ES2913661T3 - Antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo para integración en un teléfono móvil y teléfono móvil con la misma - Google Patents
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Abstract
Una antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo para integración en un teléfono móvil, que incluye: · un núcleo magnético (10) fabricado de un material magnético dulce eléctricamente no conductor, que incluye cuatro protuberancias (11) de esquina que definen dos canales ortogonales (12) de devanado en torno al núcleo magnético (10); · el devanado X (DX), el devanado Y (DY) y el devanado Z (DZ) de hilo conductor ortogonales entre sí enrollados en torno al eje X, al eje Y y al eje Z (X, Y, Z) ortogonales entre sí que rodean dicho núcleo magnético (10), estando dispuestos el devanado X (DX) y el devanado Y (DY) en dichos dos canales (12) de devanado del núcleo magnético (10) y estando dispuesto el devanado Z (DZ) rodeando las cuatro protuberancias (11) de esquina, de forma que, cuando un campo electromagnético cruza los devanados X, Y y Z (DX, DY, DZ), se genera un potencial eléctrico entre los extremos de cada hilo; en la que cada devanado X, Y y Z (DX, DY, DZ) tiene una entrada de hilo conductor y una salida de hilo conductor conectadas con un respectivo terminal (30) de conexión, comprendiendo la antena, además, una primera lámina magnética dulce (21) perpendicular al eje Z (Z) y fijada superpuesta sobre las caras planas de las cuatro protuberancias (11) de esquina del núcleo magnético (10), siendo dichas caras planas perpendiculares al eje Z (Z) y sobresaliendo de los canales (12) de devanado definidos entre dichas cuatro protuberancias (11) de esquina en un lado orientado hacia la primera lámina magnética dulce (21), llegando a estar cubiertos parcialmente el devanado X (DX), el devanado Y (DY) enrollados en dichos canales (12) de devanado por dicha primera lámina magnética dulce (21), por lo cual el devanado X (DX) y el devanado Y (DY) están confinados parcialmente entre el núcleo magnético (10) y la primera lámina magnética dulce (21), y en la que la primera lámina magnética dulce (21) es mayor que el núcleo magnético en las direcciones del eje X y del eje Y, y en la que la primera lámina magnética dulce (21) cubre al menos parcialmente el devanado Z (DZ), de forma que la primera lámina magnética dulce proporciona un borde limitante (20) para el devanado Z (DZ), para que se obtenga un aumento de la sensibilidad del devanado Z (DZ) y una reducción del grosor de la antena en la dirección del eje Z (Z).
Description
DESCRIPCIÓN
Antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo para integración en un teléfono móvil y teléfono móvil con la misma
Campo técnico
La presente invención versa sobre una antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo para integración en un teléfono móvil y teléfono móvil con la misma.
La expresión “perfil ultra bajo” hace referencia a una antena que tiene un grosor extremadamente reducido, en un intervalo inferior a 2 mm, y más preferiblemente inferior a 1,65 mm, especialmente adaptada para ser incluida en un teléfono móvil. Siendo dicha antena triaxial permite la recepción de señales de cualquier dirección y/o la transmisión de señales en todas las direcciones de forma simultánea. Este tipo de antenas incluye un núcleo magnético y tres devanados ortogonales que rodean dicho núcleo magnético.
“Baja frecuencia” es normalmente la designación para frecuencias de radio en el intervalo de 30 kHz a 300 kHz.
La presente invención hace referencia a una antena especialmente diseñada para tener un tamaño pequeño, tener un grosor lo suficientemente pequeño para permitir su integración en un teléfono móvil, y para soportar los requisitos de un teléfono móvil, por ejemplo, la resistencia a la flexión.
Como se entenderá, dicha antena también puede integrarse en otros dispositivos portátiles en los que el grosor es un parámetro relevante de diseño y una limitación para la integración de elementos dentro de los mismos, como, por ejemplo, tabletas, llaves en tarjeta, etc.
Estado de la técnica
Se conocen muchas antenas triaxiales en el estado de la técnica, y el problema de reducir su altura también ha sido abordado en muchos documentos diferentes, produciendo soluciones dirigidas a Sistemas de entrada sin llave RFID con antenas tridimensionales para ser montadas sobre una PCB en el llavero transmisor, e incluso soluciones para la detección tridimensional en llaveros transmisores de tipo tarjetas, pero no se ha presentado ninguna solución monolítica (núcleo individual) para teléfonos inteligentes que mantenga los requisitos de sensibilidad, perfil ultra bajo, área limitada y flexibilidad necesarios para su integración dentro de un teléfono móvil.
Por ejemplo, el documento US2005083242A1 describe una antena triaxial que tiene un perfil bajo, en este caso usando un núcleo magnético que tiene tres canales de devanado ortogonal en torno al mismo. En este ejemplo, el núcleo magnético ha sido conformado incluyendo un rebaje perimetral que define el canal de devanado para el devanado perimetral Z. Este rebaje no puede ser producido mediante moldeo en un núcleo magnético de perfil ultra bajo dado que la producción de dicho núcleo requerirá un molde complejo de al menos cuatro partes amovibles independientes y un núcleo magnético de este tamaño probablemente se quebrará durante las operaciones de desmoldeo. Este rebaje no puede ser mecanizado dado que también se quebrará el núcleo magnético durante dicha operación de mecanizado.
