JP2013110480A - アンテナ構造体、電波受信機器及びアンテナ構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に生産可能であり、近傍に金属部材が配置されても良好な受信感度を実現することのできるアンテナ構造体、電波受信機器及びアンテナ構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】磁性材料により形成されたコア２１の近傍に、磁性材料により形成され副磁路を形成する副磁路部材２５を配置するとともに、コア２１と副磁路部材２５との間にコア２１と副磁路部材２５との磁気的結合を妨げるギャップ部材２４を配置し、コア２１と副磁路部材２５とを一括りにして導線を巻回することによりコイル２２を形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、アンテナ構造体、電波受信機器及びアンテナ構造体の製造方法に関するものである。

従来、時刻情報を含む標準電波を受信するアンテナを備え、受信された時刻情報に基づいて自動的に現在時刻を修正する電波時計等の電波受信機器が知られている。そして、例えば電波時計において標準電波を受信するアンテナとしては、受信感度のよい磁性材料であるアモルファス金属やフェライト等からなるコアにコイルが巻回されてなるアンテナ構造体を備えるものが多く用いられている。

腕時計型の電波時計等の電波受信機器の場合、高級感を演出したり、デザイン性や耐久性を向上させる等の観点からアンテナ構造体を収納するケースや、当該ケースの蓋部材等に金属製の部材が使用されることがある。このように電波受信機器に金属部材が用いられている場合に、これらの金属部材に近接してアンテナ構造体が配置されると、いわゆる渦電流の発生による損失が生じ、これに起因してアンテナ構造体による標準電波の受信感度が劣化してしまう。
しかし、特に女性用の腕時計型の電波時計等の場合、できるだけ装置を小型化・薄型化するために小型のアンテナを小型のケース内に収納すべき要請もある。このような場合には、金属部材とアンテナ構造体とを離して配置しようとするとデザイン上の制約が大きくなってしまうため、金属部材とアンテナ構造体との間に十分な距離を確保することが困難であるとの問題がある。

この点、金属部材とアンテナ構造体との間に十分な距離を確保できない場合でも受信感度の劣化を抑えるための構成として、磁性体からなる磁心（コア）にコイルを巻回した主磁路部材を有し、電磁波の磁界成分を主磁路部材で受信する磁気センサ型のアンテナにおいて、主磁路部材とは別に磁心（コア）の一部にギャップ付の副磁路部材を設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このように副磁路部材を設けた場合には、外部から磁束がコイルに入った際に共振により生じる磁束が外部に漏れにくくなるため、アンテナ構造体の近傍に金属部材が配置されても渦電流の発生による損失に起因するアンテナ構造の受信感度の劣化を抑えることが期待できる。

特開２００６−８１１４０号公報

しかしながら、特許文献１に示されているように、副磁路を構成する部材が主磁路を構成する部材と接して設けられている場合には、外部からアンテナ構造体に入る磁束が、コイルの形成されている主磁路とコイルの形成されていない副磁路とに分かれてそれぞれ通過するため、コイルの形成されていない副磁路に流れた分が損失（ロス）となり、アンテナ構造体の受信感度の感度劣化を生じるという問題がある。

そこで、本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、簡易に生産可能であり、近傍に金属部材が配置されても良好な受信感度を実現することのできるアンテナ構造体、電波受信機器及びアンテナ構造体の製造方法を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明のアンテナ構造体は、
磁性材料により形成された長尺のコアと、
磁性材料により形成され前記コアの近傍に配置され副磁路を形成する副磁路部材と、
前記コアと前記副磁路部材との間に配置され、前記コアと前記副磁路部材との磁気的結合を妨げるギャップ部材と、
前記コアと前記副磁路部材とを一括りにして導線を巻回することにより形成されたコイルと、
を備えていることを特徴としている。

また、本発明の電波受信機器は、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ構造体と、
金属材料により形成され、前記アンテナ構造体を収容する外装ケースと、
を備えていることを特徴としている。

また、本発明のアンテナ構造体の製造方法は、
長尺のコアを磁性材料により形成するコア形成工程と、
磁性材料により形成され副磁路を形成する副磁路部材を前記コアの近傍に配置するとともに、前記コアと前記副磁路部材との間に前記コアと前記副磁路部材との磁気的結合を妨げるギャップ部材を配置した上で、前記コアと前記副磁路部材とを一括りにして導線を巻回しコイルを形成するコイル形成工程と、
を含んでいることを特徴としている。

この発明によれば、副磁路を形成する副磁路部材を、コアと副磁路部材との間にコアと副磁路部材との磁気的結合を妨げるギャップ部材を介してコアの近傍に配置した上で、コアと副磁路部材とを一括りにして導線を巻回することによりコイルを形成している。
これにより、外部からコアに入ってくる磁束は、ギャップ部材により絶縁されている副磁路にはほとんど流れずにコイルの形成されている主磁路に流れ、共振回路によって発生した磁束は、コアにより形成されている主磁路及び副磁路部材により形成されているループ状の副磁路を周回し、アンテナ構造体の外に漏れにくい構成となっている。このため、アンテナ構造体の近傍に金属部材が配置されても金属部材の方に磁束が流れて損失となるのを防ぐことができ、良好な受信感度を実現することができる。
また、薄板状の副磁路部材とコアとを一括りにしてコイルを巻回した後に副磁路部材の両端部を重ね合わせて磁気的に接合させ、閉磁路を形成するため、コイルを機械により自動的に巻回することができ、アンテナ構造体を簡易かつ効率的に生産することができるとの効果を奏する。

