(57)【要約】【課題】  安定なインダクタンスを得ることができるアンテナの提供、特に、応力変化に対する透磁率の変化が小さいフェライト材料からなるフェライトコアを用いたアンテナの提供を目的とする。【解決手段】  コイルと、前記コイルが巻回されるフェライトコアとを備えるアンテナであって、前記フェライトコアが、組成式がx(Li0.5Fe0.5)O・yZnO・z(Mn,Fe)2O3であり、かつa=Mn／(Mn+Fe)とした場合、前記組成式及び条件におけるx、y、z、aが、0.18≦x≦0.30、0.20≦y≦0.30、0.48≦z≦0.53、0.01≦a≦0.25、x+y+z=1を満足する材料に、Bi2O3を0.2質量%以上6質量%以下添加してなるフェライト材料から構成されている。【選択図】  図１
2008109415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、前記コイルが巻回されるフェライトコアとを備え、前記フェライトコアは、組成式がx(Li0.5Fe0.5)O・yZnO・z(Mn,Fe)2O3であり、かつa=Mn／(Mn+Fe)とした場合、前記組成式及び条件におけるx、y、z、aが、0.18≦x≦0.30、0.20≦y≦0.30、0.48≦z≦0.53、0.01≦a≦0.25、x+y+z=1を満足する材料に、Bi2O3を0.2質量%以上6質量%以下添加してなるフェライト材料からなることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
フェライト材料のBi2O3が0.05質量%以上0.5質量%以下のV2O5で置換されている請求項1に記載のアンテナ。
【請求項３】
フェライト材料のBi2O3の添加量が0.2質量%以上4質量%以下である請求項1に記載のアンテナ。
【請求項４】
フェライト材料のZnOの50%以下がCuOで置換されている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項５】
フェライト材料に、ZrO2、ZrSiO4、SiO2のいずれか1種以上を5質量%以下含む請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項６】
フェライト材料の初期透磁率が200以上であり、圧力35MPaで加圧したときの透磁率の変化率が±10%以内である請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンテナに関し、特に、初期透磁率が大きく、圧縮応力に対する透磁率の変化が小さい特性を有するフェライト材料からなるフェライトコアを用いたアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られるバーアンテナなどのアンテナには、構成部材としてフェライトコアが用いられている。
【０００３】
例えば、バーアンテナの場合、機械的強度や耐湿性あるいは形状維持の目的で、樹脂モールドを施すことがある。樹脂モールドは、フェライトコアを含むアンテナの周囲に樹脂を密着させ、硬化、収縮させるものであるが、その際、フェライトコアに圧縮応力が加わる。
【０００４】
フェライトコアの材料として用いられるフェライトは、圧縮応力の大きさに応じて透磁率が変化するため、樹脂モールド前後で製品のインダクタンス値が変動してしまう。そのため、より安定な性能を有するアンテナを得るには、応力変化に対して透磁率の変化が小さいフェライト材料を用いた、インダクタンス値の変化が小さいフェライトコアが必要とされる。
【０００５】
応力変化に対するインダクタンス値の変動の小さいフェライトコアとして、Ni-Cu-Zn系フェライトにSiO2を含有するフェライト材料を用いたフェライトコア（特許文献1）や、Ni-Cu系フェライトにSiO2を添加したフェライト材料を用いたフェライトコア（特許文献2）が提案されている。
【特許文献１】特公平7-24243号公報
【特許文献２】特開2001-52915公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらのフェライト材料を用いたフェライトコアにおいても、応力変化に対するインダクタンス値の変動の抑制は十分とは言えなかった。
【０００７】
この発明は、安定なインダクタンスを得ることができるアンテナの提供を主たる目的とし、特に、応力変化に対する透磁率の変化が小さいフェライト材料からなるフェライトコアを用いた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】
