JP4045925B2 - アンテナ用磁心 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランシーバや携帯電話などの移動体通信に用いられるアンテナで、特にアンテナ用磁心のボビンに軟磁性薄帯材料を巻回するための凹部を有するアンテナ用磁心に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関する図１１の従来のアンテナ２０のアンテナ用磁心２１は、ナノ結晶磁性合金薄帯２２を積層している（例えば、特許文献１参照。）。従来のアンテナ２０は、アンテナ用磁心２１に発信器２３に接続された信号送信用コイル２４を巻回することによって構成される。アンテナ用磁心２１は、高透磁率磁性材料としてのナノ結晶磁性合金薄帯２２の積層物から主としてなるものである。しかしながら、図１１の従来のアンテナ用磁心２１は形状が四角柱で、アンテナ用磁心２１の端部は平面２５で長方形の形状を呈する。アンテナ用磁心２１の端部が平面２５で長方形であると、アンテナ用磁心２１の長手方向に対し高い指向性を有する磁界が形成され高い電界強度が得られるが、アンテナ用磁心２１の長手方向と直交する方向の電界強度は低くなる問題がある。また、アンテナ用磁心２１を四角柱に成形するには、ナノ結晶磁性合金薄帯２２を積層後に端部の切断、研磨といった工程が必要であり、工数がかかり、コストアップの要因になっている。
【０００３】
この問題に対して、図１２の先行出願（特２００２−３０９９０８号）において、本願発明者は、軟磁性薄帯材料３１を巻回し積層したアンテナ用磁心３２を鋭意研究の結果、発明した。図１２のアンテナ３０は、帯状のＣｏ系アモルファス３１（軟磁性薄帯材料）をボビン３３に巻回し積層して端部に曲率半径Ｒの曲面３４を有するアンテナ用磁心３２と、アンテナ用磁心３２に巻回された送信用のコイル３５と、コイル３５に接続された発振回路３６とから構成される。磁界は曲面３４に対して法線方向に発生するため、曲面３４が形成されるとアンテナ用磁心の長手方向に直交する向きであるＹ方向の電界強度Ｈｙが向上する。したがって、アンテナ用磁心３２の長手方向と直交する方向の電界強度Ｈｙが高く、アンテナ用磁心３２を回転した場合でも安定した受信レベルを得ることができ、生産性が高いアンテナ３０を提供できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０７−２７８７６３号公報（第１図）
【０００５】
【特許文献２】
特開平０７−２２１５３３号公報（第３−４頁、第１、３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアンテナ用磁心３２では、軟磁性薄帯材料３１をボビン３３に複数回巻回するときに、軟磁性薄帯材料３１の幅方向にズレが生じる。また、アンテナ用磁心３２はトランシーバや携帯電話などの移動体通信での送受信に用いられるため、軽量、コンパクトであることが求められる。しかし、ボビン３３を軽量、コンパクトにすると、アンテナ用磁心３２の長手方向の強度が不足して変形したり、１度ボビン３３に巻回し固定した軟磁性薄帯材料３１に弛み、ズレが生じる。また、軟磁性薄帯材料３１に変形やズレが生じると、製品ごとに送受信性能がバラツキ、安定して高い送受信レベルが得られなくなる問題がある。
【０００７】
