專利名稱：天線及采用它的電波表、無鍵輸入系統(tǒng)及rfid系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁傳感器型的電磁波接收用天線，適合用于接收包括時鐘信息的電磁波并對照時刻的電波表、利用電磁波檢測所有者的接近并開關(guān)汽車或住所的鍵的靈敏無鍵輸入系統(tǒng)等(以下，稱為無鍵輸入系統(tǒng))、或通過電磁波所載的調(diào)諧信號而接受信息的RFID標識系統(tǒng)等(以下，稱為RFID系統(tǒng))。
背景技術(shù)：
電波表是接收通過規(guī)定頻率的傳送波傳送的時鐘信息，基于該時鐘信息修正自身的時刻的鐘表，以座鐘、掛鐘、手表等多種方式實用化。
用于電波表等的電波是40～200kHz以下的長波長，一波長為幾km的長度。由于要高效率地接收該電波，需要長度超過幾百m的天線，所以事實上難在RFID系統(tǒng)等中使用。因此，一般采用具有與天線相同功能的磁芯，接收電波。
在日本，作為時鐘信息的傳送波，使用40kHz及60kHz的2種電波。即使在海外，也主要使用100kHz以下的頻率的電波提供時鐘信息。為接收這些頻率的電波，主要使用在磁芯卷繞線圈的磁傳感器型的天線。
手表，主要由筐體(殼體)、運轉(zhuǎn)部件(驅(qū)動部模塊)和其附屬部件(文字盤、電機、電池等)、非金屬(玻璃)蓋及金屬后蓋構(gòu)成。在手表內(nèi)內(nèi)設(shè)天線的情況下，以往多設(shè)在筐體的外側(cè)。
但是，最近，從小型輕量化的趨勢，要求設(shè)在筐體內(nèi)部。圖23表示在筐體內(nèi)內(nèi)設(shè)天線的手表的一例。如圖23所示，在筐體95內(nèi)，配置運轉(zhuǎn)部件92和后蓋94以及電池、轉(zhuǎn)動表針的電機等附屬部件96，天線1配置在運轉(zhuǎn)部件92和后蓋94的間隙間。另外，在圖23的主視圖上，用實線表示天線1，天線1收納在由筐體95和運轉(zhuǎn)部件92、附屬部件96及后蓋94封閉的空間內(nèi)。因此，實際上，從正面看不見天線1。
如果從外部進入的電磁波通過磁芯，就對線圈誘發(fā)電壓。如圖22的等效電路圖所示，該電壓通過與線圈8并聯(lián)連接的電容器C，以規(guī)定的頻率共振。通過共振，在線圈8產(chǎn)生Q倍的電壓，電流流動。通過該共振電流，在線圈8的周圍發(fā)生磁場，磁通主要從磁芯的兩端出入。此處，如果金屬位于天線的周圍，則通過該共振電流發(fā)生的磁通貫通金屬，產(chǎn)生渦電流。即，如果金屬在天線的附近，共振時的磁場能成為渦電流而失去，成為天線線圈的損失，其結(jié)果，Q值降低，導(dǎo)致降低天線靈敏度。
在專利文獻1中，公開了在由非晶態(tài)金屬疊層體構(gòu)成的磁芯上卷繞線圈而成的小型天線。在專利文獻2中，記載了在由鐵氧體構(gòu)成的磁芯上卷繞線圈而成的小型天線。上述小型天線，主要配置在手表的筐體的外側(cè)。如上所述，從不阻礙電磁波的接收的角度考慮，內(nèi)設(shè)專利文獻1或2記載的天線的手表的殼體最好由樹脂構(gòu)成。
但是，反過來講，如果用樹脂制造殼體，受設(shè)計、結(jié)構(gòu)面的制約。一般，手表的創(chuàng)意性成為推銷點，所以在高級感或?qū)徝佬苑矫?，?yōu)選金屬制的殼體。因此，高級鐘表的筐體，多是金屬制的。但是，如果在具有金屬制殼體的手表中，搭載專利文獻1或2記載的小型天線，金屬殼體起到作為對電磁波的屏蔽的作用，因此存在接收靈敏度大幅度降低的問題。
