(57)【要約】    【課題】  磁性体コアの耐衝撃性を改善し、磁界出力が容易に高められ、広い調整幅で共振周波数の設定ができるコイルアンテナの提供を図る。    【解決手段】  コイルアンテナ１１は、磁性体コア１２Ａ，１２Ｂにそれぞれコイル１３Ａ，１３Ｂを巻回してなる。磁性体コア１２Ａ，１２Ｂは中心軸が略一致するように配し、枠体１４Ａのジョイント部により連結している。ジョイント部には、楕円柱状の小型コア１５Ａ〜１５Ｃを、それぞれコア軸に対して略垂直に向かうように、また、コア軸に対して略垂直に並ぶように配列している。コイル１３Ａ，１３Ｂは並列に接続してＬＣ直列共振回路を構成し、そこにコンデンサ１９を直列に接続している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁性体コアと、前記複数の磁性体コアに巻回した複数のコイルと、前記磁性体コア間を接合するジョイントと、を備え、前記複数のコイルの鎖交磁束の向きが略一致するように前記複数の磁性体コアを前記ジョイントを介して配したコイルアンテナ。
【請求項２】
前記ジョイントの前記磁性体コア間に磁性体の小型コアを収容した請求項１に記載のコイルアンテナ。
【請求項３】
前記小型コアは回転自由な状態で収容され、回転面での縦横寸法が異なる形状であり、回転軸の向きが前記鎖交磁束の向きに対して略垂直である請求項２に記載のコイルアンテナ。
【請求項４】
複数の前記小型コアを、前記鎖交磁束の向きに対して略垂直に並ぶように配した請求項２又は３に記載のコイルアンテナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の複数のコイルを並列に接続して並列回路を構成するとともに、この並列回路に対してコンデンサ素子を直列に接続したコイルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＦ帯（長波３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）の近距離通信システムなどで使用されるコイルアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に特許文献１に開示されているコイルアンテナ１の構成例を示す。コイルアンテナ１は磁性体コア２と磁性体コア２に接合されるベース４とを備える。磁性体コア２には、強磁性を示す例えばＭｎ−Ｚｎ系フェライトや、それ以外のアモルファス系磁性体、磁性体微粉末を圧縮成型したものなどが用いられる。磁性体コア２には、導線が巻回されてコイル３が形成される。また、コア軸（コイルに生じる鎖交磁束に対して平行な軸であって、鎖交磁束に垂直な磁性体コア断面の中心をとおる軸である。）に対して並行するように、ベース４にめねじ穴を設けている。このベース４のめねじ穴には、円柱状の側面におねじが切られた磁性体からなる小型コア５が螺合される。
【０００３】
このコイルアンテナ１のコイルには、コンデンサが直列に接続されＬＣ直列共振回路が構成される。このＬＣ直列共振回路は（共振周波数で発振する）交流電源に接続されることにより、低電圧でも大きなコイル電流をコイル３に流せ、大きな磁界出力を得ることができる。このようなコイルアンテナ１はＬＦ帯（長波３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）の近距離通信システムなどの送信用コイルアンテナとして適したものになる。
【０００４】
また、このような構成では小型コア５のねじ込み量によって磁性体コア２と小型コア５との隙間寸法が調整でき、実効的なコア軸方向の寸法（以下、コア長という。）を変更できる。これによりコイルのインダクタンス値や、コイルアンテナ１を用いた回路の共振周波数が微調整できる。