本発明は、軟磁性薄帯材料３１をボビン３３に巻回するときに、軟磁性薄帯材料３１の幅方向にズレが生じずに、軽量、コンパクトで、アンテナ用磁心３２の長手方向に一定の強度を有し、アンテナ用磁心３２の長手方向の端部の軟磁性薄帯材料３１の曲面３４が製品ごとにバラツキがなく、設計どおりの任意の曲面や厚みが得られるアンテナ用磁心を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、「帯状の軟磁性薄帯材料と、前記軟磁性薄帯材料を複数回巻回するための板状形状のボビンと、から構成されるアンテナ用磁心において、前記ボビンは、長手方向と直交する上下両側に、長手方向の一端から他端まで延在する、前記軟磁性薄帯材料を複数回巻回するときのガイドとなる厚肉部を備え、上下両側の前記厚肉部により形成される、前記軟磁性薄帯材料を複数回巻回するための表裏２つの凹部を備えること、を特徴とするアンテナ用磁心」を特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明では、軟磁性薄帯材料を複数回巻回するための厚肉部を備えるため、軟磁性薄帯材料をボビンに巻回するときに、厚肉部がガイドの働きをして、軟磁性薄帯材料の幅方向のズレを防止することができる。さらに厚肉部はボビンの長手方向に延在するため、強度が向上する。
【００１０】
また、上記課題を解決するための請求項２の発明は、「前記ボビンの長手方向と直交する断面形状はＨ型形状であること」を特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明では、ボビンの長手方向と直交する断面形状はＨ型形状であるため、アンテナ用磁心の長手方向の強度が向上する。アンテナ用磁心はトランシーバや携帯電話などの移動体通信での送受信に用いられるため、軽量、コンパクトであることが求められる。しかし、ボビンを軽量、コンパクトにすると、長手方向の強度が不足して変形する恐れがある。ボビンの凹部の幅方向の断面形状をＨ型形状とすることで、軟磁性薄帯材料を巻回するときのガイドの働きを兼ね備えながら、長手方向の強度を向上することが可能になる。また、１度ボビンに巻回し固定した軟磁性薄帯材料の弛み、ズレを防止できる。したがって、軟磁性薄帯材料に変形やズレが生じることに起因する製品ごとの送受信性能のバラツキ、安定して高い送受信レベルが得られなくなる問題を解決できる。
【００１２】
また、上記課題を解決するための請求項３の発明は、「前記ボビンは樹脂成形品であること」を特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明では、ボビンは樹脂成形品とすることで、ボビンの軽量化、またボビンの形状を委任の形状に成形することが容易に可能になる。樹脂化に伴う長手方向の強度不足は請求項２のＨ型形状により補うことができる。
【００１４】
また、上記課題を解決するための請求項４の発明は、「前記ボビンの凹部の長手方向の断面形状は、端部が先細り形状であること、」を特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明では、ボビンの凹部の端部の長手方向の断面形状が端部が先細り形状であるため、ボビンに軟磁性薄帯材料を複数回巻回しても、アンテナ用磁心の端部に任意の曲面や厚みが得られる。したがって、アンテナ用磁心の送受信性能のバラツキを防止できる。また、軟磁性薄帯材料の端部に外部から大きな力が働いても、ボビンの凹部端部の長手方向の断面形状が端部に面を有する先細り形状であるため、軟磁性薄帯材料の折れ曲がり、切断といった問題を解決できる。
また、上記課題を解決するための請求項５の発明は、「前記端部は、平面または曲面のいずれかの形状であること、」を特徴とする。
請求項５の発明では、端部は、平面または曲面のいずれかの形状であるため、軟磁性帯薄体材料を複数回巻回しても、切断されること無く、アンテナ用磁心の送受信性能のバラツキを防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアンテナ用磁心１を図面に基づいて詳述する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明のアンテナ用磁心１を用いたアンテナの構成である。帯状のＣｏ系アモルファス２（軟磁性薄帯材料）をボビン３に巻回して積層し、端部に曲面４を有するアンテナ用磁心１と、アンテナ用磁心１に巻回された送信用のコイル５と、コイル５に接続された発振回路６とから構成される。
