JP4905844B2 - アンテナ及びこれを用いた電波時計、キーレスエントリーシステム、ｒｆｉｄシステム - Google Patents
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Description
本発明は、時刻情報を含む電磁波の中で磁界成分を受信して時刻を合わせる、電波時計、あるいは電磁波で所有者の接近を検知して自動車や住居のキーを開閉せしめるスマートキーレスエントリーシステム等（以下、キーレスエントリーシステムと言う）、あるいは電磁波に載せられた変調信号によって情報を授受するＲＦＩＤタグシステム等（以下、ＲＦＩＤシステムと言う）に用いて好適な磁気センサ型の電磁波受信用アンテナに関するものである。
ここでは電波時計用のアンテナを例に背景技術の説明を行う。
電波時計は、所定周波数の搬送波によって送られる時刻情報を受信し、その時刻情報を基に自身の時刻を修正する時計を指し、現在置時計、掛け時計、腕時計等さまざまな形態で実用化されている。
電波時計等に用いられている電波は４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ以下と、長波帯を使用しており、その電波の一波長は数ｋｍという長さになる。この電波を、電界として効率よく受信するには数百ｍを越す長さのアンテナ長が必要となり、小型化が必要な腕時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステム等に使用することは事実上困難であり、磁心を用いて磁界成分を受信することが必要である。
具体的には上記搬送波は、日本においては４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの２種類の電波を使用している。海外においても主に１００ｋＨｚ以下の周波数を用いて時刻情報を提供しているため、これらの周波数の電波を受信するには電磁波の磁界成分を効率良く収束させるために磁性体を磁心とし、これにコイルを巻き回した磁気センサ型のアンテナが主に使用されている。
電波時計は、所定周波数の搬送波によって送られる時刻情報を受信し、その時刻情報を基に自身の時刻を修正する時計を指し、現在置時計、掛け時計、腕時計等さまざまな形態で実用化されている。
電波時計等に用いられている電波は４０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ以下と、長波帯を使用しており、その電波の一波長は数ｋｍという長さになる。この電波を、電界として効率よく受信するには数百ｍを越す長さのアンテナ長が必要となり、小型化が必要な腕時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステム等に使用することは事実上困難であり、磁心を用いて磁界成分を受信することが必要である。
具体的には上記搬送波は、日本においては４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの２種類の電波を使用している。海外においても主に１００ｋＨｚ以下の周波数を用いて時刻情報を提供しているため、これらの周波数の電波を受信するには電磁波の磁界成分を効率良く収束させるために磁性体を磁心とし、これにコイルを巻き回した磁気センサ型のアンテナが主に使用されている。
従来、電波時計用のアンテナとして、例えば特許文献１には、アモルファス金属積層体からなる磁心にコイルを巻回した主に腕時計に使用する小型アンテナが開示されている。
特許文献２には、フェライトからなる磁心にコイルを巻回してなる小型アンテナが開示されている。
また、特許文献３には、金属ケースとアンテナとの間に導電性を有するシール部材を設けたアンテナが開示されている。
さらに、特許文献４には、磁芯にコイルが巻回された主磁路部材と、磁芯にコイルが巻回されていない副磁路部材とを有し、磁芯に沿った閉ループ磁路の一部にエアギャップを設け、共振時には内部で発生した磁束が外部に漏れ難いようになしたアンテナが開示されている。
特許文献２には、フェライトからなる磁心にコイルを巻回してなる小型アンテナが開示されている。
また、特許文献３には、金属ケースとアンテナとの間に導電性を有するシール部材を設けたアンテナが開示されている。
さらに、特許文献４には、磁芯にコイルが巻回された主磁路部材と、磁芯にコイルが巻回されていない副磁路部材とを有し、磁芯に沿った閉ループ磁路の一部にエアギャップを設け、共振時には内部で発生した磁束が外部に漏れ難いようになしたアンテナが開示されている。
腕時計は、主に筐体（ケース）、ムーブメント（駆動部モジュール）とその周辺部品（文字盤、モータ、電池等）、非金属（ガラス）蓋および金属裏蓋とにより構成される。この中にアンテナを内蔵する場合、従来は筐体の外側に設けることが多かった。しかしながら、最近では小型軽量化の趨勢から筐体内部に設けることが求められるようになってきており、図１８に示すようにムーブメント２２と裏蓋２４及び主として電池、時計針を動かすモータ等の周辺部品２６の隙間に配置される。尚、図１８の正面図のアンテナ１は構造を示すため実線で示しているが、実際は筐体２５とムーブメント２２、周辺部品２６及び裏蓋２４によって閉じられた空間に収められている。
上記した特許文献１、２のアンテナは、それぞれ磁心として比透磁率の高いアモルファス箔体やフェライトを用いて電磁波の磁界成分を収束させ、この収束させた磁束を磁心の外側に巻き回したコイルによって時間的に磁束が変化する成分を電圧として検知するアンテナである。従って、この点では筐体としては電磁波の磁界成分を阻害しない樹脂材とすることが望ましい。しかし、その反面一部を樹脂製にすると設計、デザイン面での制約がある。一般に腕時計は意匠性がセールスポイントとなり、例えば金属製の筐体が高級感や審美性の面で好まれる。そこで中高級時計や自動車に代表される機器類には筐体が金属ケースで作られることが多くなっている。この場合、従来のアンテナ構造、また配置によっては金属ケース等が電磁波に対するシールドとして働き、受信感度が大幅に低下すると言う問題があった。そこで、特許文献３では、アンテナを金属ケースの外部でかつシールド部材を介して配置することによりＱ値の維持を図っている。しかし、大型化とデザインの制約は免れ得ないものであった。
上記した特許文献１、２のアンテナは、それぞれ磁心として比透磁率の高いアモルファス箔体やフェライトを用いて電磁波の磁界成分を収束させ、この収束させた磁束を磁心の外側に巻き回したコイルによって時間的に磁束が変化する成分を電圧として検知するアンテナである。従って、この点では筐体としては電磁波の磁界成分を阻害しない樹脂材とすることが望ましい。しかし、その反面一部を樹脂製にすると設計、デザイン面での制約がある。一般に腕時計は意匠性がセールスポイントとなり、例えば金属製の筐体が高級感や審美性の面で好まれる。そこで中高級時計や自動車に代表される機器類には筐体が金属ケースで作られることが多くなっている。この場合、従来のアンテナ構造、また配置によっては金属ケース等が電磁波に対するシールドとして働き、受信感度が大幅に低下すると言う問題があった。そこで、特許文献３では、アンテナを金属ケースの外部でかつシールド部材を介して配置することによりＱ値の維持を図っている。しかし、大型化とデザインの制約は免れ得ないものであった。
また、アンテナとしては外部から入ってきた電磁波による磁束が磁心に通った結果としてコイルに電圧が誘起される。図１７の等価回路図に示すように、この電圧はコイル８と並列に接続されたコンデンサＣにより所望の周波数に共振するようになっており、共振させることによりコイル８にはＱ倍の電圧が発生し、コイル８にはその共振電流が流れる。この共振電流によってコイル８の周囲には磁界が発生し、磁束は主として磁心の両端から出入りする。ここで、アンテナの周囲に金属が接近していると、この共振電流によって発生した磁束が金属を貫く結果となり渦電流を発生させる。即ち、アンテナの近くに電気抵抗の小さな金属類があると、共振時の磁界エネルギーは渦電流損として失われ、アンテナコイルの損失となって現われ、結果、Ｑ値が低下し実効的にアンテナ感度の低下を招くものである。この点で、特許文献４に開示されたアンテナによれば、共振時に外部に向かう磁束の流れをエアギャップを設けた副磁路部材側に選択的に誘導することになり、磁束を外部に漏れ難くし、よって渦電流損によるＱ値の低下を抑えることが出来るとしたものである。
同様な問題点は磁気センサ型のアンテナを金属製筐体の中に、或いは金属部品に近接して収容するキーレスエントリーシステム、またはＲＦＩＤシステムでも同様に存在する。キーレスエントリーシステムとは、例えば、乗用車等の車両の鍵を遠隔操作可能としたもので、特定の電磁波により開閉動作するアンテナを備えた送受信ユニットからなり、当該ユニットであるキーを持つ所有者の遠近により開閉遠隔操作が非接触で出来るものである。また、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムは、タグに記憶された情報を特定の電磁波によって作動するアンテナにより情報を授受するもので、例えば、バス等の行先情報等が入力されたＲＦＩＤタグをバスに取り付け、時刻表情報が入力されたＲＦＩＤタグを乗り場の表示板等に埋設しておくと、利用者は非接触で各種の交通情報が認識できると言うものである。これらのシステムにおいても、筐体並びにアンテナの小型化と共にアンテナの高感度化が要求されている。
以上のことより本発明は、金属製の筐体内に磁気センサ型のアンテナを配置したものであって、設置面積・容積を大きくせず渦電流損の問題を解消して高感度な出力を得ることができる小型で感度調整の容易なアンテナを提供することを目的とする。特に限られた小スペース内で高いアンテナ特性を発揮できるもので、電波時計、特に電波腕時計やキーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステムに適したアンテナ及びこれを用いた前記システムを提供する。
本発明のアンテナは、磁性体からなる磁心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前記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、前記主磁路部材と、前記主磁路部材とは別に前記磁心の一部にギャップ付の副磁路部材を設ていることが特徴である。さらに具体的なアンテナの構成として、第１の本発明のアンテナは、磁性体からなる磁心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前記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、前記主磁路部材と、前記主磁路部材とは別に前記磁心の一部にギャップ付の副磁路部材を設けると共に、前記副磁路部材の端部は主磁路部材の端部から離れた前記磁心の中腹部に設置していることを特徴とするものである。主磁路部材の中腹部から副磁路部材を繋げることで、主磁路部材と副磁路部材は完全なループ状ではなく、主磁路部材の端部が突出した形状になる。このように主磁路部材の端部を突出させることで外部の磁束を取り入れやすく、かつ後述するように金属製筐体内などに設置しても、主磁路部材の端部を曲げることでアンテナ特性を向上することができる。また、第２の本発明のアンテナは、磁性体からなる磁心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前記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、前記主磁路部材と、前記主磁路部材とは別に前記磁心の一部にギャップ付の副磁路部材を設けると共に、前記磁心は薄帯を単体又は積層した積層体としたことを特徴とするものである。磁心を積層体とすることで渦電流の発生を抑制するアンテナとすることができる。