本発明に係る電波受信機器の一例である電波腕時計の概略構成を示す正面図である。 第１の実施形態におけるアンテナ構造体の平面図である。 図２における矢視IIIから見たアンテナ構造体の正面図である。 図２におけるアンテナ構造体のIV-IV線に沿う断面図である。 図２のアンテナ構造体における磁束の流れを示した平面図である。 図５のアンテナ構造体における磁束の流れを等価的に示した回路図である。 リングアンテナにおける磁束の流れを示した平面図である。 図２に示すアンテナ構造体の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、板状部材形成工程を示し、（Ｂ）及び（Ｃ）は、コイル形成工程を示し、（Ｄ）は副磁路部材接合工程を示している。 第２の実施形態におけるアンテナ構造体の平面図である。 図１０における矢視XIから見たアンテナ構造体の正面図である。 図１０におけるアンテナ構造体のXII-XII線に沿う断面図である。 図２のアンテナ構造体の一変形例を示す平面図である。

［第１の実施形態］
図１から図９を参照しつつ、本発明に係るアンテナ構造体及びこれを備える電波受信機器の第１の実施形態を説明する。なお、本実施形態では、電波受信機器としての電波腕時計にアンテナ構造体を搭載する場合を例として説明する。なお、本発明の範囲は図示例に限定されない。

図１は、本実施形態における電波腕時計（電波受信機器）を示す正面図である。
図１に示すように、電波腕時計１は、アンテナ構造体２及びこのアンテナ構造体２が収容されたアンテナ外装ケース４を備えている。
また、本実施形態において、電波腕時計１は、時刻等の表示を行う表示装置５１、アンテナ構造体２が電波を受信するための受信回路部等を含む電子部品等（図示せず）が搭載された時計本体５、この時計本体５が収容された時計外装ケース６及びこれらと連結されて電波腕時計１の時計バンドを構成する複数の駒部材７を備えている。
アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６、及び駒部材７の裏面側には、それぞれ図示しない連結部が設けられており、アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６、及び駒部材７が相互に連結されて鎖状となるようになっている。
なお、アンテナ構造体２が収容されたアンテナ外装ケース４は、時計本体５が収容された時計外装ケース６に隣接又は近接して配置されることが好ましいが、その配置は特に限定されない。

図１に示すように、本実施形態の電波腕時計１は、アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６及び駒部材７が、いずれもほぼ同じ形状、大きさに形成されている。アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６、及び駒部材７は、例えばステンレスやチタン等の金属材料その他の導電性部材により、ほぼ直方体形状に形成されている。なお、アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６、及び駒部材７は、全てが同じ材料で形成されている必要はなく、例えば時計外装ケース６のみが金やプラチナ、又はこれらの組み合わせ等で形成される等、一部の部材が異なる材料で形成されていてもよい。

アンテナ外装ケース４は、例えば裏面側（すなわち、ユーザが電波腕時計１を腕に装着した際に腕に接触する側）等の１つの面に図示しない開口部が設けられた中空構造となっており、この中空部分がアンテナ構造体２を収容する収容空間となる。
開口部には、図示しない蓋部材が防水リング（図示せず）を介して取り付けられている。なお、蓋部材を形成する材料は特に限定されないが、樹脂等、電波を透過させる材料で形成されていることが好ましい。
なお、アンテナ外装ケース４の内部にアンテナ構造体２を収納する際の収納方向、向きは特に限定されず、電波腕時計１のデザイン等に応じて適宜変更可能である。例えばアンテナ外装ケース４の開口面とほぼ平行となる向きでアンテナ構造体２がアンテナ外装ケース４内に載置されていてもよいし、アンテナ外装ケース４の内側面とほぼ平行となる向きでアンテナ構造体２がアンテナ外装ケース４内に収納されていてもよい。アンテナ構造体２はアンテナ外装ケース４の内側面に接触しないように配置されることが好ましい。

図２は、本実施形態におけるアンテナ構造体２の平面図であり、図３は、図２に示すアンテナ構造体２を矢視IIIの方向から見た側面図であり、図４は、図２に示すアンテナ構造体２のIV-IVに添う断面図である。
図２から図４に示すように、本実施形態において、アンテナ外装ケース４内に収納されているアンテナ構造体２は、長尺の板状に形成されたコア２１と、このコア２１に形成されたコイル２２と、ギャップ部材２４を介して配置された副磁路部材２５とを備えている。