在專利文獻3中，記載了在金屬殼體和天線的之間設(shè)置具有導(dǎo)電性的密封部件的天線。在專利文獻3的天線中，在金屬殼體的外部，且通過屏蔽部件配置天線，由此謀求維持Q值。但是，由于以密封部件作為必須要件，所以存在大型化和不能避免結(jié)構(gòu)的制約的問題。
在專利文獻4中，記載了具有在磁芯上卷繞線圈的主磁路部件、和不在磁芯卷繞線圈的副磁路部件，在沿磁芯的閉合環(huán)線的一部分上設(shè)置空隙，在共振時，在內(nèi)部發(fā)生的磁通不易向外部泄漏的天線。在專利文獻4中記載了以下內(nèi)容，即，如果采用該天線，在共振時，能夠有選擇地向副磁路部件感應(yīng)朝外部的磁通的流動，不易向外部泄漏磁通，能夠抑制渦電流損失造成的Q值的降低。
金屬阻礙天線接收電波的問題，即使在無鍵輸入系統(tǒng)或RFID系統(tǒng)的領(lǐng)域中也存在。無鍵輸入系統(tǒng)或RFID系統(tǒng)，也具有設(shè)在金屬制筐體中的或設(shè)在金屬部件附近的磁傳感器型的天線。無鍵輸入系統(tǒng)，能夠遙控操作乘用車的鍵，由具有利用特定的電波進行開關(guān)動作的天線的接收裝置、和發(fā)送電磁波的裝置構(gòu)成。由于持有發(fā)送裝置即鍵的人接近或遠離接收裝置，能夠不接觸鍵地進行開關(guān)。RFID(Radio Frequency Identification)系統(tǒng)，通過利用特定的電磁波工作的天線，授受存儲在終端的信息。例如，如果在公共汽車上安裝輸入了公共汽車等先行信息等的RFID標識，將輸入時刻表信息的RFID標識埋設(shè)在車站的顯示板等內(nèi)，就可識別各種交通信息。即使在這些系統(tǒng)中，也與天線的小型化一同，要求天線的高靈敏度化。
專利文獻1特開2003-110341號公報專利文獻2特開平8-271659號公報專利文獻3特開2002-168978號公報專利文獻4專利第3512782號公報發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是，提供一種配置在金屬制的筐體內(nèi)的磁傳感器型的天線，在不增大設(shè)置面積·容積的情況下，解決渦電流損失的問題，提供一種高靈敏度的磁傳感器型天線，此外提供一種具有該磁傳感器型天線的電波手表、無鍵輸入系統(tǒng)及RFID系統(tǒng)。
本發(fā)明者針對上述目的，進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(a)向遠離金屬制的筐體的方向彎曲天線的磁芯的端部，(b)設(shè)置具有比磁芯小的相對磁導(dǎo)率的副磁路部件，(c)在由磁性體構(gòu)成的殼體內(nèi)收容磁芯，能夠在不需要設(shè)置屏蔽的情況下抑制渦電流損失，形成高靈敏度的磁傳感器型天線，由此想到本發(fā)明。
即本發(fā)明的第1磁傳感器型天線，是具有磁芯、和卷繞在所述磁芯上的線圈，接收電磁波的天線，其特征是配置在筐體內(nèi)，所述磁芯的端部向遠離所述筐體或所述筐體的金屬部的方向彎曲。
優(yōu)選，所述磁芯的前端部進一步彎曲。優(yōu)選，所述磁芯的端部分支成多個，所述端部中的至少1個向遠離所述筐體或所述筐體的金屬部的方向彎曲。此外其余的端部中的至少1個也可以向另一方向彎曲。
優(yōu)選，所述磁芯的端部是沿所述筐體的內(nèi)壁的形狀。此外，優(yōu)選，所述磁芯的端部傾斜(相對于卷繞線圈的部分，為20～50°的范圍)，更優(yōu)選，所述磁芯的前端部彎曲，所述前端部與卷繞線圈的部分平行。
