(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する板状の磁性体と、
導線を前記磁性体に巻きつけたコイルと、
弾性力を有する部材であって、前記磁性体と前記コイルとの間に設けられた緩衝材と、
前記磁性体を挟み込む固定部材と、を備え、
前記緩衝材は、前記固定部材と前記磁性体との間に設けられ、
前記コイルは、前記導線が、前記固定部材及び前記緩衝材により挟み込まれた前記磁性体に巻きつけられていること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記磁性体を挟み込む固定部材をさらに備え、
前記緩衝材は、前記固定部材と前記コイルとの間に設けられ、
前記コイルは、前記導線が、前記緩衝材及び前記固定部材により挟み込まれた前記磁性体に巻きつけられている請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記磁性体を挟み込む固定部材をさらに備え、
前記緩衝材は、前記磁性体における前記固定部材と接する面に対して交差する側面に設けられ、
前記コイルは、前記導線が、前記固定部材により挟み込まれ、前記側面に前記緩衝材が設けられた前記磁性体に巻きつけられている請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記緩衝材は、前記磁性体を挟み込み、前記導線が巻かれた方向の長さが前記磁性体の長さより長く、前記磁性体の隣り合う二面が接触して形成される角部を覆うように設けられた固定部材である、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記緩衝材は、前記導線が巻かれた方向で前記磁性体を包み込み、前記磁性体の隣り合う二面が接触して形成される角部を覆うように設けられた固定部材である、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
可撓性を有する板状の磁性体と、
導線を前記磁性体に巻きつけたコイルと、を備え、
前記磁性体と前記コイルとの間に所定の間隔を保持し、
前記磁性体は、前記導線が巻きつけられる位置に溝部が設けられていること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうち、いずれか一項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続され、外部と通信を行う通信部と、
を備える、通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＦＣ（Near  Field  Communication）に代表される磁気結合型の通信方式がスマートフォンやウェアラブル端末などの携帯情報端末にも採用され、その機能を実現するためのアンテナが搭載されている。このような携帯情報端末の軽薄短小化及び多機能化に伴い、搭載されるアンテナに対する小型化、薄型化の要求も高まっている。
【０００３】
例えば、アンテナとしては、導線を磁性体に巻きつけたものがある。このようなアンテナが薄型化され、曲形状に加工した後に情報処理端末のリストバンドなどに搭載した場合、コイルが磁性体の角に接触する部分の導線にストレスがかかってしまい、コイルが損傷し、断線してしまう場合がある。
【０００４】
そこで、コイルにおける導線の断線を防ぐ目的で、導線の巻き始め、巻き終わりの引き出し線と、リードタンシに接続する間に導電性のある樹脂で覆う磁気式回転センサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のような磁気式回転センサでは、コイルにおける導線の途中部分の断線を防ぐことができない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可撓性のある磁性体を曲げた場合に、磁性体との接触によって導線に掛かるストレスを緩和するアンテナ装置及び通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、可撓性を有する板状の磁性体と、導線を前記磁性体に巻きつけたコイルと、弾性力を有する部材であって、前記磁性体と前記コイルとの間に設けられた緩衝材と、前記磁性体を挟み込む固定部材と、を備え、前記緩衝材は、前記固定部材と前記磁性体との間に設けられ、前記コイルは、前記導線が、前記固定部材及び前記緩衝材により挟み込まれた前記磁性体に巻きつけられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可撓性のある磁性体を曲げた場合に、磁性体との接触によって導線に掛かるストレスを緩和することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、板状の磁性体を用いたアンテナ装置の構造を示す図である。