コア２１は、例えばアモルファス合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金、Fe-Si系磁性合金やフェライト、パーマロイ等の磁性材料により形成されており、図２に示すように、アンテナ構造体２の長手方向に延在する直状部２１１とこの直状部２１１の両端から直状部２１１の延在方向と直交する一方側に張り出した一対の張出し部２１２とを備えている。本実施形態において、張出し部２１２における直状部２１１の中央部側端部は斜めに切り欠かれており、張出し部２１２は張出し方向の端部に行くほど幅が狭くなっている。これにより直状部２１１に導線を巻回して後述するコイル２２を形成する際に張出し部２１２が巻回動作を妨げず、容易にコイル２２を形成することができる。
なお、直状部２１１の長さ・幅・形状や張出し部２１２の形状・大きさ等はここに示したものに限定されない。
また、コア２１を形成する材料は、アモルファス合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金、Fe-Si系磁性合金やフェライト、パーマロイに限定されず、コア２１の形状に加工することが可能な磁性材料であれば他の材料も適用可能である。また、コア２１を形成する手法は特に限定されず、例えば、アモルファス合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金、Fe-Si系磁性合金等の軟磁性金属箔帯を積層して薄い板状にしてもよいし、アモルファス合金やフェライト、パーマロイ等の磁性材料の粉体を固めることにより一体形成してもよいし、パーマロイ等を加工・成型することにより形成してもよい。

本実施形態では、図２から図４に示すように、コア２１の近傍であって、直状部２１１における張出し部２１２が設けられている側には、樹脂等の透磁率の低い材料で形成されたギャップ部材２４と、磁性材料により形成され副磁路を形成する副磁路部材２５が配置されている。
本実施形態において、副磁路部材２５は、ギャップ部材２４を介してコア２１と平行に配置された薄板状（シート状）の部材の両端部を磁気的に接合させることにより、閉磁路を形成するものである。副磁路部材２５の両端部を接合させる手法は特に限定されないが、例えば磁性材料等が含まれた接着剤等により接着固定される。これにより、副磁路部材２５はコイル２２を取り囲むように配置され、コイル２２から出る磁束を周回させるループ状の磁路を構成する。なお、副磁路部材２５の両端部における重なり合う面積を十分に広く取ることにより、接合部分の隙間（ギャップ）を無視できる程度に小さくすることができ、磁気抵抗を少なくして磁束をより通りやすくすることができる。
なお、副磁路部材２５は、例えばパーマロイ等、柔軟性に優れ、曲げ加工を施しても割れ等を生じにくい磁性材料で形成されている。なお、副磁路部材２５は、一枚で構成されていてもよいし、複数枚の薄板を積層したものであってもよい。

また、ギャップ部材２４は、コア２１と副磁路部材２５との間に配置され、コア２１と副磁路部材２５との磁気的結合を妨げるものである。ギャップ部材２４は、コア２１と副磁路部材２５との間を磁気的に絶縁可能なものであればよく、その形状・大きさ・厚み・材料等は特に限定されない。ギャップ部材２４は、極薄いフィルム状のものであってもよく、例えば樹脂材料で形成された両面テープ等であってもよい。ギャップ部材２４を両面テープとした場合には、コア２１と副磁路部材２５とを容易に貼り合せ、固定することができる。

コイル２２は、コア２１の直状部２１１にコア２１と副磁路部材２５とを一括りにして導線を所定回数巻回することにより形成されている。
本実施形態では、図２から図４に示すように、副磁路部材２５である薄板状の部材がフィル状のギャップ部材２４を介して配置されており、コイル２２は、コア２１とギャップ部材２４と副磁路部材２５とを一括りにしてコア２１の直状部２１１に巻回されている。
コイル２２の巻線数は特に限定されず、アンテナ構造体２により受信する電波の周波数等に応じて適宜設定される。
コイル２２には、コンデンサ２３が接続されており、アンテナ構造体２にはコイル２２及びコンデンサ２３により共振回路が形成されている。
共振回路の共振周波数は、例えばコイル２２の巻線数やコンデンサ２３の容量を調整することにより、アンテナ構造体２の用途等に応じて適宜設定される。本実施形態では、アンテナ構造体２の共振周波数は、例えば日本における標準電波の送信周波数である40kHz又は60kHzに設定されている。

図５は、本実施形態におけるアンテナ構造体２の磁束の流れを模式的に示したものである。なお、図５ではアンテナ構造体２の左側から入る磁束の流れのみを図示しているが、実際にはアンテナ構造体２の右側からも磁束が取り込まれ、同様に流れる。
本実施形態のように、コイル２２が設けられ主磁路を構成するコア２１と副磁路を構成する副磁路部材２５との間にギャップ部材２４を介在させて、コア２１と副磁路部材２５との磁気的結合が少なくなるように構成した場合には、図５に示すように、外部から入った磁束の多くがコア２１で形成される主磁路を通ってコイル２２に流れ、ギャップ部材２４によって絶縁されている副磁路部材２５により形成される副磁路にはほとんど流れない。このため、外部から入った磁束がコイル２２を通らずに副磁路に流れて損失（ロス）となるのを防止することができる。また、共振によりコイル２２から出る磁束は、その多くが、コイル２２を取り囲むように配置され充分低い磁気抵抗となっている副磁路部材２５を周回（巡回）し、外部に漏れるのを防止することができる。このため、アンテナ構造体２の近傍にアンテナ外装ケース４等の金属部材がある場合でも、金属部材側に漏れる磁束がほとんどなく、渦電流の発生による損失（ロス）等を生じにくい。これにより、アンテナ構造体２は良好な受信感度を保つことができ、高いＱ値を示す。

