路とを有し、磁芯に沿った閉ループ磁路の一部にエアギャップを設け、共振時には内部で発生した磁束が外部に漏れ難いようになしたアンテナが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１０３４１号公報
【特許文献２】特開平８−２７１６５９号公報
【特許文献３】特開２００２−１６８９７８号公報
【特許文献４】特許第３５１２７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
腕時計は、主に筐体（ケース）、ムーブメント（駆動部モジュール）とその周辺部品（文字盤、モータ、電池等）、非金属（ガラス）蓋および金属裏蓋とにより構成される。この中にアンテナを内蔵する場合、従来は筐体の外側に設けることが多かった。しかしながら、最近では小型軽量化の趨勢から筐体内部にアンテナを設けることが求められるようになってきており、図９に示すようにアンテナはムーブメント２２と裏蓋２４及び主として電池、時計針を動かすモータ等の周辺部品２６との間の隙間に配置される。尚、図９の正面図のアンテナは構造を示すため実線で示しているが、実際は筐体２５とムーブメント２２、周辺部品２６及び裏蓋２４によって閉じられた空間に収められている。
上記した特許文献１、２のアンテナは、それぞれ磁心として比透磁率の高いアモルファス箔体やフェライトを用いて電磁波の磁界成分を収束させ、この収束させた磁束を磁心の外側に巻き回したコイルによって時間的に磁束が変化する成分を電圧として検知するアンテナである。従って、この点では筐体としては電磁波の磁界成分を阻害しない樹脂材とすることが望ましい。しかし、その反面一部を樹脂製にすると設計、デザイン面での制約がある。一般に腕時計は意匠性がセールスポイントとなり、例えば金属製の筐体が高級感や審美性の面で好まれる。そこで中高級時計や自動車に代表される機器類には筐体が金属ケースで作られることが多くなっている。この場合、従来のアンテナ構造、また配置によっては金属ケース等が電磁波に対するシールドとして働き、受信感度が大幅に低下すると言う問題があった。そこで、特許文献３では、アンテナを金属ケースの外部でかつシールド部材を介して配置することによりＱ値の維持を図っている。しかし、大型化とデザインの制約は免れ得ないものであった。
【０００６】
また、アンテナとしては外部から入ってきた電磁波による磁束が磁心に通った結果としてコイルに電圧が誘起される。図７の等価回路図に示すように、この電圧はコイル８と並列に接続されたコンデンサＣにより所望の周波数に共振するようになっており、共振させることによりコイル８にはＱ倍の電圧が発生し、コイル８にはその共振電流が流れる。この共振電流によってコイル８の周囲には磁界が発生し、磁束は主として磁心の両端から出入りする。ここで、アンテナの周囲に金属が接近していると、この共振電流によって発生した磁束が金属を貫く結果となり渦電流を発生させる。即ち、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、結果、Ｑ値が低下し実効的にアンテナ感度の低下を招くものである。この点で、特許文献４に開示されたアンテナによれば、共振時に外部に向かう磁束の流れをエアギャップを設けた副磁路側に選択的に誘導することになり、磁束を外部に漏れ難くし、よって渦電流損によるＱ値の低下を抑えることが出来るとしたものである。しかしながら、この構造のアンテナで重要なことは安定した特性を得る為にはエアギャップを精度良く均一に保つ必要があると言うことである。実際には数100μｍ以下のギャップ幅を全断面に渡って一様に保つことが必要であるし、最適条件を見出すにはミクロンオーダでの調節を必要とする等、製造面や品質安定面での問題がある。
【０００７】
同様な問題点は磁気センサ型のアンテナを金属筐体の中に、或いは金属部品に近接して収容するキーレスエントリーシステム、またはＲＦＩＤシステムでも同様に存在する。キーレスエントリーシステムとは、例えば、乗用車等の車両の鍵を遠隔操作可能としたもので、特定の電磁波により開閉動作するアンテナを備えた送受信ユニットからなり、当該ユニットであるキーを持つ所有者の遠近により開閉遠隔操作が非接触で出来るものである。また、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムは、タグに記憶された情報を特定の電磁波によって作動するアンテナにより情報を授受するもので、例えば、バス等の行先情報等が入力されたＲＦＩＤタグをバスに取り付け、時刻表情報が入力されたＲＦＩＤタグを乗り場の表示板等に埋設しておくと、利用者は非接触で各種の交通情報が認識できると言うものである。これらのシステムにおいても、筐体並びにアンテナの小型化と共にアンテナの高感度化が要求されている。
