JP2010010730A - Low-frequency three-axis reception antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車のドアキーおよびエンジン始動キー、あるいは、住宅,マンションの玄関ドアキーに使用する認証用電子キーに内蔵する低周波信号の受信アンテナに関するものである。 The present invention relates to a low-frequency signal receiving antenna incorporated in an electronic key for authentication used for a door key of an automobile and an engine start key or an entrance door key of a house or apartment.
自動車あるいはマンション等のドアキーとして、無線を利用した電子キーの普及が著しい。この電子キーは、キー側のIDとドア側のIDを認証して、解錠あるいは施錠するものであり、ドア側より低周波のリクエスト信号が送信され、そのリクエスト信号を、人が携帯するキーに内蔵した低周波用受信アンテナが受け、携帯するキー側よりUHF(Ultra High Frequency:極超短波)を使用した応答信号が送信され、ドア側でUHFの信号を受信してIDの認証をおこなっている。 The use of wireless electronic keys as a door key for automobiles or apartments is remarkable. This electronic key authenticates the ID on the key side and the ID on the door side and unlocks or locks it. A low frequency request signal is transmitted from the door side, and the request signal is a key carried by a person. The built-in low-frequency receiving antenna receives a response signal using UHF (Ultra High Frequency) from the portable key side, receives the UHF signal on the door side, and authenticates the ID Yes.
認証用電子キーを携帯した人が目標とするドアに対して、ドアに設けられたスイッチを動作させることにより、ドアの解錠あるいは施錠が瞬時におこなわれ、その便利さにより普及が拡大している。ドアの解錠/施錠の他に自動車の始動認証としても使用されている。なお、本発明の明細書記載中の低周波とは、LF(Low Frequency:長波)を中心として、VLF(Vary Low Frequency:超長波)およびMF(Middle
Frequency:中波)も含むものである。
By operating the switch provided on the door for the target door of the person carrying the authentication electronic key, the door can be unlocked or locked instantly, and its convenience has expanded. Yes. In addition to door unlocking / locking, it is also used as a vehicle start-up certification. Note that the low frequency in the description of the present invention refers to VLF (Vary Low Frequency) and MF (Middle) centered on LF (Low Frequency).
(Frequency: medium wave) is also included.
認証用電子キーに内蔵される低周波信号の受信アンテナは、軟磁性コアに巻線を施したコイルアンテナが主に使用されている。 As a low-frequency signal receiving antenna built in the authentication electronic key, a coil antenna in which a soft magnetic core is wound is mainly used.
一般にアンテナには指向性が存在し、アンテナの向き(方向)により本来あるべき性能を得られない場合がある。そのため、認証用電子キーに内蔵する低周波信号の受信アンテナは、水平方向に対応したX軸とY軸のコイルアンテナと、垂直方向のZ軸のコイルアンテナを組み合わせ、3軸方向に対応したコイルアンテナを形成して、指向性の影響を低減した受信アンテナが使用されている。 In general, antennas have directivity, and there are cases in which the desired performance cannot be obtained depending on the direction (direction) of the antenna. For this reason, the low-frequency signal reception antenna built in the authentication electronic key is a combination of a X-axis and Y-axis coil antenna corresponding to the horizontal direction and a Z-axis coil antenna corresponding to the vertical direction, and a coil corresponding to the three-axis direction. A receiving antenna is used in which an antenna is formed to reduce the influence of directivity.