図６は、外部からアンテナ構造体２に取り込まれる磁束を定電流源と捉えて、本実施形態のアンテナ構造体２における磁束の流れを回路図で等価的に示したものである。
図６において、Ｌ１は図５におけるコイル２２に対応し、Ｃ１は図５におけるコンデンサ２３に対応する。また、磁気抵抗２０ａはアンテナ構造体２における主磁路の磁気抵抗に対応するものであり、磁気抵抗２０ｂはアンテナ構造体２における副磁路の磁気抵抗に対応するものである。
図６に示すように、外部からアンテナ構造体２に取り込まれる磁束を定電流源としたとき、その電流はコイルＬ１に流れる。このとき、磁気抵抗２０ａを有する主磁路とは別に、仮想的には主磁路から絶縁され、かつ主磁路と同じインダクタンスで充分結合度の高いコイルがもう１つ存在し、これと副磁路の持つ磁気抵抗２０ｂとが相俟って共振型閉回路を形成すると考えられる。ここで共振型閉回路とはコイルに電流（磁束）が入って共振による電流（磁束）が生じた場合に、この電流（磁束）が周回（ループ）する閉回路をいう。これと同様に、本実施形態におけるアンテナ構造体２では、図５に示すように、共振の際に副磁路部材２５により形成される副磁路に共振型閉回路が形成され、コア２１で形成される主磁路だけでなく、副磁路部材２５により形成されるループ状の副磁路においても共振により生じた磁束が周回する。
ここでコイル２２の起電力を高めるためには、各磁性体（すなわち、コア２１及び副磁路部材２５）の磁気抵抗２０ａ，２０ｂを、できるだけ磁束の通りやすい形にすればよく、このためには、例えば副磁路部材２５をできるだけ隙間（ギャップ）がなく磁気抵抗の少ない閉磁路となるように構成することが好ましい。
そして、コイル２２とコンデンサ２３による共振回路のＱ値が高くなるようにすることでアンテナ構造体２の高感度化を実現することができる。

これに対して、図７に示すように、別体として副磁路を設けていないリングアンテナ３の場合には、コンデンサ３３とともに共振回路を形成しているコイル３２部分への磁束の流れは磁気インピーダンスが上がることから減少し、その分磁束は共振回路の構成されていない磁性体部分（副磁路、図７においてリングアンテナ３のコア３１の下側部分）を通過していくと考えられる。

図８は、外部からリングアンテナ３に取り込まれる磁束を定電流源と捉えて、リングアンテナ３における磁束の流れを回路図で等価的に示したものである。
図８において、Ｌ２は図７におけるコイル３２に対応し、Ｃ２は図７におけるコンデンサ３３に対応する。また、磁気抵抗３０ａはリングアンテナ３における主磁路の磁気抵抗に対応するものであり、磁気抵抗３０ｂはリングアンテナ３における副磁路の磁気抵抗に対応するものである。
図８に示すように、外部からリングアンテナ３に取り込まれる磁束を定電流源としたとき、その電流は共振回路に流れるものと副磁路部分に流れるものとに別れ、各回路に抵抗（磁気抵抗３０ａ，３０ｂ）が入る。
これと同様に、リングアンテナ３においては、図７に示すように、外部から取り込まれる磁束が主磁路と副磁路とに分かれて流れる。このとき、副磁路回路の磁気抵抗３０ａが、主磁路回路の磁気抵抗３０ｂよりも小さくなることで、コイル３２及びコンデンサ３３により構成される共振回路のＱ値は高まるが、副磁路への磁束の漏れも増加する。この副磁路への磁束の漏れは損失（ロス）となり、この分はアンテナ構造体２の受信感度の劣化となる。
このような損失に対する対応策として一部に隙間（ギャップ）を設けたリング状の副磁路を備え、磁気抵抗を上げて、共振回路への通過磁束とＱ値との最適化を図ることも考えられる。
しかしながら、主磁路と副磁路とが絶縁されていない場合には、外部から入る時刻標準電波等の磁束が共振回路と同じように副磁路にも流れることを防止できず、損失（ロス）を生じることから、共振回路のＱ値はそれほど上がらない。

時計外装ケース６は、上下が開口した中空構造となっており、この中空部分が時計本体５を収容する収容空間となる。
時計外装ケース６の表面側（すなわち、ユーザが電波腕時計１を腕に装着した際の視認側）の開口部には、ガラス等で形成された風防部材５２が装着されており、時計外装ケース６の裏面側（すなわち、ユーザが電波腕時計１を腕に装着した際に腕に接触する側）の開口部には、図示しない裏蓋部材が防水リング（図示せず）を介して取り付けられている。なお、裏蓋部材を形成する材料は特にされないが、外観上時計外装ケース６、アンテナ外装ケース４及び駒部材７と同じ例えばステンレスやチタン等の金属その他の材料で形成されていることが好ましい。

