(57)【要約】【課題】アンテナ用磁心の長手方向と直交する方向の電界強度が高く、アンテナ用磁心を回転した場合でも安定した受信レベルを得ることができ、生産性が高いアンテナを提供すること、及びＵ字形状で曲面を有するアンテナ用磁心の製造方法を提供すること。【解決手段】アンテナ１０は、帯状のＣｏ系アモルファス１１（軟磁性薄帯材料）をアルミナ板１２（絶縁体）に巻回し積層した端部に曲率半径Ｒの曲面１６を有するアンテナ用磁心１３と、アンテナ用磁心１３に巻回された送信用のコイル１４と、コイル１４に接続された発振回路１５とから構成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の軟磁性薄帯材料を巻回し積層したアンテナ用磁心と、前記アンテナ用磁心に巻回された少なくとも１つのコイルと、からなるアンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ用磁心の端部は曲面を有すること、を特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ用磁心は、前記軟磁性薄帯材料を絶縁体に巻回し積層した構成であること、を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ用磁心の端部の曲面の大きさは、前記アンテナ用磁心の積層幅より大きいこと、を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項５】
前記アンテナ用磁心はＵ字形状であること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項６】
帯状の軟磁性薄帯材料を巻回し積層する第１工程と、巻回し積層した軟磁性薄帯材料を固定する第２工程と、固定した軟磁性薄帯材料を切断する第３工程と、を備えたＵ字形状のアンテナ用磁心の製造方法。
【請求項７】
軟磁性薄帯材料板を積層する第１工程と、積層した軟磁性薄帯材料板を曲面を有するように中央部で折り返す第２工程と、折り返した軟磁性薄帯材料を固定する第３工程と、を備えたＵ字形状のアンテナ用磁心の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランシーバや携帯電話などの移動体通信に用いられるアンテナで、特にアンテナ用磁心に曲面を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関する従来のアンテナ６０のアンテナ用磁心６１は、ナノ結晶磁性合金薄帯６２を積層している（例えば、特許文献１参照。）。図８は従来のアンテナ６０の構成を示す図で、アンテナ用磁心６１に、発信器６３に接続された信号送信用コイル６４を巻回することによってアンテナ６０が構成される。アンテナ用磁心６１は、高透磁率磁性材料としてのナノ結晶磁性合金薄帯６２の積層物から主としてなるものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−２２１５３３号公報（第３−４頁、第１、３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアンテナ用磁心６１は形状が四角柱で、アンテナ用磁心６１の端部は平面６５で長方形の形状を呈する。アンテナ用磁心６１の端部が平面６５で長方形であると、アンテナ用磁心６１の長手方向に対し高い指向性を有する磁界が形成され高い電界強度が得られるが、アンテナ用磁心６１の長手方向と直交する方向の電界強度は低くなる問題がある。また、アンテナ用磁心６１を四角柱に成形するには、ナノ結晶磁性合金薄帯６２を積層後に端部の切断、研磨といった工程が必要であり、工数がかかり、コストアップの要因になっている。
【０００５】