本發(fā)明的第2磁傳感器型天線，是接收電磁波的天線，其特征是具有由磁芯及卷繞在磁芯上的線圈構(gòu)成的主磁路部件、和安裝在所述磁芯上的一對副磁路部件，所述副磁路部件具有比所述磁芯小的相對磁導(dǎo)率。
在優(yōu)選的實施例中，在所述副磁路部件的一端和所述磁芯的之間具有0.025～3mm的間隙。在優(yōu)選的另一實施例中，兩副磁路部件的前端位于所述磁芯的中腹部，在兩副磁路部件的前端間具有0.025～3mm的間隙。
優(yōu)選，所述副磁路部件的相對磁導(dǎo)率在2以上，低于所述主磁路部件的相對磁導(dǎo)率。優(yōu)選，副磁路部件的斷面積/磁芯的斷面積的比，為1/100～1/2。
本發(fā)明的磁傳感器型天線的又一實施例，具有由所述磁芯及卷繞在磁芯上的線圈構(gòu)成的主磁路部件、和安裝在所述磁芯上的一對副磁路部件，所述副磁路部件由第1副磁路部件、和無空隙地夾持在第1副磁路部件和所述磁芯的之間的第2副磁路部件構(gòu)成，所述第2副磁路部件具有比所述第1副磁路部件小的相對磁導(dǎo)率。
在所有的磁傳感器型天線中，都優(yōu)選，所述磁芯是捆扎多根金屬線的磁芯，或疊層多個薄帶的磁芯。在所述磁芯是多個薄帶的疊層體的情況下，優(yōu)選所述副磁路部件設(shè)置在所述主磁路部件的疊層斷面?zhèn)?，更?yōu)選所述副磁路部件也是由多個薄帶構(gòu)成的疊層體，以形成與所述副磁路部件相同的疊層方向的方式設(shè)置。
本發(fā)明的第3磁傳感器型天線，是具有磁芯、和卷繞在所述磁芯上的線圈，接收電磁波的磁傳感器型天線，其特征是具備收容所述磁芯及所述線圈的殼體，所述殼體的相對磁導(dǎo)率在2以上，小于所述磁芯的相對磁導(dǎo)率。
優(yōu)選，所述磁芯的軀干部收容在所述殼體內(nèi)，端部從所述殼體露出。優(yōu)選，所述殼體，由(a)收納所述磁芯的軀干部的軟磁性殼體部、和從所述軟磁性殼體部延伸的，收容所述磁芯的端部的殼體端部構(gòu)成，或由(b)收納所述磁芯的軀干部的軟磁性殼體部、和從所述軟磁性殼體部延伸的收容所述磁芯的端部的非磁性殼體部構(gòu)成。在所有的情況下，都優(yōu)選所述軟磁性殼體的相對磁導(dǎo)率在2以上。
在具有殼體的磁傳感器型天線中，優(yōu)選主磁路部件嵌合在所述殼體上。優(yōu)選，所述殼體是注射成形的，或是在裝入由所述磁芯和卷繞在所述磁芯上的線圈構(gòu)成的主磁路部件的?？騼?nèi)，充填可硬化的粘合液，然后固化而成的。
在磁傳感器型天線設(shè)置在金屬制筐體內(nèi)的情況下，優(yōu)選，所述磁芯的端部向遠離所述金屬制筐體的方向彎曲。在與所述天線以外的金屬制部件一同設(shè)在金屬制筐體內(nèi)或非金屬制的筐體內(nèi)的情況下，所述磁芯的端部向遠離所述金屬制部件的方向彎曲。優(yōu)選，所述磁芯的前端部與所述金屬制筐體內(nèi)或所述非金屬制筐體的底面大致平行。
本發(fā)明的電波表，其特征是在金屬制筐體內(nèi)，具有本發(fā)明的任何一種的磁傳感器型天線。
本發(fā)明的無鍵輸入系統(tǒng)，其特征是具有發(fā)送器和接收器，在所述發(fā)送器和所述接收器的至少一方，內(nèi)設(shè)本發(fā)明的任何一種天線。
本發(fā)明的RFID系統(tǒng)，其特征是在RFID標識中內(nèi)設(shè)本發(fā)明的天線。
本發(fā)明的天線的磁芯端部，由于向遠離筐體的方向彎曲，所以即使在筐體是金屬制的情況下，也不易受筐體的影響。因此，在具有金屬制的筐體的內(nèi)設(shè)在電波表中的情況下，也能夠得到高靈敏度及高Q值。在優(yōu)選的方式中，由于具有分支的前端部，前端部在筐體的底面大致平行地擴展，所以從四方廣泛地捕捉入射的磁通，靈敏度更高。