【特許文献１】国際公開第２００５／０３６７６１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、磁性体コアに使用される前述のフェライトなどの磁性体材料は、靭性が極めて低く、脆性破壊しやすい性質を持つ。そのため、従来のコイルアンテナにおいては、小さな衝撃荷重や小さな曲げ荷重が加わるだけで磁性体コアが破損してしまうことがあった。また、コイルアンテナにおいては長い磁性体コアを使用すると大きな磁界出力が得られることが知られているが、長い磁性体コアを使用する場合には、さらに脆性破壊が生じ易くなるため、このような長い磁性体コアを用いてコイルアンテナの磁界出力を大きくすることに困難があった。
【０００６】
また、従来の小型コアの調整により共振周波数を調整する構成では、共振周波数を所望の値に調整するには、コイルのインダクタンス値の変動幅が小さすぎ、所望の共振周波数を得ることができない場合があった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、磁性体コアの耐衝撃性を改善しながら、磁界出力を高める事が容易で、広い調整幅で共振周波数の設定ができるコイルアンテナを提供することにある。
【０００８】
そして、ＬＦ帯の近距離通信システムなどで使用される送信用のコイルアンテナとして好適なコイルアンテナを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のコイルアンテナは、複数の磁性体コアと、前記複数の磁性体コアに巻回した複数のコイルと、前記磁性体コア間を接合するジョイントと、を備え、前記複数のコイルの鎖交磁束の向きが略一致するように前記複数の磁性体コアを前記ジョイントを介して配したものである。
【００１０】
このように複数の磁性体コアでコイルアンテナを構成するために、それぞれの磁性体コアのコア長を短くできる。これにより、衝撃荷重が加わったり、曲げ荷重が加わったりした場合の、磁性体コアそれぞれに係る荷重が抑制され、磁性体コアの破損を防止できる。また、コイルの鎖交磁束の向きが略一致するように磁性体コアを配置することにより、それぞれの磁性体コアを磁界結合させて実効的なコア長を長くすることができ、磁界出力の大きなコイルアンテナを実現できる。また、ジョイントにより磁性体コア同士が接触することがなく、接触による破損を防ぐことができる。
【００１１】
したがって、複数の磁性体コアにより実効的なコア長を長くして磁界出力の大きなコイルアンテナを実現しても、それぞれの磁性体コアの耐衝撃性能を確保することができる。これによりＬＦ帯の近距離通信システムなどで使用される送信用のコイルアンテナとして好適なコイルアンテナを実現できる。
【００１２】
また、この発明のコイルアンテナは、前記ジョイントの前記磁性体コア間に、磁性体の小型コアを収容したものである。
【００１３】
このような構成により、小型コアをジョイント両側の磁性体コアに磁界結合させることができる。これにより小型コアを用いてのインダクタンス値の調整が可能になる。また磁界結合が、小型コア両側のコイルに作用するため、一度の調整により両方のコイルのインダクタンス値を変えることができ、従来よりインダクタンス値の変動幅を大きくすることができる。
【００１４】
また、この発明のコイルアンテナでは、前記小型コアは、回転自由な状態で収容され、回転面での縦横寸法が異なる形状であり、回転軸の向きが前記鎖交磁束の向きに対して略垂直である。
【００１５】
このような構成により、小型コアを回転させるだけで共振周波数の調整ができる。小型コアの回転面における縦横寸法が異なるために、回転により小型コアと磁性体コアとの隙間寸法を調整できる。すると小型コアの回転量を抑えて共振周波数の調整ができる。
【００１６】
また、この発明のコイルアンテナは、複数の前記小型コアを、前記鎖交磁束の向きに対して略垂直に並ぶように配したものである。
【００１７】
このような構成により小型コアと磁性体コアの間隔を狭めたまま、より多くの磁性体コアをジョイントに設けることができる。これにより、ジョイント両側の磁性体コア間の結合を強めることができ、コイルアンテナの磁界出力を強めることができる。さらに、複数の小型コイルによって精緻に共振周波数の調整ができる。
【００１８】
また、この発明のコイルアンテナは、前述の複数のコイルを、並列に接続して並列回路を構成するとともに、この並列回路に対してコンデンサ素子を直列に接続したものである。
【００１９】