本発明は、アンテナ用磁心の長手方向と直交する方向の電界強度が高く、アンテナ用磁心を回転した場合でも安定した受信レベルを得ることができ、生産性が高いアンテナを提供すること、及びＵ字形状で曲面を有するアンテナ用磁心の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、「帯状の軟磁性薄帯材料を巻回し積層したアンテナ用磁心と、前記アンテナ用磁心に巻回された少なくとも１つのコイルとからなること」を特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明では、アンテナ用磁心に軟磁性薄帯材料を巻回し積層したものを使用する。軟磁性薄帯材料とは、Ｃｏ系アモルファス、Ｆｅ系アモルファス、アモルファス合金、ナノ結晶磁性合金等の高透磁率、低保持力の材料をいう。帯状の軟磁性薄帯材料を巻回すると、その端部には曲面が形成される。磁界は曲面に対して法線方向に発生するため、曲面が形成されるとアンテナ用磁心の長手方向に直交する向きの電界強度が向上する。また、従来のアンテナ用磁心は、アモルファス合金薄帯を巻回した後に、所要形状に切断して四角柱に形成していたが、本発明では巻回した状態で使用するため、切断、研磨等の工程が不要となり、コストの低減ができる。
【０００８】
また、上記課題を解決するための請求項２の発明は、「前記アンテナ用磁心の端部は曲面を有すること」を特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１の発明と同様に、アンテナ用磁心の端部に曲面が形成されると、アンテナ用磁心の長手方向に直交する向きの電界強度が向上し、アンテナ用磁心を回転した場合でも、従来と比べて安定した高い受信レベルが得られる。
【００１０】
また、上記課題を解決するための請求項３の発明は、「前記アンテナ用磁心は、前記軟磁性薄帯材料を絶縁体に巻回し積層した構成であること」を特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明では、アンテナ用磁心は軟磁性薄帯材料を絶縁体に巻回し積層した構成である。アンテナ用磁心は移動体通信手段の装置内に組み込まれることが多いが、移動体通信手段に外部から力がかかると、アンテナ用磁心にねじり応力等が働く。絶縁体に巻回し積層した構成とすることで、アンテナ用磁心の強度が向上して、アンテナ用磁心の変形を防止できる。
【００１２】
また、上記課題を解決するための請求項４の発明は、「前記アンテナ用磁心の端部の曲面の大きさは、前記アンテナ用磁心の積層幅より大きいこと」を特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明では、アンテナ用磁心の端部の曲面の大きさを、前記アンテナ用磁心の積層幅より大きくすることで、アンテナ用磁心の長手方向に直交する向きの電界強度がより向上し、アンテナの受信範囲が広がる。また、アンテナ用磁心の体積を少なくでき、移動体通信手段の少ない収容スペースに組み込む場合に有効である。また、アンテナ用磁心に巻回するコイルの長さを短くできるため、コストの低減ができる。
【００１４】
また、上記課題を解決するための請求項５の発明は、「前記アンテナ用磁心はＵ字形状であること」を特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明では、曲面を有するＵ字形状のアンテナ用磁心を用いることで、電界に広がりを持たせることができる。したがって、アンテナを回転した場合でも、従来と比べて安定した高い受信レベルが得られる。
【００１６】
また、上記課題を解決するための請求項６の発明は、「軟磁性薄帯材料を巻回し積層する第１工程と、巻回し積層した軟磁性薄帯材料を固定する第２工程と、固定した軟磁性薄帯材料を切断する第３工程とからなること」を特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明では、軟磁性薄帯材料を巻回し積層したものをシリコン樹脂、テープ等で固定して、半分に切断することで、２つのＵ字形状のアンテナ用磁心が得られる。量産化が可能で、無駄がないためコスト低減になる。
【００１８】