時計外装ケース６の内部に収納されている時計本体５は、時刻表示等を行う表示装置５１、電波腕時計の各種機能部を動作させる図示しない制御装置を構成する各種回路や電子部品等が実装された回路基板（図示せず）等を備えている。
表示装置５１は、例えば液晶表示パネル等で構成された表示手段である。なお、表示装置５１を構成する液晶表示パネルの構成や表示される内容等は特に限定されない。また表示装置５１は液晶表示パネルで構成されているものに限定されず、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）等で構成されていてもよい。
本実施形態では、図１に示すように、表示装置５１の表示画面に現在時刻と曜日とが表示される場合を例としているが、表示装置５１により表示される内容はこれに限定されない。
制御装置は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶手段としてのＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えるコンピュータである。制御装置は、機能的に見た場合、表示装置５１を駆動・制御するための表示制御部、後述するアンテナ構造体２により電波を受信するための電波受信部、アンテナ構造体２により受信された標準電波に基づいて現在時刻の修正等を行う時刻計時部等（いずれも図示せず）を備えている。なお、制御装置による表示制御や電波受信制御、時刻修正制御等は、一般的な電波受信機器において行われているものと同様であるため、その説明を省略する。

本実施形態において、アンテナ外装ケース４に収納されているアンテナ構造体２は、時計外装ケース６に収納されている時計本体５の回路基板と電気的に接続されており、アンテナ構造体２により受信された電波は受信信号として時計本体５の制御装置に送られ、適宜この信号に基づく時刻修正等の処理が行われるようになっている。

次に、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）を参照しつつ、本実施形態におけるアンテナ構造体２の製造方法及び作用について説明する。
図９（Ａ）に示すように、まず、例えばアモルファス合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金、Fe-Si系磁性合金やフェライト、パーマロイ等の磁性材料により、直状部２１１とこの直状部２１１の両端から直状部２１１の延在方向と直交する一方側に張り出した張出し部２１２とを備えるコア２１を形成する（コア形成工程）。そして、フィルム状のギャップ部材２４を介して薄板状の副磁路部材２５を、コア２１の近傍であって直状部２１１における張出し部２１２の設けられている側に配置する。

次に、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）に示すように、コア２１と副磁路部材２５との間にコア２１と副磁路部材２５との磁気的結合を妨げるギャップ部材２４を配置した状態で、コア２１と副磁路部材２５とを一括りにして導線を巻回しコイル２２を形成する（コイル形成工程）。

このようにコア２１と副磁路部材２５とを一括りにしてコイル２２を巻回した後に、図９（Ｄ）に示すように、ギャップ部材２４を介してコア２１と平行に配置された副磁路部材２５の両端部を、重ね合わせて接着固定等することにより磁気的に接合させる。これにより、閉磁路が形成され（副磁路部材接合工程）、アンテナ構造体２が完成する。

完成したアンテナ構造体２をアンテナ外装ケース４に収納し、このアンテナ外装ケース４と時計本体５が収納された時計外装ケース６とを連結させて、アンテナ構造体２と時計本体５内の回路基板等を電気的に接続する。
さらに、このアンテナ外装ケース４及び時計外装ケース６に駒部材７を連結させることにより、ブレスレッド型の電波腕時計１が完成する。

標準電波に基づく時刻修正を行う際には、アンテナ構造体２により標準電波が受信される。このとき、図５に示すように、アンテナ構造体２の外部から入った磁束は、そのほとんどがコア２１の細くなっている部分（すなわち、直状部２１１）に流れ、直状部２１１に設けられているコイル２２に流れ込む。コイル２２に磁束が流れ込むと、起電力を生じてそのエネルギーがコンデンサ２３に蓄積される。そしてコンデンサ２３からエネルギーが放出され、コイル２２を通って磁束が発生する。この共振により生じた磁束は、そのほとんどが副磁路部材２５により形成されているループ状の副磁路を周回し、外部に漏れにくい。このため、アンテナ構造体２の近傍にアンテナ外装ケース４等の金属部材がある場合でも、金属部材側に漏れる磁束がほとんどなく、渦電流の発生による損失（ロス）の発生を防いで、アンテナ構造体２の受信感度は良好に維持される。
アンテナ構造体２により受信された標準電波に基づく受信信号は制御装置に送られ、制御装置において信号の増幅・解析等が行われて、時刻情報が読み出される。制御装置は、この時刻情報に基づいて現在時刻を修正し、修正された時刻を表示装置５１の表示画面に表示させる。

以上のように、本実施形態によれば、副磁路を形成する副磁路部材２５を、コア２１と副磁路部材２５との間にコア２１と副磁路部材２５との磁気的結合を妨げるギャップ部材２４を介してコア２１の近傍に配置した上で、コア２１と副磁路部材２５とを一括りにして導線を巻回することによりコイル２２を形成している。
これにより、外部からコア２１に入ってくる磁束は、ギャップ部材２４により絶縁されている副磁路にはほとんど流れずにコイル２２の形成されている主磁路に流れるとともに、共振回路によって発生した磁束は、コア２１により形成されている主磁路及び副磁路部材２５により形成されているループ状の副磁路を周回し、アンテナ構造体２の外に漏れにくい構成となっている。このため、アンテナ構造体２の近傍に金属部材が配置されても金属部材の方に磁束が流れて損失となるのを防ぐことができ、良好な受信感度を実現することができる。これにより、小型のアンテナ構造体２によって十分な受信感度を得ることができる。また、アンテナ外装ケース４等の金属部材をアンテナ構造体２の極近傍まで近接させることができるため、アンテナ構造体２を備える電波腕時計１等の電波受信機器を小型することが可能となる。
また、薄板状の副磁路部材２５とコア２１とを一括りにしてコイル２２を巻回した後に副磁路部材２５の両端部を重ね合わせて磁気的に接合させ、閉磁路を形成する。このため、コイル２２を機械により自動的に巻回することができ、アンテナ構造体２を簡易かつ効率的に生産することができる。
また、本実施形態では、アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６及び駒部材７を全て同じ大きさ・形状としているため、意匠に優れたブレスレッド型の腕時計を実現することができる。