前記副磁路部材は、前記磁心との一端部または両端部にギャップを設けたり、副磁路部材の中央部にギャップを設け、このギャップを０．０２５〜３ｍｍとしたものである。ギャップが０．０２５ｍｍ未満では副磁路部材の抵抗が小さくなりすぎ外部から入射する磁束を受け入れ難くなる。３ｍｍを超えると副磁路部材の抵抗が大きくなりすぎてその効果が薄れ好ましくない。ギャップは０．１〜２ｍｍ程度がさらに望ましい。また、ギャップの位置が副磁路部材の中央付近（図１のアンテナ１０ａ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｉ参照）または片方の端部など（図１のアンテナ１０ｅ参照）一箇所に設けた場合は０．２〜２ｍｍが望ましい。他方、ギャップを副磁路部材の両端など二箇所に設けた場合（図１のアンテナ１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｈ参照）は、一箇所のギャップとして０．１〜１ｍｍ程度が望ましい。
前記副磁路部材は、前記磁心との一端部または両端部にギャップを設けたり、副磁路部材の中央部にギャップを設け、このギャップを０．０２５〜３ｍｍとしたものである。ギャップが０．０２５ｍｍ未満では副磁路部材の抵抗が小さくなりすぎ外部から入射する磁束を受け入れ難くなる。３ｍｍを超えると副磁路部材の抵抗が大きくなりすぎてその効果が薄れ好ましくない。ギャップは０．１〜２ｍｍ程度がさらに望ましい。また、ギャップの位置が副磁路部材の中央付近（図１のアンテナ１０ａ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｉ参照）または片方の端部など（図１のアンテナ１０ｅ参照）一箇所に設けた場合は０．２〜２ｍｍが望ましい。他方、ギャップを副磁路部材の両端など二箇所に設けた場合（図１のアンテナ１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｈ参照）は、一箇所のギャップとして０．１〜１ｍｍ程度が望ましい。
このアンテナ構成により、入射した磁束の一部がこのギャップ付副磁路部材を介し主たる磁気回路内を帰還して回ることにより磁心に入射した磁束のコイルに対する通過量が実効的に増加し高感度なアンテナとなる。ここで、電波の角周波数をωとし、アンテナとコンデンサで構成される共振回路の抵抗分をＲ、コイル部の自己インダクタンスをＬとするとき、Ｑ値はωＬ／Ｒで定義される。ここで述べるＲはコイルの直流抵抗と交流抵抗の総和である。特に金属ケースに入れたアンテナの交流抵抗は増大する。その理由は磁束を集めた磁心が巻き回したコイルと外部に付加したコンデンサで共振してＱ倍の共振電圧となり、この共振電流によってコイル両端には高い電圧が発生し、その電圧によってアンテナ自身の両端近くから磁束が発生するからである。その共振現象による磁束が金属を貫くときに発生する渦電流損失である。ここでギャップ付副磁路部材を設けることにより、磁心に流入した磁束はコイルを通過し磁心の他端から流出するだけでなくその一部はギャップ付副磁路部材に還流して再び外部から流入する磁束と合流してコイル内部を通過し、より多くの電圧を発生させる作用をなす。また、共振電流によって発生する磁束がギャップ付副磁路部材を介して還流することにより、アンテナ両端から外部に出る磁束総量を少なくすることができ、近接する金属ケース類を貫通する磁束が少なくなり等価的に交流抵抗の増大が抑えられる。よって、上述の抵抗分Ｒの増加が最小限に抑えられ、結果Ｑ値が高まり渦電流等による損失が少なくなる。
第３の本発明は、電磁波を受信する磁気センサ型アンテナであって、磁心および磁心に巻回されたコイルからなる主磁路部材と、前記磁心に取り付けられた一対の副磁路部材とを有し、前記副磁路部材が前記磁心より小さい比透磁率を有する材料からなることを特徴とするアンテナである。外部より入射した磁束は磁気抵抗の小さい主磁路部材を流れる。共振時の放射磁束については主磁路部材から副磁路部材側に磁束を導き、磁気回路内を効率よく帰還することができる。その結果、近接する金属ケース類を貫通する磁束が少なくなり高い出力電圧が得られ、Ｑ値を高いまま保持できる。本発明では副磁路部材を構成する材料の比透磁率は２以上であることが好ましい。副磁路部材の比透磁率が２未満では共振電流で発生した磁束は副磁路側へ帰還しにくくなり、その磁束の一部は近接する金属ケース類を貫通し渦電流等による損失が多くなる。
第４の本発明は、磁性体からなる磁心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前記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、前記主磁路部材と、前記主磁路部材をエアギャップなしで接続して閉磁路を構成する比透磁率２以上かつ主磁路部材より小さい副磁路部材を設けたことを特徴とするアンテナである。これにより、共振電流で発生した磁束の殆どが主磁路部材内を通り、その結果コイルのＱの低下が最小限で抑えられ、感度の高いアンテナを得られる。比透磁率が１００以下が好ましく、１００を超えると、外部からの磁束が副磁路部材の方に多く通り、結果としてコイル誘起電圧が下がってしまい、感度が下がる可能性がある。副磁路部材の比透磁率が２未満では共振電流で発生した磁束は副磁路側へ帰還しにくくなり、その磁束の一部は近接する金属ケース類を貫通し渦電流等による損失が多くなる。このときの磁束の流れ易さは副磁路部材の比透磁率や断面積、主磁路部材との対向面積によって調整されるが、これはエアギャップを調整するよりも格段に容易であり極めて作業性に優れている。
さらに第５の本発明は、磁性体からなる磁心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前記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、前記主磁路部材と、前記磁心と同等あるいはそれよりも小さい比透磁率を有する第１の副磁路部材と、前記主磁路部材と前記第１の副磁路部材との間をエアギャップなしで接続して閉磁路を構成する前記第１の副磁路部材よりも小さい比透磁率を有する第２の副磁路部材とを設けたことを特徴とするものである。
これにより、上記アンテナと同様、外から内へ入る磁界の磁束は主磁路部材の両端を通過し、内から外に向かう磁束はエアギャップがない分、閉磁路側に流れ易いが、ここでは第１の副磁路部材の比透磁率が比較的高く設定されているので、より低比透磁率である第２の副磁路部材を介していても磁束を通し易く、ほとんどが閉磁路を回帰する。よって、渦電流損が少なく、磁心に入射した磁束のコイルに対する通過量が実効的に増加し高感度なアンテナとなる。この例もエアギャップがない分極めて作業性に優れている。
これにより、上記アンテナと同様、外から内へ入る磁界の磁束は主磁路部材の両端を通過し、内から外に向かう磁束はエアギャップがない分、閉磁路側に流れ易いが、ここでは第１の副磁路部材の比透磁率が比較的高く設定されているので、より低比透磁率である第２の副磁路部材を介していても磁束を通し易く、ほとんどが閉磁路を回帰する。よって、渦電流損が少なく、磁心に入射した磁束のコイルに対する通過量が実効的に増加し高感度なアンテナとなる。この例もエアギャップがない分極めて作業性に優れている。
副磁路部材の端部は磁心の中腹部に接するように設置することが好ましい。理由は前記したことと同様である。ここで、副磁路部材または第２の副磁路部材は、軟磁性フェライト粉末あるいは軟磁性金属粉末又は軟磁性金属フレークと、樹脂又はゴムとを混合してなる柔軟性のある複合材であることが望ましい。即ち、外部から入射する磁束は主磁路部材で受けるが、内部から放射する磁束は、本発明の閉磁路のバランスを第２の副磁路部材で調整し、外部に漏れ難い構成とすることが出来る。副磁路部材または第２の副磁路部材は主磁路部材の比透磁率より小なるものであるが、比透磁率が１００超であると主磁路部材に磁束を集中して受け入れ難くなる。１００〜５が好ましく、更に好ましくは６０〜１０である。そこで柔軟性を有する複合材の場合、軟磁性の粉末と樹脂材等の混合比を調節することで適切な比透磁率を調整できるし、また厚みも容易に調節できるので好ましい。また柔軟性を有するのでエアギャップを容易に埋めることができ加工度も高いので扱いやすい。但し、柔軟性は必須ではない。また、アンテナが小さい、構造が複雑、等の理由から副磁路部材の組みつけが困難である場合には、軟磁性フェライト粉末等の軟磁性粉末を含みかつ粘性を有する塗料などを塗布するだけで副磁路部材とすることもできる。
主磁路部材の磁心を軟磁性フェライトあるいは軟磁性金属薄帯を積層した積層体から構成する場合、主磁路部材と副磁路部材の間を流れる磁束は実質的に金属薄帯の積層断面を通るようにする事が好ましい。つまり、副磁路部材は薄膜磁性金属が積層された前記主磁路部材の金属製薄帯の平面方向ではなく、積層断面に隣接するよう設置されるものである。これにより、積層した場合に発生する渦電流に対し個々の薄帯からの渦電流が低下し、損失を抑制し、よりアンテナ特性を向上させることができる。
例えば、図１０のように主磁路部材の積層された金属製薄帯４の板面を通過する方向に磁束が流れると、金属製薄帯４内部に大きな渦電流９が生じ、損失が大きくなり、Ｑ値が減少する。渦電流９が生じると、ケース内部に設置することで落ちたアンテナ特性がさらに低下することになりアンテナ効率が下がる結果となる。これに対して図９のように金属製薄帯４の端部積層断面から磁束８が通るように副磁路部材を設置することで磁心内部で発生する渦電流を最小にすることが可能となり、損失の少ないアンテナとすることができる。
また、副磁路部材についても軟磁性金属薄帯を積層した積層体あるいは軟磁性フェライトから構成する場合、積層断面が対抗するように両者を配置することで、渦電流が低下し、損失を抑制し、よりアンテナ特性を向上させることができる。上記磁心を構成する軟磁性材料は、珪素鋼、パーマロイ、アモルファス金属、ナノ結晶金属、フェライト等５０００〜１０００００程度の高比透磁率材料が望ましく、第１の副磁路部材は主磁路部材のそれよりも小さいことが好ましく、具体的には３００〜５０００程度が好ましい。
例えば、図１０のように主磁路部材の積層された金属製薄帯４の板面を通過する方向に磁束が流れると、金属製薄帯４内部に大きな渦電流９が生じ、損失が大きくなり、Ｑ値が減少する。渦電流９が生じると、ケース内部に設置することで落ちたアンテナ特性がさらに低下することになりアンテナ効率が下がる結果となる。これに対して図９のように金属製薄帯４の端部積層断面から磁束８が通るように副磁路部材を設置することで磁心内部で発生する渦電流を最小にすることが可能となり、損失の少ないアンテナとすることができる。