此外，除主要的磁路外，通過設(shè)置形成副磁路的部件，能得到以下的效果。
由于從副磁路部件流入的磁通也進入主磁路，所以通過主磁路的磁通量增大，得到高的輸出電壓。在收容主磁路部件的殼體成為副磁路部件的情況下，保護脆性的磁芯免受沖擊，同時得到高的輸出電壓。如果采用不磁遮斷主磁路部件的端部的形狀的殼體，能夠得到損失小的天線。
通過由低磁導(dǎo)率材料構(gòu)成與副磁路部件的主磁路部件的接觸部，經(jīng)由該低磁導(dǎo)率材料，以通過磁通的方式構(gòu)成沿副磁路部件和主磁路部件的之間，能夠通過邊緣效應(yīng)降低通過面內(nèi)的磁通，抑制發(fā)生渦電流。另外，在此種情況下，由于能夠通過低磁導(dǎo)率材料的截面積或與主磁路部件的接觸面積，調(diào)整微妙的電感(磁路常數(shù)調(diào)整)，所以能夠位置調(diào)整主磁路部件和副磁路部件，容易更遠地利用空隙進行電感調(diào)整，作業(yè)性優(yōu)良。
在優(yōu)選的方式中，采用由疊層的金屬制薄帶構(gòu)成的主磁路部件，沿主磁路部件和副磁路部件的之間流動的磁通，實質(zhì)上通過主磁路部件的金屬制薄帶的端面。在此種情況下，由于在主磁路部件的帶面發(fā)生的渦電流少，所以優(yōu)選此方式。
通過采用具有以上特性的本發(fā)明的天線，不需要增大電波表內(nèi)的設(shè)置面積，能夠得到與避開金屬制筐體或金屬制品，放置天線的電波表同等的靈敏度及Q值。因此，內(nèi)設(shè)本發(fā)明的天線的電波表，結(jié)構(gòu)的制約少。此外，由于共振電流造成的磁通的流出少，所以實效的靈敏度高。
如此的天線，除電波表外，還非常適合無鍵輸入系統(tǒng)、RFID系統(tǒng)等。


圖1是表示本發(fā)明的天線的實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明的天線的另一實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示本發(fā)明的天線的另一其它實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示本發(fā)明的天線的另一其它實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示本發(fā)明的天線的另一其它實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖6是表示本發(fā)明的天線的另一其它實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示本發(fā)明的天線的另一實施例的立體圖。
圖8是表示本發(fā)明的天線的另一其它實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖9是表示本發(fā)明的天線的另一其它實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖10是表示本發(fā)明的天線的另一其它實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖11是表示本發(fā)明的天線的另一其它實施例的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖12是表示磁通和渦電流的關(guān)系的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖13是表示磁通和渦電流的關(guān)系的參考用的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖14是表示一例具有可用作副磁路部件的殼體的天線的立體圖。