従来の低周波用3軸受信アンテナについて、図を用いて説明する。図4はひとつの軟磁性コアに対してX軸,Y軸,Z軸のコイルアンテナを設けた3軸受信アンテナの正面図および平面図である。ひとつの軟磁性コア101にX軸コイル102,Y軸コイル103,Z軸コイル104が設けられ、3軸受信アンテナを構成した。軟磁性コア101には、各コイル102,103、104が接触干渉することがないように、軟磁性コア101に各コイル用のスリット状の巻枠が施されている。(特許文献1)
A conventional low-frequency three-axis receiving antenna will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a front view and a plan view of a three-axis receiving antenna in which X-axis, Y-axis, and Z-axis coil antennas are provided for one soft magnetic core. One soft
図5は複数の軟磁性コアを使用して、X軸,Y軸,Z軸のコイルアンテナを設けた3軸受信アンテナの平面図である。直状の軟磁性コア106と、それに巻回するコイル107からなる1軸コイルアンテナを、十字状に重ねてそれぞれがX軸コイルアンテナ108とY軸コイルアンテナ109となり、前記十字状に重なるX軸コイルアンテナ108とY軸コイルアンテナ109を内包として囲むボビン111には、点線で示すZ軸コイルアンテナ110を構成するコイルが巻回する。(特許文献2)
FIG. 5 is a plan view of a three-axis receiving antenna using a plurality of soft magnetic cores and provided with X-axis, Y-axis, and Z-axis coil antennas. A uniaxial coil antenna composed of a straight soft
人が携帯する電子キーは、薄く,小さなものが好まれ、そのために電子キーに内蔵する受信アンテナに要求される特長も、薄型,小型,軽量が挙げられ、また電子キーの落下に対する落下衝撃強度も必要とされた。 Electronic keys carried by humans are thin and small, and the characteristics required for the reception antenna built into the electronic key are also thin, small, and lightweight, and the drop impact strength against dropping of the electronic key Was also needed.
図4に示した3軸受信アンテナでは、薄型に対応するために、軟磁性コア101の各肉厚を薄くすればよいが、強度の劣化が著しく、落下衝撃に対して軟磁性コア101が破損する問題を発生させた。この問題を解決する方法として、図4に示した軟磁性コア101およびコイル102,103,104全体を樹脂モールドして、落下衝撃に対して軟磁性コア101の破損を防ぐ方法もあるが、モールド材である樹脂の重量により、軽量化が阻害されていた。
In the triaxial receiving antenna shown in FIG. 4, each thickness of the soft
図5に示した3軸受信アンテナは、水平2方向のX軸およびY軸コイルアンテナ108,109が、十字状に重合して構成されるため、薄型化は困難であった。また、各コイルアンテナ108,109,110のコイル端末を端子112へ配線接続する作業は、大変小さな空間でおこなうため、コイル端末の引きまわし,接続作業性が大変悪いものであった。
The three-axis receiving antenna shown in FIG. 5 is difficult to reduce in thickness because the X-axis and Y-
本発明は、上記問題を鑑み、2mm以下の薄型で、軽量、落下衝撃に対する強度に優れた低周波用3軸受信アンテナの提供を目的とした。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a low-frequency three-axis receiving antenna having a thickness of 2 mm or less, a light weight, and excellent strength against a drop impact.
本発明は、認証情報を含む電磁波を受信する水平2方向(X軸,Y軸)および垂直方向(Z軸)のコイルアンテナを有する低周波用3軸受信アンテナにおいて、
X軸コイルアンテナとY軸コイルアンテナは、薄状アモルファスの積層体からなる直状の軟磁性コアに巻線を施した1軸のコイルアンテナからなり、該1軸コイルアンテナは、軟磁性コアのほぼ中央に設けた非巻線部によりコイルが分割巻にされ、Z軸コイルアンテナを外周に巻回設置するボビンの内方空間で十字状に組み合い、X軸コイルアンテナとY軸コイルアンテナとなる1軸コイルアンテナは、各軟磁性コアの非巻線部を接触重合させて十字状にボビンに組み合うことを特徴とする低周波用3軸受信アンテナである。
The present invention provides a low-frequency three-axis receiving antenna having coil antennas in two horizontal directions (X-axis and Y-axis) and vertical direction (Z-axis) that receive electromagnetic waves including authentication information.
The X-axis coil antenna and the Y-axis coil antenna are composed of a single-axis coil antenna in which a winding is applied to a straight soft magnetic core made of a thin amorphous laminate, and the single-axis coil antenna is composed of a soft magnetic core. The coil is divided into windings by a non-winding portion provided at substantially the center, and the Z-axis coil antenna and the Y-axis coil antenna are combined in a cross shape in the inner space of the bobbin where the Z-axis coil antenna is wound around the outer periphery. The single-axis coil antenna is a low-frequency three-axis receiving antenna characterized in that the non-winding portions of the soft magnetic cores are contact-polymerized and assembled to a bobbin in a cross shape.