また、副磁路部材についても軟磁性金属薄帯を積層した積層体あるいは軟磁性フェライトから構成する場合、積層断面が対抗するように両者を配置することで、渦電流が低下し、損失を抑制し、よりアンテナ特性を向上させることができる。上記磁心を構成する軟磁性材料は、珪素鋼、パーマロイ、アモルファス金属、ナノ結晶金属、フェライト等５０００〜１０００００程度の高比透磁率材料が望ましく、第１の副磁路部材は主磁路部材のそれよりも小さいことが好ましく、具体的には３００〜５０００程度が好ましい。
本発明のアンテナにおいて、筐体が金属製筐体、もしくは筐体内部に金属製部材が備えられているとき、前記金属製筐体もしくは金属製部材（回路基板上の金属製のプリント配線なども含む）の設置位置に対して、前記磁心の端部を遠ざかる方向に曲げることが好ましい。例えば電波腕時計ではガラス製蓋の方向に曲げることが好ましい。曲げる角度は垂直であったり、斜めであったり、その筐体内の状況によって任意の角度を設定できる。磁界成分を収束させる磁心の端部を磁束流入方向に向くように曲げることにより、その先端部が筐体内部に入射する多くの磁束を収束させて高感度なアンテナとなる。また、この形状は磁心に巻かれたコイルに誘起した電圧と並列に接続されたコンデンサによる共振電流による磁束が主として磁心の両端から出入りする性質上、その出入りする磁束が金属製筐体を貫く量を減少させることとなり、結果として金属製筐体に発生させる渦電流を減少させ電気的なＱ値を高く保つことができ、アンテナとしての高感度化に繋がる。磁心端部の先端部をさらに異なる方向に曲げてもよい。これにより、入射してくる磁束をより広く四方から捕らえることができ、更に高感度なアンテナが得られる。
また、本発明は、金属製筐体、ムーブメント（周辺部品含む）、非金属製蓋、金属製裏蓋を有する腕時計に磁気センサ型のアンテナを内蔵した電波時計において、前記磁気センサ型のアンテナは、上記した何れかのアンテナを用いて前記主磁路部材が前記金属製筐体の内部側に、副磁路部材が金属製筐体の周縁部側に配置した電波時計である。通常、金属製筐体から副磁路部材を遠ざける方が渦電流の発生頻度を減らすことができる。しかし、一般に筐体の内部側にはスペース上の制約が多く、必ずしも副磁路部材側を配置できるものではない。そもそも感度調整をする副磁路部材側が時計内部に向いていると調整作業性に問題がある。この点で、副磁路部材を柔軟性のある複合材で形成し、さらに周縁側に沿って設ければスペースを有効活用できるし、副磁路部材の厚みや面積の調整が容易で組立て性に優れている。これによりむしろ渦電流による悪影響を相殺しそれ以上の効果を期待できる。しかしながら、主磁路部材が金属製筐体の周縁部側に、前記副磁路部材が金属製筐体の内部側に配置することを妨げるものではない。この場合は外から内へ入る磁界は金属製筐体に近い主磁路部材の磁心に収束し易く、他方副磁路部材は金属製筐体から遠いので内から外へ漏れる磁界は筐体方向には向かい難く渦電流が発生し難い効果を期待できる。よって、個々の情況や求める効果によってこれらの構成を選択することが望ましいと言える。
以上により、本発明のアンテナは、時刻情報を含む電波を受信して時刻を合わせる小型の電波腕時計に用いることに適している。また、乗用車や住居等の鍵の開閉を遠隔操作するキーレスエントリーシステムに用いることに適している。さらに、情報を記憶したタグを用いて情報を授受するＲＦＩＤシステムに用いることに適している。
以上により、本発明のアンテナは、時刻情報を含む電波を受信して時刻を合わせる小型の電波腕時計に用いることに適している。また、乗用車や住居等の鍵の開閉を遠隔操作するキーレスエントリーシステムに用いることに適している。さらに、情報を記憶したタグを用いて情報を授受するＲＦＩＤシステムに用いることに適している。
本発明のアンテナによれば、外部より入射した磁束は主磁路部材により受けとめ、共振時の放射磁束については主磁路部材から副磁路部材側に磁束を導き、磁気回路内を効率よく帰還することができる。その結果、高い出力電圧が得られ、Ｑ値を高いまま保持できる。また、このときエアギャップのない副磁路部材により、特に比透磁率の低い柔軟性複合材を用いることにより磁束の帰還具合を調節し、高いＱ値と感度を得ることができる。
また、副磁路部材と主磁路部材をエアギャップを介さずに磁気的に直接連結することでフリンジング磁束が少なく渦電流がさらに小さくすることができる。また、副磁路部材の主磁路部材との接触部を低比透磁率材料で構成し、この低比透磁率材料を介して副磁路部材と主磁路部材の間を磁束が通るように構成することで、磁気回路として閉磁路並に特性が近く、フリンジングによって面内を通過しようとする磁束を押さえ込むことができ、渦電流がさらに小さくなる。さらにこの場合、エアギャップを設ける場合に比べ、低比透磁率材料の断面積や主磁路部材との対向面積によって微妙なインダクタンス調整（磁気回路定数調整）が可能であり、主磁路部材と副磁路部材を互いに位置調整してエアギャップによるインダクタンス調整を行うよりも遥かに容易であり、作業性に優れた構造となる。
また、積層された金属製薄帯によって構成された主磁路部材を用い、主磁路部材と副磁路部材の間を流れる磁束を実質的に主磁路部材の金属製薄帯の端部を通るようにする事で、主磁路部材の帯面で発生する渦電流損失を少なくすることができ、損失の少ないアンテナを得ることができる。
また、副磁路部材と主磁路部材をエアギャップを介さずに磁気的に直接連結することでフリンジング磁束が少なく渦電流がさらに小さくすることができる。また、副磁路部材の主磁路部材との接触部を低比透磁率材料で構成し、この低比透磁率材料を介して副磁路部材と主磁路部材の間を磁束が通るように構成することで、磁気回路として閉磁路並に特性が近く、フリンジングによって面内を通過しようとする磁束を押さえ込むことができ、渦電流がさらに小さくなる。さらにこの場合、エアギャップを設ける場合に比べ、低比透磁率材料の断面積や主磁路部材との対向面積によって微妙なインダクタンス調整（磁気回路定数調整）が可能であり、主磁路部材と副磁路部材を互いに位置調整してエアギャップによるインダクタンス調整を行うよりも遥かに容易であり、作業性に優れた構造となる。
また、積層された金属製薄帯によって構成された主磁路部材を用い、主磁路部材と副磁路部材の間を流れる磁束を実質的に主磁路部材の金属製薄帯の端部を通るようにする事で、主磁路部材の帯面で発生する渦電流損失を少なくすることができ、損失の少ないアンテナを得ることができる。
また、金属製筐体もしくは金属製部材（回路基板上の金属製のプリント配線なども含む）の設置位置に対して、前記磁心の端部を遠ざかる方向に曲げることで、その先端部が筐体内部に入射する多くの磁束を収束させて高感度なアンテナとなる。また、この形状は磁心に巻かれたコイルに誘起した電圧と並列に接続されたコンデンサによる共振電流による磁束が主として磁心の両端から出入りする性質上、その出入りする磁束が金属製筐体を貫く量を減少させることとなり、結果として金属製筐体に発生させる渦電流を減少させ電気的なＱ値を高く保つことができ、アンテナとしての高感度化に繋がる。磁心端部の先端部をさらに異なる方向に曲げれば、入射してくる磁束をより広く四方から捕らえることができ、更に高感度なアンテナが得られる。
以上により、電波時計内の設置面積は同じでありながら金属部を避けて配置したのと同等の感度及びＱ値が得られる。また共振電流による磁束の流出を抑えて実効的な感度を高く得られる。そして作業性、組立て性が良好である。以上の相乗効果により、設置面積は小さいが、配置自由度は高くデザイン的な制約も比較的小さい高感度のアンテナとなる。
この様なアンテナは、小型高性能の電波時計、電波腕時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステム等で好適に使用できる。
以上により、電波時計内の設置面積は同じでありながら金属部を避けて配置したのと同等の感度及びＱ値が得られる。また共振電流による磁束の流出を抑えて実効的な感度を高く得られる。そして作業性、組立て性が良好である。以上の相乗効果により、設置面積は小さいが、配置自由度は高くデザイン的な制約も比較的小さい高感度のアンテナとなる。
この様なアンテナは、小型高性能の電波時計、電波腕時計、キーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤシステム等で好適に使用できる。
以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１に、本発明によるアンテナの一実施例を示す。図１（ａ）のアンテナ１０ａは、棒状のフェライトからなる磁心１４ａにコイル８を巻回して形成したもので、これにより主たる磁気回路を構成する。さらに、コイル８の両端部から延びる副磁路部材１５ａにより中央部にギャップＧを設けたものである。副磁路部材１５ａは磁性体であればよいが、例えばマンガン系フェライト、ニッケル系フェライト、コバルト基アモルファスなどが好ましい。また、ギャップＧの距離は０．１〜２ｍｍが好ましいが、本例のように一箇所のギャップであれば現実的には１ｍｍ程度、二箇所のギャップに分かれれば０．５ｍｍ程度である。このことは以下の実施例でも同様である。
図１（ｂ）のアンテナ１０ｂは、棒状のフェライト材の両端が垂直に立ち上がって曲がる端部１１ｂを有したものである。中央部にコイル８を巻回して形成した主たる磁気回路を有し、コイル８の両端に位置する端部１１ｂの部分に段差を設け、ここにフェライト等の副磁路部材１５ｂを架けて両側のギャップＧを介して磁心１４ｂに並行なギャップ付副磁路部材としている。本例の場合、二箇所のギャップの例であるので上記した通りギャップＧは０．５ｍｍ程度としている。
図１（ｃ）のアンテナ１０ｃは、アンテナ１０ｂとほぼ同様のものであるが、磁心となるフェライトを四角形状としたものである。四角の場合、金属ケース等の筐体に設置するときに配置しやすく組立て性において望ましい。
図１に、本発明によるアンテナの一実施例を示す。図１（ａ）のアンテナ１０ａは、棒状のフェライトからなる磁心１４ａにコイル８を巻回して形成したもので、これにより主たる磁気回路を構成する。さらに、コイル８の両端部から延びる副磁路部材１５ａにより中央部にギャップＧを設けたものである。副磁路部材１５ａは磁性体であればよいが、例えばマンガン系フェライト、ニッケル系フェライト、コバルト基アモルファスなどが好ましい。また、ギャップＧの距離は０．１〜２ｍｍが好ましいが、本例のように一箇所のギャップであれば現実的には１ｍｍ程度、二箇所のギャップに分かれれば０．５ｍｍ程度である。このことは以下の実施例でも同様である。
図１（ｂ）のアンテナ１０ｂは、棒状のフェライト材の両端が垂直に立ち上がって曲がる端部１１ｂを有したものである。中央部にコイル８を巻回して形成した主たる磁気回路を有し、コイル８の両端に位置する端部１１ｂの部分に段差を設け、ここにフェライト等の副磁路部材１５ｂを架けて両側のギャップＧを介して磁心１４ｂに並行なギャップ付副磁路部材としている。本例の場合、二箇所のギャップの例であるので上記した通りギャップＧは０．５ｍｍ程度としている。