【０００８】
以上のことより本発明は、金属製の筐体内に磁気センサ型のアンテナを配置したものであって、設置面積を大きくせず渦電流損の問題を解消して高感度な出力を得ることができる小型で感度調整の容易なアンテナを提供することを目的とする。特に限られた小スペース内で高いアンテナ特性を発揮できるもので、電波時計、特に電波腕時計やキーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステムに適したアンテナ及びこれを用いた前記システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、外部からの電磁波の磁界成分を受信する磁気センサ型のアンテナにおいて、磁性体からなる磁心にコイルを巻回した主磁路部材と、当該主磁路部材の両端をエアギャップなしで接続し閉磁路を構成する比透磁率が2以上かつ主磁路部材より小さい副磁路部材とからなるアンテナである。これにより、外から内へ入る磁界の磁束は主磁路部材の両端を通過し共振を促し、他方、共振時に発生する内から外へ向かう磁束は、エアギャップがない分、閉磁路側に流れ易く閉磁路を回帰する。このときの流れ易さは副磁路部材の比透磁率や断面積、主磁路との対向面積によって調整されるが、これはエアギャップを調整するよりも面倒でなく、極めて作業性に優れている。
【００１０】
また、本発明は、外部からの電磁波の磁界成分を受信する磁気センサ型のアンテナにおいて、磁性体からなる磁心にコイルを巻回した主磁路部材と、前記磁心と同等あるいはそれよりも小さい比透磁率を有する第１の副磁路部材と、前記主磁路部材の両端と前記第１の副磁路部材との間をエアギャップなしで接続し閉磁路を構成する、前記第１の副磁路部材よりも比透磁率の小さい第２の副磁路部材とからなるアンテナである。これにより、上記アンテナと同様、外から内へ入る磁界の磁束は主磁路部材の両端を通過し、内から外に向かう磁束はエアギャップがない分、閉磁路側に流れ易いが、ここでは第１の副磁路部材の比透磁率が比較的高く設定されているので、より低比透磁率である第２の副磁路部材を介していても磁束を通し易く、ほとんどが閉磁路を回帰する。よって、渦電流損が少なく、磁心に入射した磁束のコイルに対する通過量が実効的に増加し高感度なアンテナとなる。
【００１１】
ここで、前記した副磁路部材は、軟磁性フェライト粉末あるいは軟磁性金属粉末又は軟磁性金属フレークと、樹脂又はゴムとを混合してなる柔軟性複合材であることが望ましい。即ち、外部から入射する磁束は主磁路部材で受けるが、内部から放射する磁束は外部に漏れ難い構成とした、本発明の閉磁路のバランスを第２の副磁路部材で調整することが出来る。副磁路部材または第２の副磁路部材は主磁路部材の比透磁率より小なるものであるが、100以上であると主磁路に磁束を集中して受け入れ難くなる。100〜5が好ましく、更に好ましくは60〜10である。そこで柔軟性を有する複合材の場合、軟磁性の粉末と樹脂材等の混合比を調節することで適切な比透磁率を調整できるし、また厚みも容易に調節できるので好ましい。また柔軟性を有するのでエアギャップを容易に埋めることができ加工度も高いので扱いやすい。但し、柔軟性は必須ではない。
【００１２】
本発明のアンテナにおいて、前記主磁路部材の磁心を軟磁性フェライトあるいは軟磁性金属薄板を積層した積層体から構成し、前記第１の副磁路部材についても軟磁性金属薄板を積層した積層体あるいは軟磁性フェライトから構成することができる。このとき、金属薄板の積層体主磁路と第１の副磁路との積層方向は同じ方向となすことが好ましい。これにより、積層した場合に発生する渦電流に対し個々の薄板からの渦電流が低下し、損失を抑制し、よりアンテナ特性を向上させることができる。上記磁心を構成する軟磁性材料は、珪素鋼、パーマロイ、アモルファス金属、ナノ結晶金属、フェライト等5000〜100000程度の高比透磁率材料が望ましく、第１の副磁路部材は主磁路部材のそれよりも小さい300〜5000程度が好ましい。
【００１３】