［第２の実施の形態］
次に、図１０から図１２を参照しつつ、本発明に係るアンテナ構造体、電波受信機器及びアンテナ構造体の製造方法の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態は、副磁路部材の構成のみが第１の実施形態と異なるものであるため、以下においては、特に第１の実施形態と異なる点について説明する。

図１０は、本実施形態に係るアンテナ構造体８の平面図であり、図１１は、図１０に示すアンテナ構造体８を矢視XI方向から見た側面図であり、図１２は、図１０に示すアンテナ構造体８のXII-XIIに添う断面図である。
本実施形態に係る電波受信機器は、第１の実施形態と同様、アンテナ構造体８とこれを収納する金属材料で形成されたアンテナ外装ケース４とを備える電波腕時計であり、アンテナ構造体８により受信される標準電波に基づいて現在時刻を修正し、表示装置に表示させるものである。

図１０から図１２に示すように、本実施形態において、アンテナ構造体８は、第１の実施形態と同様のコア２１、コイル２２及びギャップ部材２４を備えている。

本実施形態において、副磁路部材２７は、ギャップ部材２４を介してコア２１と平行に配置された直状部２７１ａとこの直状部２７１ａから一方向に突出した一対の突出部２７１ｂとを備えるコ字状のベース部材２７１と、このベース部材２７１の一対の突出部２７１ｂを磁気的に接合させて閉磁路を形成する接合部材２７２とを備えている。
ベース部材２７１、接合部材２７２は、例えばアモルファス合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金、Fe-Si系磁性合金やフェライト、パーマロイ等で形成されている。なお、ベース部材２７１、接合部材２７２を形成する材料は、ベース部材２７１、接合部材２７２の形状に加工することが可能な磁性材料であれば他の材料も適用可能である。また、ベース部材２７１、接合部材２７２を形成する手法は特に限定されず、例えば、アモルファス合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金、Fe-Si系磁性合金等の軟磁性金属箔帯を積層して薄い板状にしてもよいし、アモルファス合金やフェライト、パーマロイ等の磁性材料の粉体を固めることにより一体形成してもよいし、パーマロイ等を加工・成型することにより形成してもよい。
また、接合部材２７２は例えば接着剤による接着固定等の手法によりベース部材２７１の突出部２７１ｂに取り付けられる。接着剤は例えば磁性体が混ぜ込まれたものを使用する。なお、接合部材２７２を突出部２７１ｂに取り付ける手法は接着固定に限定されない。また、接着固定する場合、接着剤の種類は特に限定されない。

なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様であることから、同一部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

次に、本実施形態におけるアンテナ構造体８の製造方法及び作用について説明する。
まず、第１の実施形態と同様に、例えばアモルファス合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等のナノ結晶磁性合金、Fe-Si系磁性合金やフェライト、パーマロイ等の磁性材料により、直状部２１１とこの直状部２１１の両端から直状部２１１の延在方向と直交する一方側に張り出した張出し部２１２とを備えるコア２１を形成する（コア形成工程）。そして、フィルム状のギャップ部材２４を介してコ字状のベース部材２７１を、コア２１の近傍であって直状部２１１における張出し部２１２の設けられている側に配置する。

次に、コア２１と副磁路部材２７のベース部材２７１との間にコア２１と副磁路部材２７との磁気的結合を妨げるギャップ部材２４を配置した状態で、コア２１と副磁路部材２７とを一括りにして導線を巻回しコイル２２を形成する（コイル形成工程）。

このようにコア２１と副磁路部材２７とを一括りにしてコイル２２を巻回した後に、ャップ部材２４を介してコア２１と平行に配置されたベース部材２７１の一対の突出部２７１ｂを磁気的に接合させて閉磁路を形成する接合部材２７２をベース部材２７１に接着等により固定する（副磁路部材接合工程）。これにより、アンテナ構造体２が完成する。

完成したアンテナ構造体２をアンテナ外装ケース４に収納し、このアンテナ外装ケース４と時計本体５が収納された時計外装ケース６とを連結させて、アンテナ構造体２と時計本体５内の回路基板等を電気的に接続する。
さらに、このアンテナ外装ケース４及び時計外装ケース６に駒部材７を連結させることにより、ブレスレッド型の電波腕時計１が完成する。
なお、その他は、第１の実施形態と同様であることから、その説明を省略する。