図１（ｃ）のアンテナ１０ｃは、アンテナ１０ｂとほぼ同様のものであるが、磁心となるフェライトを四角形状としたものである。四角の場合、金属ケース等の筐体に設置するときに配置しやすく組立て性において望ましい。
図１（ｄ）のアンテナ１０ｄは、アモルファス等の金属箔（板厚２０μｍ以下）の帯体から図のような端部１１ｄを曲げたコの字形に一体に打ち抜いた薄帯を得て、この薄帯を複数枚積層し、中央部にコイル８を巻回したものである。そして、コイル８の両端側を連絡するように副磁路部材１５ｄを両端にギャップＧを介して設けている。副磁路部材１５ｄは磁心１４ｄと同材質のアモルファス箔（日立金属製）を用いている。なお、ギャップはＰＥＴのフイルムを挟む方法などで形成できる。
図１（ｅ）のアンテナ１０ｅは、同じくアモルファス金属箔から打ち抜いた薄帯を積層したものである。この例は積層方向が異なるもので、薄帯の端部１１ｅは長方形状に打ち抜いた薄帯の両端を別途折り曲げて形成している。ギャップ付副磁路部材は積層した薄帯の一部を副磁路部材１５ｅとして利用し、片側のみにギャップＧを形成している。
図１（ｆ）のアンテナ１０ｆは、前記アンテナ１０ｅと共通するアモルファス金属箔を用いたものであるが、ギャップ付副磁路部材が左右の金属箔の副磁路部材１５ｆを利用したもので、中央部にギャップＧを形成している。よって、この例は中央一箇所に磁気ギャップ結合にて構成したものである。
アンテナ１０ｄ〜１０ｆのように積層型は強度的に強いものが得られる。また図１（ｄ）の積層タイプは、打ち抜きにより一体成形できるので難しい方向にも曲げることも可能で、板形状の自由度が増すので望ましい。また、積層型や図１（ｊ）に示す複数の細線を束ねた細線型では、各薄帯の間あるいは個々の細線に絶縁膜を被膜し絶縁層を介して積層あるいは束ねることが望ましい。
図１（ｅ）のアンテナ１０ｅは、同じくアモルファス金属箔から打ち抜いた薄帯を積層したものである。この例は積層方向が異なるもので、薄帯の端部１１ｅは長方形状に打ち抜いた薄帯の両端を別途折り曲げて形成している。ギャップ付副磁路部材は積層した薄帯の一部を副磁路部材１５ｅとして利用し、片側のみにギャップＧを形成している。
図１（ｆ）のアンテナ１０ｆは、前記アンテナ１０ｅと共通するアモルファス金属箔を用いたものであるが、ギャップ付副磁路部材が左右の金属箔の副磁路部材１５ｆを利用したもので、中央部にギャップＧを形成している。よって、この例は中央一箇所に磁気ギャップ結合にて構成したものである。
アンテナ１０ｄ〜１０ｆのように積層型は強度的に強いものが得られる。また図１（ｄ）の積層タイプは、打ち抜きにより一体成形できるので難しい方向にも曲げることも可能で、板形状の自由度が増すので望ましい。また、積層型や図１（ｊ）に示す複数の細線を束ねた細線型では、各薄帯の間あるいは個々の細線に絶縁膜を被膜し絶縁層を介して積層あるいは束ねることが望ましい。
図１（ｇ）のアンテナ１０ｇは、凹部１６ｇを有するフェライトからなる板状の磁心１４ｇにコイル８を巻回して主たる磁気回路を形成し、磁心１４ｇの両端部にフェライトからなる副磁路部材１５ｇを載置して中央部にギャップＧを設けたものである。
図１（ｈ）のアンテナ１０ｈは、アンテナ１０ｇと同じ構造の磁心１４ｈを用いており、この磁心１ｈの両端部に樹脂製の介在部材（図示せず）を挟んで両端にギャップＧを設け、ギャップ付副磁路部材を形成したものである。本例では前記樹脂部材によりギャップＧの距離を調整するようにしている。
アンテナ１０ｇ、１０ｈは板状の磁心を用いて、かつ板状の副磁路部材を載せる構成であるので製造が容易で狭小な場所でも比較的配設がし易い。また、副磁路部材を樹脂等と磁性体の粉類を混ぜた複合材で形成した場合、その材料自身で既にギャップを所有している磁気特性となるので機械的なギャップが０ｍｍであっても磁気的にはギャップを所有していると見なせる。このような複合材で副磁路部材を形成し、上記したようなアンテナを構成することも可能である。
図１（ｉ）のアンテナ１０ｉは、図１（ｅ），（ｆ）などと同じく、アモルファス金属箔から打ち抜いた薄帯を積層したものである。薄帯の端部１１ｉは長方形状に打ち抜いた薄帯の両端を斜め上方向に折り曲げて形成している。ギャップ付副磁路部材は積層した薄帯の一部を副磁路部材１５ｉとして利用し、中央にギャップＧを形成している。
図１（ｊ）のアンテナ１０ｊは、複数の細線を束ねたものを磁心１４ｊとし、両端部をギャップ付き副磁路部材１５ｊから遠ざかるように曲げたものである。ギャップ付副磁路部材はフェライト材を用い、コイル８に隣接するよう固着させ、ほぼコイルの厚み分のギャップＧを副磁路部材１５ｊの両端部に形成している。
以上の実施例によれば、入射した磁束はコイルを巻いた磁心の主たる磁気回路を通過するだけでなく、一部がこのギャップ付副磁路部材を介して帰還し主たる磁気回路内を回ることになり、流入した磁束を主たる磁気回路と別の閉磁路で効率よく回し、結果的に高い出力電圧が得られる。
図１（ｈ）のアンテナ１０ｈは、アンテナ１０ｇと同じ構造の磁心１４ｈを用いており、この磁心１ｈの両端部に樹脂製の介在部材（図示せず）を挟んで両端にギャップＧを設け、ギャップ付副磁路部材を形成したものである。本例では前記樹脂部材によりギャップＧの距離を調整するようにしている。
アンテナ１０ｇ、１０ｈは板状の磁心を用いて、かつ板状の副磁路部材を載せる構成であるので製造が容易で狭小な場所でも比較的配設がし易い。また、副磁路部材を樹脂等と磁性体の粉類を混ぜた複合材で形成した場合、その材料自身で既にギャップを所有している磁気特性となるので機械的なギャップが０ｍｍであっても磁気的にはギャップを所有していると見なせる。このような複合材で副磁路部材を形成し、上記したようなアンテナを構成することも可能である。
図１（ｉ）のアンテナ１０ｉは、図１（ｅ），（ｆ）などと同じく、アモルファス金属箔から打ち抜いた薄帯を積層したものである。薄帯の端部１１ｉは長方形状に打ち抜いた薄帯の両端を斜め上方向に折り曲げて形成している。ギャップ付副磁路部材は積層した薄帯の一部を副磁路部材１５ｉとして利用し、中央にギャップＧを形成している。
図１（ｊ）のアンテナ１０ｊは、複数の細線を束ねたものを磁心１４ｊとし、両端部をギャップ付き副磁路部材１５ｊから遠ざかるように曲げたものである。ギャップ付副磁路部材はフェライト材を用い、コイル８に隣接するよう固着させ、ほぼコイルの厚み分のギャップＧを副磁路部材１５ｊの両端部に形成している。
以上の実施例によれば、入射した磁束はコイルを巻いた磁心の主たる磁気回路を通過するだけでなく、一部がこのギャップ付副磁路部材を介して帰還し主たる磁気回路内を回ることになり、流入した磁束を主たる磁気回路と別の閉磁路で効率よく回し、結果的に高い出力電圧が得られる。
図２に、本発明によるアンテナの他の実施例を示す。図２（ａ）のアンテナ３０ａは、棒状のフェライト材の両端が垂直に立ち上がって曲がる端部３１ａを有し、さらにその先端部３２ａが磁心３４ａと並行な方向に曲がって形成したものである。そして中央部にコイル８を巻回し、その両端部を繋いで連絡する副磁路部材３５ａを設け、中央にギャップＧを設けた副磁路部材としている。
図２（ｂ）のアンテナ３０ｂは、図１（ｄ）のアンテナ１０ｄと同様に金属箔の帯体から図のような端部３１ｂと３２ｂを一体に打ち抜いた薄帯を複数枚積層したもので、その中央部にコイル８を巻回し、ギャップＧを形成するように副磁路部材３５ｂを設けたものである。
図２（ｃ）のアンテナ３０ｃは、同じく図１（ｅ）と同様のものであるが、端部３１ｃをさらに曲げた先端部３２ｃを形成し、また中央部にギャップＧを形成したギャップ付副磁路部材となしたものである。
図２（ｄ）のアンテナ３０ｄは、図示する通りアンテナ３０ｂと同様のものであるが、副磁路部材３５ｄを磁心３４ｄの側面に設け、中央のギャップＧを介して設けたものである。
図２（ｅ）のアンテナ３０ｅは、同じく副磁路部材３５ｅを磁心３４ｅの側面に設けたものであるが、ギャップＧを磁心３４ｅの側面との間に設けたものである。
図２（ｆ）のアンテナ３０ｆは、図２（ｃ）の端部を斜め上方向に曲げたものである。磁心３４ｆの両端部を繋いで連絡する副磁路部材３５ｆを設け、中央にギャップＧを介している。
図２（ｂ）のアンテナ３０ｂは、図１（ｄ）のアンテナ１０ｄと同様に金属箔の帯体から図のような端部３１ｂと３２ｂを一体に打ち抜いた薄帯を複数枚積層したもので、その中央部にコイル８を巻回し、ギャップＧを形成するように副磁路部材３５ｂを設けたものである。
図２（ｃ）のアンテナ３０ｃは、同じく図１（ｅ）と同様のものであるが、端部３１ｃをさらに曲げた先端部３２ｃを形成し、また中央部にギャップＧを形成したギャップ付副磁路部材となしたものである。
図２（ｄ）のアンテナ３０ｄは、図示する通りアンテナ３０ｂと同様のものであるが、副磁路部材３５ｄを磁心３４ｄの側面に設け、中央のギャップＧを介して設けたものである。
図２（ｅ）のアンテナ３０ｅは、同じく副磁路部材３５ｅを磁心３４ｅの側面に設けたものであるが、ギャップＧを磁心３４ｅの側面との間に設けたものである。
図２（ｆ）のアンテナ３０ｆは、図２（ｃ）の端部を斜め上方向に曲げたものである。磁心３４ｆの両端部を繋いで連絡する副磁路部材３５ｆを設け、中央にギャップＧを介している。
図３に、本発明によるアンテナの更に他の実施例を示す。図３（ａ）は先端部５２ａが２方向に曲がって延びたアンテナである。図３（ｂ）は積層型であるが先端部５２ｂを扇型となし広がりを持たせている。図３（ｃ）は積層した薄帯の先端部５２ｃを放射状に曲げて広がりをもたせている。図３（ｄ）は図３（ｃ）に対して先端部５２ｄの曲がりの方向を変えて形成したものである。これらのアンテナ５０ａ〜５０ｄにおいても上記した実施例と同様の効果が得られるものである。
以下、実施例について説明する。ここでは図１６に示す電波腕時計に模した試験装置と図１７に示す等価回路に沿って本発明のアンテナと従来のアンテナの出力電圧等を測定し比較した。
図１７において、Ｌがアンテナの磁心１と巻線８で構成されるコイルである。Ｒがコイルの直流抵抗と交流抵抗の総和である。このコイルに磁束の時間変化による電圧Ｖが検出される。ここでアンテナと並列にコンデンサＣが接続され、このコンデンサＣと先に述べたコイルＬが電気的に共振し、コンデンサの両端にはＱ倍の電圧が発生し、アンテナとして動作する。比較試験は図１６に示す電波腕時計に模した厚さ１ｍｍの金属製（ステンレスＳＵＳ４０３）の筐体７０の中に評価アンテナを配置し、上記等価回路による電圧Ｖを測定した。
図１７において、Ｌがアンテナの磁心１と巻線８で構成されるコイルである。Ｒがコイルの直流抵抗と交流抵抗の総和である。このコイルに磁束の時間変化による電圧Ｖが検出される。ここでアンテナと並列にコンデンサＣが接続され、このコンデンサＣと先に述べたコイルＬが電気的に共振し、コンデンサの両端にはＱ倍の電圧が発生し、アンテナとして動作する。比較試験は図１６に示す電波腕時計に模した厚さ１ｍｍの金属製（ステンレスＳＵＳ４０３）の筐体７０の中に評価アンテナを配置し、上記等価回路による電圧Ｖを測定した。
（実施例１、２）