El documento US2013033408A1 describe una antena triaxial plana similar a la antena descrita en el anterior documento anteriormente presentado US2005083242.
En el documento US2013033408A1, se obtiene el núcleo magnético mediante la fijación de dos miembros independientes de núcleo, uno de ellos plano y delgado y ambos miembros de núcleo fijados por medio de un carrete que proporciona gran parte del canal para la bobina del eje Z.
En esta solución, se enrollan las bobinas o los devanados rodeando dicho núcleo magnético de múltiples capas, y ambos miembros del núcleo magnético necesitan incluir muescas para el devanado X y para el devanado Y que lo rodean. En las regiones en las que se solapa el devanado Z con el devanado X o el devanado Y, dichas muescas evitan que el núcleo magnético rodee el devanado Z reduciendo la superficie del núcleo magnético orientada hacia el devanado Z y, por lo tanto, produciendo una sensibilidad limitada del devanado Z.
Además, en el documento US2013033408A1 cada miembro magnético plano independiente del núcleo magnético incluye regiones en voladizo en cada esquina, estando dichas regiones en voladizo de un miembro del núcleo magnético separadas de las regiones en voladizo del otro miembro del núcleo magnético que definen entre las mismas el canal de devanado Z. Estando fijados entre sí ambos miembros del núcleo magnético y estando rodeados por el devanado X y por el devanado Y, la distancia entre dichas regiones en voladizo, en la dirección del eje Z, es menor que la altura del devanado X y del devanado Y en la dirección del eje Z, produciendo un devanado Z con una altura limitada en la dirección del eje Z y, por lo tanto, reduciendo adicionalmente la sensibilidad del devanado Z.
El documento DE102015104993 divulga un componente de antena que, en una realización, incluye conductores eléctricos primero, segundo y tercero y un núcleo magnético implementado integralmente que tiene una sección central cuboide con una cara lateral rectangular superior y una cara lateral rectangular inferior, cada una con lados largos primero y segundo y lados cortos primero y segundo, situándose los conductores eléctricos primero, segundo y tercero en diferentes secciones del núcleo magnético.
El documento de Denso JP4007332 reivindica una antena integrada de perfil bajo, pero no monolítico, no para LF y la solución propuesta es de perfil bajo pero extendido en las demás dimensiones.
Hay muchos sistemas de entrada sin llave y antenas para sistemas de entrada sin llave descritos (US2017320465; US2017291579; US2017282858; EP3166180; WO2017183933; JP2017123547) y se han descrito invenciones específicas de antenas monolíticas triaxiales para llaveros transmisores en sistemas de entrada sin llave (como en las patentes de Premo EP2911244; WO2013EP03888; WO2017076959; ES2460368). Se describen otras soluciones de antenas monolíticas, por ejemplo, de las empresas TDK, Epcos, Sumida, Toko, Neosid.
Ninguno de ellos soluciona los retos de integrar el producto en un teléfono inteligente (perfil inferior a 1,65mm, área inferior a 14*14 mm soportando el ensayo de flexión y con una sensibilidad mínima superior a 50 mV/Amv en el eje Z.
Las restricciones mecánicas muy ajustadas hacen que el eje Z tenga una sensibilidad muy limitada. Para maximizar la sensibilidad Z, las antenas de perfil bajo LF del estado de la técnica son bobinas de aire o bobinas planas sin núcleo que son bastante anchas en términos de área. Cuando se restringe el área total disponible, la inducción magnética Z es incapaz de inducir una tensión mínima en el aire, de forma que se necesite una permeabilidad magnética de efectividad relativamente elevada.
Hay soluciones de perfil bajo en el mercado para llaveros transmisores de entrada sin llave de tipo tarjeta, la mayoría de los cuales usa componentes diferenciados de perfil bajo, normalmente dos antenas idénticas de perfil bajo para los ejes X e Y y bien una bobina plana sin núcleo o bien una bobina pequeña de perfil bajo del eje Z fabricada con un núcleo de tambor de ferrita. Ninguna de estas soluciones es adecuada para ser integrada en un teléfono inteligente. Incluso con el uso de núcleos nanocristalinos de perfil bajo o núcleos amorfos como los descritos por Hitachi Metals, no se logra la superficie total diana.
Se conocen otros documentos que tienen el devanado enrollado alrededor, sin incluir dicho devanado Z en un rebaje perimetral de un núcleo magnético monolítico, pero esta solución no proporciona una buena sensibilidad del devanado Z por encima de 50 mV/Amv.
Por lo tanto, los documentos citados y otros documentos similares, no proporcionan una solución que pudiera miniaturizarse para proporcionar una antena de perfil ultra bajo que tenga una buena sensibilidad en el devanado Z.
Breve descripción de la invención
La presente invención está dirigida, según un primer aspecto de la invención, a una antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo para su integración en un teléfono móvil.
La inclusión de una antena de baja frecuencia triaxial en teléfonos móviles requiere la reducción del grosor de dicha antena manteniendo su rendimiento y sin aumentar las demás dimensiones de la misma. También tiene que mejorarse la resistencia de la antena a la flexión.
El devanado Z puede ser enrollado automáticamente usando bordes limitantes provisionales retirables creando un canal provisional de devanado.