これにより、コイルを並列に接続した分、コイルの実抵抗分を小さくできる。またコンデンサを直列に接続してＬＣ直列共振回路を構成することで、低電圧で用いても大きなコイル電流を得ることができる。すると、ＬＦ帯の近距離通信システムなどで使用される送信用のコイルアンテナとして、さらに好適な、磁界出力の大きなコイルアンテナを実現できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、磁性体コアの耐衝撃性が高く、広い変動幅でのインダクタンス値の調整を可能にしたコイルアンテナを提供できる。
【００２１】
また、ＬＦ帯の近距離通信システムなどで使用される送信用のコイルアンテナとして好適な磁界出力の大きなコイルアンテナを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、第１の実施形態に係るコイルアンテナの構成を図２〜３を参照して説明する。
図２（Ａ）はコイルアンテナ１１の上面図である。なお、この図では図示の都合により外装ケース１６の一部を透過したように表示している。図２（Ｂ）はコイルアンテナ１１の（Ａ）に示すＸＸ′部分での断面図である。図２（Ｃ）はコイルアンテナ１１の（Ａ）に示すＹＹ′部分での断面図である。図２（Ｄ）はコイルアンテナ１１を交流電源１００に接続した回路について説明する図である。
コイルアンテナ１１は、強磁性体であるＭｎ−Ｚｎ系のフェライトからなる２つの磁性体コア１２Ａと磁性体コア１２Ｂとを備えている。なお、磁性体コア１２Ａ，１２Ｂとしては、強磁性体のフェライト以外のアモルファス系磁性体や磁性体微粉末を圧着したものを用いても好適である。
【００２３】
この磁性体コア１２Ａは枠体１４Ａに収容し、磁性体コア１２Ｂは枠体１４Ｂに収容する。枠体１４Ａと枠体１４Ｂは、それぞれＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）のプラスチック成型によりなる。これら枠体１４Ａと枠体１４Ｂは、磁性体コア１２Ａ，１２Ｂを保護し、製造工程や製品使用時にかかる曲げ荷重や衝撃荷重などにより磁性体コアが破損することがないようにするものである。
【００２４】
磁性体コア１２Ａと磁性体コア１２Ｂは、それぞれバー形状（平板状の直方体）でありコア軸に垂直な断面の形状を、四隅を面取りした矩形状にしている。磁性体コア１２Ｂの先端は、枠体１４Ｂから突出させ、突出する部分を枠体１４Ａに接合する。これにより、磁性体コア１２Ａと磁性体コア１２Ｂとを枠体１４Ａを介して接合し、磁性体コア１２Ａと磁性体コア１２Ｂとのそれぞれをコア軸が一直線で略同軸に配置することになる。また、これにより磁性体コア１２Ａと磁性体コア１２Ｂとの、後述するコイル１３Ａ，１３Ｂの鎖交磁束に垂直な断面がジョイントである枠体１４Ａを介して対向することになる。
【００２５】
以上のように枠体１４Ａにより磁性体コア１２Ａと磁性体コア１２Ｂとを接合するため、コイルアンテナ１１に衝撃荷重が加わったり、曲げ荷重が加わったりした場合であっても、その荷重が磁性体コア１２Ａ，１２Ｂに分散し、それぞれに係る荷重の大きさを抑制でき、磁性体コア１２Ａ，１２Ｂの破損を防止できる。また衝撃が加わると変形する程度の緩やかな接合（緩嵌など）により固定することで、衝撃をその部分での変形により吸収して、磁性体コアの破損を防止し、コイルアンテナ１１の耐衝撃性能を高めることができる。また、磁性体コア１２Ａ，１２Ｂを磁界結合させて実効的なコア長を長くすることができ、大きな磁界出力を実現できる。
【００２６】
また、磁性体コア１２Ａ，１２Ｂには、それぞれコイル１３Ａ，１３Ｂを巻回している。コイル１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ銅（Ｃｕ）からなる皮膜絶縁された線材（導線）を、磁性体コア１２Ａ，１２Ｂを収容した枠体１４Ａ，１４Ｂに対して巻回してなる。各コイル１３Ａ，１３Ｂのコア軸が略一致するように配置することで各コイル１３Ａ，１３Ｂの鎖交磁束の向きが略一致し、コイル１３Ａ，１３Ｂが磁界結合する。これにより磁界出力の大きなコイルアンテナ１１を実現できる。なお、コイル１３Ａ，１３Ｂは、それぞれを異なる線材により構成してもよく、単一の連続した線材により構成してもよい。異なる線材で構成した場合には、枠体１４Ａと枠体１４Ｂを接合していない状態であっても、枠体ごとにコイルを巻回することができる。また、単一の連続した線材で構成した場合には巻回工程数や巻回工程時間を抑制できる。