実施例１として、図１（ｃ）のアンテナ１０ｃを製造した。磁心としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、断面部が１．５ｍｍ角、長さ１６ｍｍ、曲がり部高さ７．５ｍｍを使用し、巻線８はフェライトコアの表面を絶縁した線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。次に、副磁路部材１５ｃは板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍの上記と同じフェライトを用いて、プラスチック（ＰＥＴ）製の介在部材を置いて両端共にギャップＧ＝０．２ｍｍのギャップ付副磁路部材を形成した。このアンテナの設置面積は幅１．５ｍｍ、長さ１６ｍｍと同じに収まっている。尚、巻線コイルの形状は特に限定するものではないが、製造上は円形が望ましい。
従来例は、直線の磁心（副磁路部材なし）に巻線を巻いたアンテナを用いて行った。実施例１の磁心と同じフェライトを用いて、幅１．５ｍｍ、長さ１６ｍｍ、巻線ストッパとしての立ち上がりを含めて高さ２．５ｍｍとし、巻線８も実施例１と同じ細線を同じ条件で巻回したものである。
また、実施例２として、図１（ｄ）のアンテナ１０ｄを製造した。磁心としてコバルト基アモルファス（日立金属製ＡＣＯ−５ＳＦ）製の金属箔（板厚１５μｍ）から幅１ｍｍ、長さ１６ｍｍ、曲がり部の高さ７．５ｍｍの薄帯に打ち抜き、この薄帯を３０枚積層して、磁心としての厚み０．４５ｍｍの積層体とした。そして、巻線８は積層体コアの表面を絶縁した後に線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。ギャップ付副磁路部材は、上記と同じアモルファス金属箔を用いて幅１．５ｍｍの部材１５ｄを１枚用意し、これとプラスチック（ＰＥＴ）製の介在部材により、両端共にギャップＧ＝０．２ｍｍに形成した。
以上のアンテナを図１６に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表１に示す。
実施例１として、図１（ｃ）のアンテナ１０ｃを製造した。磁心としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、断面部が１．５ｍｍ角、長さ１６ｍｍ、曲がり部高さ７．５ｍｍを使用し、巻線８はフェライトコアの表面を絶縁した線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。次に、副磁路部材１５ｃは板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍの上記と同じフェライトを用いて、プラスチック（ＰＥＴ）製の介在部材を置いて両端共にギャップＧ＝０．２ｍｍのギャップ付副磁路部材を形成した。このアンテナの設置面積は幅１．５ｍｍ、長さ１６ｍｍと同じに収まっている。尚、巻線コイルの形状は特に限定するものではないが、製造上は円形が望ましい。
従来例は、直線の磁心（副磁路部材なし）に巻線を巻いたアンテナを用いて行った。実施例１の磁心と同じフェライトを用いて、幅１．５ｍｍ、長さ１６ｍｍ、巻線ストッパとしての立ち上がりを含めて高さ２．５ｍｍとし、巻線８も実施例１と同じ細線を同じ条件で巻回したものである。
また、実施例２として、図１（ｄ）のアンテナ１０ｄを製造した。磁心としてコバルト基アモルファス（日立金属製ＡＣＯ−５ＳＦ）製の金属箔（板厚１５μｍ）から幅１ｍｍ、長さ１６ｍｍ、曲がり部の高さ７．５ｍｍの薄帯に打ち抜き、この薄帯を３０枚積層して、磁心としての厚み０．４５ｍｍの積層体とした。そして、巻線８は積層体コアの表面を絶縁した後に線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。ギャップ付副磁路部材は、上記と同じアモルファス金属箔を用いて幅１．５ｍｍの部材１５ｄを１枚用意し、これとプラスチック（ＰＥＴ）製の介在部材により、両端共にギャップＧ＝０．２ｍｍに形成した。
以上のアンテナを図１６に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表１に示す。
（実施例３，４）
次に、アンテナを金属ケースの中に収容しない状況で、ギャップ付副磁路部材を設けたアンテナの効果について比較検討した。
実施例３として、図１（ｇ）のアンテナ１０ｇを製造した。磁心１４ｇとしては図１９に示す従来例と同じ構造のものを用いて、これに板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍの同じフェライト製部材１５ｇを設置した。そして、中央のギャップＧをプラスチック（ＰＥＴ）製の部材により調整し変化させた。
実施例４は図１（ｈ）のアンテナ１０ｈである。磁心１４ｈとしては図１９に示す従来例と同じ構造のものを用いて、これに板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、長さ１６ｍｍの同じフェライト製部材１５ｈを設けた。そして、両側のギャップＧをプラスチック（ＰＥＴ）製の部材により調整し変化させた。
比較例として、図１（ｈ）と同じアンテナ構造であるが、副磁路部材を磁性体ではなく、電気的な良導電体である銅板としたものを用いた。銅板は板厚０．２５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍを用いて、両側のギャップＧをプラスチック（ＰＥＴ）製の部材により調整し変化させた。
従来例は、上記した図１９のアンテナを用いた。
出力電圧の測定は外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。Ｑ値の測定はインピーダンスメータを用い駆動電圧０．０５Ｖでの値を求めた。結果を表２に示す。
次に、アンテナを金属ケースの中に収容しない状況で、ギャップ付副磁路部材を設けたアンテナの効果について比較検討した。
実施例３として、図１（ｇ）のアンテナ１０ｇを製造した。磁心１４ｇとしては図１９に示す従来例と同じ構造のものを用いて、これに板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍの同じフェライト製部材１５ｇを設置した。そして、中央のギャップＧをプラスチック（ＰＥＴ）製の部材により調整し変化させた。
実施例４は図１（ｈ）のアンテナ１０ｈである。磁心１４ｈとしては図１９に示す従来例と同じ構造のものを用いて、これに板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、長さ１６ｍｍの同じフェライト製部材１５ｈを設けた。そして、両側のギャップＧをプラスチック（ＰＥＴ）製の部材により調整し変化させた。
比較例として、図１（ｈ）と同じアンテナ構造であるが、副磁路部材を磁性体ではなく、電気的な良導電体である銅板としたものを用いた。銅板は板厚０．２５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍを用いて、両側のギャップＧをプラスチック（ＰＥＴ）製の部材により調整し変化させた。
従来例は、上記した図１９のアンテナを用いた。
出力電圧の測定は外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。Ｑ値の測定はインピーダンスメータを用い駆動電圧０．０５Ｖでの値を求めた。結果を表２に示す。
実施例３において、ギャップＧは１．０〜４．０ｍｍで出力電圧とＱ値と共に従来例よりも高い値を示し、ギャップ付副磁路部材を設けた効果が確認された。しかし、このアンテナ構造の場合、ギャップＧが４．０ｍｍになると３．０ｍｍに比べ出力電圧とＱ値は低下する方向にある。また、ギャップＧが１．０ｍｍ未満となってもＱ値は大差ないが出力電圧は低下する方向にあると考えられる。しかしながら、いずれにしても従来例よりは高い特性が得られた。
実施例４において、出力電圧とＱ値が共に高くバランスがとれたギャップＧは０．５ｍｍであった。ギャップが小さくなるとＱ値は未だしも出力電圧は低くなる傾向にある。しかし、０．０２５ｍｍでも従来例よりは高い値を得られた。
比較例は、前記特許文献３の導電性のシールド部材を設けた構造と類似であると考えられるが、出力電圧は上記実施例とは桁違いに小さくなるので測定はしていない。ギャップＧが０ｍｍでは磁束を捕らえる働きが抑制され出力電圧は急減する。また、ギャップＧが８．０ｍｍ以上になるとＱ値が高まるのは銅板の影響がなくなったからと考える。
以上のように本発明によれば、磁心の一部に磁気抵抗の高いギャップ付副磁路部材を設けたことにより、磁心の内部に流入した磁束の一部を内部に留め、高いＱ値と高い出力電圧を得ることができる。また、ギャップＧの距離はアンテナ構造の違いにより差はあるが、０．０２５〜３ｍｍの間に調整することが有効である。尚、ギャップ付副磁路部材を用いたアンテナは共振電流による外部へ流出する磁束が減少するので、上記実施例３、４のアンテナを金属製筐体に収めた場合も有利な結果が得られた。
また、上述した通り、磁心を筐体底部に設置しつつその一部を曲げたことにより多くの磁束を収束しつつ、設置自由度を持つ高感度なアンテナが可能となった。磁心は実施例で述べたフェライト、アモルファス、微結晶材料の棒状、板状、線状のいずれでも可能である。また、文字盤を切り抜きコイル部や磁心端部を意匠的に外部に見せることも可能である。尚、磁心の端部を曲げるのは両端に限るものではなく片端だけを曲げても、また曲げる角度も任意で実施できる。また、複数本の細線を束ねてコイルで巻回したワイヤ型のアンテナでも本発明として実施できる。
実施例４において、出力電圧とＱ値が共に高くバランスがとれたギャップＧは０．５ｍｍであった。ギャップが小さくなるとＱ値は未だしも出力電圧は低くなる傾向にある。しかし、０．０２５ｍｍでも従来例よりは高い値を得られた。
比較例は、前記特許文献３の導電性のシールド部材を設けた構造と類似であると考えられるが、出力電圧は上記実施例とは桁違いに小さくなるので測定はしていない。ギャップＧが０ｍｍでは磁束を捕らえる働きが抑制され出力電圧は急減する。また、ギャップＧが８．０ｍｍ以上になるとＱ値が高まるのは銅板の影響がなくなったからと考える。
以上のように本発明によれば、磁心の一部に磁気抵抗の高いギャップ付副磁路部材を設けたことにより、磁心の内部に流入した磁束の一部を内部に留め、高いＱ値と高い出力電圧を得ることができる。また、ギャップＧの距離はアンテナ構造の違いにより差はあるが、０．０２５〜３ｍｍの間に調整することが有効である。尚、ギャップ付副磁路部材を用いたアンテナは共振電流による外部へ流出する磁束が減少するので、上記実施例３、４のアンテナを金属製筐体に収めた場合も有利な結果が得られた。
また、上述した通り、磁心を筐体底部に設置しつつその一部を曲げたことにより多くの磁束を収束しつつ、設置自由度を持つ高感度なアンテナが可能となった。磁心は実施例で述べたフェライト、アモルファス、微結晶材料の棒状、板状、線状のいずれでも可能である。また、文字盤を切り抜きコイル部や磁心端部を意匠的に外部に見せることも可能である。尚、磁心の端部を曲げるのは両端に限るものではなく片端だけを曲げても、また曲げる角度も任意で実施できる。また、複数本の細線を束ねてコイルで巻回したワイヤ型のアンテナでも本発明として実施できる。