【図２】図２は、板状の磁性体を用いたアンテナ装置を曲げた状態の説明図である。
【図３】図３は、第１の実施形態のアンテナ装置を示す図である。
【図４】図４は、第２の実施形態のアンテナ装置を示す図である。
【図５】図５は、第３の実施形態のアンテナ装置を示す図である。
【図６】図６は、第４の実施形態のアンテナ装置を示す図である。
【図７】図７は、第５の実施形態のアンテナ装置を示す図である。
【図８】図８は、第６の実施形態のアンテナ装置を示す図である。
【図９】図９は、第７の実施形態のアンテナ装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、アンテナ装置及び通信装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
例えば、携帯機器などに搭載されるアンテナ装置の種類としては、ループアンテナとスパイラルアンテナが挙げられる。このうち、通信距離が伸びるのはスパイラルアンテナであると考えられている。
【００１２】
このような、スパイラルアンテナを用いた薄型のアンテナ装置を構成しようとした場合、コイルが巻かれるコアの磁性体を薄くする必要がある。しかしながら、磁性体として通常の剛性を有するフェライト材料でコアを構成する場合、製造時や製品への組み込み時に割れが発生することがあり、実用は困難である。
【００１３】
そこで、フェライトを各辺数ｍｍの小片に分割したものをＰＥＴ樹脂などで挟み込み、棒状や板状とした磁性体を用いる技術が知られている。以下の実施形態では、このような磁性体に導線を巻きつけたアンテナ装置について説明する。
【００１４】
図１は、板状の磁性体を用いたアンテナ装置の構造を示す図である。図１では、アンテナ装置を三面図によって示しており、直交座標系であるＸＹＺ座標系を定義している。図２は、板状の磁性体を用いたアンテナ装置を曲げた状態の説明図である。
【００１５】
図１に示すアンテナ装置１００は、磁気結合型のアンテナ装置であって、図１に示すように、磁性体１０と、接着層２０と、有機テープ３０と、コイル４０と、を備えている。
【００１６】
磁気結合型のアンテナ装置１００とは、特定の周波数の電波と共振を起こすことによって電波の送信又は受信を行う共振型のアンテナ装置とは異なり、通信相手となるアンテナ装置が発生する磁束と磁気的に結合することによって通信を行うものである。このため、共振型のアンテナ装置の通信距離が数メートルから数キロメートル以上であるのに対して、磁気結合型のアンテナ装置１００の通信距離は、例えば、１メートル以下程度である。
【００１７】
つまり、磁気結合型のアンテナ装置１００は、近距離通信あるいは近接通信用のアンテナ装置である。図１に示すアンテナ装置１００は、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの信号の送信又は受信を行う。
【００１８】
磁性体１０は、例えば、可撓性を有する板状の焼結フェライトである。ここでは、磁性体１０は、板状となっているが、アンテナ装置を実装する空間のサイズや形状等に応じ、かつアンテナ装置の特性上必要な通信範囲に応じた形状として任意に定めることができる。また、磁性体１０は、焼結フェライトに限られるものではなく、いわゆる強磁性体であれば、鉄、ニッケル、マンガン、亜鉛、又は、これらの合金を用いてもよい。
【００１９】
コイル４０は、磁性体１０の短手方向（Ｙ軸方向）に沿って磁性体１０に導線を巻きつけたものである。コイル４０の両側は、アンテナ装置１００を用いて通信を行う装置の通信部に接続される。そして、その通信部が外部装置と通信が行う。
【００２０】
コイル４０の導線としては、例えば、銅線を用いることができる。コイル４０の導線の巻き数は、例えば、１４回程度である。また、コイル４０として用いる導線の表面にはエナメルコートが施してある。
【００２１】
なお、コイル４０の導線の巻数や巻き方は一例であり、アンテナ装置１００の用途等に応じて、適宜設定すればよい。また、アンテナ装置１００では、コイル４０の導線を磁性体１０の短手方向に巻く形態について説明する。これは、磁性体１０の長手方向にコイル４０を巻くよりも、磁性体１０の短手方向に巻く方が良好な特性が得られるためである。
【００２２】