【００１８】
本実施形態では、幅が４ｍｍで、厚さが２０μｍの帯状のＣｏ系アモルファス２をテンション５００ｇで２０回巻回した構成である。Ｃｏ系アモルファス２以外にも高透磁率、低保持力の材料であるアモルファス合金、ナノ結晶磁性合金等の軟磁性薄帯材料の使用が可能である。
【００１９】
図２は、本発明の第１実施形態のアンテナ用磁心１を構成するボビン３で、Ｃｏ系アモルファス２を巻回する前の状態を示したものである。ボビン３はガラス繊維強化の樹脂材料（例えばＰＰＳ、液晶ポリマーなど）を成形加工したもので、Ｃｏ系アモルファス２を巻回するための凹部７を備える。Ｃｏ系アモルファス２を巻回したときの高さは、凹部７の両側の厚肉部８の高さとほぼ同じになる。
【００２０】
図３は、第１実施形態である図２のボビン３のＡ−Ａ断面拡大図である。ボビン３の両面は凹部７を備え、凹部７の両側には厚肉部８が形成され、Ｈ型形状９を構成する。厚肉部８はボビン３の長手方向に伸び、樹脂成形品であるボビン３の長手方向の変形を抑えながら、Ｃｏ系アモルファス２をガイドする働きをする。
【００２１】
図４は、第１実施形態である図２のボビン３のＢ−Ｂ断面拡大図で、Ｃｏ系アモルファス２を巻回したときの状態を示したものである。Ｂ−Ｂ断面はボビン３の凹部７の端部１０を長手方向に切断したもので、端部１０に平面１２を有する先細り形状１１を呈する。
【００２２】
図５は、Ｂ−Ｂ断面形状を四角形状としたものであるが、Ｃｏ系アモルファス２を複数回ボビン３に巻回すると、最外径の曲面４に膨らみや厚みの増大が発生する。これはＣｏ系アモルファス２が一定のテンションを有することに起因するものと考えられる。最外径の曲面４に膨らみや厚みの増大が発生すると、アンテナ用磁心１の送受信性能は、製品ごとにバラツキが生じる。
【００２３】
図４の本発明の第１実施形態である端部１０に平面１２を有する先細り形状１１を呈するボビン３と図５のＢ−Ｂ断面形状が四角形状の場合におけるＣｏ系アモルファス２を巻回した後の厚みと、アンテナ用磁心１の電気的特性であるインダクタンスＬの影響について測定をした。このときのボビン３の凹部７の厚みは１ｍｍで、ボビン３の凹部７の長手方向の長さは６０ｍｍで、Ｃｏ系アモルファス２の幅は４ｍｍで、Ｃｏ系アモルファス２を巻回するときのテンションは５００ｇとした。また、図４の平面１２の厚みは０．３ｍｍとした。
【００２４】
Ｃｏ系アモルファス２の巻回後の厚みは、図４の第１実施形態である端部１０に平面１２を有する先細り形状１１を呈するボビン３の場合は、端部の厚み（端部１０から５ｍｍの位置）が１．６ｍｍで、ボビン３の中央部付近の厚みは１．７ｍｍであるのに対して、図５の四角形状の場合には、端部の厚みが２．４ｍｍで、ボビン３の中央部付近の厚みは２．４ｍｍとなった。端部における厚みの差は０．８ｍｍ（膨らみ）となった。
【００２５】
電気的特性であるインダクタンスＬの特性については、アンテナ用磁心１に巻回するコイル５の線径は０．２４ｍｍで、巻回数は５５で、一層整列巻きで作成したときのインダクタンスＬの値を、インピーダンスアナライザで測定した。図４の第１実施形態である端部１０に平面１２を有する先細り形状１１の場合には、インダクタンスＬの値が１３４μＨであるのに対して、図５の四角形状の場合には、インダクタンスＬの値が１３７μＨとなった。Ｃｏ系アモルファス２の巻回後の膨らみにより、インダクタンスＬに３μＨの差（バラツキ）が生じた。
【００２６】
図６は、Ｂ−Ｂ断面形状を三角形状としたものであるが、Ｃｏ系アモルファス２を複数回ボビン３に巻回すると、最外径の曲面４に折れ曲がりが発生する。最外径の曲面４が折れ曲がると、アンテナ用磁心１の送受信性能は、製品ごとにバラツキが生じる。また、三角形状の先端の鋭角な部分に外部から大きな力が働く場合には、ボビン３に巻回したＣｏ系アモルファス２を切断する恐れがある。
【００２７】