【０００８】
発明者らは、応力変化に対する透磁率の変化が小さいフェライト材料について鋭意研究の結果、Li-Zn-Feフェライトにおいて、特定量のMnを含有させ、さらに、6質量%未満、好ましくは5質量%以下のBi2O3を添加すると、高い外部応力下における透磁率の変化が極めて小さいフェライト材料が得られることを知見し、そのフェライト材料をフェライトコアとして用いることにより、応力変化に対するインダクタンス値の変化が小さく、安定な性能を有するアンテナが提供できることを確認し、この発明を完成した。
【０００９】
すなわち、この発明は、コイルと、前記コイルが巻回されるフェライトコアとを備え、前記フェライトコアは、組成式がx(Li0.5Fe0.5)O・yZnO・z(Mn,Fe)2O3であり、かつa=Mn／(Mn+Fe)とした場合、前記組成式及び条件におけるx、y、z、aが、0.18≦x≦0.30、0.20≦y≦0.30、0.48≦z≦0.53、0.01≦a≦0.25、x+y+z=1を満足する材料に、Bi2O3を0.2質量%以上6質量%以下添加してなるフェライト材料からなることを特徴とするアンテナである。
【００１０】
また、この発明は、上記構成において、
フェライト材料のBi2O3が0.05質量%以上0.5質量%以下のV2O5で置換されている構成、
フェライト材料のBi2O3の添加量が0.2質量%以上4質量%以下である構成、
フェライト材料のZnOの50%以下がCuOで置換されている構成、
フェライト材料に、ZrO2、ZrSiO4、SiO2のいずれか1種以上を5質量%以下含む構成、
フェライト材料の初期透磁率が200以上であり、圧力35MPaで加圧したときの透磁率の変化率（（圧力付加時の透磁率−圧力無付加時の透磁率）／圧力無付加時の透磁率）が±10%以内である構成、を提案する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、高い外部応力下における透磁率の変化が極めて小さいフェライト材料を得ることができ、その材料をアンテナのフェライトコアとして用いることにより、応力変化に対するインダクタンス値の変化が小さく、安定な性能を有するアンテナを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明は、コイルと、前記コイルが巻回されるフェライトコアとを備えるアンテナにおいて、前記フェライトコアに、特定量のMnを含有するLi-Zn-Feフェライトに、少量のBi2O3を添加したフェライト材料を用いることを主たる特徴とする。以下に、該フェライト材料の組成の限定理由を詳述する。
【００１３】
組成式x(Li0.5Fe0.5)O・yZnO・z(Mn,Fe)2O3において、xは(Li0.5Fe0.5)Oの含有率であり、0.18〜0.30（0.18以上、0.30以下、〜の意味は以下同様）の範囲が好ましい。0.18未満ではキュリー温度の向上が望めず、0.30を超えると初期透磁率が小さく、実用的でないためである。より好ましい範囲は0.22〜0.27である。
【００１４】
組成式x(Li0.5Fe0.5)O・yZnO・z(Mn,Fe)2O3において、yはZnOの含有率であり、0.20〜0.30の範囲が好ましい。0.20未満では200以上の初期透磁率が得られず実用的でなく、0.30を超えるとキュリー温度が低い。つまり、後述の如く、x+y+z=1であり、かつzの組成範囲が狭いために、yは実質的にxに逆比例することになる。より好ましい範囲は0.23〜0.28である。
【００１５】
ZnOの一部をCuOにて置換することによって、より低い焼成温度での緻密化が可能になる。好ましい置換率は0〜0.5（50%以下）であり、0.5を超えると初期透磁率が低下するため好ましくない。
【００１６】
組成式x(Li0.5Fe0.5)O・yZnO・z(Mn,Fe)2O3において、zはFe2O3相当の含有率であって、(Li0.5Fe0.5)OにおけるFeを除くものであり、0.48〜0.53の範囲が好ましい。0.48未満では高い初期透磁率が得られず、0.53を超えても高い初期透磁率が得られないため好ましくない。
【００１７】
前記Fe2O3の一部をMn2O3にて置換するが、Mnの含有量が少ないと応力による透磁率の変化が大きくなり、Mnの含有量が多いと、キュリー温度が低下するため、a=Mn／(Mn+Fe)の条件で、aは0.01〜0.25が好ましい。さらに好ましい範囲は0.04〜0.15である。