また本発明は、薄状アモルファスの積層体からなる直状の軟磁性コアは、インサート成形による樹脂片が、軟磁性コアの片側平坦面の中央および両端に設けられ、軟磁性コア中央の樹脂片は、分割巻コイルの導出溝を有すと伴に、当該樹脂片の反対面コア部分に非巻線部を具備させ、また、軟磁性コア両端の樹脂片は、半楕円の切欠けを有す端子を固時することを特徴とする上記低周波用3軸受信アンテナである。 Further, according to the present invention, a straight soft magnetic core made of a thin amorphous laminate has resin pieces formed by insert molding provided at the center and both ends of one side flat surface of the soft magnetic core. In addition to having a lead-out groove for the split winding coil, the opposite core portion of the resin piece is provided with a non-winding portion, and the resin pieces at both ends of the soft magnetic core have semi-elliptical notches. The low-frequency triaxial receiving antenna is characterized in that the terminal is fixed.
また、Z軸コイルアンテナを設けるボビンは、内方空間に設けられた立設端子が、X軸コイルアンテナとY軸コイルアンテナを構成する1軸コイルアンテナの両端に位置する端子の端子孔あるいは端子切欠けに挿入して、電気的接続がおこなわれることを特徴とする上記いずれかに記載の低周波用3軸受信アンテナ。 In addition, the bobbin provided with the Z-axis coil antenna has terminal holes or terminals of terminals located at both ends of the uniaxial coil antenna that constitutes the X-axis coil antenna and the Y-axis coil antenna with the standing terminals provided in the inner space. The triaxial receiving antenna for low frequency according to any one of the above, wherein the antenna is electrically connected by being inserted into the notch.
本発明は、低周波用3軸受信アンテナの薄型化を可能とし、該低周波用3軸受信アンテナを内蔵する認証用電子キーの薄型化を可能とするものである。 The present invention makes it possible to reduce the thickness of the low-frequency three-axis receiving antenna, and to reduce the thickness of the authentication electronic key incorporating the low-frequency three-axis receiving antenna.
図を示しながら本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の低周波用3軸受信アンテナの実施形態を示す分解斜視図である。図2は本発明の低周波用3軸受信アンテナの別の実施形態を示す分解斜視図である。図3は、本発明の低周波用3軸受信アンテナの別の形態を示す図3の1軸コイルアンテナに用いる樹脂片付コアの作製方法を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a low-frequency three-axis receiving antenna according to the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing another embodiment of the low-frequency three-axis receiving antenna of the present invention. FIG. 3 is a view showing a method for producing a resin piece core used in the single-axis coil antenna of FIG. 3 showing another embodiment of the low-frequency triaxial receiving antenna of the present invention.
