(57)【要約】  生産性に優れ、インダクタンス値の変動が少ないアンテナ用コイルを提供する。  棒状コア１０と、その棒状コア１０の長尺方向の長さ以上の長さを有し、棒状コア１０の最も撓みやすい面を少なくとも覆う構成を有するボビン２０と、そのボビン２０の表面に巻かれるコイル３０と、そのコイル３０が巻かれたボビン２０を覆う樹脂成形体３とを備えるアンテナ用コイル１とする。
2007091356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状コアと、
その棒状コアの長尺方向の長さ以上の長さを有し、上記棒状コアの最も撓みやすい面を少なくとも覆う構成を有するボビンと、
そのボビンの表面に巻かれるコイルと、
そのコイルが巻かれた上記ボビンを覆う樹脂成形体と、
を備えることを特徴とするアンテナ用コイル。
【請求項２】
前記ボビンは、前記棒状コアの長尺方向にスライド可能な構成を有し、
前記ボビンに、前記棒状コアの長尺方向の一端面に連通する第一開口部と、上記一端面と反対側の端面を押すための第二開口部とを備えることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ用コイル。
【請求項３】
前記ボビンの外周面に複数の段部が形成され、
前記コイルは、当該複数の段部によって形成される複数の巻枠に分割されて巻回されることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ用コイル。
【請求項４】
前記樹脂成形体を熱硬化性樹脂で構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ用コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スマートキーシステムに利用されるアンテナ用コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車あるいは住宅のドアの開閉時において、キーを差し込むことなく、キーを近づけるだけでロックあるいはロックの解除を行うスマートキーシステムが採用されている。スマートキーシステムは、ドアあるいはサイドミラーに設けられたリーダとキーとの間で信号の送受信を行うことによって、ドアのロックおよびロックの解除を行うシステムである。特に、キーに電源を内蔵しなくても、電源と接続されているリーダから交流磁界を発生させることにより、その交流磁界中にキーが接近すれば、キーの内部にあるコイルに電圧が誘起されて電流が流れるようにできる。したがって、キーの携帯が容易で、電池交換も不要なシステムを構築できる。【０００３】
上記スマートキーシステムの実用を考慮すると、キーがリーダから２、３メートル以内に接近した際にキーからの信号の送信が行われるようにする必要がある。このため、通常、リーダに用いられるアンテナ用コイルのコアに、高透磁率を持つ磁性材料（例えば、フェライト）が用いられる。そのような磁性材料から成るコアは、一般的に靱性に乏しいため、ドアの開閉を繰り返す内に、ひび割れを起こしたり、あるいは折れてしまうこともある。この結果、キーとリーダとの間における信号の送受信能力が低下するという問題がある。【０００４】
このような問題に対して、フェライト等のコアと、コアを覆うと共に、コアに絶縁状態で巻かれるコイルを保持するボビンと、コアとボビンを収納するケースとを備え、コアとボビンの隙間およびケースとボビンの隙間を充填したポッティング材を有するポッティングタイプのバーアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照。）。一方、フェライト等のコアに絶縁状態でコイルを巻いたものを樹脂成形したモールディングタイプのバーアンテナも知られている。このように、コアの周囲を樹脂で覆うことにより、コアに損傷が生じる危険性を低減できる。
【特許文献１】特開２００１−３５８５２２（段落番号００１３、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来のタイプのバーアンテナには、次のような問題がある。ポッティングタイプのバーアンテナは、樹脂の乾燥に多くの時間を要し、生産性に欠ける。一方、モールディングタイプのバーアンテナは、乾燥が不要である分、短時間で生産可能であるが、成形時の熱に起因してコアに熱応力がかかり、インダクタンス値が変動してしまうという問題がある。また、環境温度によってポッティング材および成形樹脂が収縮あるいは膨張するため、コアに応力がかかり、インダクタンスが変化するという問題もある。特に、長尺コアの長さ方向に垂直の面に応力が加わると、その面によってはコアが撓みやすく、実際のインダクタンス値は、設計により定めたインダクタンス値から大きく変動してしまう。【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みて、生産性に優れ、インダクタンス値の変動が少ないアンテナ用コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、棒状コアと、その棒状コアの長尺方向の長さ以上の長さを有し、棒状コアの最も撓みやすい面を少なくとも覆う構成を有するボビンと、そのボビンの表面に巻かれるコイルと、そのコイルが巻かれたボビンを覆う樹脂成形体とを備えるアンテナ用コイルとしている。【０００８】