【００２７】
また図２（Ｄ）に示すように、コイル１３Ａ，１３Ｂは、並列に接続して構成している。そして、その並列接続に対して直列にコンデンサ１９を接続してＬＣ直列共振回路を構成している。これによりコイルの実抵抗分を小さくし、低電圧で用いても大きなコイル電流を得るようにしている。そして大きな磁界出力を実現し、コイルアンテナ１１を送信コイルアンテナとして好適なものにしている。
【００２８】
また、このコイルアンテナ１１は外装ケース１６と外装キャップ１７とを備えている。外装ケース１６は有底筒形状である。この外装ケース１６には、その内部に前述の枠体１４Ａ，１４Ｂを収容し、さらに、その有底筒の開口部分に外装キャップ１７を嵌合する。これにより、外装ケース１６と外装キャップ１７に、コイルアンテナを内装することになる。また、外装キャップ１７には、２本の外部接続線１８をとおす貫通孔を備えており、この貫通孔はシール材（図示していない。）により密閉するように構成している。これにより、コイルアンテナ１１の耐環境性を高めている。
【００２９】
次に、図３を参照して枠体１４Ａ，１４Ｂについて詳述する。図３（Ａ）は枠体１４Ａの構成を示す上面図であり、図３（Ｂ）は枠体１４Ｂの構成を示す上面図である。
【００３０】
まず、枠体１４Ａについて詳述する。枠体１４Ａは、ジョイント部２１と先端部２２と脚部２３Ａ，２３Ｂとを一体にプラスチック成型してなる。ジョイント部２１と先端部２２とを、コア軸に並行する脚部２３Ａ，２３Ｂにより連結するように構成している。
【００３１】
ジョイント部２１および先端部２２は、コア軸に垂直な面（図左右の両面）の外形が、四隅を面取りした矩形状である。
【００３２】
ジョイント部２１のコア軸に垂直な一方の面（図右面）は、磁性体コア１２Ａに接合する。この磁性体コア１２Ａに接合する面（図右面）には、磁性体コア１２Ａを嵌合するための溝（図示していない。）を設けている。この溝は磁性体コア１２Ａを圧入固定するために、その断面形状を磁性体コア１２Ａの断面形状と略等しく構成している。また、この面（図右面）からは、コア軸方向に延長するように脚部２３Ａ，２３Ｂを設けている。
【００３３】
また、ジョイント部２１の、磁性体コア１２Ａに接合する面の対面（図左面）にも、溝（図示していない。）を設けている。この溝には磁性体コア１２Ｂの枠体１４Ｂから突出する部分を嵌合させて、（圧入）固定する。この溝の断面形状を磁性体コア１２Ｂのコア軸に垂直な断面形状と略等しく構成している。
【００３４】
また、コア軸に平行なジョイント部２１の面のうち一つの面（図正面）は、小型コア１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを収容するための有底穴２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを備えている。有底穴２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは、小型コアを収容するために適宜寸法を設計したものである。この有底穴２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃには、小型コア１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを収容する。各小型コアはそれぞれ楕円柱形状であり磁性体材料からなる。なお、小型コアは必ずしも楕円柱形状でなくてもよく、その断面の縦横寸法が異なる形状であればよい。特に楕円や長円、半円、長方形などの断面形状であれば好適である。
【００３５】