すなわち、磁性体１０の短手方向にループ状に巻いた導線により、磁性体１０の両端（Ｘ軸正方向側の端部とＸ軸負方向側の端部）には、反磁界が発生する。この反磁界の影響は、導線を巻く部位と、磁性体１０の両端との間の距離が長いほど少なくなる。また、磁性体１０の長手方向に導線を巻くと、短手方向に巻いた場合よりも断面積が増えることにより、磁気抵抗が低下する。
【００２３】
このような理由から、アンテナ装置１００では、コイル４０の導線を磁性体１０の短手方向に沿って巻くことが好ましく、また、磁性体１０は平面視で長方形であることが好ましい。
【００２４】
有機テープ３０は、磁性体１０を挟み込むシート状の固定部材であり、接着層２０によって磁性体１０に接着されている。有機テープ３０は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene  terephthalate）でもよいし、ポリイミドのような耐熱性を有する樹脂でもよい。また、接着層２０は、セロファンテープの接着部分のような粘着性を有する物質の層である。つまり、コイル４０は、有機テープ３０により挟み込まれた磁性体１０に導線を巻きつけていることになる。
【００２５】
このように構成されたアンテナ装置１００は、上述のように、磁性体１０として剛性を有するフェライトを使用している。従って、図２に示すように、アンテナ装置１００に図２の矢印Ａ方向の力を加えると、図２の下図のようにアンテナ装置が湾曲する。このとき、アンテナ装置１００は、内周と外周との差によって、磁性体１０の外周部分は曲げる以前より長くなり、その周りに巻きつけられたコイル４０が全体的に引っ張られた状態になる。そうすると、引っ張られたコイル４０が、磁性体１０の角部に当接し、導線にストレスが掛かってしまう。これを回避するアンテナ装置について以下に説明する。
【００２６】
図３は、第１の実施形態のアンテナ装置を示す図である。図３に示すように、本実施形態のアンテナ装置２００は、磁性体１０と、接着層２０と、有機テープ３０と、コイル４０と、緩衝材５０と、を備えている。ここで、磁性体１０、接着層２０、有機テープ３０、およびコイル４０については、アンテナ装置１００と同様である（図１参照）。
【００２７】
緩衝材５０は、弾性力を有するシート状の部材であって、磁性体１０とコイル４０との間に設けられる。第１の実施形態では、緩衝材５０は、有機テープ３０の内側、すなわち、有機テープ３０と磁性体１０との間に設けられている。従って、コイル４０は、導線が、有機テープ３０及び緩衝材５０により挟み込まれた磁性体１０に巻きつけられていることになる。
【００２８】
このように、第１の実施形態では、緩衝材５０を有機テープ３０と磁性体１０との間に設けたことで、可撓性のある磁性体１０を曲げた場合に生じる圧力を緩衝材５０が吸収し、コイル４０と磁性体１０との接触によってコイル４０の導線に掛かるストレスを緩和することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態のアンテナ装置では、緩衝材を有機テープの内側に設けた構成となっていたが、本実施形態では、緩衝材を有機テープの外側に設けている。
【００３０】
図４は、第２の実施形態のアンテナ装置を示す図である。図４に示すように、本実施形態のアンテナ装置３００は、磁性体１０と、接着層２０と、有機テープ３０と、コイル４０と、緩衝材５１と、を備えている。ここで、磁性体１０、接着層２０、有機テープ３０、およびコイル４０については、アンテナ装置１００と同様である（図１参照）。
【００３１】
緩衝材５１は、弾性力を有するシート状の部材であって、磁性体１０とコイル４０との間に設けられる。第２の実施形態では、緩衝材５１は、有機テープ３０の外側、すなわち、有機テープ３０とコイル４０との間に設けられている。従って、コイル４０は、導線が、緩衝材５１及び有機テープ３０により挟み込まれた磁性体１０に巻きつけられていることになる。
【００３２】
このように、第２の実施形態では、緩衝材５１を有機テープ３０とコイル４０との間に設けたことで、可撓性のある磁性体１０を曲げた場合に生じる圧力を緩衝材５１が吸収し、コイル４０と磁性体１０との接触によってコイル４０の導線に掛かるストレスを緩和することができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
第１の実施形態のアンテナ装置では、緩衝材を有機テープの内側に設けた構成となっていたが、本実施形態では、緩衝材を磁性体１０の側面（Ｘ軸方向とＺ軸方向によって生成される面）に設けている。
【００３４】