本発明のアンテナにおいて、アンテナ磁心の周囲が金属部材により囲まれているとき、磁心の端部を非金属部、例えば電波腕時計ではガラス製蓋の方向に曲げることは好ましい。曲げる角度は垂直であったり、斜めであったり、その筐体内の状況によって任意の角度を設定できる。磁界成分を収束させる磁心の端部を磁束流入方向に向くように曲げることにより、その先端部が筐体内部に入射する多くの磁束を収束させて高感度なアンテナとなる。また、この形状は磁心に巻かれたコイルに誘起した電圧と並列に接続されたコンデンサによる共振電流による磁束が主として磁心の両端から出入りする性質上その出入りする磁束が金属ケースを貫く量を減少させることとなり、結果として金属ケースに発生させる渦電流を減少させ電気的なＱ値を高く保つことができ、アンテナとしての高感度化に繋がる。
【００１４】
また、本発明は、金属製筐体、ムーブメント（周辺部品含む）、非金属製蓋、金属製裏蓋を有する腕時計に磁気センサ型のアンテナを内蔵した電波時計において、前記磁気センサ型のアンテナは、上記した何れかのアンテナを用いて前記主磁路部材が前記金属筐体の内部側に、第１、第２の副磁路を含む副磁路部材が金属筐体の周縁部側に配置した電波時計である。一般に筐体の内部側にはスペース上の制約が多く、必ずしも副磁路側を配置できるものではない。そもそも感度調整をする副磁路側が時計内部に向いていると調整作業性に問題がある。この点で、副磁路部材を柔軟性のある複合材で形成し、さらに周縁側に沿って設ければスペースを有効活用できるし、副磁路の厚みや面積の調整が容易で組立て性に優れている。これによりむしろ渦電流による悪影響を相殺しそれ以上の効果を期待できる。しかしながら、主磁路部材が金属筐体の周縁部側に、前記副磁路部材が金属筐体の内部側に配置することを妨げるものではない。この場合は外から内へ入る磁界は金属筐体に近い主磁路の磁心に収束し易く、他方副磁路は金属筐体から遠いので内から外へ漏れる磁界は筐体方向には向かい難く渦電流が発生し難い効果を期待できる。よって、個々の情況や求める効果によってこれらの構成を選択することが望ましいと言える。
以上により、本発明のアンテナは、時刻情報を含む電波を受信して時刻を合わせる小型の電波腕時計に用いることに適している。また、乗用車や住居等の鍵の開閉を遠隔操作するキーレスエントリーシステムに用いることに適している。さらに、情報を記憶したタグを用いて情報を授受するＲＦＩＤシステムに用いることに適している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のアンテナによれば、外部より入射した磁束は主磁路部材により受けとめ、共振時の放射磁束については主磁路から副磁路部材側に磁束を導き、磁気回路内を効率よく帰還することができる。その結果、高い出力電圧が得られ、Ｑ値を高いまま保持できる。また、このときエアギャップのない副磁路部材により、特に比透磁率の低い柔軟性複合材を用いることにより磁束の帰還具合を調節し、高いＱ値と感度を得ることができる。
以上により、電波時計内の設置面積は同じでありながら金属部を避けて配置したのと同等の感度及びＱ値が得られる。また共振電流による磁束の流出を抑えて実効的な感度を高く得られる。そして作業性、組立て性が良好である。以上の相乗効果により、設置面積は小さいが、配置自由度は高くデザイン的な制約も比較的小さい高感度のアンテナとなる。
また、この様なアンテナは、小型高性能の電波時計、電波腕時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステム等で好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のアンテナの実施態様を図面と共に説明する。
図１は第１の実施例を示すアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）であり、ボビン等のケースは省略した説明用の概略図である（以下の実施例も同様）。アンテナの磁心１ａは、アモルファス合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金、Fe-Si系磁性合金等の軟磁性金属箔帯（板厚20μｍ以下）を図示のようなバーベル状に打ち抜いたもので、この薄板６ａを30枚〜40枚を絶縁体を介して積層し一体化している。この磁心の中央部に800〜1400ターン程度のコイル２ａを巻回して主磁路部材４ａとしている。コイル２ａの両端からは、それぞれ磁心１ａの端部が突出する。突出した磁心１ａの両端の下端面５ａ，５ａには、エアギャップを設けることなく比透磁率が100以下の副磁路部材３ａを接続して閉磁路を構成している。この副磁路部材により共振時の磁束の回帰ルートを作るのであるが、この回帰量はアンテナの置かれた筐体金属の材質、形状、寸法によって最適値が異なるため、部材の比透磁率、断面積、主磁路との接触面積等を適宜増減させて最適値を決定する。これについては下述する。