以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られる他、以下の効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、副磁路部材２７が、直状部２７１ａとこの直状部２７１ａから一方向に突出した一対の突出部２７１ｂとを備えるコ字状のベース部材２７１と、このベース部材２７１の一対の突出部２７１ｂを磁気的に接合させて閉磁路を形成する接合部材２７２とで構成されている。このため、副磁路部材を折曲げ加工して接合させる場合等と比較して副磁路部材２７の組立をより容易に行うことができる。また、副磁路部材を柔軟性のある材料で形成する場合と比較してアンテナ構造体８の剛性を高めることができる。

なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。

例えば、上記各実施形態では、ギャップ部材及び副磁路部材を１つずつ備える場合を例としたが、ギャップ部材及び副磁路部材は２つ以上設けられていてもいい。
この場合には、例えば図１３に示すように、アンテナ構造体９を、直状部９１１とこの直状部９１１の両端部に設けられた張出し部９１２からなるコア９１と、直状部９１１の両側にそれぞれ配置されたギャップ部材９４，９６と、このギャップ部材９４，９６を介して直状部９１１の両側にそれぞれ平行に配置された副磁路部材９５，９７とを備え、コア９１の直状部９１１とギャップ部材９４，９６と副磁路部材９５，９７とをを一括りにして導線を巻回してコイル９２を形成する。これにより、直状部９１１の両側に２つのループ状の副磁路が形成され、磁束の漏れをより確実に防ぐことが可能となる。
なお、ギャップ部材及び副磁路部材を設ける数、位置等は特に限定されず、例えば、コアの直状部を囲むように３面又は４面にそれぞれギャップ部材及び副磁路部材を設けてもよい。また、ギャップ部材と副磁路部材とは１対１で対応していなくてもよく、例えばギャップ部材をコアの直状部全周に亘って巻きつけ、このギャップ部材を介して複数の副磁路部材をコアの直状部の周りに設けてもよい。

また、各実施形態では、アンテナ外装ケース４とアンテナ構造体との間に僅かな隙間しかない小さい寸法のアンテナ外装ケース４の内部にアンテナ構造体を収納する場合を例としたが、アンテナ外装ケース４の大きさや形状等は、ここに例示したものに限定されない。例えばアンテナ外装ケース４の内側面とアンテナ構造体との間に大きく空間が確保できる程度にアンテナ外装ケース４が大きく構成されていてもよい。この場合には、アンテナ構造体においてコイルが設けられている側により広い空間が確保されるような向きで、アンテナ構造体をアンテナ外装ケース４内に配置することが好ましい。

また、各実施形態では、アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６、及び駒部材７が四角形状に形成されている場合を例としたが、アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６、及び駒部材７の形状はこれに限定されず、例えば円形状や多角形状等でもよい。

また、各実施形態では、アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６、及び駒部材７が全てほぼ同じ形状、同じ大きさである場合を例としたが、アンテナ外装ケース４、時計外装ケース６、及び駒部材７の形状や大きさはそれぞれ異なっていてもよい。例えば時計外装ケース６のみがアンテナ外装ケース４や駒部材７よりも大きく形成されていてもよい。

また、コアやギャップ部材及び副磁路部材の形状、大きさ等は、図示例に限定されず、アンテナ構造体が収納されるアンテナ外装ケース４の形状等に合わせて適宜変更することが可能である。

また、各実施形態では、アンテナ構造体を収納するアンテナ外装ケース４と時計本体５を収納する時計外装ケース６とを別個に設けて、アンテナ構造体と時計本体５とをそれぞれ異なる外装ケース内に収納する場合について説明したが、アンテナ構造体と時計本体５とを１つの外装ケース内に収納する構成としてもよい。この場合には、例えばアンテナ構造体を時計本体５の回路基板上等に配置することにより、アンテナ構造体と回路基板との電気的接続を簡易に行うことができる。

また、各実施形態では、アンテナ構造体を適用する電波受信機器がブレスレッド型に構成された電波時計である場合を例としたが、電波時計の形状はブレスレッド型に限定されず、例えばペンダント型に構成された電波時計でもよい。
また、各実施形態では、アンテナ構造体を適用する電波受信機器が電波腕時計である場合を例として示したが、アンテナ構造体を適用可能な電波受信機器はこれに限られるものではなく、アンテナ構造体により電波を受信する構成のものであれば如何なるものであってもよい。例えば、固定式の電波時計や、小型ラジオ、携帯端末等にアンテナ構造体を適用してもよい。