図５は、第３の実施形態のアンテナ装置を示す図である。図５に示すように、本実施形態のアンテナ装置４００は、磁性体１０と、接着層２０と、有機テープ３０と、コイル４０と、緩衝材５２と、を備えている。ここで、磁性体１０、接着層２０、有機テープ３０、およびコイル４０については、アンテナ装置１００と同様である（図１参照）。
【００３５】
緩衝材５２は、弾性力を有するシート状の部材であって、磁性体１０とコイル４０との間に設けられる。第３の実施形態では、緩衝材５２は、磁性体１０における有機テープ３０と接する面に対して交差する側面であって、Ｘ軸方向とＺ軸方向によって生成される側面に設けられている。従って、コイル４０は、導線が、有機テープ３０により挟み込まれ、側面に緩衝材５２が設けられた磁性体１０に巻きつけられていることになる。
【００３６】
このように、第３の実施形態では、緩衝材５２を磁性体１０の側面に設けたことで、可撓性のある磁性体１０を曲げた場合に生じる圧力を緩衝材５２が吸収し、コイル４０と磁性体１０との接触によってコイル４０の導線に掛かるストレスを緩和することができる。
【００３７】
（第４の実施形態）
第１の実施形態のアンテナ装置では、緩衝材を有機テープとは別個に設けた構成となっていたが、本実施形態では、有機テープを緩衝材とし、磁性体より長くしたものである。
【００３８】
図６は、第４の実施形態のアンテナ装置を示す図である。図６に示すように、本実施形態のアンテナ装置５００は、磁性体１０と、接着層２０と、有機テープ３１と、コイル４０と、を備えている。ここで、磁性体１０、およびコイル４０については、アンテナ装置１００と同様である（図１参照）。
【００３９】
有機テープ３１は、弾性力を有し、磁性体１０を挟み込むシート状の固定部材であり、接着層２０によって磁性体１０に接着されている。有機テープ３１は、例えば、ＰＥＴでもよいし、ポリイミドのような耐熱性を有する樹脂でもよい。つまり、コイル４０は、導線が有機テープ３１により挟み込まれた磁性体１０に巻きつけられていることになる。
【００４０】
また、図６に示すように、有機テープ３１は、コイル４０の導線が巻かれた方向（Ｙ軸方向）の長さが磁性体１０の短手方向（Ｙ軸方向）の長さより長くなっている。これにより、磁性体１０の隣り合う二面、すなわちＺ軸方向とＸ軸方向により形成された面と、Ｘ軸方向とＹ軸方向により形成された面とが接触して形成される角部１０ａを有機テープ３１が覆うように設けられることになる。
【００４１】
このように、第４の実施形態では、有機テープ３１の長さを磁性体１０より長くして磁性体１０の角部１０ａを覆うことで、可撓性のある磁性体１０を曲げた場合に生じる圧力を緩衝材である有機テープ３１が吸収し、コイル４０と磁性体１０との接触によってコイル４０の導線に掛かるストレスを緩和することができる。また、磁性体１０の鋭利な角部１０ａをＰＥＴなどの有機テープ３１で保護することができる。
【００４２】
（第５の実施形態）
第４の実施形態のアンテナ装置では、緩衝材である有機テープを磁性体より長くした構成となっていたが、本実施形態では、有機テープを緩衝材とし、磁性体よりを包み込むものである。
【００４３】
図７は、第５の実施形態のアンテナ装置を示す図である。図７に示すように、本実施形態のアンテナ装置６００は、磁性体１０と、接着層２２と、有機テープ３２と、コイル４０と、を備えている。ここで、磁性体１０、およびコイル４０については、アンテナ装置１００と同様である（図１参照）。
【００４４】
有機テープ３２は、弾性力を有し、磁性体１０を包み込むシート状の固定部材であり、接着層２２によって磁性体１０に接着されている。有機テープ３２は、例えば、ＰＥＴでもよいし、ポリイミドのような耐熱性を有する樹脂でもよい。つまり、コイル４０は、導線を有機テープ３２により挟み込まれた磁性体１０に巻きつけている。
【００４５】
具体的には、図７に示すように、有機テープ３２は、コイル４０の導線が巻かれた方向に磁性体１０を包み込んでいる。これにより、磁性体１０の隣り合う二面、すなわちＺ軸方向とＸ軸方向により形成された面と、Ｘ軸方向とＹ軸方向により形成された面とが接触して形成される角部１０ａを有機テープ３２が覆うように設けられることになる。
【００４６】
このように、第５の実施形態では、有機テープ３２により磁性体１０を包み込んで磁性体１０の角部１０ａを覆うことで、可撓性のある磁性体１０を曲げた場合に生じる圧力を緩衝材としての有機テープ３２が吸収し、コイル４０と磁性体１０との接触によってコイル４０の導線に掛かるストレスを緩和することができる。また、磁性体１０の鋭利な角部１０ａをＰＥＴなどの有機テープ３２で覆って保護することができる。
【００４７】
（第６の実施形態）