【００１７】
図２は第２の実施例を示すアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）の概略図である。このアンテナは、上記磁心１ａと同様に軟磁性金属薄板の積層体からなる磁心１ｂと、これに同様に巻回したコイル２ｂとから主磁路部材４ｂを構成し、さらに磁心１ｂと同等あるいはそれ以下の比透磁率を有する第１の副磁路部材７ｂと前記主磁路部材の両端下端面５ｂと第１の副磁路部材７ｂとの間をエアギャップが生じないように比透磁率が100以下の第２の副磁路部材３ｂを介在させて接続し閉磁路を構成している。第１の副磁路部材７ｂは、軟磁性フェライト又はアモルファス合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金、Fe-Si系磁性合金等の軟磁性金属箔帯（板厚20μｍ以下）を積層したものでも良く、磁心１ｂと同様の積層体あるいはバルク材で良い。但し、その比透磁率としては磁心１ｂと同等あるいはそれ以下のものを用いる。例えば、磁心１ｂの比透磁率が100000〜80000であるとき、第１の副磁路部材７ｂのそれは100000〜300程度とする。その上で両者の間にさらに比透磁率の小さな第２の副磁路部材３ｂを介在させる。この比透磁率は100以下とし、さらに直交する断面積や主磁路との接触面積等を調節して共振時の磁束の回帰ルートを調整するのである。また、本例では主磁路部材４ｂと第１の副磁路部材７ｂの積層方向が同じになるようになし、つまり薄板同士が交差しなようにして共振時の磁束の流れによる渦電流を生じ難くしている。
【００１８】
図３は第３の実施例を示すアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）の概略図である。このアンテナは、磁心１ｃとコイル２ｃからなる主磁路部材４ｃは上記した実施例と同じ構成である。ここでは、第１の副磁路部材７ｃは磁心１ｃと同等あるいはそれ以下の比透磁率を有する薄板８ｃを複数枚積層した積層体から構成している。このことは上記第２の実施例と同様である。そして第１の副磁路部材７ｃと主磁路部材４ｃの下端面５ｃとの間にはエアギャップが生じないように第２の副磁路部材３ｃを接続し、この第２の副磁路部材３ｃの他面に第１の副磁路部材７ｃを接続し閉磁路を構成している。また、本例では主磁路部材４ｃと第１の副磁路部材７ｃの積層方向が交差しており第２の実施例よりも渦電流を生じ易い構成ではあるが、主磁路部材４ｃと第１の副磁路部材７ｃの軸線をずらすことにより磁束の流れが出きるだけ平行に流れるように導き渦電流の抑制を図っている。そして、共振時の磁束の回帰ルートを調整は上記実施例と同様に行うことができる。
尚、主磁路部材の磁心、第１の副磁路部材は金属薄板の他に、フェライト、アモルファス、ナノ結晶材料等の棒状、板状、線状のいずれの形態でも可能である。
【００１９】
実施例で用いる副磁路部材あるいは第２の副磁路部材は、可撓性のある高分子材料（樹脂材あるいはゴム材）に金属磁性体粉（フェライト粉、アモルファス合金粉ほか）を分散して電磁波吸収機能を持たせた柔軟性複合材を用いることができる。例えば、可撓性高分子材料に導電性を有する繊維状の材料を分散した電磁波反射層と、その表裏両面に可撓性高分子材料に金属磁性体扁平形状粉を分散した第１の電磁波吸収層と、可撓性高分子材料に金属磁性体粒形状粉を分散した第２の電磁波吸収層とを順次積層し熱圧着したものがある。前記電磁波反射層に分散させる導電性を有する材料としては、例えばカーボン繊維や金属繊維であって、これを可撓性高分子材料中に分散させてシート状に成形する。また、電磁波吸収層に用いる金属磁性体粉としては、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金から水アトマイズ法により製造した粒形状粉をアトライタにて摩砕することにより製造した平均粒径が0.1〜50μｍで平均厚さが3μｍの扁平形状粉であって、これを可撓性高分子材料中に分散させてシート状に成形して電磁波吸収層としたものがある。