以上本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
磁性材料により形成された長尺のコアと、
磁性材料により形成され前記コアの近傍に配置され副磁路を形成する副磁路部材と、
前記コアと前記副磁路部材との間に配置され、前記コアと前記副磁路部材との磁気的結合を妨げるギャップ部材と、
前記コアと前記副磁路部材とを一括りにして導線を巻回することにより形成されたコイルと、
を備えていることを特徴とするアンテナ構造体。
＜請求項２＞
前記副磁路部材は、
前記ギャップ部材を介して前記コアと平行に配置された薄板状の部材の両端部を磁気的に接合させることにより、閉磁路を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造体。
＜請求項３＞
前記副磁路部材は、
前記ギャップ部材を介して前記コアと平行に配置された直状部とこの直状部から一方向に突出した一対の突出部とを備えるコ字状のベース部材と、
このベース部材の前記一対の突出部を磁気的に接合させて閉磁路を形成する接合部材と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造体。
＜請求項４＞
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ構造体と、
金属材料により形成され、前記アンテナ構造体を収容する外装ケースと、
を備えていることを特徴とする電波受信機器。
＜請求項５＞
長尺のコアを磁性材料により形成するコア形成工程と、
磁性材料により形成され副磁路を形成する副磁路部材を前記コアの近傍に配置するとともに、前記コアと前記副磁路部材との間に前記コアと前記副磁路部材との磁気的結合を妨げるギャップ部材を配置した上で、前記コアと前記副磁路部材とを一括りにして導線を巻回しコイルを形成するコイル形成工程と、
を含んでいることを特徴とするアンテナ構造体の製造方法。
＜請求項６＞
前記副磁路部材は、薄板状の部材であり、
前記ギャップ部材を介して前記コアと平行に配置された前記副磁路部材の両端部を、前記コイルを巻回した後に磁気的に接合させることにより、閉磁路を形成する副磁路部材接合工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ構造体の製造方法。
＜請求項７＞
前記副磁路部材は、前記ギャップ部材を介して前記コアと平行に配置された直状部及びこの直状部から一方向に突出した一対の突出部を備えるコ字状のベース部材と、前記ベース部材の前記一対の突出部を磁気的に接合させる接合部材とを備え、
前記コイルを巻回した後に、前記ベース部材の前記一対の突出部を磁気的に接合させて閉磁路を形成する副磁路部材接合工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ構造体の製造方法。

１ 電波腕時計（電波受信機器）
２ アンテナ構造体
４ アンテナ外装ケース
５ 時計本体
６ 時計外装ケース
７ 駒部材
８ アンテナ構造体
９ アンテナ構造体
２１ コア
２２ コイル
２３ コンデンサ
２４ ギャップ部材
２５ 副磁路部材
２１１ 直状部
２１２ 張出し部

本発明に係る電波受信機器の一例である電波腕時計の概略構成を示す正面図である。 第１の実施形態におけるアンテナ構造体の平面図である。 図２における矢視IIIから見たアンテナ構造体の正面図である。 図２におけるアンテナ構造体のIV-IV線に沿う断面図である。 図２のアンテナ構造体における磁束の流れを示した平面図である。 図５のアンテナ構造体における磁束の流れを等価的に示した回路図である。 リングアンテナにおける磁束の流れを示した平面図である。 図７のリングアンテナにおける磁束の流れを等価的に示した回路図である。 図２に示すアンテナ構造体の製造工程を示す図であり、（Ａ）は、板状部材形成工程を示し、（Ｂ）及び（Ｃ）は、コイル形成工程を示し、（Ｄ）は副磁路部材接合工程を示している。 第２の実施形態におけるアンテナ構造体の平面図である。 図１０における矢視XIから見たアンテナ構造体の正面図である。 図１０におけるアンテナ構造体のXII-XII線に沿う断面図である。 図２のアンテナ構造体の一変形例を示す平面図である。

Claims (7)

1. 磁性材料により形成された長尺のコアと、
   磁性材料により形成され前記コアの近傍に配置され副磁路を形成する副磁路部材と、
   前記コアと前記副磁路部材との間に配置され、前記コアと前記副磁路部材との磁気的結合を妨げるギャップ部材と、
   前記コアと前記副磁路部材とを一括りにして導線を巻回することにより形成されたコイルと、
   を備えていることを特徴とするアンテナ構造体。
2. 前記副磁路部材は、
   前記ギャップ部材を介して前記コアと平行に配置された薄板状の部材の両端部を磁気的に接合させることにより、閉磁路を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造体。
3. 前記副磁路部材は、
   前記ギャップ部材を介して前記コアと平行に配置された直状部とこの直状部から一方向に突出した一対の突出部とを備えるコ字状のベース部材と、
   このベース部材の前記一対の突出部を磁気的に接合させて閉磁路を形成する接合部材と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造体。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ構造体と、
   金属材料により形成され、前記アンテナ構造体を収容する外装ケースと、
   を備えていることを特徴とする電波受信機器。
5. 長尺のコアを磁性材料により形成するコア形成工程と、
   磁性材料により形成され副磁路を形成する副磁路部材を前記コアの近傍に配置するとともに、前記コアと前記副磁路部材との間に前記コアと前記副磁路部材との磁気的結合を妨げるギャップ部材を配置した上で、前記コアと前記副磁路部材とを一括りにして導線を巻回しコイルを形成するコイル形成工程と、
   を含んでいることを特徴とするアンテナ構造体の製造方法。
6. 前記副磁路部材は、薄板状の部材であり、
   前記ギャップ部材を介して前記コアと平行に配置された前記副磁路部材の両端部を、前記コイルを巻回した後に磁気的に接合させることにより、閉磁路を形成する副磁路部材接合工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ構造体の製造方法。
7. 前記副磁路部材は、前記ギャップ部材を介して前記コアと平行に配置された直状部及びこの直状部から一方向に突出した一対の突出部を備えるコ字状のベース部材と、前記ベース部材の前記一対の突出部を磁気的に接合させる接合部材とを備え、
   前記コイルを巻回した後に、前記ベース部材の前記一対の突出部を磁気的に接合させて閉磁路を形成する副磁路部材接合工程をさらに含んでいることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ構造体の製造方法。

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