また、上記課題を解決するための請求項７の発明は、「軟磁性薄帯材料板を積層する第１工程と、積層した軟磁性薄帯材料板を曲面を有するように中央部で折り返す第２工程と、折り返した軟磁性薄帯材料を固定する第３工程とからなること」を特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明では、軟磁性薄帯材料板を積層したものを中央部で折り返して曲面を有するＵ字形状のアンテナ用磁心が得られる。切断機等の大型の設備が不要なため、アンテナを少数生産する場合など製造するための設備投資が少なく、コスト面で効果がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のアンテナ及びＵ字形状のアンテナ用磁心の製造方法を図面に基づいて詳述する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のアンテナ１０で、帯状のＣｏ系アモルファス１１（軟磁性薄帯材料）をアルミナ板１２（絶縁体）に巻回し積層した端部に曲率半径Ｒの曲面１６を有するアンテナ用磁心１３と、アンテナ用磁心１３に巻回された送信用のコイル１４と、コイル１４に接続された発振回路１５とから構成される。
【００２２】
アンテナ用磁心１３は、厚さ２０μｍの帯状のＣｏ系アモルファス１１をアルミナ板１２に巻回後、熱処理を施し両端を樹脂で固定したもので、端部は曲率半径Ｒの曲面１６（２Ｒ）が形成される。Ｃｏ系アモルファス１１以外にも高透磁率、低保持力の材料であるアモルファス合金、ナノ結晶磁性合金等の軟磁性薄帯材料の使用が可能である。
【００２３】
第１実施形態では、アンテナ用磁心１３の積層幅ｔと曲率半径Ｒとは、ｔ＝２Ｒの関係で、曲面の大きさ（２Ｒ）と積層幅ｔの比をγとすると、γ＝２Ｒ／ｔとなり、第１実施形態においてはγ＝１となる。
【００２４】
Ｃｏ系アモルファス１１を巻回するアルミナ板１２は、材料がアルミナに限定されるのではなく、絶縁体であれば他の材料の使用も可能で、例えば樹脂板、アルミナ以外のセラミック板、シリカガラス板、ソーダガラス板等でもよい。本実施例ではアルミナ板１２にＣｏ系アモルファス１１を巻回したアンテナ用磁心１３を用いたが、Ｃｏ系アモルファス１１を巻回後にアルミナ板１２を取り外したものをアンテナ用磁心としてもよい。
【００２５】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態のアンテナ２０のアンテナ用磁心２１の詳細図で、第１実施形態のアンテナ用磁心１３のアルミナ板１２を外して中央部の空間を無くし、アンテナ用磁心の端部の曲率半径Ｒの曲面２２の大きさ２Ｒを、アンテナ用磁心２１の積層幅ｔより大きくした構成である。第２実施形態ではアンテナ用磁心２１の積層幅ｔと曲面２２の大きさ２Ｒとは、ｔ＜２Ｒの関係である。その他の構成については第１実施形態と同じである。
【００２６】
図３は、第１実施形態、第２実施形態において、アンテナ用磁心１３、２１の端部の曲面１６、２２の曲率半径Ｒを変えた場合のアンテナ用磁心１３、２１の長手方向（主磁界軸）の電界強度Ｈｘと、アンテナ用磁心１３、２１の長手方向と直交する方向（直交磁界軸）の電界強度Ｈｙの差を示したものである。アンテナ用磁心１３、２１の長手方向の半分の長さの位置を中心に、アンテナ用磁心１３、２１をＸ−Ｙ平面状（図１）で９０゜回転した際の電界強度Ｈｘ、Ｈｙを、Ｘ軸上の所定の距離に設置した図示しない受信用アンテナをＸ軸と直交する向きに置いて測定したものである。
【００２７】
アンテナ用磁心１３、２１の長手方向は、初期の状態ではＸ軸上にあるが、アンテナ用磁心１３、２１を９０゜回転した場合にはアンテナ用磁心１３、２１の長手方向はＹ軸上にある。また、アンテナ用磁心１３、２１の長手方向と直交する方向は、初期状態ではＹ軸上にあるが、アンテナ用磁心１３、２１を９０゜回転した場合にはアンテナ用磁心１３、２１の長手方向と直交する方向はＸ軸上にある。
【００２８】
尚、電界強度Ｈｘと電界強度Ｈｙの差は、値が小さいほど主磁界軸と直交磁界軸の電界強度に差が少ないことを表しており、長手方向と直交する方向の電界強度が高いことを意味する。
【００２９】
アンテナ用磁心６１（図８）の形状が四角柱で、アンテナ用磁心６１の端部は平面６５で長方形の形状（積層幅ｔ）を呈する従来技術と比較すると、電界強度Ｈｘ、Ｈｙの差は、従来技術では２８．０ｄＢであるのに対し、曲面１６、２２の大きさ２Ｒと積層幅ｔの比をγとし、γ＝２Ｒ／ｔとすると、γ＝１の場合には２５．５ｄＢで、２．５ｄＢ少なくなっている。またγ＝１．７５では５．８ｄＢ、γ＝２．５では４．４ｄＢ少ない。