本発明の低周波用3軸受信アンテナは、1軸コイルアンテナ21,22からなるX軸コイルアンテナ,Y軸コイルアンテナと、回路接続端子27,28を有するボビン24に巻回設置するZ軸コイルアンテナ23と、各コイルアンテナ21,22,23を覆い、ボビン24と組み合うカバー29より構成する。
The low-frequency three-axis receiving antenna of the present invention is a Z-axis coil that is wound around a
1軸コイルアンテナ21は、薄状アモルファスを積層してなる直状の軟磁性コア11に、コイル12aおよびコイル12bが巻回し、該コイル12a,12bは同一の導体からなり、軟磁性コア11の中央部分に非巻線部15を設ける分割巻としている。
In the
また、軟磁性コア11の平坦面両端に、接続端子14aあるいは14bを有する端子板13a,13bを取り付けて、前記コイル12a,12bの端末接続およびボビン24内方の立設端子25と接続する。
Further,
1軸コイルアンテナ22も1軸コイルアンテナ21と同様に、薄状アモルファスを積層してなる直状の軟磁性コア16に、コイル17aおよびコイル17bが巻回され、該コイル17a,17bは同一の導体を使用して、軟磁性コア16の中央部分に非巻線部20を設ける分割巻とし、軟磁性コア16の平坦面両端に、接続端子19aあるいは19bを有する端子板18a,18bを取り付けて、コイル17a,17bの端末接続およびボビン24内方の立設端子26と接続する。
Similarly to the single-
ボビン24に前記1軸コイルアンテナ21および1軸コイルアンテナ22を組み込む際に、1軸コイルアンテナ21と1軸コイルアンテナ22は、軟磁性コア11の非巻線部15と軟磁性コア16の非巻線部20を接触させて重ね合わせ、十字状にボビン24の内方に組み込む。
When the
1軸コイルアンテナ21と1軸コイルアンテナ22は、ボビン24に具備された回路接続端子27,28の延長部分である立設端子25,26が、1軸コイルアンテナ21,22の両端に位置する端子板13a,13b,18a,18bの接続端子14a,14b,19a,19bの孔部分に挿入,接続する。
In the
1軸コイルアンテナ21,22が組み込まれ、各端子同士を接続した後、カバー29をボビン24と組み合わせて本発明の3軸受信アンテナの完成となる。
After the
本発明の3軸受信アンテナは、水平2方向のX軸およびY軸コイルアンテナを直状の軟磁性コア11および16に設けた非巻線部15、20を重合部分として十字状に組み合わせるため、特許文献2に開示された十字状に組み合うコイルアンテナに比べて、重なり合う巻線部分の寸法を削減することができ、3軸受信アンテナの高さを薄型とすることができる。
In the triaxial receiving antenna of the present invention, the X-axis and Y-axis coil antennas in the two horizontal directions are combined in a cross shape with the
また、各コイル端末の接続は、ボビン24に巻回するZ軸コイルアンテナ23の端末は、1軸コイルアンテナ21,22の組み込み前に所定の端子に接続すればよく、また、1軸コイルアンテナ21,22はボビン24組み込み前に、各コイル端末を接続端子14a,14b,19a,19bに接続しておき、ボビン24へ組み込み後は、接続が容易な形態であり、作業性が向上する。
In addition, each coil terminal can be connected by connecting the terminal of the Z-
薄状アモルファスを積層してなる直状の軟磁性コアは、単枚のアモルファスを積層、あるいは、あらかじめ積層したアモルファス積層体から必要な形状を作製すればよく、プレス打抜,エッチング等の工法により得られる。 A straight soft magnetic core made by laminating thin amorphous layers can be formed by laminating a single amorphous layer or by preparing the required shape from an amorphous layered body that has been laminated in advance. can get.
また、アモルファスの材質については、Co系,Fe系など特に限定するものではないが、防錆に優れるCo系アモルファスが好ましい。 Further, the amorphous material is not particularly limited, such as Co-based and Fe-based materials, but Co-based amorphous having excellent rust prevention is preferable.
さらに、アモルファス単枚の薄厚は、薄いほど軟磁気特性が向上する傾向にあるが、一方、積層による実効体積の低下および強度低下などの実用上の問題が発生するため、アモルファスの薄厚は、10μm〜20μmが好ましい。 Further, the thinner the single amorphous sheet, the more the soft magnetic properties tend to improve. On the other hand, practical problems such as a decrease in effective volume and a decrease in strength due to lamination occur. ˜20 μm is preferred.