La antena de baja frecuencia triaxial propuesta de perfil ultra bajo comprende, además, las siguientes características que no son conocidas en el estado de la técnica.
Se coloca una primera lámina magnética dulce perpendicular con respecto al eje Z y se fija superpuesta sobre dichas cuatro protuberancias de esquina del núcleo magnético proporcionando un borde limitante para el devanado Z. Más en detalle, dicha primera lámina magnética dulce está fijada superpuesta sobre caras planas de las protuberancias de esquina, siendo dichas caras planas perpendiculares con respecto al eje Z y sobresaliendo de los canales de devanado definidos entre dichos cuatro salientes de esquina en su lado orientado hacia la primera lámina magnética dulce.
Dichos canales de devanado están confinados parcialmente entre el núcleo magnético y la primera lámina magnética dulce, convirtiéndose en túneles de devanado.
Dicha primera lámina magnética dulce es mayor que el núcleo magnético en las direcciones del eje X y del eje Y, creando una región en voladizo que aumenta su superficie expuesta, cubre al menos parcialmente el devanado Z y crea dicho borde limitante, ofreciendo una gran superficie perpendicular al campo magnético creado por el devanado Z, aumentando su sensibilidad en el eje Z. Según una realización preferida, dicha configuración, o las configuraciones adicionales descritas en el presente documento, proporcionan el devanado Z con una sensibilidad superior a 50 mV/Amv.
La sensibilidad del devanado Z no depende del grosor de la primera lámina magnética dulce sino de su superficie expuesta, por lo tanto, dicha primera lámina magnética dulce puede ser lo más delgada posible, contribuyendo a reducir el grosor total de la antena. Preferiblemente, dicha primera lámina magnética dulce tendrá un grosor inferior a 0,1 mm, o más preferiblemente, inferior a 0,05 mm.
Opcionalmente, dicha primera lámina magnética dulce podría tener una forma toroidal, creando un orificio en la región central de la primera lámina magnética dulce. Adaptado la forma, el tamaño y la posición de dicho orificio, podrá controlarse, adaptarse u optimizarse la sensibilidad, el factor de calidad y la inductancia de cada uno de los devanados X, Y y Z de la antena.
Un núcleo magnético lo suficientemente pequeño para ser integrado en un teléfono móvil (limitación de grosor indicado anteriormente inferior a 1,65 mm) tendrá un grosor total muy reducido, en cuyos lados no se puede incluir ningún rebaje de canal de devanado Z mediante un proceso de mecanizado del núcleo magnético sin producir su rotura o el debilitamiento del borde para el devanado Z.
Más en detalle, dicha primera lámina magnética dulce está fijada a caras planas de las protuberancias de esquina, siendo dichas caras planas perpendiculares con respecto al eje Z y sobresaliendo de los canales de devanado definidos entre dichos cuatro salientes de esquina en su lado orientado hacia la primera lámina magnética dulce.
Dichos canales de devanado están confinados parcialmente entre el núcleo magnético y la primera lámina magnética dulce, convirtiéndose en túneles de devanado.
Dicha primera lámina magnética dulce es mayor que el núcleo magnético en las direcciones del eje X y del eje Y, creando una región en voladizo que aumenta su superficie expuesta, cubre al menos parcialmente el devanado Z y crea dicho borde limitante, ofreciendo una gran superficie perpendicular al campo magnético creado por el devanado Z, aumentando su sensibilidad en el eje Z. Según una realización preferida, dicha configuración, o las configuraciones adicionales descritas en el presente documento, proporcionan el devanado Z con una sensibilidad superior a 50 mV/Amv.
La sensibilidad del devanado Z no depende del grosor de la primera lámina magnética dulce sino de su superficie expuesta, por lo tanto, dicha primera lámina magnética dulce puede ser lo más delgada posible, contribuyendo a reducir el grosor total de la antena. Preferiblemente, dicha primera lámina magnética dulce tendrá un grosor inferior a 0,1 mm, o más preferiblemente, inferior a 0,05 mm.
Opcionalmente, dicha primera lámina magnética dulce podría tener una forma toroidal, creando un orificio en la región central de la primera lámina magnética dulce. Adaptado la forma, el tamaño y la posición de dicho orificio, podrá controlarse, adaptarse u optimizarse la sensibilidad, el factor de calidad y la inductancia de cada uno de los devanados X, Y y Z de la antena.
Un núcleo magnético lo suficientemente pequeño para ser integrado en un teléfono móvil (limitación de grosor indicado anteriormente inferior a 1,65 mm) tendrá un grosor total muy reducido, en cuyos lados no se puede incluir ningún rebaje de canal de devanado Z mediante un proceso de mecanizado del núcleo magnético sin producir su rotura o debilitamiento.
Además, será difícil de lograr la fabricación de un núcleo magnético que incluye dicho rebaje de devanado Z mediante un proceso de inyección, requiriendo al menos un molde complejo que incluye cuatro moldes parciales para crear tal forma compleja, lo cual en este tamaño es muy difícil de lograr.
Esta limitación ha sido superada mediante la combinación de un núcleo magnético de constitución similar a la primera lámina magnética dulce, creando dicho borde limitante que sustituye el rebaje de canal del devanado Z, y permite una reducción adicional del grosor del núcleo magnético.