【００３０】
図４は、Ｘ軸上の所定の距離に設置した図示しない受信用アンテナをＸ軸と平行な向きに置いて、アンテナ用磁心１３、２１の端部の曲面１６、２２の曲率半径Ｒを変えた場合のアンテナ用磁心１３、２１の長手方向の電界強度Ｈｘと、アンテナ用磁心１３、２１の長手方向と直交する方向の電界強度Ｈｙの差を示したものである。図３との違いは受信用アンテナをＸ軸と平行な向きに置いたことで、その他の測定の条件は図３と同様である。
【００３１】
アンテナ用磁心の形状が四角柱で、アンテナ用磁心６１（図８）の端部が平面６５で長方形の形状（積層幅ｔ）を呈する従来技術と比較すると、電界強度Ｈｘ、Ｈｙの差は、従来技術では２４．９ｄＢであるのに対し、γ＝１の場合には２４．６ｄＢで、０．３ｄＢ少なくなっている。また、γ＝１．７５では２．３ｄＢ、γ＝２．５では２．９ｄＢ少ない。
【００３２】
このことから、端部の曲率半径Ｒが大きくなると、アンテナ用磁心１３、２１の長手方向の電界強度Ｈｘと、アンテナ用磁心の長手方向と直交する方向の電界強度Ｈｙの差が少なくなることがわかる。これはアンテナの受信範囲の広がりを意味する。
【００３３】
本発明の第１実施形態、第２実施形態では、帯状のＣｏ系アモルファス１１を巻回することで、その端部には曲面１６、２２が形成され、磁界は曲面１６、２２に対して法線方向に発生するため、曲面１６、２２が形成されることでアンテナ用磁心１３、２１の長手方向に直交する向きの電界強度が向上し、アンテナ用磁心１３、２１を回転した場合でも、従来と比べて安定した高い受信レベルが得られる。
【００３４】
また、従来のアンテナ用磁心は、アモルファス合金薄帯６２を巻回した後に、所要形状に切断して四角柱に形成していたが、本発明では切断、研磨等の工程が不要であり、コストの低減ができる。
【００３５】
また、請求項１の発明では、Ｃｏ系アモルファス１１をアルミナ板１２に巻回し積層した構成とすることで、アンテナ用磁心１３を移動体通信手段の装置内に組み込み、移動体通信手段に外部から力がかかり、アンテナ用磁心にねじり応力等が働いた場合でも、アルミナ板１２に巻回し積層した構成とすることで、アンテナ用磁心１３の強度が向上して、アンテナ用磁心１３の変形を防止できる。
【００３６】
また、請求項２の発明では、アンテナ用磁心２１の端部の曲面２２の大きさを、アンテナ用磁心２１の積層幅ｔより大きくすることで、アンテナ用磁心２１の長手方向に直交する向きの電界強度がより向上し、アンテナ２０の受信範囲が広がる。また、アンテナ用磁心２１の体積を少なくでき、移動体通信手段の少ない収容スペースに組み込む場合に有効である。また、アンテナ用磁心２１に巻回するコイル２３の長さを短くできるため、コストを低減することができる。
【００３７】
（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態のアンテナ３０で、一方の端部に曲率半径Ｒの曲面３１を有するＵ字形状のアンテナ用磁心３２である。基本的な構成は、第１実施例のアンテナ用磁心１３と同じで、帯状のＣｏ系アモルファス３３（軟磁性薄帯材料）をアルミナ板３４（絶縁体）に巻回し積層した後、熱処理を施し樹脂で固定したものを切断してＵ字形状とし、Ｕ字形状のアンテナ用磁心３２にコイル３５を巻回したものである。曲面３１を有するＵ字形状のアンテナ用磁心３２を用いることで、アンテナ３０の受信範囲が広がり安定した受信レベルが得られる。
【００３８】
（第４実施形態）
図６は本発明の第４実施形態のＵ字形状のアンテナ用磁心４０の製造方法を示す図で、Ｃｏ系アモルファス４１を巻回し積層する第１工程と、巻回し積層したＣｏ系アモルファス４１を固定する第２工程と、固定したＣｏ系アモルファス４１を切断する第３工程とからなる。
【００３９】