圖15是表示一例具有注射成形的殼體的天線的立體圖。
圖16是表示一例具有封裝成形的殼體的天線的立體圖。
圖17是表示一例本發(fā)明的電波手表的主視圖和側(cè)視圖。
圖18是表示另一例本發(fā)明的電波手表的主視圖和側(cè)視圖。
圖19是表示一例本發(fā)明的無鍵輸入系統(tǒng)用的鍵本體的主視圖和側(cè)視圖。
圖20是表示一例設(shè)在基板的天線的立體圖。
圖21是在實施例中所用的試驗裝置的示意圖。
圖22是本發(fā)明的天線的一例等效電路圖。
圖23是表示內(nèi)設(shè)以往的天線的電波手表的主視圖和側(cè)視圖。
圖24是以往的天線的簡要結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
圖1(a)所示的天線10a，由鐵氧體構(gòu)成的棒14a、和卷繞在棒14a的中央部的線圈8構(gòu)成。棒14a的兩端部11a、11a，相對中央部垂直彎曲。線圈8的卷線的斷面形狀不特別限定，但在制造上最好是圓形，另外在圖1(a)所示的天線10a中，兩端部11a、11a彎曲，但是本發(fā)明的天線并不局限于彎曲兩端部，也包括只彎曲一方的天線。
圖1(b)所示的天線10b，由薄板14b的疊層體、和卷繞在疊層體的中央部的線圈8構(gòu)成。薄板14b，是將非晶態(tài)(amorphous)等的金屬箔(板厚20μm以下)一體沖裁成U字形的板。由一體沖裁的薄板14b的疊層體構(gòu)成的天線10b，具有優(yōu)良的機械強度。此外，具有能夠利用沖裁形成自由形狀的優(yōu)點。
優(yōu)選在各薄板14b的之間設(shè)置絕緣膜。能夠利用絕緣膜，降低發(fā)生在薄板14b上的渦電流，抑制損失。作為磁芯，在使用非晶態(tài)薄帶的情況下，為提高磁特性，需要350～450℃、優(yōu)選380～430℃的熱處理。如果處理溫度低于350℃，磁特性不足。如果進行超過450℃的熱處理，由于薄帶變得過脆，在折彎端部時或筐體落下時，薄帶有可能破斷。優(yōu)選在氮氣等惰性氣體保護氣氛中進行熱處理。
圖1(c)所示的天線10c，除了具有由折彎長方形的兩端部11c、11c，形成U字形的薄板14c構(gòu)成的疊層體以外，與圖1(b)所示的天線10b，同樣。在折彎磁芯時，通過用殼體夾持磁芯的端部或折彎的部分本身，或在端部的周圍涂布硅粘合劑或清漆狀的樹脂等，能夠維持強度。
圖1(d)所示的天線10d，是捆扎多根細線14d的在中央部卷繞線圈8而成的天線。優(yōu)選在各細線14d的表面，設(shè)置絕緣膜。圖1(e)所示的天線10e，除薄板14e的兩端部11e、11e的折彎角度以外，與圖1(c)所示的天線10c大致相同。端部11e、11e相對于中央部傾斜(45°左右)折彎。如果端部11e、11e的折彎角度小于90°，由于折彎部的強度比較大，所以也能使用熱處理的非晶態(tài)材等脆性材質(zhì)的薄板14e。
圖2(a)所示的天線30a，除端部31a、31a的前端部32a、32a向外側(cè)彎曲以外，由于與圖1(a)所示的天線10a大致相同，所以以下只說明不同之處。前端部32a、32a，在磁芯的中央部34a并行。由于通過向外側(cè)彎曲前端部32a、32a，能夠捕獲以各種角度入射的磁通，所以天線30a示出高的靈敏度。