（実施例５）
実施例５として、図４（ａ）のアンテナ７０を製造した。磁心７１としてアモルファス合金、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（板厚２０μｍ以下）を長さ２３ｍｍ、幅２．５ｍｍとして２０〜３０層積層した。また、その積層した磁心の片側に、長さ４０ｍｍ、幅２．５ｍｍの軟磁性金属箔帯をおのおの絶縁被膜した後、４〜１０層を積層した。巻線８はこの磁心７１の周囲に線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。その後、後から積層した長い軟磁性金属箔帯の端部同士を対向させ、その中間部をプラスチック（ＰＥＴ）製の介在部材９０により固定し、ギャップＧを設けた副磁路部材７を形成した。この副磁路部材７により共振時の磁束の回帰ルートを作るが、この回帰量はアンテナの置かれた筐体金属の材質、形状、寸法によって最適値が異なるため、部材の比透磁率、断面積、主磁路部材との接触面積等を適宜増減させて最適値を決定するものである。また、アンテナ自体が小さかったり構造が複雑である場合、副磁路部材の組み付けは実質的に困難を伴い、またコストが増大する。一例として図４（ｂ）のように磁性粉末を含んだ粘性を有する塗料を、コイル外径部を覆い、かつ磁心に連なるように塗布することで副磁路部材とすることも可能である。
実施例５として、図４（ａ）のアンテナ７０を製造した。磁心７１としてアモルファス合金、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（板厚２０μｍ以下）を長さ２３ｍｍ、幅２．５ｍｍとして２０〜３０層積層した。また、その積層した磁心の片側に、長さ４０ｍｍ、幅２．５ｍｍの軟磁性金属箔帯をおのおの絶縁被膜した後、４〜１０層を積層した。巻線８はこの磁心７１の周囲に線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。その後、後から積層した長い軟磁性金属箔帯の端部同士を対向させ、その中間部をプラスチック（ＰＥＴ）製の介在部材９０により固定し、ギャップＧを設けた副磁路部材７を形成した。この副磁路部材７により共振時の磁束の回帰ルートを作るが、この回帰量はアンテナの置かれた筐体金属の材質、形状、寸法によって最適値が異なるため、部材の比透磁率、断面積、主磁路部材との接触面積等を適宜増減させて最適値を決定するものである。また、アンテナ自体が小さかったり構造が複雑である場合、副磁路部材の組み付けは実質的に困難を伴い、またコストが増大する。一例として図４（ｂ）のように磁性粉末を含んだ粘性を有する塗料を、コイル外径部を覆い、かつ磁心に連なるように塗布することで副磁路部材とすることも可能である。
（実施例６）
次に、ギャップ介さずに副磁路部材を設置した場合の本発明の具体的なアンテナの実施態様を図面と共に説明する。
図５は第６の実施例を示すアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）であり、ボビン等のケースは省略した説明用の概略図である（以下の実施例も同様）。アンテナの磁心１ａ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系磁性合金等の軟磁性金属箔帯（板厚２０μｍ以下）を図示のようなバーベル状に打ち抜いたもので、この薄帯を３０枚〜４０枚を絶縁体を介して積層し一体化している。この磁心の中央部に８００〜１４００ターン程度のコイル８ａを巻回して主磁路部材４ａとしている。磁心１ａの両端の下端面５ａには、エアギャップを設けることなく比透磁率が１００以下の副磁路部材３ａを接続して閉磁路を構成している。この副磁路部材により共振時の磁束の回帰ルートを作るのであるが、この回帰量はアンテナの置かれた筐体金属の材質、形状、寸法によって最適値が異なるため、部材の比透磁率、断面積、主磁路部材との接触面積等を適宜増減させて最適値を決定する。これについては下述する。
次に、ギャップ介さずに副磁路部材を設置した場合の本発明の具体的なアンテナの実施態様を図面と共に説明する。
図５は第６の実施例を示すアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）であり、ボビン等のケースは省略した説明用の概略図である（以下の実施例も同様）。アンテナの磁心１ａ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系磁性合金等の軟磁性金属箔帯（板厚２０μｍ以下）を図示のようなバーベル状に打ち抜いたもので、この薄帯を３０枚〜４０枚を絶縁体を介して積層し一体化している。この磁心の中央部に８００〜１４００ターン程度のコイル８ａを巻回して主磁路部材４ａとしている。磁心１ａの両端の下端面５ａには、エアギャップを設けることなく比透磁率が１００以下の副磁路部材３ａを接続して閉磁路を構成している。この副磁路部材により共振時の磁束の回帰ルートを作るのであるが、この回帰量はアンテナの置かれた筐体金属の材質、形状、寸法によって最適値が異なるため、部材の比透磁率、断面積、主磁路部材との接触面積等を適宜増減させて最適値を決定する。これについては下述する。
（実施例７）
図６は第７の実施例を示すアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）の概略図である。このアンテナは、上記磁心１ａと同様に軟磁性金属薄帯の積層体からなる磁心１ｂと、これに同様に巻回したコイル８ｂとから主磁路部材４ｂを構成し、さらに磁心１ｂと同等あるいはそれ以下の比透磁率を有する第１の副磁路部材７ｂと前記主磁路部材の両端下端面５ｂと第１の副磁路部材７ｂとの間をエアギャップが生じないように比透磁率が１００以下の第２の副磁路部材３ｂを介在させて接続し閉磁路を構成している。第１の副磁路部材７ｂは、軟磁性フェライト又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系磁性合金等の軟磁性金属箔帯（板厚２０μｍ以下）を積層したものでも良く、磁心１ｂと同様の積層体あるいはバルク材で良い。但し、その比透磁率としては磁心１ｂと同等あるいはそれ以下のものを用いる。例えば、磁心１ｂの比透磁率が１０００００〜８００００であるとき、第１の副磁路部材７ｂのそれは１０００００〜３００程度とする。その上で両者の間にさらに比透磁率の小さな第２の副磁路部材３ｂを介在させる。この比透磁率は１００以下とし、さらに直交する断面積や主磁路部材との接触面積等を調節して共振時の磁束の回帰ルートを調整するのである。また、本例では主磁路部材４ｂと第１の副磁路部材７ｂの積層方向が同じになるようになし、つまり薄帯同士が交差しないようにして共振時の磁束の流れによる渦電流を生じ難くしている。
図６は第７の実施例を示すアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）の概略図である。このアンテナは、上記磁心１ａと同様に軟磁性金属薄帯の積層体からなる磁心１ｂと、これに同様に巻回したコイル８ｂとから主磁路部材４ｂを構成し、さらに磁心１ｂと同等あるいはそれ以下の比透磁率を有する第１の副磁路部材７ｂと前記主磁路部材の両端下端面５ｂと第１の副磁路部材７ｂとの間をエアギャップが生じないように比透磁率が１００以下の第２の副磁路部材３ｂを介在させて接続し閉磁路を構成している。第１の副磁路部材７ｂは、軟磁性フェライト又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系磁性合金等の軟磁性金属箔帯（板厚２０μｍ以下）を積層したものでも良く、磁心１ｂと同様の積層体あるいはバルク材で良い。但し、その比透磁率としては磁心１ｂと同等あるいはそれ以下のものを用いる。例えば、磁心１ｂの比透磁率が１０００００〜８００００であるとき、第１の副磁路部材７ｂのそれは１０００００〜３００程度とする。その上で両者の間にさらに比透磁率の小さな第２の副磁路部材３ｂを介在させる。この比透磁率は１００以下とし、さらに直交する断面積や主磁路部材との接触面積等を調節して共振時の磁束の回帰ルートを調整するのである。また、本例では主磁路部材４ｂと第１の副磁路部材７ｂの積層方向が同じになるようになし、つまり薄帯同士が交差しないようにして共振時の磁束の流れによる渦電流を生じ難くしている。
（実施例８）
図７は第８の実施例を示すアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）の概略図である。このアンテナは、磁心１ｃとコイル８ｃからなる主磁路部材４ｃは上記した実施例と同じ構成である。ここでは、第１の副磁路部材７ｃは磁心１ｃと同等あるいはそれ以下の比透磁率を有する薄帯を複数枚積層した積層体から構成している。このことは上記第２の実施例と同様である。そして第１の副磁路部材７ｃと主磁路部材４ｃの下端面５ｃとの間にはエアギャップが生じないように第２の副磁路部材３ｃを接続し、この第２の副磁路部材３ｃの他面に第１の副磁路部材７ｃを接続し閉磁路を構成している。また、本例では主磁路部材４ｃと第１の副磁路部材７ｃの積層方向が交差しており第２の実施例よりも渦電流を生じ易い構成ではあるが、主磁路部材４ｃと第１の副磁路部材７ｃの軸線をずらすことにより磁束の流れが出きるだけ平行に流れるように導き渦電流の抑制を図っている。そして、共振時の磁束の回帰ルートを調整は上記実施例と同様に行うことができる。
尚、主磁路部材の磁心、第１の副磁路部材は金属薄帯の他に、フェライト、アモルファス、ナノ結晶材料等の棒状、板状、線状のいずれの形態でも可能である。
図７は第８の実施例を示すアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）の概略図である。このアンテナは、磁心１ｃとコイル８ｃからなる主磁路部材４ｃは上記した実施例と同じ構成である。ここでは、第１の副磁路部材７ｃは磁心１ｃと同等あるいはそれ以下の比透磁率を有する薄帯を複数枚積層した積層体から構成している。このことは上記第２の実施例と同様である。そして第１の副磁路部材７ｃと主磁路部材４ｃの下端面５ｃとの間にはエアギャップが生じないように第２の副磁路部材３ｃを接続し、この第２の副磁路部材３ｃの他面に第１の副磁路部材７ｃを接続し閉磁路を構成している。また、本例では主磁路部材４ｃと第１の副磁路部材７ｃの積層方向が交差しており第２の実施例よりも渦電流を生じ易い構成ではあるが、主磁路部材４ｃと第１の副磁路部材７ｃの軸線をずらすことにより磁束の流れが出きるだけ平行に流れるように導き渦電流の抑制を図っている。そして、共振時の磁束の回帰ルートを調整は上記実施例と同様に行うことができる。
尚、主磁路部材の磁心、第１の副磁路部材は金属薄帯の他に、フェライト、アモルファス、ナノ結晶材料等の棒状、板状、線状のいずれの形態でも可能である。
（実施例９）
図８は第９の実施例であり、第７の副磁路部材３ｂを取り除き、エアギャップで構成したアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）の概略図である。副磁路部材７ｄは磁心４ｃと同等あるいはそれ以下の比透磁率を有する薄帯を複数枚積層した積層体から構成している。この副磁路部材は主磁路部材の端面５ｄとエアギャップを介して磁束が通り抜けるようボビン（図示せず）により固定され、閉磁路を構成している。また、本例では主磁路部材と副磁路部材７ｄの積層方向が交差しておらず第２の実施例と同様に渦電流の発生が生じ難い構成である。