このように、棒状コアの最も撓みやすい面を少なくとも覆う構成を有するボビンを採用し、その上から樹脂成形体で覆う構成を採用することによって、成形時あるいは環境温度の変化に起因して応力が加わっても、その応力を棒状コアではなくボビンで受けるため、棒状コアが変形しにくく、インダクタンス値がほとんど変動しない。また、樹脂成形体にてボビンを覆うので、ポッティングタイプのように、乾燥の時間がほとんど必要なく、生産性にも優れたアンテナ用コイルとなる。【０００９】
また、別の本発明は、先の発明におけるボビンを、棒状コアの長尺方向にスライド可能な構成とし、ボビンに、棒状コアの長尺方向の一端面に連通する第一開口部と、その一端面と反対側の端面を押すための第二開口部とを備えるアンテナ用コイルとしている。【００１０】
このように、棒状コアをボビン内にて、棒状コアの長尺方向にスライド可能とすることにより、樹脂成形体にてボビンの表面を覆う前に、棒状コアとコイルとを相対的にずらして、インダクタンス値の調整を行うことができる。【００１１】
また、別の本発明は、先の各発明におけるボビンの外周面に複数の段部が形成され、コイルが、当該複数の段部によって形成される複数の巻枠に分割されて巻回されるアンテナ用コイルとしている。【００１２】
また、別の本発明は、先の各発明における樹脂成形体を、熱硬化性樹脂で構成したアンテナ用コイルとしている。【００１３】
本発明に係るアンテナ用コイルの構成部材の一つである棒状コアは、一方向に長い形状を有する限り、直方体、多角柱あるいは円柱等の任意の形状とすることができる。また、棒状コアの最も撓みやすい面とは、棒状コアに熱応力が加わった際に最も撓みやすい面を意味する。また、棒状コアの材料は、フェライト系のセラミックス材料あるいはアモルファス金属系の材料でも良い。ボビンは、絶縁性材料、特に樹脂から成るものが好ましい。ボビンを樹脂から構成する場合、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂のいずれの樹脂を用いても良いが、コイルの熱により変形しにくい熱硬化性樹脂あるいは紫外線硬化性樹脂を用いる方がより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生産性に優れ、インダクタンス値の変動が少ないアンテナ用コイルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナ用コイルの長さ方向に平行に切った際の断面図である。
【図２】図１に示すアンテナ用コイルの内部に配置されるアンテナ主要部の平面図である。
【図３】図２に示すアンテナ主要部を、Ａ−Ａ線で切った際の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るアンテナ用コイルの棒状コアとボビンとを簡略化して示す模式図である。
【図５】図４に示す棒状コアを、図４に示すＣ方向およびＤ方向の両面に開口部を有するボビンで覆った状態を簡略化して示す模式図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    アンテナ用コイル
２    アンテナ主要部
３    樹脂成形体
１０  棒状コア
２０  ボビン
２６  第二開口部
２７  第一開口部
３０  コイル
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係るアンテナ用コイルの好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。【００１８】
図１は、この実施の形態に係るアンテナ用コイル１の長さ方向に平行に切った際の断面図である。また、図２は、そのアンテナ用コイル１の内部に配置されるアンテナ主要部２の平面図である。図３は、図２に示すアンテナ主要部２を、Ａ−Ａ線で切った際の断面図である。【００１９】
図１に示すように、アンテナ用コイル１は、アンテナ主要部２の外側を樹脂成形体３で覆う構造を有している。樹脂成形体３は、金型（不図示）内にアンテナ主要部２を配置し、その金型内に樹脂を供給してアンテナ主要部２を封止するように形成される。樹脂成形体３は、好ましくは、二液混合型の熱硬化性樹脂あるいは紫外線硬化樹脂により製造される。ただし、樹脂成形体３を、上記以外の樹脂にて製造しても良い。【００２０】