Un beneficio adicional de la invención propuesta es que la combinación del núcleo magnético y la primera lámina magnética dulce fijados entre sí, por ejemplo, mediante adhesivo, tiene un mejor comportamiento ante la flexión, dado que el grosor reducido de ambos elementos permite su flexión independiente y su desplazamiento relativo, reduciendo el esfuerzo total.
Según una realización adicional de la invención, cada una de las protuberancias de esquina del núcleo magnético incluye una pestaña de extensión perpendicular al eje Z, definiendo, junto con dicho borde limitante, un canal de devanado Z que aloja dicho devanado Z, y aumentando, así, el rendimiento magnético del devanado Z.
Dichas pestañas de extensión pueden producirse fácilmente junto con el núcleo magnético, por ejemplo, usando un proceso simple de moldeo en un molde con solo dos moldes parciales.
Según esta realización, dicha pestaña de extensión y/o el borde limitante de la primera lámina magnética dulce pueden extenderse más allá de la prolongación del devanado Z en la dirección del eje Z, aumentando la superficie expuesta y contribuyendo a aumentar el campo magnético del núcleo magnético en el eje Z, mejorando la sensibilidad del devanado Z.
Cono una realización alternativa, la antena de baja frecuencia triaxial propuesta de perfil ultra bajo incluye una segunda lámina magnética dulce también perpendicular al eje Z y también fijada superpuesta en dichas cuatro protuberancias de esquina del núcleo magnético, pero opuesta a la primera lámina magnética dulce, en concreto, en un lado opuesto del núcleo magnético.
El núcleo magnético estará confinado, entonces, entre las láminas magnéticas dulces primera y segunda, y dicha segunda lámina magnética dulce definirá, junto con el borde limitante de la primera lámina magnética dulce, un canal de devanado Z que aloja dicho devanado Z.
Esta configuración también será delgada en la dirección del eje Z y será sencilla de producir.
En este caso, también se contempla que dicha primera lámina magnética dulce y/o dicha segunda lámina magnética dulce se extienden más allá de la prolongación del devanado Z, contribuyendo a aumentar la superficie expuesta y, por lo tanto, el campo magnético del núcleo magnético en el eje Z.
Según una realización adicional de la invención, cada sección transversal del devanado Z, formada en un plano que coincide con el eje Z, tiene un grosor en la dirección del eje Z menor que su dimensión en las direcciones del eje X o del eje Y. Esta característica reduce el grosor del devanado Z sin reducir el rendimiento del devanado Z.
El grosor de la antena en la dirección del eje Z es preferiblemente igual o inferior a 1,65 mm, que es el grosor máximo de un elemento que puede ser incluido en un teléfono móvil corriente.
La extensión de la antena en las direcciones del eje X y del eje Y es preferiblemente igual o inferior a 196 mm2. Como una realización preferida este tamaño es de 14 mm * 14 mm.
Preferiblemente, el núcleo magnético es un núcleo de ferrita inyectada de elevada densidad, y la primera lámina magnética dulce es una lámina de ferrita fundida en forma de fleje, la segunda lámina magnética dulce también puede ser una lámina de ferrita fundida en forma de fleje. Preferiblemente, el núcleo magnético es un núcleo inyectado de ferrita de una aleación de níquel-cinc o de una aleación de manganeso-cinc.
El núcleo de ferrita de elevada densidad puede ser inyectado en un molde, permitiendo una conformación precisa de las protuberancias de esquina y de los canales de devanado y, opcionalmente, también la conformación de las pestañas de extensión. En una realización preferida, el núcleo magnético está fabricado de una aleación de níquelcinc o de una aleación de manganeso-cinc, proporcionando un núcleo magnético eléctricamente no conductor con una resistencia a la flexión y una permeabilidad magnética óptimas.
Además, la primera lámina magnética dulce, fabricada de ferrita fundida en forma de fleje, proporciona una resistencia a la flexión y una permeabilidad magnética buenas y, al mismo tiempo, permite su producción con un grosor reducido.
Los terminales de conexión indicados anteriormente están fijados a dichas pestañas que incluyen, en el lado opuesto al canal de devanado Z, una configuración para recibir dos terminales paralelos obtenidos, por ejemplo, de extensiones de un bastidor de conductores.
Los terminales de conexión indicados anteriormente están fijados a las pestañas de extensión, incluyendo cada pestaña de extensión, en un lado opuesto al canal de devanado Z, una configuración receptora de terminales adaptada para recibir dos terminales paralelos derivados de un bastidor de conductores.
Como alternativa, dichos terminales de conexión pueden fijarse a dicha primera lámina magnética dulce que incluirá, en un lado opuesto al devanado Z, configuraciones receptoras de terminales en las que se fijan los terminales de conexión.
Con independencia del elemento en el que se fijan los terminales de conexión, preferiblemente, habrá ocho de dichas configuraciones receptoras de terminales, dos coincidentes con cada protuberancia de esquina, que comprenden dos paredes ortogonales y una pared separadora que definen dichas dos configuraciones receptoras de terminales donde se asientan configuraciones de extremo en semiflecha del terminal. Dichas paredes ortogonales y dicha pared separadora tendrán, en una realización preferida, un grosor de 0,1 mm en la dirección del eje Z, y el terminal de conexión alojado dentro de las mismas también tendrá un grosor de 0,1 mm en la dirección del eje Z.