本発明の第１実施形態では、Ｃｏ系アモルファス２を複数回巻回するための凹部７を備えるため、Ｃｏ系アモルファス２をボビン３に巻回するときに、凹部７がガイドの働きをして、Ｃｏ系アモルファス２の幅方向のズレを防止することができる。
【００２８】
また、ボビン３の凹部７の幅方向の断面形状をＨ型形状９とすることで、Ｃｏ系アモルファス２を巻回するときのガイドの働きを兼ね備えながら、長手方向の強度を向上することが可能になる。また、１度ボビン３に巻回し固定したＣｏ系アモルファス２の弛み、ズレを防止できる。したがって、Ｃｏ系アモルファス２に変形、弛み、ズレに起因する製品ごとの送受信性能のバラツキや、安定して高い送受信レベルが得られなくなる問題を解決できる。
【００２９】
また、ボビン３をガラス繊維強化ＰＰＳの樹脂成形品とすることで、ボビン３の軽量化、またボビン３の形状を委任の形状に成形することが容易に可能になる。樹脂化に伴うボビン３の長手方向の強度不足は凹部７の幅方向の断面をＨ型形状９にすることで解決できる。
【００３０】
また、ボビン３の凹部７の端部１０の長手方向の断面形状を端部１０に平面１２を有する先細り形状１１（図４）とすることで、ボビン３にＣｏ系アモルファス２を複数回巻回しても、アンテナ用磁心１の端部には任意の厚みの曲面４が形成されるため、アンテナ用磁心１の送受信性能のバラツキを防止できる。また、Ｃｏ系アモルファス２の端部に外部から大きな力が働いても、ボビン３の凹部７の端部１０の長手方向の断面形状が、端部１０に平面１２を有する先細り形状１１であるため、Ｃｏ系アモルファス２の折れ曲がり、切断といった問題を解決できる。
【００３１】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態で、図４の端部１０に平面１２を有する先細り形状１１との違いは、端部１０に曲面１３を有する先細り形状１１ａとしたことである。その他の部分については図４と同じであり、同一の部位、形状については同一の符号を用いて説明する。
【００３２】
第２実施形態の端部１０に曲面１３を有する先細り形状１１ａでは、曲面１３がＣｏ系アモルファス２をガイドする働きをするため、Ｃｏ系アモルファス２の折れ曲がりを防止する機能は、図４の端部１０に平面１２を有する先細り形状１１より優れている。第２実施形態は、Ｃｏ系アモルファス２のテンションが大きい場合に特に有効である。
【００３３】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態で、図４の端部１０に平面１２を有する先細り形状１１との違いは、Ｃ面１５を備えた端部１０に平面１４を有する先細り形状１１ｂとしたことである。その他の部分については図４と同じであり、同一の部位、形状については同一の符号を用いて説明する。
【００３４】
第３実施形態では、端部１０にＣ面１５を備えるため、Ｃｏ系アモルファス２の折れ曲がり、最外径の曲面４の膨らみや厚みの増大を、容易な加工又は成形により防止できる。第３実施形態は、Ｃｏ系アモルファス２のテンションが小さい場合に特に有効である。
【００３５】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態であるボビン３で、Ｃｏ系アモルファス２を巻回する前の状態を示したものである。図２のボビン３との違いは、ボビン３の凹部７の中央部分に空間１６を備えることである。ボビン３の両端は凹部７を備え、幅方向の断面形状は図３のＨ型形状９と同じである。凹部７の幅方向の両側には長手方向に厚肉部８が形成される。その他の部分については図２と同じであり、同一の部位、形状については同一の符号を用いる。
【００３６】
図１０は、本発明の第４実施形態の端部１０を長手方向に切断した断面図で、ボビン３の中央部分に空間１６を有し、端部１０に平面１２を有する先細り形状１１を呈する。
【００３７】