圖2(b)所示的天線30b，除薄板的沖裁形狀以外，由于與圖1(b)所示的天線10b大致相同，所以以下只說明不同之處。薄板整體沖裁成由直線狀的中央部34b、與中央部34b垂直的端部31b、31b、在端部31b、31b垂直地與中央部34b平行的前端部32b、32b構(gòu)成的形狀。圖2(c)所示的天線30c，除端部31c、31c的前端部32c、32c向外側(cè)彎曲以外，與圖1(c)所示的天線10c大致相同。前端部32c、32c大致與端部31c、31c垂直地折彎，與中央部34c平行。圖2(d)所示的天線10d，除端部31d、31d的前端部32d、32d向外側(cè)彎曲以外，與圖1(e)所示的天線10e大致相同。前端部32d、32d與端部31d、31d大致垂直地彎曲，在中央部34d平行。
圖3(a)所示的天線50a，除端部51a、51a是T字形以外，由于與圖1(a)所示的天線10a相同，所以以下只說明不同之處。前端部52a、52a，位于相對于磁芯的中央部54a為90°彎曲的位置。圖3(b)所示的天線50b，除構(gòu)成疊層體的多個薄板具有扇形的前端部52b、52b以外，與圖1(c)所示的天線10c大致相同。
圖3(c)所示的天線50c，除多個前端部52c、52c彎曲的方向放射狀折彎以外，與圖2(b)所示的天線30b大致相同。圖3(d)所示的天線50d，除多個前端部52d、52d向相對于中央部54d為90°彎曲的方向放射狀折彎以外，與圖1(b)所示的天線10b相同。
如果多個前端部52c、52d被分支，就能夠大面積地捕獲入射的磁通。分支如果是多支，更能夠捕獲磁通，但是需要以不引起筐體或筐體內(nèi)部的金屬部造成接收靈敏度降低的方式設(shè)計。
在金屬制或具有金屬部的筐體內(nèi)設(shè)置天線的情況下，使分支的至少1個朝向金屬制筐體或脫離筐體的金屬部的方向。重要的是，以通過沿著筐體的內(nèi)壁形狀的形狀擴展前端部52c、52d，配置在筐體的端部，以能夠有效地使用筐體的內(nèi)部空間的方式設(shè)計。
圖17是表示內(nèi)設(shè)天線30a～30d的電波手表19的主視圖和側(cè)視圖。主視圖的天線，為了便于理解配置等，用實線表示(下同)。電波手表19，由金屬制的筐體91、運轉(zhuǎn)部件92、玻璃制的蓋93、金屬制的后蓋94構(gòu)成，在運轉(zhuǎn)部件92和后蓋94的之間，具有天線30a、30b、30c、30d(任何一種)。天線30a、30b、30c、30d，以從底面立起端部31a、31b、31c、31d的方式配置。盡管中央部被金屬制的筐體91圍住，但是成為磁通的出入口的端部31a、31b、31c、31d朝向玻璃制的蓋93，不妨礙電磁波的入射。此外，由于前端部32a、32b、32c、32d在玻璃制的蓋93的附近，向外方彎曲，所以容易入射電磁波。
下面參照附圖，說明具有副磁路部件的天線。
圖4(a)所示的天線20a，由利用鐵氧體構(gòu)成的磁芯24a、卷繞在磁芯24a上的線圈8、安裝在磁芯24a上的L字形的副磁路部件25a、25a構(gòu)成。副磁路部件25a、25a，以長邊與磁芯24a平行，在前端間具有間隙G的方式安裝。副磁路部件25a只要是磁性體就可以，但優(yōu)選例如由錳系鐵氧體、鎳系鐵氧體、鈷基非晶態(tài)構(gòu)成。