【００１８】
上述したx、y、zは、組成式x(Li0.5Fe0.5)O・yZnO・z(Mn,Fe)2O3において、x+y+z=1となる。
【００１９】
上述した組成式x(Li0.5Fe0.5)O・yZnO・z(Mn,Fe)2O3からなるフェライト材料に、外枠量として、Bi2O3を0.2質量%〜6質量%添加する。このBi2O3の添加がこの発明の主たる特徴であり、Bi2O3の添加により本発明の効果を奏することが可能となる。Bi2O3は0.2質量%未満では、磁気損失が増大するため好ましくなく、6質量%を超えると、高い初期透磁率を得ることと、圧縮応力に対する透磁率の変化率が小さい特性を得ることとの両立が困難となる。好ましい範囲は0.2質量%〜4質量%で、さらに好ましくは0.2質量〜2質量%である。
【００２０】
また、この発明において、添加したBi2O3の一部をV2O5に置換してもよい。V2O5の添加量の下限は0.05質量%、上限を0.5質量%とする。V2O5の添加量が0.05質量%未満では磁気損失が増大し、V2O5の添加量が0.5質量%を超えると初期透磁率が低下する。
【００２１】
上記組成のフェライト材料において、応力による透磁率の変化を低減する目的でZrO2、ZrSiO4、SiO2のいずれか1種以上を添加することができる。いずれの単体または複合添加もその添加量が外枠量で5質量%を超えると、高い透磁率が得られないため、5質量%以下の添加とする。
【００２２】
上記のフェライト材料は、初期透磁率が200以上であり、圧力35MPaで加圧したときの透磁率の変化率（（圧力付加時の透磁率−圧力無付加時の透磁率）／圧力無付加時の透磁率）が±10%以内である特性が得られる。
【００２３】
上記のフェライト材料は、例えば以下のような製造方法によって得ることができる。
【００２４】
（１）出発原料となる炭酸塩粉末と酸化物粉末を、焼結後の組成がx(Li0.5Fe0.5)O・yZnO・z(Mn,Fe)2O3であり、かつa=Mn／(Mn+Fe)において、x、y、z、aが、0.18≦x≦0.30、0.20≦y≦0.30、0.48≦z≦0.53、0.01≦a≦0.25、x+y+z=1を満足するように秤量して混合する。
【００２５】
（２）混合粉末を仮焼する。仮焼温度は800℃〜1000℃が好ましい。仮焼時間は2時間〜5時間が好ましい。また、仮焼雰囲気は大気中あるいは酸素雰囲気中が好ましい。
【００２６】
（３）仮焼後の仮焼粉に対して、Bi2O3などの副成分を所定量添加した後、微粉砕する。微粉砕は、純水またはエタノール中で行うことが好ましい。また、粉砕後の粉砕粉の平均粒径は0.5μm〜1.5μmが好ましい。なお、Bi2O3等は、上述したように仮焼後、微粉砕前に添加することが好ましいが、原料配合段階（前記（１）の工程）または微粉砕後に添加してもよい。
【００２７】
（４）微粉砕後の粉砕粉を所望の成形手段によって成形する。成形前に、必要に応じて粉砕粉を造粒装置によって造粒してもよい。成形圧力は70MPa〜150MPaが好ましい。
【００２８】
（５）成形体を焼結する。焼結雰囲気は、大気中あるいは酸素雰囲気中が好ましく、焼結温度は800℃〜1050℃、特に850℃〜1000℃が好ましく、焼結時間は2時間〜5時間が好ましい。
【００２９】
上述したフェライト材料は、各種アンテナのフェライトコアの材料として適用することができ、特に、バーアンテナに用いるフェライトコアの材料として最適である。
【実施例】
【００３０】
実施例1
最終的に表1、2に示す種々の主成分組成比となるように原料粉末を混合し、大気中で900℃で3時間仮焼した。得られた仮焼粉に対し、表1、2に示す副成分のBi2O3を1.0質量%添加し、ボールミルで湿式粉砕した後に乾燥した。
【００３１】
得られた粉末にポリビニルアルコール7質量%溶液を14質量%添加し、次いで造粒を行って造粒粉となし、該造粒粉を外径9mm×内径4mm×厚み3mmのリング状と、長辺30mm×短辺20mm×厚さ5mmの板形状とに、成形圧力14.7×104kPaで成形し、得られた成形体を大気中で930℃×3時間の焼結を施した。
【００３２】
得られたリング状焼結体に巻き線を施し、LCRメーターで初期透磁率μiを測定した。その結果を表1、2に示す。また、板状焼結体より長辺8mm×短辺4mm×厚さ2mmの額縁形状の試料を切り出し、その試料に巻き線を施し、加圧前の透磁率と一軸で35MPaで加圧したときの透磁率を測定し、加圧前後の透磁率の変化率を求めた。その結果を表1、2に示す。