Entonces, cuando se incluyen las configuraciones receptoras de terminales en el núcleo magnético, en posiciones que coinciden con los salientes de esquina, dichas configuraciones receptoras de terminales se encontrarán en el lado externo de las pestañas de extensión, y cuando se incluyen las configuraciones receptoras de terminales en la primera lámina magnética dulce, las configuraciones receptoras de terminales se encontrarán en el reverso del área de la primera lámina magnética dulce fijada a las protuberancias de esquina.
Como realización preferida, cada una de las configuraciones receptoras de terminales es adyacente a una prolongación de retención de hilos del núcleo magnético o de la primera lámina magnética dulce, alrededor de la cual se encuentra enrollado un extremo de cada hilo constitutivo del devanado X, del devanado Y o del devanado Z.
Por lo tanto, cada terminal de conexión retenido en cada configuración receptora de terminales hará contacto con dicho extremo de un hilo enrollado en torno a las prolongaciones de retención de hilos, definiendo una conexión eléctrica entre los mismos. Ambos elementos pueden ser soldados entre sí mediante calor, compresión o mediante soldadura láser.
La antena también incluirá un sobremoldeo de un material eléctricamente aislante, por ejemplo, de material epoxi. Solamente los terminales de conexión no estarán parcialmente cubiertos por dicho material eléctricamente aislante.
Dichos terminales de conexión pueden ser flexionados contra el material eléctricamente aislante, definiendo terminales de conexión solapados a la carcasa sobremoldeada de la antena.
Según una realización de la presente invención, la forma del núcleo magnético está definida, al menos parcialmente, por configuraciones escalonadas, teniendo algunas de dichas configuraciones escalonadas una altura de 0,1mm o inferior. Es decir, el núcleo magnético ha sido producido con un proceso de alta resolución, o con alta precisión, que permiten dar forma a configuraciones escalonadas de solo 0,1mm o inferior.
Por lo tanto, la presente antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo puede producirse como sigue.
En una primera etapa se produce un núcleo magnético que incluye las protuberancias de esquina descritos anteriormente, preferiblemente mediante un proceso de moldeo por inyección y con un material de ferrita de alta densidad, o un material de ferrita de alta densidad fabricado de una aleación de níquel-cinc o de una aleación de manganeso-cinc.
En una segunda etapa se produce una primera lámina magnética dulce delgada, preferiblemente usando un proceso de fundición en forma de fleje y usando un material de ferrita.
En una tercera etapa se enrollan por separado dos hilos conductores independientes en torno al núcleo magnético, en un canal de devanado definido entre las protuberancias de esquina, creando un devanado X y un devanado Y. Un tercer hilo conductor independiente es enrollado en torno a las cuatro protuberancias de esquina del núcleo magnético generando un devanado Z.
En una cuarta etapa se fija la primera lámina magnética dulce al núcleo magnético, por ejemplo, mediante adhesivo, haciendo que la primera lámina magnética dulce haga contacto simultáneamente con las cuatro protuberancias de esquina.
En una quinta etapa se integra dicha fijación en un bastidor de conductores que incluye los terminales de conexión.
En una sexta etapa se sueldan los hilos conductores constitutivos de los devanados X, Y y Z a los terminales de conexión.
En una séptima etapa se sobremoldea la antena con un material eléctricamente aislante y los terminales de conexión se sueltan del bastidor de conductores.
Como se entenderá, la cuarta etapa puede producirse antes o estar parcialmente solapada con la tercera etapa y/o la segunda etapa puede producirse antes o de forma simultánea con la primera etapa sin afectar a la antena resultante.
Según una realización de la invención, en la primera etapa, el núcleo magnético producido incluye las pestañas de extensión descritas anteriormente y, preferiblemente, dichas pestañas de extensión son producidas incluyendo las configuraciones receptoras de terminales. En este caso, se produce la fijación de la quinta etapa mediante la inserción de los terminales de conexión en las configuraciones receptoras definidas en las configuraciones receptoras de terminales.
Opcionalmente, las pestañas de extensión también son producidas incluyendo dichas extensiones de retención de hilos, alrededor de las cuales se enrollan los extremos de los hilos conductores durante la tercera etapa.
En una realización alternativa, durante la segunda etapa, también se produce una segunda lámina magnética dulce, y durante la cuarta etapa, se fijan dichas láminas magnéticas dulces primera y segunda al núcleo magnético en extremos opuestos de las protuberancias de esquina, definiendo el canal de devanado Z. Preferiblemente, se produce dicha primera lámina magnética dulce incluyendo las configuraciones receptoras de terminales. En este caso, se produce la fijación de la quinta etapa mediante la inserción de los terminales de conexión en las configuraciones receptoras definidas en las configuraciones receptoras de terminales.
Opcionalmente, se produce la primera lámina magnética dulce también incluyendo dichas extensiones de retención de hilos, alrededor de las cuales se enrollan los extremos de los hilos conductores después de la tercera etapa.
La presente invención está dirigida, según un segundo aspecto de la invención, a un teléfono móvil que incluye la antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo descrita en el presente documento.