間隙G，優(yōu)選0.025～3mm，更優(yōu)選0.1～2mm。如果間隙G低于0.025mm，副磁路部件25a、25a的磁阻過小，很難收進從外部入射的磁通。如果超過3mm，副磁路部件25a、25a的磁阻過大，很難流動電流，所以不優(yōu)選。如本實施例，在間隙G是一處的情況下，最優(yōu)選0.2～2mm，在現(xiàn)實為1mm左右。
在具有副磁路部件25a、25a的天線20a中，入射的磁通的一部分，通過經(jīng)由副磁路部件25a、25a，進入主要的磁路(磁芯24a)，通過線圈8內(nèi)的磁通量多具有實效性。優(yōu)選，副磁路部件25a、25a具有小于磁芯24a的截面積。副磁路部件25a/磁芯24a的截面積比，優(yōu)選1/10000～2，更優(yōu)選1/100～1/5。如果截面積的比在此范圍，副磁路部件和主磁路即磁芯24a的功能明顯，通過線圈8內(nèi)的磁通量多。
在將天線20a設(shè)置在金屬制筐體內(nèi)的情況下，需要使磁芯24a的端部及/或副磁路部件25a、25a的端部朝向遠離金屬制筐體的方向。在筐體的一部分是金屬制的情況下，使磁芯24a的端部及/或副磁路部件25a、25a的端部朝向遠離金屬部的方向。例如在將天線設(shè)置在電波手表內(nèi)的情況下，優(yōu)選朝向玻璃制蓋的方向。通過使磁芯24a的端部及/或副磁路部件25a、25a的端部朝向磁通流入方向，能夠收集磁通，形成高靈敏度的天線。此外，通過在線圈8感應(yīng)的電壓和并聯(lián)連接的電容器的共振電流形成的磁通，由于主要從磁芯24a的兩端出入，因此通過不使端部朝向金屬制筐體側(cè)，能夠減少貫通金屬制筐體的磁通量。其結(jié)果，能夠減少在金屬制筐體發(fā)生的渦電流，較高地保持電的Q值，這關(guān)系到天線的高靈敏度化。
此處，如果將電波的角頻率設(shè)為ω，將由天線20a和電容器構(gòu)成的共振電路的電阻設(shè)為R，將線圈8的自電感設(shè)為L，Q值按ωL/R定義。此處所述的R是線圈8的直流電阻和交流電阻的總和。在將天線20a裝入金屬筐體的情況下，天線20a的交流電阻增大。其理由是因為，由于通過線圈8和電容器，磁芯24a共振，所以外加電壓的Q倍的共振電壓發(fā)生在線圈8的兩端，從天線20a的兩端附近發(fā)生磁通。在通過共振現(xiàn)象產(chǎn)生的磁通貫通金屬筐體時，發(fā)生渦電流損失。從磁芯24a的一端流入的磁通，通過線圈8，從磁芯24a的另一端流出，但是在具有副磁路部件25a、25a的天線20a中，磁通的一部分環(huán)流到副磁路部件25a、25a，再次通過線圈8的內(nèi)側(cè)。因此，實質(zhì)上發(fā)生大的電壓。利用共振電流發(fā)生的磁通，通過經(jīng)由副磁路部件25a、25a環(huán)流，能夠減少從天線20a的兩端向外部射出的磁通總量，即使在配置在金屬筐體內(nèi)的情況下，也能夠減小貫通金屬的磁通，抑制交流電阻的增大。由此，能夠?qū)㈦娮鑂的增加抑制在最小限，Q值提高，渦電流等造成的損失小。
圖4(b)所示的天線20b，除在U字形狀的磁芯24b的內(nèi)側(cè)，設(shè)置副磁路部件25b外，由于與圖1(a)所示的天線10a相同，所以以下只說明不同之處。在磁芯24b的折彎部設(shè)置臺階，在臺階上架設(shè)棒狀的副磁路部件25b。臺階也具有作為卷線擋塊的功能。優(yōu)選副磁路部件25b由鐵氧體等構(gòu)成。在副磁路部件25b和端部21b、21b的之間，具有間隙G、G。在設(shè)置兩處的間隙G、G的情況下，優(yōu)選各間隙G為0.1～1mm，在現(xiàn)實上為0.5mm左右。