一方、金属磁性体扁平形状粉としてカルボニル鉄合金、アモルファス合金、Fe-Si系合金、モリブデンパーマロイ、スーパーマロイ等の扁平形状粉を用いてこれを可撓性高分子材料中に分散させてシート状に成形して電磁波吸収層とすることができる。また、前記可撓性高分子材料としては、有機物で柔軟性があり、比重が1.5以下であり、好ましくは耐候性を有する樹脂で、例えばクロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーン樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、例えば上記した第１の電磁波吸収層と第２の電磁波吸収層をそれぞれ単独で用いるような単層構造も望ましく、従来から使用される低比透磁率の柔軟性複合材を用いることが出来る。結局、本発明においては、比透磁率さえ満足すれば複合材の構造は限定するものではない。
【００２０】
このような柔軟性複合材を用いることによって、その複合材を用いた部分はそれ自身でギャップを有している磁気特性となり、磁気的にはあたかもエアギャップを有しているように見なせる。これによって調整が面倒なエアギャップを設けることなく磁束を閉磁路内に帰還させることができる。また、エアギャップを設ける必要がないので微妙な精度を必要とせず製造がし易く、安定した性能を維持できる点で有利である。また、磁心とコイルは、従来から樹脂製ケース内に収容することが行われるが、これを副磁路部材をも収容するような樹脂ケースとなし、この空洞部分に溶融状態の上記柔軟性複合材の原料を射出成型されたコイルボビンの一部に流し込んで副磁路部材を一体成形することもできる。また、樹脂ケース内に上記で示したような第１の副磁路部材を収容した後、主磁路部材とこの第１の副磁路部材との間に形成される隙間に柔軟性複合材の原料を流し込んで第２の副磁路部材を一体成形して製造することができる。このような手段を用いればさらに安価で生産性に優れている。
【００２１】
本発明のアンテナの作用について以下に説明する。まず、電波の角周波数をωとし、アンテナとコンデンサで構成される共振回路の抵抗分をＲ、コイル部の自己インダクタンスをＬとするとき、Ｑ値はωＬ／Ｒで定義される。ここで述べるＲはコイルの直流抵抗と交流抵抗の総和である。特に金属ケースに入れたアンテナの交流抵抗は増大する。その理由は磁束を集めた磁心が巻き回したコイルと外部に付加したコンデンサで共振してＱ倍の共振電圧となり、この共振電流によってコイル両端には高い電圧が発生し、その電圧によってアンテナ自身の両端近くから磁束が発生するからである。その共振現象による磁束が金属を貫くときに発生するのが渦電流損失である。この渦電流損失を低減することが重要となるが、ここで低比透磁率の部材あるいは低比透磁率部材と副磁路部材による閉磁路を設けることにより、磁心に流入した磁束はコイルを通過し磁心の他端から流出するだけでなくその一部は副磁路部材あるいは第１と第２の副磁路部材による閉磁路に還流して再び外部から流入する磁束と合流してコイル内部を通過し、より多くの電圧を発生させる作用をなす。また、共振電流によって発生する磁束が副磁路部材あるいは第１と第２の副磁路部材による閉磁路を介して還流することにより、アンテナ両端から外部に出る磁束総量を少なくすることができ、近接する金属筐体を貫通する磁束が少なくなり渦電流損が低減し、等価的に交流抵抗の増大が抑えられる。よって、上述の抵抗分Ｒの増加が最小限に抑えられ、Ｑ値の高いアンテナを得ることが出来る。
【００２２】
これらのアンテナを内蔵した電波腕時計の正面図および側面図を図４に示す。正面図のアンテナの図示は配置などが分かりやすいようにあえて実線で示している。電波腕時計２０は金属製（例えばステンレス製）の筐体ケース２１と、ムーブメント２２と周辺部品２６、ガラス製の蓋２３と、金属製（例えばステンレス製）の裏蓋２４とからなり、アンテナをムーブメント２２（周辺部品２６含む）と裏蓋２４との間であって横方向に寝かせて配置している。ここでアンテナは磁心の端部１０１を底面から立ち上がるようにガラス蓋２３の方向に曲げて配置している。これによって、磁束の出入り口となる磁心端部１０１は電磁波の入射方向に向いた構造となっている。時計は駆動機能を集約したムーブメントが大部分の容積を占有し、また人間に対する表示面（文字盤）も必須である。このためアンテナは裏蓋近くに配置することを余儀なくされる。この場合アンテナは周囲を金属部品により囲まれることになるが、この実施例によれば、アンテナの共振電流による磁束が最も多く流出する磁心端部１０１を磁気シールドされた筐体底部周辺の金属から離すように非金属部（ガラス製の蓋等）に向けて曲げて立設している。これにより、外部からの磁束の流入量が多く、筐体底部金属から遠いガラス面近くの磁束をより多く捕らえ、かつ筐体底部の金属接近の影響を最小限にできる。また、磁心端部の先端部１０２はさらに別の方向とすることでさらに電磁波を入射しやすい形状としている。