第１工程では、アンテナ用磁心４０は、幅２ｍｍ、厚さ２０μｍの帯状のＣｏ系アモルファス４１をアルミナ板４２（長さ６０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）に３０層（１５ターン）巻回する。第２工程では、アンテナ用磁心４０を大気中で熱処理を施した後、アルミナ板４２を外して両端をシリコン樹脂で固定したものである。Ｃｏ系アモルファス４１を巻回するための板は、アルミナ板４２に限定されるものではなく、絶縁体のプラスチック板、セラミックス板等でもよい。第３工程では、両端をシリコン樹脂で固定したＣｏ系アモルファス４１を中央部４４付近で切断する。中央部４４付近で切断すると左右対称のＵ字形状のアンテナ用磁心４０が２個得られる。
【００４０】
第４実施形態のアンテナ磁心４０は、第１実施形態のアンテナ磁心２と比べて一度に２個のＵ字形状で曲面４３を有するアンテナ用磁心４０が２個得られるため、量産に適しており、無駄がないためコスト低減になる。
【００４１】
（第５実施形態）
図７は本発明の第５実施形態のＵ字形状のアンテナ用磁心５０の製造方法を示す図で、Ｃｏ系アモルファス板５１を積層する第１工程と、積層したＣｏ系アモルファス板５１を曲面５２を有するように中央部５３で折り返す第２工程と、折り返したＣｏ系アモルファス板５１を固定する第３工程とからなる。
【００４２】
第１工程では、アンテナ用磁心５０は、幅２ｍｍ、厚さ２０μｍ、長さ１２０ｍｍのＣｏ系アモルファス板５１を１５枚積層する。第２工程では、Ｃｏ系アモルファス板５１を中央部５３で折り返すため、曲面を有する折り曲げ用板５４を用いる。折り曲げ用板５４は曲面５５を備えており、Ｃｏ系アモルファス板５１に曲面５２が形成されるようになっている。第３工程では、積層し中央部５３で折り曲げて曲面５２を有するＣｏ系アモルファス板５１を大気中で熱処理を施した後、折り曲げ板５４を外してシリコン樹脂で固定したものである。
【００４３】
第３実施形態のＵ字形状のアンテナ磁心５０は、切断機等の大型の設備が不要なため、本発明のアンテナを少数生産する場合などに適する。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、アンテナ用磁心の長手方向と直交する方向の電界強度が高く、アンテナ用磁心を回転した場合でも安定した受信レベルを得ることができ、生産性が高いアンテナを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のアンテナである。
【図２】本発明の第２実施形態のアンテナのアンテナ用磁心の詳細図である。
【図３】Ｘ軸上の所定の距離に設置した図示しない受信用アンテナをＸ軸と直交する向きに置いて、アンテナ用磁心の端部の曲面の曲率半径Ｒを変えた場合のアンテナ用磁心の長手方向の電界強度Ｈｘと、アンテナ用磁心の長手方向と直交する方向の電界強度Ｈｙの差を示したものである。
【図４】Ｘ軸上の所定の距離に設置した図示しない受信用アンテナをＸ軸と平行な向きに置いて、アンテナ用磁心の端部の曲面の曲率半径Ｒを変えた場合のアンテナ用磁心の長手方向の電界強度Ｈｘと、アンテナ用磁心の長手方向と直交する方向の電界強度Ｈｙの差を示したものである。
【図５】本発明の第３実施形態のアンテナで、一方の端部に曲率半径Ｒの曲面を有するＵ字形状のアンテナ用磁心である。
【図６】本発明の第４実施形態のＵ字形状のアンテナ用磁心の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態のＵ字形状のアンテナ用磁心の製造方法を示す図である。
【図８】従来のアンテナの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０　　アンテナ
１１　　Ｃｏ系アモルファス（軟磁性薄帯材料）
１２　　アルミナ板（絶縁体）
１３　　アンテナ用磁心
１４　　コイル
１６　　曲面
【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】
2004147097.tif 000008
【図７】
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【図８】
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