この小型コア１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを磁性体コア１２Ａと磁性体コア１２Ｂとの間の有底穴２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに配置するため、各コアが磁界結合することになる。また、小型コア１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの形状が楕円柱形状であるために、この小型コア１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを回転させると、小型コア１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃおよび磁性体コア１２Ａ，１２Ｂの間の隙間が変化し、各磁性体コアと各小型コアとの結合量が変化する。そのため、小型コア１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの回転により、コイルのインダクタンス値の調整ができる。すなわち、前述の図２（Ｄ）に示した回路の共振周波数の調整ができる。なお、調整後の各小型コアは接着剤により固定する。
【００３６】
また、枠体１４Ａの先端部２２は、コア軸に垂直な面（図左右の両面）が貫通する筒形状であり、その貫通孔に、磁性体コア１２Ａを圧入固定する。また、コア軸に垂直な先端部２２の一面には、脚部２３Ａ，２３Ｂを連結するように構成している。
【００３７】
また、枠体１４Ａの脚部２３Ａ，２３Ｂは、コア軸に垂直で外向きに突起する突起部２６を備えている。この突起部２６はコイルを巻回する際に線材を係止するためのものであり、コイルの巻数などにより適宜その位置や数を設計したものである。この突起部２６はコイル１３Ａの端となる位置に設け、この突起部２６を介して区切っている。この突起部２６を設けることで、コイル１３Ａを巻回する際の作業性を高めている。
【００３８】
また、以上のジョイント部２１、先端部２２、脚部２３Ａ、脚部２３Ｂによって囲まれた開口２５の部分からは、磁性体コア１２Ａが露出するが、このことにより、コイルアンテナ１１が薄くできる。これにより、コイル１３Ａの実効的な巻線径を小さくし、コイル１３Ａのもつ実抵抗分を小さくしている。
【００３９】
次に枠体１４Ｂについて詳述する。枠体１４Ｂは先端部３２とベース部３１と脚部３３Ａ，３３Ｂとを一体にプラスチック成型してなる。そして、先端部３２とベース部３１とを、コア軸に並行する脚部３３Ａ，３３Ｂにより連結するように構成している。
【００４０】
ベース部３１および先端部３２は、コア軸に垂直な面（図左右の両面）の外形が、四隅を面取りした矩形状である。
【００４１】
ベース部３１のコア軸に垂直な一方の面（図右面）は、磁性体コア１２Ｂに接合する。この磁性体コア１２Ｂに接合する面（図右面）には、磁性体コア１２Ｂを嵌合する溝（図示していない。）を設けている。この溝は磁性体コア１２Ｂを圧入固定するために、その断面形状を磁性体コア１２Ｂの断面形状と略等しく構成している。また、この面（図右面）からは、コア軸方向に延長するように脚部３３Ａ，３３Ｂを設けている。
【００４２】
また、コア軸に平行なベース部３１の面のうち一つの面（図正面）には、その対面にかけて貫通する開口３９を設けている。開口３９にはその内部に配線端子を設けており、この配線端子に、前述のコンデンサ１９を接続する。このような開口３９を設けた構成は、このコイルアンテナ１１の部品面積の抑制に貢献している。また、開口３９を設けたことにより、コイルアンテナ１１は全体としての重量が軽く、例えば落下衝撃などの衝撃荷重に対する耐衝撃性が高いものになっている。
【００４３】
また、ベース部３１の磁性体コア１２Ｂに接する面の対面（図左面）には、入出力用端子３８Ａ，３８Ｂを備えており、該入出力用端子３８Ａ，３８Ｂに前述の外部接続線１８を接続する。また、コア軸に垂直な面には、突出するコイル接続用端子３７Ａ，３７Ｂを備えており、該コイル接続用端子３７Ａ，３７Ｂにコイル１３Ａ，１３Ｂを接続する。また、入出力用端子３８Ａ，３８Ｂとコイル接続用端子３７Ａ，３７Ｂとはベース部の開口３９に設けた端子やコンデンサ１９などの素子を介して接続している。
【００４４】
