(57)【要約】 【課題】  電波時計に搭載される金属ケースに収納された場合にも十分な受信感度が得られる受信用アンテナを提供すること。【解決手段】  中央部に巻線２が巻回された棒状の磁性コア１と、軟磁性体粉末と有機結合剤との混成物からなる可とう性を有する複数の磁性体シート４ａ、４ｂで構成され、磁性コア１は、金属板３と離間して配置し、複数の磁性体シート４ａ、４ｂは、金属板３に磁性コア１の軸方向に沿って間隔をおいて配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ケースを有する電波時計に用いられ、中央部に巻線が巻回された棒状の磁性コアと、軟磁性体粉末と有機結合剤との混成物からなる可とう性を有する複数の磁性体シートで構成される受信用アンテナにおいて、前記金属ケースの内面と離間して前記磁性コアが配置され、前記複数の磁性体シートが、前記金属ケースの内面に前記磁性コアの軸方向に沿って間隔をおいて配置されていることを特徴とする受信用アンテナ。
【請求項２】
前記軟磁性体粉末は、鉄アルミ珪素合金、鉄ニッケル合金、鉄コバルト合金、鉄シリコンバナジウム合金、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、前記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−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム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、あるいはハロゲン化物、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請求項１記載の受信用アンテナ。
【請求項３】
前記磁性コアは、長手方向に垂直な断面が角型形状であることを特徴とする請求項１または２記載の受信用アンテナ。
【請求項４】
前記磁性コアはアモルファス合金であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の受信用アンテナ。
【請求項５】
前記磁性コアは、フェライトであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の受信用アンテナ。
【請求項６】
前記磁性コアは、軟磁性体粉末と有機結合剤からなる絶縁性軟磁性体であり、前記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、鉄シリコンバナジウム合金、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、前記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−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム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、あるいはハロゲン化物、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請求項１ないし３のいずれかに記載の受信用アンテナ。
【請求項７】
前記磁性コアは、誘電体層と絶縁性軟磁性体層からなる絶縁性軟磁性体であり、前記誘電体層は誘電体粉末と有機結合剤からなり、前記絶縁体軟磁性体層は軟磁性体粉末と有機結合剤からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の受信用アンテナ。
【請求項８】
前記磁性コアは、可とう性を有することを特徴とする請求項６または７に記載の受信用アンテナ。
【請求項９】
前記軟質磁性粉末は、偏平状であることを特徴とする請求項２、６ないし８のいずれかに記載の受信用アンテナ。
【請求項１０】
前記軟質磁性粉末は、針状であることを特徴とする請求項２、６ないし８のいずれかに記載の受信用アンテナ。
【請求項１１】
前記軟質磁性粉末は、酸化皮膜、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２、６ないし８のいずれかに記載の受信用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信用アンテナに関し、特に電波時計に搭載される受信用アンテナの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、各国（ドイツ、イギリス、アメリカ、日本等）において、時刻情報を含む標準電波を受信して、時刻修正を行う電波時計が実用化されている。日本の場合、福島県と、佐賀県から、それぞれ４０ｋＨｚと６０ｋＨｚの標準電波を用いて日本国標準時間が送信されている。
【０００３】
電波時計に内蔵されている受信用アンテナとしては、一般的にバーアンテナが使用されている。これはフェライトやアモルファス合金で形成されたコアに巻線を巻回した構成である。
【０００４】
バーアンテナは長いので、電波時計は、主に壁掛け時計や目覚まし時計などの、比較的大きな時計に適用されていた。しかしながら、最近は、腕時計にも電波時計が適用されてきている。また、時刻表示機能が設けられている家電製品や自動車へも電波時計を搭載しようと検討が進められている。
【０００５】