尚、上記電波腕時計において、立ち上がった磁心の端部を時計文字盤のデザインの一部として表面に現われるようにしても良い。例えば、磁心端部が文字盤を貫き、表示面に現われるようにして、これをひとつのデザインとして利用することである。このとき磁心端部は表示部まで出ているのでより高感度となる。逆に、端部は垂直に立設している必要もない。周囲の状況によって磁束を受け止めやすい方向や角度を有していれば良い。
また、アンテナの配置は、図５のように、主磁路部材４側が筐体内の内部（中央）側に向かい、副磁路部材７側が筐体２１の周縁部側に沿った配置とすることで、アンテナ特性をさらに高めることができる。これは外部より入射した交流磁束がコイル両端に交流電圧として発生し、この交流電圧と並列に接続されたコンデンサがコイルと共に電気的に共振する。この電気的な共振は再びコイルに共振電流として流れ込み、コイルの両端に共振磁束を発生させる。その共振磁束が最も接近している金属である筐体側に漏れるのを副磁路部材が最小に抑えるためである。また、この様な配置は、比較的自由度があり感度調整や組立て性に優れた配置である。
【００２３】
以下、実施例の試験結果について説明する。ここでは図６に示す電波腕時計に模した試験装置と図７に示す等価回路に沿って本発明のアンテナの出力電圧等を測定した。
図７において、Ｌがアンテナの主磁路部材４と巻線８で構成されるコイルである。Ｒがコイルの直流抵抗と交流抵抗の総和である。このコイルに磁束の時間変化による電圧Ｖが検出される。ここでアンテナと並列にコンデンサＣが接続され、このコンデンサＣと先に述べたコイルＬが電気的に共振し、コンデンサの両端にはＱ倍の電圧が発生し、アンテナとして動作する。試験は図６に示す電波腕時計に模した厚さ１ｍｍの金属製（ステンレスＳＵＳ４０３）の筐体７０の中に条件を変えた評価アンテナを配置し、上記等価回路による電圧Ｖを測定した。
【００２４】
（実施例１）
実施例１は、第１の副磁路部材と第２の副磁路部材は図２に示すアンテナ構造のもので、磁心としてＭｎ-Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、断面部が１．５ｍｍ角、長さ１６ｍｍを使用し、巻線８はフェライトコアの表面を絶縁した線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。次に、第１の副磁路部材は、板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、比透磁率５００のフェライト板を用い、第２の副磁路部材は、比透磁率約５０の柔軟性複合材を密着して介在させたもので、磁心との接触断面積を一定とし、柔軟性複合材の厚さｔを変化させたときのＱ値及び感度（出力電圧）を測定した。尚、巻線コイルの形状は特に限定するものではないが、製造上は円形が望ましい。
このアンテナを図６に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
（実施例２）
実施例２は、副磁路部材は図１に示すアンテナ構造のもので、磁心としてＭｎ-Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、断面部が１．５ｍｍ角、長さ１６ｍｍを使用し、巻線８はフェライトコアの表面を絶縁した線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。副磁路部材は、板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、比透磁率５０の柔軟性複合材を用いて主磁路部材（磁心）に密着して接続したものである。このとき、柔軟性複合材の厚さｔを変化させたときのＱ値及び感度（出力電圧）を測定した。
このアンテナを図６に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