【００３３】
表1、2に明らかなように、この発明の実施例では、200以上の高い初期透磁率を持ち、応力に対する透磁率の変化が小さいフェライト材料が得られたことが分かる。
【００３４】
また、上記実施例と全く同じ方法により、長辺50mm×短辺10mm×厚さ5mmの棒状の試料を作製し、その試料を用いて図1に示すバーアンテナを作製した。図1において、バーアンテナ1は、フェライトコア2にコイル3を巻回した構成からなる。得られたバーアンテナに樹脂モールドを施したところ、樹脂モールド前後のインダクタンス値の変化率は表1、表2に示す透磁率の変化率と同様であり、安定な性能を有するアンテナが得られることを確認した。
【００３５】
実施例2
最終的に表3に示す特定の主成分組成比となるように原料粉末を混合し、大気中で900℃で3時間仮焼した。得られた仮焼粉に対し、表3に示す副成分のBi2O3を0.0質量%〜12.0質量%の種々添加量で添加し、ボールミルで湿式粉砕した後に乾燥した。
【００３６】
得られた粉末にポリビニルアルコール7質量%溶液を14質量%添加し、次いで造粒を行って造粒粉となし、該造粒粉を外径9mm×内径4mm×厚み3mmのリング状と、長辺30mm×短辺20mm×厚さ5mmの板形状とに、成形圧力14.7×104kPaで成形し、得られた成形体を大気中で930℃〜1000℃×3時間の焼結を施した。
【００３７】
得られたリング状焼結体に巻き線を施し、LCRメーターで初期透磁率μiを測定した。その結果を表3に示す。また、板状焼結体より長辺8mm×短辺4mm×厚さ2mmの額縁形状の試料を切り出し、その試料に巻き線を施し、加圧前の透磁率と一軸で35MPaで加圧したときの透磁率を測定し、加圧前後の透磁率の変化率を求めた。その結果を表3に示す。
【００３８】
表3に明らかなように、この発明の実施例では、200以上の高い初期透磁率を持ち、応力に対する透磁率の変化が小さいフェライト材料が得られたことが分かる。
【００３９】
実施例3
最終的に表4に示す特定の主成分組成比となるように原料粉末を混合し、大気中で900℃で3時間仮焼した。得られた仮焼粉に対し、表4に示す副成分のBi2O3を1.0質量%とBi2O3以外の種々の副成分を種々の添加量で添加し、ボールミルで湿式粉砕した後に乾燥した。
【００４０】
得られた粉末にポリビニルアルコール7質量%溶液を14質量%添加し、次いで造粒を行って造粒粉となし、該造粒粉を外径9mm×内径4mm×厚み3mmのリング状と、30mm×20mm×厚み5mmの板形状に、成形圧力14.7×104kPaで成形し、得られた成形体を大気中で930℃×3時間の焼結を施した。
【００４１】
得られたリング状焼結体に巻き線を施し、LCRメーターで初期透磁率μiを測定した。その結果を表4に示す。また、板状焼結体より長辺8mm×短辺4mm×厚さ2mmの額縁形状の試料を切り出し、その試料に巻き線を施し、加圧前の透磁率と一軸で35MPaで加圧したときの透磁率を測定し、加圧前後の透磁率の変化率を求めた。その結果を表4に示す。
【００４２】
表4に明らかなように、この発明の実施例では、200以上の高い初期透磁率を持ち、応力に対する透磁率の変化が小さいフェライト材料が得られたことが分かる。
【００４３】
【表１】
2008109415.tif 000003
【００４４】
【表２】
2008109415.tif 000004
【００４５】
【表３】
2008109415.tif 000005
【００４６】
【表４】
2008109415.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００４７】
この発明によるアンテナは、高い外部応力下における透磁率の変化が極めて小さいフェライト材料からなるフェライトコアを用いているため、応力変化に対するインダクタンス値の変化が小さく、安定な性能を有しており、各種電子機器のアンテナとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態によるアンテナの構造を概略的に示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  アンテナ
２  フェライトコア
３  コイル
【図１】
2008109415.tif 000007