電波時計を腕時計に適用した技術としては、特許文献１に開示されている例がある。図５は電波時計の説明図である。図５に示すように、時計ケース５３には、バーアンテナ５１を搭載するためのスペースが設けられ、大きめの形状となっていた。時計ケース５３の材質は、受信感度を確保するためにプラスチック等の非金属材料を用いていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２７１６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、最近の腕時計は電波時計であってもデザイン性が重視されてきている。小型・薄型形状であるのは勿論のこと、金属ケースで高級感のあるデザインが求められている。しかし、特許文献１に記載のバーアンテナを、金属ケースを用いた腕時計に搭載すると受信感度が低下するという問題があった。
【０００８】
バーアンテナの動作につき、近傍に金属板がない場合について説明する。図６は、バーアンテナの動作の説明図である。図６に示すように、バーアンテナ５１は標準電波の周波数に合わせて巻線５２が巻回されていて、標準電波からの信号磁界５により、バーアンテナ５１に磁束が集中すると、巻線５２には磁束の変化を妨げる向きに発生磁束６６が生じる。そして誘導起電力が生じて、受信回路７によって検出される。  
【０００９】
次に、図７は、近傍に金属板がある場合のバーアンテナの動作の説明図である。図７に示すように、標準電波からの信号磁界５により、バーアンテナ５１に磁束が集中すると、巻線５２には磁束の変化を妨げる向きに発生磁束７６が生じる。ここで、近傍に金属板３があるので発生磁束７６は金属板３を通過する。すると、金属板３に渦電流が流れ、巻線５２の誘導起電力の一部が金属板３で消費され、渦電流損失が生じてしまう。したがって、近傍に金属板がない場合と比べて誘導起電力が下がるので、受信感度が低下してしまう。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、最近のデザイン性を重視した腕時計に対応して、金属ケースに収納された場合にも十分な受信感度が得られる受信用アンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、金属ケースを有する電波時計に用いられ、中央部に巻線が巻回された棒状の磁性コアと、軟磁性体粉末と有機結合剤との混成物からなる可とう性を有する複数の磁性体シートで構成される受信用アンテナにおいて、前記金属ケースの内面と離間してに前記磁性コアが配置され、前記複数の磁性体シートが、前記金属ケースの内面に前記磁性コアの軸方向に沿って間隔をおいて配置されていることを特徴とする受信用アンテナである。
【００１２】
また、本発明は、前記軟磁性体粉末が鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パーマロイ）、鉄コバルト合金、鉄シリコンバナジウム合金、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、前記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−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム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、あるいはハロゲン化物、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上記の受信用アンテナである。
【００１３】
また、本発明は、前記磁性コアが長手方向に垂直な断面が角型形状であることを特徴とする上記の受信用アンテナである。
【００１４】
また、本発明は、前記磁性コアがアモルファス合金であることを特徴とする上記の受信用アンテナである。
【００１５】
また、本発明は、前記磁性コアがフェライトであることを特徴とする上記の受信用アンテナである。
【００１６】
また、本発明は、前記磁性コアが軟磁性体粉末と有機結合剤からなる絶縁性軟磁性体であり、前記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、鉄シリコンバナジウム合金、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、前記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−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン系ゴム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、あるいはハロゲン化物、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上記の受信用アンテナである。
【００１７】
また、本発明は、前記磁性コアが誘電体層と絶縁性軟磁性体層からなる絶縁性軟磁性体であり、前記誘電体層は誘電体粉末と有機結合剤からなり、前記絶縁体軟磁性体層は軟磁性体粉末と有機結合剤からなることを特徴とする上記の受信用アンテナである。
【００１８】
また、本発明は、前記磁性コアが可とう性を有することを特徴とする上記の受信用アンテナである。
【００１９】
また、本発明は、前記軟質磁性粉末が偏平状であることを特徴とする上記の受信用アンテナである。
【００２０】
また、本発明は、前記軟質磁性粉末が針状であることを特徴とする上記の受信用アンテナである。
【００２１】