また、直状の軟磁性コア11,16は、その表面に薄膜状絶縁をおこない、巻回するコイルの絶縁被膜破壊,断線を防止した。なお、薄膜状絶縁はテープ,樹脂コートで形成することができ、薄状アモルファスを積層する際に使用する樹脂であってもよい。
In addition, the straight soft
図1および図2に示すように、本発明の低周波用3軸受信アンテナは、1軸コイルアンテナの巻芯である軟磁性コアを接触重合させることにより、従来のコイル同士を重ねるものに比べ、コイルの厚さ分を削減でき、薄型化を可能とした。また、各1軸コイルアンテナ21,22に端子板15を設けたことにより、コイル端末の接続およびボビン24の端子との接続25,26を容易とし、薄型および小型化における作業性の阻害を防止することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the low-frequency three-axis receiving antenna of the present invention is compared with a conventional one in which the coils are overlapped by contact-polymerizing the soft magnetic core that is the core of the single-axis coil antenna. The thickness of the coil can be reduced and the thickness can be reduced. In addition, the provision of the
図2の1軸コイルアンテナ31は、薄状アモルファスの積層体からなる直状の軟磁性コア32に分割巻のコイル33と、両端の接続端子36と端子固定樹脂片35、そして軟磁性コア32の中央でコイル33を分割する中央樹脂片34より構成する。
The
上記1軸コイルアンテナ31は、図3に示すインサート成型による樹脂片付コアを使用したものである。図3は、樹脂片付コアの工程毎の仕様を簡略表示したものであり、平面図および側面図を示している。
The single-
図3(a)は、平行するリードフレーム51には、楕円孔52と円形孔の係止部53が交互に設けられている。
In FIG. 3 (a), parallel lead frames 51 are provided with
図3(b)は、平行するリードフレーム51に対して、薄状アモルファスの積層体である直状の軟磁性コア32を配置した。軟磁性コア32は、係止部53上に、そして楕円孔52間の中央に位置させる。
In FIG. 3 (b), a straight soft
図3(c)は、インサート成型後の姿であり、軟磁性コア32に対して、両端の端子固定樹脂片35と中央樹脂片34が、軟磁性コア32の一平坦面を露出させて設けられ、中央樹脂片34は直状軟磁性コア32の中央でコイルの非巻線部37を形成し、図2に示すコイル引回溝38を有している。端子固定樹脂片35は、軟磁性コア32にリードフレーム51を固持させている。
FIG. 3C shows the shape after insert molding. The soft
図3(d)は、連続して連なる図3(c)よりリードフレーム51の楕円孔52を切断箇所として、1軸コイルアンテナ用樹脂片付コアを得るものであり、切断箇所の前記リードフレーム51が1軸コイルアンテナの接続端子36となる。
FIG. 3D shows a core with a resin piece for a single-axis coil antenna obtained by cutting the
図3において、リードフレーム51に設ける係止部53は、円形孔以外の孔形状でもよく、また孔以外の切欠形状でもよい。また、リードフレーム51に設ける楕円孔62も孔形状を限定するものではない。
In FIG. 3, the locking
図3により作製された1軸コイルアンテナ用樹脂片付コアにコイルを設けたものが、図2に示す1軸コイルアンテナ31であり、Z軸コイルアンテナ42が施されたボビン41に既に組み込まれた1軸コイルアンテナ31が示すように、立設端子43が接続端子36の半楕円溝に挿入して接続する。
A single-
また、ボビン41に最初に組み込む1軸コイルアンテナ31は、非巻線部37のコア露出部を上面とし、上方の1軸コイルアンテナ31は下面に非巻線部37のコア露出部を向け、非巻線部37のコア露出同士を重合させて、ボビン41に十字状に組み合い収納する。
In addition, the
図2および図3の形態においても、X軸およびY軸のアンテナコイルとなる1軸コイルアンテナ31が十字状に組み合い垂直方向の寸法を最小とすることができる。また、図3に示すインサート成型による1軸コイルアンテナ用樹脂片付コアを用いることで、図1で示した本発明の実施形態で示す1軸コイルアンテナ21,22より、樹脂片付コアを用いた1軸コイルアンテナ31の寸法精度が高く、作業性を向上させるものである。
2 and 3 also, the single-
また、1軸コイルアンテナ31の接続端子36に対して、ボビン41内方の各立設端子43が、接続端子36の半楕円溝に係入することにより、位置決めができ、ハンダあるいは溶接により、容易な接続作業を可能とした。
In addition, each standing
実際に図1で説明した本発明の低周波用3軸受信アンテナを作製した結果を以下に示す。 The results of actually producing the low-frequency three-axis receiving antenna of the present invention described in FIG. 1 are shown below.