図８は第９の実施例であり、第７の副磁路部材３ｂを取り除き、エアギャップで構成したアンテナの正面図（ａ）と側面図（ｂ）の概略図である。副磁路部材７ｄは磁心４ｃと同等あるいはそれ以下の比透磁率を有する薄帯を複数枚積層した積層体から構成している。この副磁路部材は主磁路部材の端面５ｄとエアギャップを介して磁束が通り抜けるようボビン（図示せず）により固定され、閉磁路を構成している。また、本例では主磁路部材と副磁路部材７ｄの積層方向が交差しておらず第２の実施例と同様に渦電流の発生が生じ難い構成である。
実施例で用いる副磁路部材あるいは第２の副磁路部材は、可撓性のある高分子材料（樹脂材あるいはゴム材）に金属磁性体粉（フェライト粉、アモルファス合金粉ほか）を分散して電磁波吸収機能を持たせた柔軟性複合材を用いることができる。例えば、可撓性高分子材料に導電性を有する繊維状の材料を分散した電磁波反射層と、その表裏両面に可撓性高分子材料に金属磁性体扁平形状粉を分散した第１の電磁波吸収層と、可撓性高分子材料に金属磁性体粒形状粉を分散した第２の電磁波吸収層とを順次積層し熱圧着したものがある。前記電磁波反射層に分散させる導電性を有する材料としては、例えばカーボン繊維や金属繊維であって、これを可撓性高分子材料中に分散させてシート状に成形する。また、電磁波吸収層に用いる金属磁性体粉としては、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｎｂ−Ｓｉ−Ｂ系等のナノ結晶磁性合金から水アトマイズ法により製造した粒形状粉をアトライタにて摩砕することにより製造した平均粒径が０．１〜５０μｍで平均厚さが３μｍの扁平形状粉であって、これを可撓性高分子材料中に分散させてシート状に成形して電磁波吸収層としたものがある。一方、金属磁性体扁平形状粉としてカルボニル鉄合金、アモルファス合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、モリブデンパーマロイ、スーパーマロイ等の扁平形状粉を用いてこれを可撓性高分子材料中に分散させてシート状に成形して電磁波吸収層とすることができる。また、前記可撓性高分子材料としては、有機物で柔軟性があり、比重が１．５以下であり、好ましくは耐候性を有する樹脂で、例えばクロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーン樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、例えば上記した第１の電磁波吸収層と第２の電磁波吸収層をそれぞれ単独で用いるような単層構造も望ましく、従来から使用される低比透磁率の柔軟性複合材を用いることが出来る。結局、本発明においては、比透磁率さえ満足すれば複合材の構造は限定するものではない。
このような柔軟性複合材を用いることによって、その複合材を用いた部分はそれ自身でギャップを有している磁気特性となり、磁気的にはあたかもギャップを有しているように見なせる。これによって調整が面倒なエアギャップを設けることなく磁束を閉磁路内に帰還させることができる。また、エアギャップを設ける必要がないので微妙な精度を必要とせず製造がし易く、安定した性能を維持できる点で有利である。また、磁心とコイルは、従来から樹脂製ケース内に収容することが行われるが、これを副磁路部材をも収容するような樹脂ケースとなし、この空洞部分に溶融状態の上記柔軟性複合材の原料を射出成型されたコイルボビンの一部に流し込んで副磁路部材を一体成形することもできる。また、樹脂ケース内に上記で示したような第１の副磁路部材を収容した後、主磁路部材とこの第１の副磁路部材との間に形成される隙間に柔軟性複合材の原料を流し込んで第２の副磁路部材を一体成形して製造することができる。このような手段を用いればさらに安価で生産性に優れている。
（実施例１０）
実施例１０は、第１の副磁路部材と第２の副磁路部材は図６に示すアンテナ構造のもので、磁心としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、断面部が１．５ｍｍ角、長さ１６ｍｍを使用し、巻線８はフェライトコアの表面を絶縁した線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。次に、第１の副磁路部材は、板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、比透磁率５００のフェライト板を用い、第２の副磁路部材は、比透磁率約５０の柔軟性複合材を密着して介在させたもので、磁心との接触断面積を一定とし、柔軟性複合材の厚さｔを変化させたときのＱ値及び感度（出力電圧）を測定した。
このアンテナを図１６に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表３に示す。
実施例１０は、第１の副磁路部材と第２の副磁路部材は図６に示すアンテナ構造のもので、磁心としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、断面部が１．５ｍｍ角、長さ１６ｍｍを使用し、巻線８はフェライトコアの表面を絶縁した線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。次に、第１の副磁路部材は、板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、比透磁率５００のフェライト板を用い、第２の副磁路部材は、比透磁率約５０の柔軟性複合材を密着して介在させたもので、磁心との接触断面積を一定とし、柔軟性複合材の厚さｔを変化させたときのＱ値及び感度（出力電圧）を測定した。
このアンテナを図１６に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表３に示す。
（実施例１１）
実施例１１は、副磁路部材は図５に示すアンテナ構造のもので、磁心としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、断面部が１．５ｍｍ角、長さ１６ｍｍを使用し、巻線８はフェライトコアの表面を絶縁した線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。副磁路部材は、板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、比透磁率５０の柔軟性複合材を用いて主磁路部材（磁心）に密着して接続したものである。このとき、柔軟性複合材の厚さｔを変化させたときのＱ値及び感度（出力電圧）を測定した。
このアンテナを図１６に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表４に示す。
実施例１１は、副磁路部材は図５に示すアンテナ構造のもので、磁心としてＭｎ−Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、断面部が１．５ｍｍ角、長さ１６ｍｍを使用し、巻線８はフェライトコアの表面を絶縁した線径０．０７ｍｍのエナメル被膜銅線１２００ターンを、長さ１２ｍｍの範囲で巻き付けた。副磁路部材は、板厚０．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、比透磁率５０の柔軟性複合材を用いて主磁路部材（磁心）に密着して接続したものである。このとき、柔軟性複合材の厚さｔを変化させたときのＱ値及び感度（出力電圧）を測定した。
このアンテナを図１６に示す金属ケース７０の中に設置し、外部より電磁波の磁界成分に相当する交流磁界の実効値として周波数４０ｋＨｚ、磁界強度１４ｐＴの磁界を印加して出力電圧を測定した。結果を表４に示す。
以上の通り実施例１０、１１より副磁路部材を設けることによりＱ値及び感度が向上することが確認された。柔軟性複合材の厚みを変化させることによりＱ値及び感度が変化する。これにより副磁路部材の効果を引き出す最適値を調整することができる。例えば、本例ではＱ値及び感度が共に高い値を示すのは実施例１の場合、ｔ＝０．５〜１．０ｍｍであり、実施例２の場合、ｔ＝１．０〜２．０ｍｍである。主磁路部材や第１の副磁路部材を積層体で構成した場合や材質を変更した場合であっても、第２の副磁路部材の厚みを変えることにより高いＱ値及び感度を容易に出すことが出来る。尚、厚み調節、即ち断面積の調節に代えて接触面積を変えることによっても同様の調節が可能である。これらのことは、エアギャップを設けて調節する場合がミクロンオーダでギャップ調節が必要になることから比べると格段の効果である。
（実施例１２）
次に、アンテナを内蔵した電波腕時計の正面図および側面図を図１１に示す。正面図のアンテナの図示は配置などが分かりやすいようにあえて実線で示している。電波腕時計は金属製（例えばステンレス製）の筐体ケース２１と、ムーブメント２２と周辺部品、ガラス製の蓋２３と、金属製（例えばステンレス製）の裏蓋２４とからなり、アンテナ１０をムーブメント２２と裏蓋２４との間に配置している。図１に示すアンテナ１０では磁心の端部１１を底面から立ち上がるようにガラス蓋２３の方向に曲げて配置している。よって、磁心の中央部は裏蓋側に隣接しているものの磁束の出入り口となる磁心端部１１は電磁波の入射方向に向いた構造となっている。また、図１２に示すように端部３１の先端部３２は端部とはさらに別の方向に曲げている構造としてもよい。これにより、磁束をさらに捉え易い電波腕時計とすることができる。
時計は駆動機能を集約したムーブメントが大部分の容積を占有し、また人間に対する表示面（文字盤）も必須である。このためアンテナは裏蓋近くに配置することを余儀なくされる。この場合アンテナは周囲を金属部品により囲まれることになるが、この実施例によれば、アンテナの共振電流による磁束が最も多く流出する磁心端部を磁気シールドされた筐体底部周辺の金属から離すように非金属部（ガラス製の蓋等）に向けて曲げて立設している。これにより、外部からの磁束の流入量が多く、筐体底部金属から遠いガラス面近くの磁束をより多く捕らえ、かつ筐体底部の金属接近の影響を最小限にできる。
尚、上記電波腕時計において、立ち上がった磁心の端部を時計文字盤のデザインの一部として表面に現われるようにしても良い。例えば、磁心端部が文字盤を貫き、表示面に現われるようにして、これをひとつのデザインとして利用することである。このとき磁心端部は表示部まで出ているのでより高感度となる。逆に、端部は垂直に立設している必要もない。周囲の状況によって磁束を受けとめやすい方向や角度を有していれば良い。
また、アンテナ１ｅの配置は、主磁路部材４ｅ側が筐体内の内部（中央）側に向かい、第１、第２の副磁路部材を含む副磁路部材７ｅ，３ｅが筐体の周縁部側に沿って配置している。この様な配置は、比較的自由度があり感度調整や組立て性に優れた配置である。