また、枠体１４Ｂの先端部３２は、コア軸に垂直な面（図左右の両面）が貫通する筒形状であり、その貫通孔に、磁性体コア１２Ｂを圧入固定する。また、先端部３２は脚部３３Ａ，３３Ｂに連結して構成している。
【００４５】
また、枠体１４Ｂの脚部３３Ａ，３３Ｂは、コア軸に垂直で外向きに突起する突起部３６を備えている。この突起部３６はコイルを巻回する際に線材を係止するためのものであり、コイルの巻数などにより適宜その位置や数を設計したものである。この突起部３６はコイル１３Ｂの端となる位置に設け、この突起部３６を介して区切っている。この突起部３６を設けることで、コイル１３Ｂを巻回する際の作業性を高めている。
【００４６】
また、以上のベース部３１、先端部３２、脚部３３Ａ、脚部３３Ｂによって囲まれた開口３５の部分からは、磁性体コア１２Ｂが露出することになるが、このことにより、コイルアンテナ１１が薄板化できる。これにより、コイル１３Ｂの実効的な巻線径を小さくし、コイル１３Ｂのもつ実抵抗分を小さくしている。
【００４７】
以上のような枠体１４Ａ，１４Ｂを用いて、コイルアンテナ１１を構成し、短いコア長の複数の磁性体コア１２Ａ，１２Ｂを結合させたことにより、実効的なコア長を長く確保したまま、耐衝撃性が高く、広い変動幅でのインダクタンス値の調整が可能で、ＬＦ帯の近距離通信システムなどで使用される送信用のコイルアンテナとして好適な高い磁界出力をえることができる。
【００４８】
なお、磁性体コア１２Ａ，１２Ｂの形状や、枠体１４Ａ，１４Ｂの形状は本実施形態で示した構成に限らずどのようなものであってもよい。例えば、脚部２３Ａ，２３Ｂ，３３Ａ，３３Ｂなどを設けず、磁性体コアに直接コイルを巻回してもよい。また、先端部２２，３２をなくしたり、先端部２２，３２を別体にしたりしてもよい。
【００４９】
また、枠体１４Ｂに設けたコイル接続用端子３７Ａ，３７Ｂも本実施形態で示したように両側に配する必要は無く、それぞれを片側に設けてもよい。また、枠体１４Ｂに設けた開口３９も必ずしも必要でなく、コンデンサ１９が一体に構成されていなくてもよい。
【００５０】
また、コイル１３Ａ，１３Ｂは必ずしも並列に接続する回路構成でなくてもよく、直列に接続する回路構成であってもよい。
【００５１】
また、磁性体コアやコイルの数も必ずしも２つでなくてもよく、より多くの磁性体コアを用いてもよく、また、より多くのコイルを用いてもよい。
【００５２】
また、外装ケース１６にポッティング材を充填すると、さらに耐衝撃性を高めたコイルアンテナを提供できる。なお、ポッティング材としては、シリコン系ゴムまたはウレタン系ゴムを用いるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来のコイルアンテナの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るコイルアンテナを説明する図である。
【図３】第１の実施形態に係るコイルアンテナの枠体の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，１１−コイルアンテナ
２，１２Ａ，１２Ｂ−磁性体コア
３，１３Ａ，１３Ｂ−コイル
４−ベース
５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ−小型コア
１４Ａ，１４Ｂ−枠体
１６−外装ケース
１７−外装キャップ
１８−外部接続線
１９−コンデンサ
２１−ジョイント部
２２，３２−先端部
２３Ａ，２３Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ−脚部
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ−有底穴
２５，２９，３５，３９−開口
２６，３６−突起部
３１−ベース部
３７Ａ，３７Ｂ−コイル接続用端子
３８Ａ，３８Ｂ−入出力用端子
１００−交流電源
【図１】
2007043588.tif 000003
【図２】
2007043588.tif 000004
【図３】
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