También se propone que el teléfono móvil incluya, además, una aplicación de teléfono móvil para proporcionar una interfaz de usuario configurada para controlar la operación de la antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo.
Siendo la antena un elemento pasivo cuando se configura como una antena receptora, un teléfono móvil que incluye dicha antena puede configurarse para recibir una señal electromagnética a través de dicha antena en cualquier momento sin requerir consumo de energía. Además, pueden producirse dicha recepción de una señal
electromagnética, y también la emisión de una señal usando dicha antena cuando el teléfono móvil se encuentra fuera de alcance de la señal telefónica y de internet.
Otras características de la invención aparecen a partir de la siguiente descripción detallada de una realización.
Breve descripción de las figuras
Las anteriores y otras ventajas y características serán entendidas más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de una realización con referencia a los dibujos adjuntos, que han de ser tomados de forma ilustrativa y no limitante, en los que:
la Fig. 1 muestra una vista despiezada de la antena de baja frecuencia triaxial propuesta de perfil ultra bajo según una primera realización, en la que el núcleo magnético incluye cuatro pestañas de extensión y que incluye un bastidor de conductores;
la Fig. 2 muestra una vista ampliada del núcleo magnético mostrado en la Fig. 1;
la Fig. 3 muestra una vista del lado contrario del núcleo magnético mostrado en la Fig. 2;
la Fig. 4 muestra una vista de la antena mostrada en la Fig. 1 parcialmente montada, teniendo enrollados los devanados X, Y y Z en torno al núcleo magnético y a la primera lámina magnética dulce separada sobre los mismos, y sin mostrar el bastidor de conductores ni el sobremoldeo;
la Fig. 5 muestra la misma antena que la Fig. 4 estando fijada la primera lámina magnética dulce al núcleo magnético; la Fig. 6 muestra una realización alternativa de la antena, en la que el núcleo magnético no tiene pestañas de extensión y en la que hay láminas magnéticas dulces primera y segunda en lados opuestos del núcleo magnético;
la Fig. 7 muestra una antena completa, que incluye el sobremoldeo eléctricamente aislante, y los terminales de conexión que salen de dicho sobremoldeo eléctricamente aislante;
la Fig. 8 muestra un teléfono móvil que incluye la antena de baja frecuencia triaxial propuesta de perfil ultra bajo y que incluye, además, una aplicación de soporte lógico de teléfono móvil para proporcionar una interfaz de usuario configurada para controlar la operación de la antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo para operar un sistema sin llave.
Descripción detallada de una realización
Las anteriores y otras ventajas y características serán entendidas más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de una realización con referencia a los dibujos adjuntos, que han de ser tomados de forma ilustrativa y no limitante, en los que:
las Figuras 1 a 5 se corresponden a una primera realización de la presente invención en la que la antena de baja frecuencia triaxial propuesta de perfil ultra bajo para su integración en un teléfono móvil incluye un núcleo magnético 10 con una forma compleja obtenida mediante un proceso de inyección y fabricada de un material magnético dulce eléctricamente no conductor, preferiblemente una aleación níquel-cinc o una aleación manganeso-cinc.
Dicho núcleo magnético 10 tiene una forma rectangular poligonal general con seis caras principales que definen tres ejes ortogonales, correspondientes al eje X (X), el eje Y (Y) y el eje Z (Z). El eje Z es perpendicular a la cara principal más grande.
Dicho núcleo magnético 10 también incluye cuatro protuberancias 11 en sus esquinas, sobresaliendo cada protuberancia 11 de esquina de las caras principales del núcleo magnético 10 en las direcciones del eje X y del eje Y, y también sobresaliendo en ambas direcciones opuestas del eje Z.
Cada protuberancia 11 de esquina crea una configuración escalonada respecto a dichas caras principales del núcleo magnético 10, correspondiente a un borde limitante del canal de devanado, que está orientado hacia otro borde limitante de canal de devanado de una protuberancia opuesta 11 de esquina, definiendo entre los mismos un canal 12 de devanado en torno al núcleo magnético 10. Preferiblemente, dichos bordes limitantes de canal de devanado crean canales 12 de devanado en diferentes niveles en sus intersecciones.
En esta realización, se produce el núcleo magnético 10 incluyendo una pestaña 13 de extensión que sobresale de cada protuberancia 11 de esquina en una dirección perpendicular al eje Z (Z). Dichas pestañas 13 de extensión crean un borde limitante para limitar el devanado Z.
Dichas pestañas 13 de extensión incluyen, además, en un lado opuesto del devanado Z, configuraciones receptoras 14 de terminales donde se pueden fijar los terminales 30 de conexión. Hay ocho de dichas configuraciones receptoras 14 de terminales, dos coincidentes con cada protuberancia 13 de esquina, que comprenden dos paredes ortogonales 15 y una pared separadora 16 que definen dichas dos configuraciones receptoras 14 de terminales donde se asientan configuraciones de extremo en semiflecha del terminal 30 de conexión.
Además, cada pestaña 13 de extensión ha sido producida incluyendo dos prolongaciones 17 de retención de hilos, uno que sobresale en la dirección del eje X y otro en la dirección del eje Y. Cada prolongación 17 de retención de hilos es adyacente a una configuración receptora 14 de terminales diferente.