また、本発明は、前記軟質磁性粉末が酸化皮膜、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上記の受信用アンテナである。
【発明の効果】
【００２２】
前記のように、中央部に巻線が巻回された棒状の磁性コアと離間する金属ケースの内面に、磁性体シートを磁性コアの軸方向に沿って間隔をおいて配置することにより、標準電波からの信号磁界により磁束が集中し巻線に発生した磁束が、金属ケースを通過し渦電流損失が生じることがなく、金属ケース内でも十分な受信感度を有する受信用アンテナを実現することができる。
【００２３】
また磁性シートは、可とう性を有し片面には両面テープを備え、取り付けが容易であるので、良好な感度を得るための位置調整が容易である。
【００２４】
磁性コアの材質は、アモルファス合金、フェライト、絶縁性軟磁性体いずれでも良い。磁性体シートも各種軟磁性粉末、各種有機結合剤いずれでも良い。
【００２５】
本発明の受信用アンテナは電波時計のみならず、１０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの低中波帯を用いて送受信を行う自動車のキーレスエントリーシステムやＲＦ−ＩＤ等の金属ケースを用いた電子機器、システムにおいても適用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明による受信用アンテナの実施の形態について具体的な例を挙げて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の受信用アンテナの実施の形態の説明図を示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図である。図１に示すように、本発明の受信用アンテナは、磁性コア１と、この中央部に巻回される巻線２と２枚の磁性体シート４ａ，４ｂとで構成される。金属板３は、磁性コア１と離間して配置されている。２枚の磁性体シート４ａ、４ｂは、金属板３に磁性コア１の軸方向に沿って、ほぼ磁性コア１が入る程度の間隔を置いて配置されている。
【００２８】
次に、本発明の受信用アンテナの動作を説明する。図２は、本発明の受信用アンテナの動作説明図である。図２（ａ）は、２枚の磁性体シートを最適な位置に配置した場合の動作説明図であり、図２（ｂ）は、２枚の磁性体シートを間隔を開けずに配置した場合の動作説明図であり、図２（ｃ）は、２枚の磁性体シートの間隔を広くして配置した場合の動作説明図である。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、磁性コア１と金属板３の間に２枚の磁性体シート４ａ、４ｂが、磁性コアの軸方向に沿って最適な間隔を持って配置されていれば、標準電波からの信号磁界５による磁束が集中し巻線２に磁束の変化を妨げる向きに生じた発生磁束６ａは、巻線２から磁性体シート４ａ、磁性体シート４ｂを順に通り、巻線２へ戻るように流れる。したがって、図７のように金属板を磁束が通ることにより渦電流損失が発生することがなく、受信用アンテナの受信感度は磁性体シートがない場合よりも向上する。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、磁性コア１と金属板３の間に２枚の磁性体シート４ａ、４ｂが、磁性コアの軸方向に沿って間隔を開けずに配置されると、標準電波からの信号磁界５による磁束が集中し巻線２に磁束の変化を妨げる向きに生じた発生磁束６ｂは、巻線２から磁性体シート４ａ、４ｂを通り、巻線２へ戻るように流れる磁束も有るが、金属板３を通る磁束も有り渦電流損失は生じてしまう。また、磁性体シート４ａ、４ｂが、間隔を開けて配置されていないと、これらの磁性体シートにも標準電波からの信号磁界５が流れてしまう。したがって、巻線２のみに標準電波からの信号磁界５が集中した場合と比べて、誘導起電力は低くなってしまい、図２（ａ）の場合よりも受信感度は向上しない。
【００３１】
図２（ｃ）に示すように、磁性体シート４ａ、４ｂを磁性コア１と金属板３の間に磁性コアの軸方向に沿って間隔を広く開けて配置されると、標準電波からの信号磁界５による磁束が集中し巻線２に磁束の変化を妨げる向きに生じた発生磁束６ｃは、磁性体シート４ａ、４ｂが離れているために、磁性体シートだけでなく金属板も通過してしまい。したがって、図２（ａ）の場合よりも受信感度は向上しない。
【００３２】
２枚の磁性体シートは、磁性コアの軸方向に沿って配置される間隔を調整することによって受信感度が調整でき、５〜１５ｍｍの間隔が望ましい。
【００３３】
ここで、磁性体シートは軟磁性体粉末と有機結合剤の混成物であるが軟磁性体粉末は、４０から６０ｋＨｚ帯にて高透磁率特性を有する鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パーマロイ）、鉄コバルト合金、鉄シリコンバナジウム合金、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、純鉄圧粉のいずれかまたはそれらの組み合わせが望ましい。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−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が望ましい。
【００３４】
前記磁性コアは、長手方向に垂直な断面が角型形状であることが望ましい。
【００３５】
前記磁性コアはアモルファス合金あるいはフェライトであることが望ましい。
【００３６】