第１の実施形態のアンテナ装置では、緩衝材を設けた構成となっていたが、本実施形態では、磁性体とコイルとに間隙を設けるものである。
【００４８】
図８は、第６の実施形態のアンテナ装置を示す図である。図８に示すように、本実施形態のアンテナ装置７００は、磁性体１０と、接着層２０と、有機テープ３０と、コイル４１と、を備えている。ここで、磁性体１０、接着層２０、および有機テープ３０については、アンテナ装置１００と同様である（図１参照）。
【００４９】
コイル４１は、磁性体１０の長手方向（Ｘ軸方向）において、磁性体１０の短手方向（Ｙ軸方向）に沿って導線を巻きつけたものである。コイル４１の両側は、アンテナ装置７００を用いて通信を行う装置の通信部に接続される。そして、その通信部が外部装置と通信が行う。なお、コイル４１の材質、巻数、および巻き方等は、第１の実施形態と同様である。
【００５０】
また、本実施の形態のコイル４１は、磁性体１０にゆるく巻きつけられている。すなわち、コイル４１は、磁性体１０との間に所定の間隔（図８における間隔Ｂ）を保持して磁性体１０に巻きつけられることで、空気層６０が形成される。
【００５１】
このように、第６の実施形態では、磁性体１０とコイル４１との間に空気層６０が形成されることで、可撓性のある磁性体１０を曲げた場合に生じる圧力がコイル４１まで伝達されにくくなる。このため、コイル４１と磁性体１０とが接触しづらくなり、コイル４１と磁性体１０との接触によってコイル４１の導線に掛かるストレスを緩和することができる。
【００５２】
（第７の実施形態）
第６の実施形態のアンテナ装置では、磁性体とコイルとに間隙を設けた構成となっていたが、本実施形態では、さらに、磁性体にコイルの導線が入る溝を設ける。
【００５３】
図９は、第７の実施形態のアンテナ装置を示す図である。図９に示すように、本実施形態のアンテナ装置８００は、磁性体１１と、接着層２０と、有機テープ３０と、コイル４１と、を備えている。ここで、接着層２０、および有機テープ３０については、アンテナ装置１００と同様である（図１参照）。また、コイル４１については、第６の実施形態と同様である（図８参照）。
【００５４】
磁性体１１は、例えば、可撓性を有する板状の焼結フェライトである。ここでは、磁性体１１は、板状であるが、アンテナ装置を実装する空間のサイズや形状等に応じ、かつアンテナ装置の特性上必要な通信範囲に応じた形状として任意に定めることができる。また、磁性体１１は、焼結フェライトに限られるものではなく、いわゆる強磁性体であれば、鉄、ニッケル、マンガン、亜鉛、又は、これらの合金を用いてもよい。
【００５５】
また、磁性体１１は、側面におけるコイル４１の導線が巻きつけられる位置に、導線が入る深さの溝部１１ａが設けられている。これにより、コイル４１の導線を溝部１１ａに入れて、磁性体１１に導線を巻きつけることにより、磁性体１１に対する導線の位置が固定される。すなわち、導線の間隔が定まり、磁性体１１の長手方向に対して導線がずれないように固定される。
【００５６】
このように、第７の実施形態では、磁性体１１とコイル４１との間に空気層６０が形成されることで、可撓性のある磁性体１１を曲げた場合に生じる圧力がコイル４１まで伝達されにくくなる。このため、コイル４１と磁性体１１とが接触しづらくなり、コイル４１と磁性体１１との接触によってコイル４１の導線に掛かるストレスを緩和することができる。また、磁性体１１の側面に設けられた溝部１１ａに導線が入ることで、導線に対する張力を軽減することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１１  磁性体
１０ａ  角部
１１ａ  溝部
２０、２２  接着層
３０、３１、３２  有機テープ
４０、４１  コイル
５０、５１、５２  緩衝材
６０  空気層
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００  アンテナ装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特開平５−２３１８１１号公報
【図１】
0006672735.tif 000002
【図２】
0006672735.tif 000003
【図３】
0006672735.tif 000004
【図４】
0006672735.tif 000005
【図５】
0006672735.tif 000006
【図６】
0006672735.tif 000007
【図７】
0006672735.tif 000008
【図８】
0006672735.tif 000009
【図９】
0006672735.tif 000010