Se enrollan tres hilos conductores independientes en torno al núcleo magnético 10, uno enrollado en un canal de devanado en torno al eje X definiendo el devanado X DX, otro enrollado en un canal de devanado en torno al eje Y definiendo el devanado Y DY, y el tercero enrollado en torno a las protuberancias 11 de esquina del núcleo magnético 10 en torno al eje Z definiendo el devanado Z DZ.
Preferiblemente, se enrolla dicho devanado Z usando una bobina conductora autoadherente, u otra solución equivalente, produciendo un devanado Z DZ estable.
Cada extremo de cada hilo conductor de cada uno de dichos devanados X, Y y Z es enrollado en torno a una prolongación diferente 17 de retención de hilos.
Se produce una primera lámina magnética dulce plana y delgada 21 mediante un proceso de fundición en forma de fleje usando material de ferrita. Se fija dicha primera lámina magnética dulce 21 mediante adhesivo al núcleo magnético 10 en una posición perpendicular al eje Z, haciendo que dicha primera lámina magnética dulce 21 haga contacto con las cuatro protuberancias 11 de esquina. El tamaño de la primera lámina magnética dulce 21 en las direcciones del eje X y del eje Y cubre el devanado Z DZ con el borde limitante 20.
Las pestañas 13 de extensión están orientadas hacia dicho borde limitante 20, definiendo entre las mismas, el canal 12 de devanado del devanado Z DZ.
Se proporciona un bastidor 40 de conductores, que es un bastidor troquelado que define una región central hueca con ocho terminales 30 de conexión que se prolongan del bastidor hasta el centro hueco del bastidor 40 de conductores.
Una vez que el núcleo magnético 10 con los devanados X, Y y Z enrollados alrededor incluye la primera lámina magnética dulce 21, se fija a dichos terminales 30 de conexión integrados en un bastidor 40 de conductores, colocando dicha fijación en la región central del bastidor de conductores, insertando cada extremo del terminal de conexión en una de dichas configuraciones receptoras 14 de terminales proporcionadas en las pestañas 13 de extensión.
La inserción de dichos terminales de conexión en dichas configuraciones receptoras 14 de terminales produce el contacto eléctrico de cada terminal 30 de conexión con un extremo diferente de hilo enrollado en torno a una prolongación 17 de retención de hilos. Entonces, se llevará a cabo una operación de soldadura, por ejemplo, mediante un rayo láser.
Entonces, se sobremoldea el elemento resultante con resina epoxi creando una carcasa 50 eléctricamente aislante que cubre el núcleo magnético 10, la primera lámina magnética dulce 21 y los tres devanados ortogonales DX, DY, DZ, pero que no cubre parte de dichos terminales 30 de contacto.
Cortar los terminales 30 de conexión del bastidor 40 de conductores completa la producción de la antena propuesta, obteniendo la antena mostrada en la Fig. 7.
La Fig. 6 muestra una realización alternativa de la presente invención similar a la realización descrita anteriormente, pero en la que el núcleo magnético 10 no incluye dichas pestañas 13 de extensión y en la que las configuraciones receptoras 14 de terminales y la prolongación 17 de retención de hilos están integradas en la primera lámina magnética dulce 21, por ejemplo, moldeadas entre sí o añadidas mediante la deposición de materiales o la impresión tridimensional sobre las mismas.
Una diferencia adicional con la anterior realización es que se añade una segunda lámina magnética dulce 22 al núcleo magnético 10 opuesta a la posición de la primera lámina magnética dulce 21, conteniendo entre las mismas el núcleo magnético 10 y limitando el canal de devanado Z.
Finalmente, la Fig. 8 muestra un teléfono móvil 60 que incluye la antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo propuesta y que incluye, además, una aplicación de soporte lógico de teléfono móvil para proporcionar una interfaz de usuario configurada para controlar la operación de la antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo para operar un sistema sin llave, en esta realización para abrir y cerrar un coche y su maletero.
Claims (16)
1. Una antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo para integración en un teléfono móvil, que incluye:
• un núcleo magnético (10) fabricado de un material magnético dulce eléctricamente no conductor, que incluye cuatro protuberancias (11) de esquina que definen dos canales ortogonales (12) de devanado en torno al núcleo magnético (10);
• el devanado X (DX), el devanado Y (DY) y el devanado Z (DZ) de hilo conductor ortogonales entre sí enrollados en torno al eje X, al eje Y y al eje Z (X, Y, Z) ortogonales entre sí que rodean dicho núcleo magnético (10), estando dispuestos el devanado X (DX) y el devanado Y (DY) en dichos dos canales (12) de devanado del núcleo magnético (10) y estando dispuesto el devanado Z (DZ) rodeando las cuatro protuberancias (11) de esquina, de forma que, cuando un campo electromagnético cruza los devanados X, Y y Z (DX, DY, DZ), se genera un potencial eléctrico entre los extremos de cada hilo;
en la que cada devanado X, Y y Z (DX, DY, DZ) tiene una entrada de hilo conductor y una salida de hilo conductor conectadas con un respectivo terminal (30) de conexión,
comprendiendo la antena, además, una primera lámina magnética dulce (21) perpendicular al eje Z (Z) y fijada superpuesta sobre las caras planas de las cuatro protuberancias (11) de esquina del núcleo magnético (10), siendo dichas caras planas perpendiculares al eje Z (Z) y sobresaliendo de los canales (12) de devanado definidos entre dichas cuatro protuberancias (11) de esquina en un lado orientado hacia la primera lámina magnética dulce (21), llegando a estar cubiertos parcialmente el devanado X (DX), el devanado Y (DY) enrollados en dichos canales (12) de devanado por dicha primera lámina magnética dulce (21), por lo cual el devanado X (DX) y el devanado Y (DY) están confinados parcialmente entre el núcleo magnético (10) y la primera lámina magnética dulce (21), y en la que la primera lámina magnética dulce (21) es mayor que el núcleo magnético en las direcciones del eje X y del eje Y, y en la que la primera lámina magnética dulce (21) cubre al menos parcialmente el devanado Z (DZ), de forma que la primera lámina magnética dulce proporciona un borde limitante (20) para el devanado Z (DZ), para que se obtenga un aumento de la sensibilidad del devanado Z (DZ) y una reducción del grosor de la antena en la dirección del eje Z (Z).
2. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de la reivindicación 1, en la que cada una de las cuatro protuberancias (11) de esquina del núcleo magnético (10) incluye una pestaña (13) de extensión perpendicular al eje Z (Z), que define junto con dicho borde limitante (20) un canal del devanado Z que aloja dicho devanado Z (DZ).
3. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de la reivindicación 2, en la que dicha pestaña (13) de extensión y/o el borde limitante (20) se extienden más allá de la prolongación del devanado Z (DZ), lo que contribuye a aumentar la sensibilidad de la antena debido a una sección transversal ampliada respecto al eje Z (Z).
4. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de la reivindicación 1, en la que la antena incluye una segunda lámina magnética dulce (22) perpendicular al eje Z (Z) y fijada superpuesta sobre dichas cuatro protuberancias (11) de esquina del núcleo magnético (10) en oposición a la primera lámina magnética dulce (21), estando confinado el núcleo magnético (10) entre las láminas magnéticas dulces primera y segunda (21, 22), que definen junto con dicho borde limitante (20) un canal del devanado Z que aloja dicho devanado Z (DZ).
5. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de la reivindicación 4, en la que la primera lámina magnética dulce (21) y/o dicha segunda lámina magnética dulce (22) se extienden más allá de la prolongación del devanado Z (DZ), lo que contribuye a aumentar la sensibilidad de la antena debido a una sección transversal ampliada respecto al eje Z (Z).
6. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de cualquier reivindicación precedente, en la que el grosor de la antena en la dirección del eje Z (Z) es igual o inferior a 1,65 mm, y/o en la que dicha primera lámina magnética dulce tiene un grosor inferior a 0,1 mm y preferiblemente inferior a 0,05 mm.
7. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de cualquier reivindicación precedente, en la que la extensión de la antena en las direcciones del eje X y del eje Y es igual o inferior a 196 mm2.
8. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de cualquier reivindicación precedente, en la que el núcleo magnético es un núcleo de ferrita inyectada de elevada densidad, o un núcleo de ferrita inyectada de elevada densidad fabricado de una aleación de níquel-cinc o un núcleo de ferrita inyectada de elevada densidad fabricado de una aleación de manganeso-cinc.
9. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de cualquier reivindicación precedente, en la que la primera lámina magnética dulce (21) es una lámina de ferrita fundida en forma de fleje.
10. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de la reivindicación 2 o 3, en la que dichos terminales (30) de conexión están fijados a dichas pestañas de extensión, incluyendo cada pestaña de extensión, en un lado opuesto del canal del devanado Z, configuraciones receptoras (14) de terminales donde se fijan los terminales (30) de conexión.
11. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de la reivindicación 4 o 5, en la que dichos terminales (30) de conexión están fijados a la primera lámina magnética dulce (21) que incluye, en un lado opuesto al devanado Z, configuraciones receptoras (14) de terminales donde se fijan los terminales (30) de conexión.
12. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de la reivindicación 10 u 11, en la que el número de dichas configuraciones receptoras (14) de terminales es ocho, dos coincidentes con cada protuberancia de esquina, que comprenden dos paredes ortogonales (15) y una pared separadora (16) que define dichas dos configuraciones receptoras (14) de terminales donde se asientan configuraciones de extremo en semiflecha del terminal (30) de conexión.
13. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de cualquier reivindicación precedente, en la que la forma del núcleo magnético (10) está definida, al menos parcialmente, por configuraciones escalonadas, teniendo algunas de dichas configuraciones escalonadas una altura de 0,1 mm o inferior.
14. La antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo de cualquier reivindicación precedente, en la que la primera lámina magnética dulce tiene una forma toroidal que rodea un orificio central en la región central, en la que el tamaño y la posición del orificio central están configurados para regular la sensibilidad, el factor de calidad y la inductancia de los devanados X, Y y Z de la antena.
15. Un teléfono móvil caracterizado porque incluye una antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes para operar un sistema sin llave.
16. Un teléfono móvil según la reivindicación 15 que incluye, además, una aplicación de soporte lógico de teléfono móvil para proporcionar una interfaz de usuario configurada para controlar la operación de la antena de baja frecuencia triaxial de perfil ultra bajo.
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