次に、アンテナを内蔵した電波腕時計の正面図および側面図を図１１に示す。正面図のアンテナの図示は配置などが分かりやすいようにあえて実線で示している。電波腕時計は金属製（例えばステンレス製）の筐体ケース２１と、ムーブメント２２と周辺部品、ガラス製の蓋２３と、金属製（例えばステンレス製）の裏蓋２４とからなり、アンテナ１０をムーブメント２２と裏蓋２４との間に配置している。図１に示すアンテナ１０では磁心の端部１１を底面から立ち上がるようにガラス蓋２３の方向に曲げて配置している。よって、磁心の中央部は裏蓋側に隣接しているものの磁束の出入り口となる磁心端部１１は電磁波の入射方向に向いた構造となっている。また、図１２に示すように端部３１の先端部３２は端部とはさらに別の方向に曲げている構造としてもよい。これにより、磁束をさらに捉え易い電波腕時計とすることができる。
時計は駆動機能を集約したムーブメントが大部分の容積を占有し、また人間に対する表示面（文字盤）も必須である。このためアンテナは裏蓋近くに配置することを余儀なくされる。この場合アンテナは周囲を金属部品により囲まれることになるが、この実施例によれば、アンテナの共振電流による磁束が最も多く流出する磁心端部を磁気シールドされた筐体底部周辺の金属から離すように非金属部（ガラス製の蓋等）に向けて曲げて立設している。これにより、外部からの磁束の流入量が多く、筐体底部金属から遠いガラス面近くの磁束をより多く捕らえ、かつ筐体底部の金属接近の影響を最小限にできる。
尚、上記電波腕時計において、立ち上がった磁心の端部を時計文字盤のデザインの一部として表面に現われるようにしても良い。例えば、磁心端部が文字盤を貫き、表示面に現われるようにして、これをひとつのデザインとして利用することである。このとき磁心端部は表示部まで出ているのでより高感度となる。逆に、端部は垂直に立設している必要もない。周囲の状況によって磁束を受けとめやすい方向や角度を有していれば良い。
また、アンテナ１ｅの配置は、主磁路部材４ｅ側が筐体内の内部（中央）側に向かい、第１、第２の副磁路部材を含む副磁路部材７ｅ，３ｅが筐体の周縁部側に沿って配置している。この様な配置は、比較的自由度があり感度調整や組立て性に優れた配置である。
（実施例１３）
他のアンテナを内蔵した電波腕時計の正面図を図１３に示す。アンテナの形状が異なる以外は実施例１２に示した電波腕時計と構成は同じである。アンテナ１は、電波腕時計の金属製（例えばステンレス製）の筐体ケース２１の内周面にほぼ沿うように外形が形成されている。また、副磁路部材７は主磁路と外部の金属製筐体との間に形成した。このように副磁路部材を主磁路の外部の金属製筐体側に形成することで、副磁路部材を主磁路の筐体内部側に設けるよりも、主磁路に流れる磁束が筐体に逃げにくくなり、結果アンテナ特性が向上する。ムーブメントの機構により適宜形状は定められるが、副磁路部材を主磁路の外部の金属製筐体側に形成するように設計することが好ましい。
他のアンテナを内蔵した電波腕時計の正面図を図１３に示す。アンテナの形状が異なる以外は実施例１２に示した電波腕時計と構成は同じである。アンテナ１は、電波腕時計の金属製（例えばステンレス製）の筐体ケース２１の内周面にほぼ沿うように外形が形成されている。また、副磁路部材７は主磁路と外部の金属製筐体との間に形成した。このように副磁路部材を主磁路の外部の金属製筐体側に形成することで、副磁路部材を主磁路の筐体内部側に設けるよりも、主磁路に流れる磁束が筐体に逃げにくくなり、結果アンテナ特性が向上する。ムーブメントの機構により適宜形状は定められるが、副磁路部材を主磁路の外部の金属製筐体側に形成するように設計することが好ましい。
（実施例１４）
本発明のアンテナを内蔵したＲＦＩＤタグの一種であるキーレスエントリーシステム用のキー本体の正面図を図１４に示す。正面図のアンテナの図示は配置などが分かりやすいようにあえて実線で示している。キー本体は金属製の筐体ケース７４と、キーの開閉ボタン７３と、受発信のための回路基板７１と、アンテナ１から主に構成されている。また、図示するように筐体ケースの内面形状に合わせるように、両端の外周が略円弧形状に形成され、キー本体内のスペースを有効活用できるようにしている。副磁路部材７は、キー本体内のスペースを有効活用するために周縁部側に沿って設けている。
また、別のアンテナの配置として、図１５に示すように、副磁路部材３，７をプリント配線基板２００側として接着し、磁心の端部をプリント配線基板から離れるように曲げて設置することもできる。なお、図１５における磁心はＭｎ−Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、副磁路部材３は品名：日立金属製Ｋ−Ｅ０５０のアブソシールド材、副磁路部材７は品名：日立金属製Ｋ−Ｅ０２５のアブソシールド材を用いた。サイズはアンテナ全体の長さが１１ｍｍ、高さが２．９ｍｍ、幅３ｍｍである。また、副磁路部材３の厚みは０．５ｍｍ、副磁路部材７の厚みは０．２５ｍｍとして製造した。なお、プリント配線基板は多種多様な配線および回路部品が組み込まれるため、今回の試験においてはプリント配線基板のアンテナ設置面の裏側に鉄板２０１を一面に貼り付け、周波数は１２５ＫＨｚ感度測定（出力電圧測定）の磁界強度を４５ｎＴとして試験を行った。出力電圧とＱ値を表５に示す。また、比較として副磁路部材を設けなかったアンテナで測定した出力電圧とＱ値も併記する。
本発明のアンテナを内蔵したＲＦＩＤタグの一種であるキーレスエントリーシステム用のキー本体の正面図を図１４に示す。正面図のアンテナの図示は配置などが分かりやすいようにあえて実線で示している。キー本体は金属製の筐体ケース７４と、キーの開閉ボタン７３と、受発信のための回路基板７１と、アンテナ１から主に構成されている。また、図示するように筐体ケースの内面形状に合わせるように、両端の外周が略円弧形状に形成され、キー本体内のスペースを有効活用できるようにしている。副磁路部材７は、キー本体内のスペースを有効活用するために周縁部側に沿って設けている。
また、別のアンテナの配置として、図１５に示すように、副磁路部材３，７をプリント配線基板２００側として接着し、磁心の端部をプリント配線基板から離れるように曲げて設置することもできる。なお、図１５における磁心はＭｎ−Ｚｎ系フェライト（日立金属製フェライトＭＴ８０Ｄ）、副磁路部材３は品名：日立金属製Ｋ−Ｅ０５０のアブソシールド材、副磁路部材７は品名：日立金属製Ｋ−Ｅ０２５のアブソシールド材を用いた。サイズはアンテナ全体の長さが１１ｍｍ、高さが２．９ｍｍ、幅３ｍｍである。また、副磁路部材３の厚みは０．５ｍｍ、副磁路部材７の厚みは０．２５ｍｍとして製造した。なお、プリント配線基板は多種多様な配線および回路部品が組み込まれるため、今回の試験においてはプリント配線基板のアンテナ設置面の裏側に鉄板２０１を一面に貼り付け、周波数は１２５ＫＨｚ感度測定（出力電圧測定）の磁界強度を４５ｎＴとして試験を行った。出力電圧とＱ値を表５に示す。また、比較として副磁路部材を設けなかったアンテナで測定した出力電圧とＱ値も併記する。
送受信器やタグを用いるキーレスエントリーシステムやＲＦＩＤシステムにおいては、電波時計と同様にアンテナを筐体内の金属で囲まれた狭いスペースに収容することが求められるので、本発明のアンテナが有効であり、その効果も上記実施例と同様に得ることができる。
本発明のアンテナは、電波時計に用いられる電波受信用アンテナや自動車、住宅等のキーレスエントリーシステム、ＲＦＩＤタグシステムに用いることができる。特に形状の自由度が大きいので電波腕時計に適している。
１ａ〜１ｄ：磁心
３、７：副磁路部材
４ａ〜４ｄ：主磁路部材
８：コイル、巻線
９：渦電流
１０，３０，５０，７０：アンテナ
２１：金属製筐体
２２：ムーブメント
２３：ガラス製蓋
２４：裏蓋
２５：樹脂製筐体
２６：周辺部品
７０：金属製筐体
Ｇ：ギャップ、エアギャップ
３、７：副磁路部材
４ａ〜４ｄ：主磁路部材
８：コイル、巻線
９：渦電流
１０，３０，５０，７０：アンテナ
２１：金属製筐体
２２：ムーブメント
２３：ガラス製蓋
２４：裏蓋
２５：樹脂製筐体
２６：周辺部品
７０：金属製筐体
Ｇ：ギャップ、エアギャップ
Claims (12)
- 磁性体からなる磁心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前記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、
前記主磁路部材と、前記主磁路部材とは別体の副磁路部材を設け、前記副磁路部材はその両端部が前記主磁路部材とギャップを介して隣接するように配置され、かつ前記主磁路部材と副磁路部材は互いの隣接する側の面の少なくとも一部が平面状に形成されていることを特徴とするアンテナ。 - 前記主磁路部材の磁心は薄帯の単体又は薄帯の積層体であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
- 前記副磁路部材が前記主磁路部材の薄帯に対して薄帯の同一面における側面方向に配置されたことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
- 前記副磁路部材は薄帯の単体又は薄帯の積層体であり、前記主磁路部材の磁心の薄帯と副磁路部材の薄帯が平行に配置されたことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
- 前記磁心は板状のフェライトからなることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
- 当該ギャップは０．０２５〜３ｍｍとしたことを特徴とする請求項１乃至５に記載のアンテナ。
- 前記副磁路部材が前記主磁路部材より小さい比透磁率を有する材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載のアンテナ。
- 前記アンテナは金属製筐体、もしくは金属製部材が内部に備えられた筐体内に設置され、前記筐体内に設置された場合、前記金属製筐体もしくは金属製部材に対して、前記磁心の端部を遠ざかる方向に曲げたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記磁心端部の先端部をさらに異なる方向に曲げたことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ。
- 金属製筐体、ムーブメント（周辺部品含む）、非金属製蓋、金属製裏蓋を有する腕時計に磁気センサ型のアンテナを内蔵した電波時計において、前記磁気センサ型のアンテナは、請求項１乃至９の何れかに記載のアンテナを用い、前記主磁路部材が前記金属製筐体の内部側に、前記副磁路部材が金属製筐体の周縁部側に配置されていることを特徴とする電波時計。
- 請求項１乃至９の何れかに記載のアンテナを当該アンテナを内蔵する送受信器の何れかに用いたことを特徴とするキーレスエントリーシステム。
- 請求項１乃至９の何れかに記載のアンテナをＲＦＩＤタグに内蔵して用いたことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
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