以上の通り実施例１、２より副磁路部材を設けることによりＱ値及び感度が向上することが確認された。柔軟性複合材の厚みを変化させることによりＱ値及び感度が変化する。これにより副磁路部材の効果を引き出す最適値を調整することができる。例えば、本例ではＱ値及び感度が共に高い値を示すのは実施例１の場合、ｔ＝０．５〜１．０ｍｍであり、実施例２の場合、ｔ＝１．０〜２．０ｍｍである。主磁路部材や第１の副磁路部材を積層体で構成した場合や材質を変更した場合であっても、第２の副磁路部材の厚みを変えることにより高いＱ値及び感度を容易に出すことが出来る。尚、厚み調節、即ち断面積の調節に代えて接触面積を変えることによっても同様の調節が可能である。これらのことは、エアギャップを設けて調節する場合がミクロンオーダでギャップ調節が必要になることから比べると格段の効果である。
【００２９】
（その他の実施例）
本発明のアンテナを内蔵したＲＦＩＤタグの一種であるキーレスエントリーシステム用のキー本体の正面図を図８に示す。キー本体８０は樹脂製の筐体ケース７４と、キーの開閉ボタン７３と、受発信のための回路基板７１と、受信アンテナ９０から主に構成されている。図８ではキー本体８０内部の構成部品の配置を分かりやすくするために筐体ケースの上半分を取り外した状態で示している。受信アンテナ９０の近傍には金属配線や金属を使用した電子部品７２を積載した回路基板７１が配置される。また、金属製エマージェンシーキー７５をキー本体内部に収容する。したがって、キーレスエントリーシステム用のキー本体においては、受信アンテナ９０の近傍には金属製部品が多く配置されるため受信アンテナ９０の受信環境は、収容する筐体ケース７４が樹脂製であっても金属製筐体ケースに収容されたときの受信環境に近いと言える。送受信器やタグを用いるキーレスエントリーシステムやＲＦＩＤシステムにおいては、電波時計と同様にアンテナを筐体内の金属で囲まれた狭いスペースに収容することが求められるので、本発明のアンテナが有効であり、その効果も上記実施例と同様に得ることができる。また、図示するように筐体ケースの内面形状に合わせるように、両端の外周が略円弧形状に形成され、キー本体内のスペースを有効活用するために、内部側に端部が向いている。副磁路部材は、キー本体内のスペースを有効活用するために周縁部側に沿って設けている。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のアンテナは、電波時計に用いられる電波受信用アンテナや自動車、住宅等のキーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤタグシステムに用いることができる。特に形状の自由度が大きいので電波腕時計に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施例を示すアンテナの概略構造図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示すアンテナの概略構造図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示すアンテナの概略構造図である。
【図４】本発明のアンテナを腕時計内に配置した例を示す正面図と側面図である。
【図５】他のアンテナを腕時計内に配置した例を示す正面図である。
【図６】本発明の実施例を試験した装置の模式図である。
【図７】本発明のアンテナの等価回路を示す図である。
【図８】本発明のアンテナをキーレスエントリーシステム用のキー本体に適用した例を示す図である。
【図９】従来のアンテナを内蔵する電波腕時計を示す正面図と側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ａ〜１ｄ：磁心
２ａ〜２ｃ：巻き線
３ａ：副磁路部材
３ｂ〜３ｄ：第２の副磁路部材
４ａ〜４ｄ：主磁路部材
６ａ〜６ｃ：積層磁心
７ｂ〜７ｄ：第１の副磁路部材
８：コイル、巻線
２１：金属製筐体
２２：ムーブメント
２３：ガラス製蓋
２４：裏蓋
２５：樹脂製筐体
２６：周辺部品
７０：金属製筐体
７２：電子部品
８０：キー本体
９０：受信アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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