第４実施形態では、ボビン３の中央部分に空間１６を備えるため、アンテナ用磁心１のさらなる軽量化が可能であり、ボビン３の長手方向の変形は厚肉部８により抑えることができる。また、端部１０に平面１２を有する先細り形状１１を呈するため、Ｃｏ系アモルファス２を巻回した後の最外径の曲面４の膨らみや厚みの増大を防止できる。
【００３８】
本発明では、ボビン３はガラス繊維３０％添加ＰＰＳの樹脂材料を用いたが、これに限定されるものではなく、軽量で成形加工が可能な樹脂材料で、例えばガラス繊維添加ＬＣＰ、ＰＢＴ等でもよい。また、Ｈ型形状９の凹部７の両側の厚肉部８は対象形状に限定されずに、厚肉部８の幅、高さが異なっても、本発明のＨ型形状に含まれる。また、本発明の端部に面を有する先細り形状は、図４、７、８に限定されるものではなく、その形状が端部に面を有する先細り形状を呈するものであれば他の形状でもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、軟磁性薄帯材料をボビンに巻回するときに、軟磁性薄帯材料の幅方向にズレが生じず、軽量、コンパクトで、アンテナ用磁心の長手方向に一定の強度を有し、アンテナ用磁心の長手方向の端部の軟磁性薄帯材料の曲面や厚みが製品ごとにバラツキがなく、設計どおりの任意の曲面が得られるアンテナ用磁心を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ用磁心を用いたアンテナの構成である。
【図２】本発明のアンテナ用磁心を構成するボビンで、Ｃｏ系アモルファスを巻回する前の状態を示したものである。
【図３】図２のボビンのＡ−Ａ断面拡大図である。
【図４】図２のボビンのＢ−Ｂ断面拡大図で、Ｃｏ系アモルファスを巻回した状態を示した、端部に平面を有する先細り形状である。
【図５】Ｂ−Ｂ断面の形状を四角形状としたものである。
【図６】Ｂ−Ｂ断面の形状を三角形状としたものである。
【図７】本発明の第２実施形態で、端部に曲面を有する先細り形状である。
【図８】本発明の第３実施形態で、Ｃ面を備えた端部に平面を有する先細り形状である。
【図９】本発明の第４実施形態で、中央部分に空間を有するボビンで、Ｃｏ系アモルファスを巻回する前の状態を示したものである。
【図１０】本発明の第４実施形態で、端部に平面を有する先細り形状である。
【図１１】従来のアンテナの構成を示す図である。
【図１２】先行出願（特２００２−３０９９０８号）の軟磁性薄帯材料を巻回し積層したアンテナ用磁心である。
【符号の説明】
１ アンテナ用磁心
２ Ｃｏ系アモルファス（軟磁性薄帯材料）
３ ボビン
７ 凹部
９ Ｈ型形状
１０ 端部
１１ 端部に平面を有する先細り形状（端部に面を有する先細り形状）
１２ 平面

Claims (5)

1. 帯状の軟磁性薄帯材料と、
   前記軟磁性薄帯材料を複数回巻回するための板状形状のボビンと、から構成されるアンテナ用磁心において、
   前記ボビンは、長手方向と直交する上下両側に、長手方向の一端から他端まで延在する、前記軟磁性薄帯材料を複数回巻回するときのガイドとなる厚肉部を備え、
   上下両側の前記厚肉部により形成される、前記軟磁性薄帯材料を複数回巻回するための表裏２つの凹部を備えること、
   を特徴とするアンテナ用磁心。
2. 前記ボビンの長手方向と直交する断面形状はＨ型形状であること、を特徴とする請求項１に記載のアンテナ用磁心。
3. 前記ボビンは樹脂成形品であること、を特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載のアンテナ用磁心。
4. 前記ボビンの凹部の長手方向の断面形状は、端部が先細り形状であること、を特徴とする請求項２または３のいずれか一項に記載のアンテナ用磁心。
5. 前記端部は、平面または曲面のいずれかの形状であること、を特徴とする請求項４に記載のアンテナ用磁心。

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