アンテナ主要部２は、図１および図２に示すように、一方向に長い棒状コア１０と、その棒状コア１０の長尺方向の長さ以上の長さを有し、棒状コア１０の最も撓みやすい面を少なくとも覆う構成を有するボビン２０と、そのボビン２０の表面に巻かれるコイル３０とを備えている。【００２１】
この実施の形態における棒状コア１０は、一方向に長い板状直方体の形状を有するフェライト系のコアである。フェライト系のコアとしては、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト等を採用可能である。ただし、上記以外のフェライト系のコア、さらにはフェライト系以外のコアを採用しても良い。【００２２】
ボビン２０は、棒状コア１０の外側を覆う長尺状の筒状体である。ボビン２０は、その両端に、それぞれ、ボビン２０の本体より少し太くなるようにリング２１およびリング２２を形成し、かつリング２１とリング２２との間であって、リング２１の方に寄った領域に、ほぼ等間隔でボビン２０の周囲に突出する段部２３を形成するように、一体成形された樹脂部材である。ただし、リング２１、リング２２、段部２３の内の少なくともいずれか１つを、ボビン２０の本体とは別体で用意し、ボビン２０に接着等の手段で貼り付けても良い。【００２３】
リング２１に最も近い段部２３は、ボビン２０の本体よりも、図２の紙面の表面、上および下に突出し、図２の紙面の裏面には突出していない。また、リング２１から数えて２番目の段部２３は、ボビン２０の本体よりも、図２の紙面の裏面、上および下に突出し、図２の紙面の表面には突出していない。このように、図２の紙面の表面に突出する段部２３と突出しない段部２３は、交互にリング２１からリング２２に向かって配置されている。【００２４】
リング２２には、ボビン２０の長尺方向で、かつ外方向に突出する３本の電極端子２４，２４，２４と、ボビン２０の長尺方向で、かつリング２１の方向に突出する２本の電極端子２５，２５が固定されている。３本の電極端子２４，２４，２４の内、両側の２本の電極端子２４，２４には、コイル３０の各端部が接続されている。また、３本の電極端子２４，２４，２４の内、中央の電極端子２４と片側の電極端子２４には、バッテリから延びているリード線（不図示）が接続されている。リード線と接続されていない電極端子２４は、中央の電極端子２４とボビン２０内部において接触している。このため、リード線とコイル３０の各端部とは電気的に接続されている。【００２５】
ボビン２０におけるリング２２と最もリング２２に近い段部２３との間には、棒状コア１０につながる第一開口部２７が設けられている。また、ボビン２０におけるリング２１の端面は、棒状コア１０の端部につながる第二開口部２６を有している。このため、第一開口部２７からリング２１の方向に棒状コア１０を押したり、第二開口部２６からリング２２の方向に棒状コア１０を押すことにより、図３の両矢印Ｘで示すように、棒状コア１０をボビン２０内において、その長尺方向に沿って双方向に移動可能である。【００２６】
この実施の形態では、棒状コア１０の長尺方向の長さを５５ｍｍ、ボビン２０における棒状コア１０を挿入している空間領域の長尺方向の長さを５８ｍｍとしている。細い冶具を、第一開口部２７あるいは第二開口部２６から差し込んで棒状コア１０を押すことにより、棒状コア１０をボビン２０における棒状コア１０を挿入している空間領域内に収めたり、あるいは棒状コア１０の先端を第二開口部２６から突出させることもできる。【００２７】
ボビン２０の外面には、一本のコイル３０が複数に分割される状態で巻かれている。具体的には、コイル３０を電極端子２４に接続し、リング２１とリング２１に最も近い段差２３との間の領域（巻枠）に巻き、次に、リング２１に最も近い段差２３とリング２１から２番目の段差２３との間の領域（巻枠）に巻き、順番に段差２３同士の間の領域（巻枠）に巻いていき、最後に別の電極端子２４に接続する。なお、コイル３０は、ボビン２０の表面に、分割することなく連続して巻いても良い。かかる場合、段差２３を設けなくても良い。【００２８】
図４は、棒状コア１０とボビン２０とを簡略化して示す模式図である。【００２９】
棒状コア１０の外側を樹脂成形体３にて覆うと、成形時の熱に起因して、棒状コア１０に熱応力が加わる。棒状コア１０に熱応力が加わった場合、棒状コア１０が最も撓みやすい面は、棒状コア１０を構成する面の中で最も面積の広い面である。このため、棒状コア１０の最も面積の広い面を、熱応力による変形から守ることが重要になる。すなわち、最低限、図４におけるＡ方向およびＢ方向の両面が撓むことを防止するように、ボビン２０を設計する必要がある。Ａ方向およびＢ方向の両面の次に撓みやすい面は、図４中、Ｃ方向およびＤ方向の両面である。最も撓みにくい面は、図４中、Ｅ方向およびＦ方向の両面である。【００３０】