薄状アモルファスからなる直状の軟磁性コアは、長さ10mm、幅1.5mm、高さ(積層方向)0.3mmとして、コイル12aと12b、および、コイル17aと17bは、0.035mmφ−1200ターンを、2.0mmの非巻線部15,20により2分割巻をおこない、1軸コイルアンテナ21,22を作製した。
The straight soft magnetic core made of thin amorphous has a length of 10 mm, a width of 1.5 mm, and a height (stacking direction) of 0.3 mm. The
上記、1軸コイルアンテナ21,22の非巻線部15,20を重合部分として十字状に重ね合わせた時の形状寸法は、10mm−10mm、高さ1.4mmと大変薄型の水平2方向のコイルアンテナとなった。
When the
また、Z軸コイルアンテナ23が巻回するボビン24,カバー29は、耐熱に優れ、高強度の液晶ポリマー樹脂により、各部分を薄い肉厚として形成し、ボビン24に上記より作製した1軸コイルアンテナ21,22を収納,端子接続した後、カバー29を組み合わせた。Z軸コイルアンテナ14は、0.045mmφを770ターンとした。
Further, the
完成した本発明の3軸受信アンテナは、取付け面積寸法:14mm−14mm、厚さ(高さ):2.0mm、重量:約1.3gと、大変薄く、しかも軽量で小型の製品を作製することができた。 The completed three-axis receiving antenna of the present invention has a mounting area size of 14 mm to 14 mm, a thickness (height) of 2.0 mm, a weight of about 1.3 g, and is very thin and lightweight and produces a small product. I was able to.
また、各コイルアンテナの電気的特性は、X軸およびY軸コイルアンテナのインダクタンスおよびQは、9.2mHと44、Z軸コイルアンテナのインダクタンスとQは、9.1mHと20を得ることができた。 Also, the electrical characteristics of each coil antenna can be obtained as 9.2 mH and 44 for the X-axis and Y-axis coil antennas and Q, and 9.1 mH and 20 for the Z-axis coil antenna. It was.
11,16:軟磁性コア
12a,12b,17a,17b:コイル
13a,13b,18a,18b:端子板
14a,14b,19a,19b:接続端子
15,20:非巻線部
21,22:1軸コイルアンテナ
23:Z軸コイルアンテナ
24:ボビン
25,26:立設端子
27,28:回路接続端子
29:カバー
11, 16: Soft
Claims (3)
X軸コイルアンテナとY軸コイルアンテナは、薄状アモルファスの積層体からなる直状の軟磁性コアに巻線を施した1軸のコイルアンテナからなり、該1軸コイルアンテナは、軟磁性コアのほぼ中央に設けた非巻線部によりコイルが分割巻にされ、Z軸コイルアンテナを外周に巻回設置するボビンの内方空間で十字状に組み合い、X軸コイルアンテナとY軸コイルアンテナとなる1軸コイルアンテナは、各軟磁性コアの非巻線部を接触重合させて十字状にボビンに組み合うことを特徴とする低周波用3軸受信アンテナ。 In a low-frequency three-axis receiving antenna having coil antennas in two horizontal directions (X-axis and Y-axis) and vertical direction (Z-axis) for receiving electromagnetic waves including authentication information,
The X-axis coil antenna and the Y-axis coil antenna are composed of a single-axis coil antenna in which a winding is applied to a straight soft magnetic core made of a thin amorphous laminate, and the single-axis coil antenna is composed of a soft magnetic core. The coil is divided into windings by a non-winding portion provided at substantially the center, and the Z-axis coil antenna and the Y-axis coil antenna are combined in a cross shape in the inner space of the bobbin where the Z-axis coil antenna is wound around the outer periphery. The single-axis coil antenna is a low-frequency three-axis receiving antenna characterized in that the non-winding portion of each soft magnetic core is contact-polymerized and assembled to a bobbin in a cross shape.
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