前記磁性コアは、磁性体シートと同様に軟磁性体粉末と有機結合剤からなる絶縁性軟磁性体でも良く、軟磁性体粉末は４０から６０ｋＨｚ帯にて高透磁率特性を有する鉄アルミ珪素合金（センダスト）、鉄ニッケル合金（パーマロイ）、鉄コバルト合金、鉄シリコンバナジウム合金、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が望ましい。前記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−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が望ましい。
【００３７】
前記磁性コアは、誘電体層と絶縁性軟磁性体層からなる絶縁性軟磁性体で、前記誘電体層は誘電体粉末と有機結合剤とからなり、前記絶縁体軟磁性体層は軟磁性体粉末と有機結合剤からなることが望ましい。
【００３８】
前記磁性コアで、軟磁性体粉末と有機結合剤からなる絶縁性軟磁性体や誘電体層と絶縁性軟磁性体層からなる絶縁性軟磁性体については可とう性を有していても良い。
【００３９】
前記磁性体シートまたは前記磁性コアの前記軟質磁性粉末は、偏平状あるいは針状であることが望ましい。これは、軟磁性金属粉末の厚みが薄くできるからである。
【００４０】
前記磁性体シートまたは前記磁性コアの前記軟質磁性粉末は、酸化皮膜、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が望ましい。
【００４１】
さらに磁性体シートの透磁率は磁性コアよりも低く、近傍に設置される金属ケースよりも高い透磁率のものを使用することが望ましい。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の実施例について、図を参照して詳細に説明する。
【００４３】
図１において磁性コア１は、長手方向に垂直な断面が正四角形状のアモルファス合金を用いて、標準電波の４０ｋＨｚが受信できるように中央部に巻線２を巻回した。
【００４４】
磁性体シート４ａ、４ｂは、扁平状軟磁性粉末と有機結合剤と溶剤を、２軸混練機で混合、混練して均一に分散させて得られた混練物を加圧プレスしシート状に加工して作製した。磁性体シート４ａ、４ｂの透磁率はμ＝１００であった。ここで、磁性体シートは、扁平状軟磁性粉末の平均粒径１０μｍ、アスペクト比５以上のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金を用いて、９０重量部とし、有機結合剤は、塩素化ポリウレタン樹脂８重量部と硬化剤（イソシアネート化合物）２重量部とした。溶剤は、シクロヘキサノンとトルエンとの混合物で４０重量部とした。
【００４５】
そして、金属板３はステンレス金属板を用いた。磁性コア１と金属板３と磁性体シート４ａ、４ｂを図１のように配置した。
【００４６】
図３は、アンテナ特性の評価系の説明図である。図３に示すように、磁性コア１から１０ｃｍの位置に４０ｋＨｚの送信アンテナ８を設置して、電波を受信する。巻線２と接続された受信回路７とネットワークアナライザ９とを接続し、４０ｋＨｚでの減衰特性を測定した。
【００４７】
ここで、図３に示すように、磁性体シート４ａ、４ｂの間隔をＷとして、Ｗを０〜２５ｍｍまで変化させて、受信用アンテナの減衰特性を測定した。また比較のため、磁性体シートのない場合も測定した。
【００４８】
測定結果を図４に示した。図４に示すように、磁性体シートのない時の減衰量は−４８ｄＢであった。Ｗ＝０ｍｍの時は−３９ｄＢと９ｄＢ受信感度が改善された。磁性体シート間の間隔を広げていくとＷ＝９〜１２ｍｍにて最大値が得られ−３４ｄＢとなり、さらに受信感度は改善された。さらに間隔を広げていくと、感度は下がり始めＷ＝２５ｍｍにて、−３９ｄＢとなった。
【００４９】
上記の実施例では、磁性コア１はアモルファス合金を用いたが、フェライト、軟磁性体粉末と有機結合剤からなる磁性コアを用いてもよい。また、磁性コアの長手方向に垂直な断面の形状は、矩形状でも良い。
【００５０】
磁性体シートは、鉄アルミ珪素合金粉末（センダスト）と有機結合剤として塩素化ポリエチレン樹脂を用いたが、その他の軟磁性体粉末と有機結合剤の組み合わせによる磁性体シートを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の受信用アンテナを示す説明図。図１（ａ）は平面図。図１（ｂ）は正面図。
【図２】本発明の受信用アンテナの動作説明図。図２（ａ）は、２枚の磁性体シートを最適な位置に配置した場合の動作説明図。図２（ｂ）は、２枚の磁性体シートを間隔を開けずに配置した場合の動作説明図。図２（ｃ）は、２枚の磁性体シートの間隔を広くして配置した場合の動作説明図。
【図３】受信用アンテナ特性の評価系の説明図。
【図４】受信用アンテナ特性評価結果を示す図。
【図５】電波時計の説明図。
【図６】バーアンテナの動作の説明図。
【図７】近傍に金属板がある場合のバーアンテナの動作説明図。
【符号の説明】
【００５２】
１    磁性コア
２、５２    巻線
３    金属板
４ａ、４ｂ    磁性体シート
５    信号磁界
６ａ、６ｂ、６ｃ、６６、７６    発生磁束
７    受信回路
８    送信アンテナ
９    ネットワークアナライザ
５１    バーアンテナ
５３    時計ケース
【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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