この実施の形態では、図４中のＥ方向の面を開口し、その他の５つの方向の面を実質的に閉じたボビン２０を採用している。Ａ方向の面には第一開口部２７が設けられているが、第一開口部２７は非常に小さいので、樹脂成形体３と棒状コア１０とが接触しても、棒状コア１０はほとんど撓まない。この実施の形態に示すボビンとは別の形態のボビンを採用しても良い。例えば、図４中のＡ〜Ｆの全ての方向の面を閉じたボビン、Ｅ方向とＦ方向の両面のみを開口したボビンを採用することができる。【００３１】
図５は、図４に示す棒状コア１０を、図４に示すＣ方向およびＤ方向の両面に開口部を有するボビン２０で覆った状態を簡略化して示す模式図である。【００３２】
図５に示すように、棒状コア１０の最も面積の広い面（図４に示すＡ方向およびＢ方向の両面）と棒状コア１０の長尺方向の面（図４に示すＥ方向およびＦ方向の両面）とを閉じ、図４に示すＣ方向およびＤ方向の両面のみに開口部２８，２８を有するボビン２０を採用することもできる。さらに、図４に示すＣ方向またはＤ方向のいずれか一方の面のみに開口部２８を有するボビン２０を採用することもできる。また、Ａ方向とＢ方向の両面のみを閉じ、他の面に開口部を有するボビンを採用しても良い。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明に係るアンテナ用コイルの実施例について説明する。【００３４】
棒状コアとして、幅７ｍｍ×厚さ２ｍｍ×５５ｍｍの直方体形状を有するＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコアを用いた。また、ボビンは、棒状コアを覆う長尺方向の両端を開口した筒形状の２種類のボビンを用いた。１つは、長さが５８ｍｍのボビンであり、もう１つは、長さが２７ｍｍのボビンである。【００３５】
長さが５８ｍｍのボビンに棒状コアを挿入し、完全に棒状コアの長尺方向の端部がボビンから突出しない状態とし、ボビンの開口部を接着剤で塞ぎ、ボビンの表面にコイルを巻いたサンプルを「サンプルＡ」とした。また、長さが５８ｍｍのボビンに棒状コアを挿入し、完全に棒状コアの長尺方向の端部がボビンから突出しない状態とし、ボビンの両端を開口し、ボビンの表面にコイルを巻いたサンプルを「サンプルＢ」とした。さらに、長さが２７ｍｍのボビンに棒状コアを挿入し、棒状コアの長尺方向の一端がボビンから突出した状態とし、ボビンの表面にコイルを巻いたサンプルを「サンプルＣ」とした。【００３６】
上記各サンプルを樹脂にて封止するように成形した状況に似た状況をつくるために、上記各サンプルを、−４０〜１２０℃の温度下におき、その温度におけるインダクタンス値を測定した。また、そのインダクタンス値の測定結果に基づき、２０℃のインダクタンス値に対する各温度における各サンプルのインダクタンス値の変化率を求めた。各サンプルの−４０〜１２０℃におけるインダクタンス値およびインダクタンス値の変化率を、それぞれ表１および表２に示す。【００３７】
【表１】
2007091356.tif 000003
【００３８】
【表２】
2007091356.tif 000004
【００３９】
表１に示すように、インダクタンス値に関しては、サンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣの順に、インダクタンス値が大きかった。また、表２に示すように、サンプルＡは、サンプルＢに比べて、インダクタンス値の変化率が小さかった。また、サンプルＢは、サンプルＣよりもインダクタンス値の変化率が小さかった。この結果から、棒状コアをボビン内に完全に密封する方が、温度変化に対して棒状コアの変形を防止でき、その結果、インダクタンス値の変化を低減できたと考えられる。これに対して、ボビンの両端を開口すると、完全密封する場合と比べて、棒状コアの変形防止の効果は低くなり、その結果、インダクタンス値の変化率が若干、高くなったと考えられる。また、棒状コアの長尺方向の一部がボビンから露出していると、さらに、棒状コアの変形防止の効果は低くなり、その結果、インダクタンス値の変化率がより高くなったと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係るアンテナ用コイルは、自動車あるいは住宅のキーレスエントリーシステムに利用できる。
【図１】
2007091356.tif 000005
【図２】
2007091356.tif 000006
【図３】
2007091356.tif 000007
【図４】
2007091356.tif 000008
【図５】
2007091356.tif 000009
【国際調査報告】
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