圖4(c)所示的天線20c，除具有角柱狀的磁芯24c外，由于與圖4(b)所示的天線20b大致相同，所以以下只說明不同之處。由于副磁路部件25c也是角板或薄板，所以與一對臺階的接觸面積大。由角柱狀的磁芯24c及副磁路部件25c構(gòu)成的天線20c，可收納在筐體內(nèi)。
圖4(d)所示的天線20d，除在U字形狀的磁芯24d的內(nèi)側(cè)，設(shè)置帶狀的副磁路部件25d外，由于與圖1(b)所示的天線10b大致相同，所以以下只說明不同之處。副磁路部件25d，通過PET等樹脂制造的夾填部件(例如薄膜)安裝在磁芯24d上，覆蓋線圈8的一部。因此，在副磁路部件25d和磁芯24d的之間，具有磁間隙G、G。副磁路部件25d，優(yōu)選與磁芯24d同材質(zhì)的非晶態(tài)箔構(gòu)成。如此，在說明書中，關(guān)于“間隙G”，除物理上存在的間隙外，也包括物理上充填的、為不流動或非常難流動磁而形成磁隔離的狀態(tài)的間隙(磁的間隙G)。
圖4(e)所示的天線20e，除在U字形狀的磁芯24d的內(nèi)側(cè)，設(shè)置帶狀的副磁路部件25e外，由于與圖1(c)所示的天線10c大致相同，所以以下只說明不同之處。副磁路部件25e的一端部沿磁芯24e的一端部21e設(shè)置，只在另一端部21e’側(cè)設(shè)置間隙G。
圖4(f)所示的天線20f，除在端部21f、21f上分別安裝一對副磁路部件25f、25f外，由于與圖4(e)所示的天線20e大致相同，所以以下只說明不同之處。副磁路部件25f、25f，以在前端部產(chǎn)生間隙G的方式，貼在端部21f、21f的內(nèi)面上。
圖4(g)所示的天線20g，具有凹部26g，由板狀的鐵氧體磁芯24g、卷繞在磁芯24g上的線圈8、分別載置在磁芯24g的各端部上的副磁路部件25g、25g構(gòu)成。在副磁路部件25g、25g的前端間具有間隙G。優(yōu)選副磁路部件25g、25g由鐵氧體構(gòu)成。
圖4(h)所示的天線20h，除在磁芯24h的兩端部間夾持夾填部件(未圖示)地載置一對副磁路部件25h外，由于與圖4(g)所示的天線20g大致相同，所以以下只說明不同之處。由于夾裝在副磁路部件25h和磁芯24h的之間的夾填部件是樹脂，所以在副磁路部件25h和磁芯24h的之間具有間隙G。間隙G的尺寸，可根據(jù)夾填部件的厚度調(diào)整。
由于天線20g及天線20h是具有板狀的磁芯24g、24h，在其上面，載置板狀的副磁路部件25g、25h的結(jié)構(gòu)，所以除容易制造外，也容易相對地配置在狹小的地方。
另外，在用樹脂等和磁性體的復(fù)合材形成副磁路部件25g、25h的情況下，由于在其材料本身形成與已經(jīng)具有間隙G時相同的磁特性，所以即使機械的間隙為0mm，也可看作在磁性上具有間隙G。因此，即使不采用夾填部件也能夠設(shè)置間隙G。
圖4(i)所示的天線20i，除在以緩角折彎的磁芯24i的內(nèi)側(cè)，設(shè)置一對副磁路部件25i、25i外，由于與圖1(e)所示的天線10e大致相同，所以以下只說明不同之處。在磁芯24i的各端面21i、21i的內(nèi)面，貼狀帶狀的副磁路部件25i、25i。副磁路部件25i、25i在線圈8上隆起地折彎。在副磁路部件25i、25i的前端間具有間隙G。
圖4(j)所示的天線20j，除在具有安裝在線圈8上的板狀的副磁路部件25j外，由于與圖1(d)所示的天線10d大致相同，所以以下只說明不同之處。由于副磁路部件25j安裝在線圈8的側(cè)面，所以在磁芯24j和副磁路部件25j的之間，形成大致線圈厚度程度的間隙G。
在具有副磁路部件25的天線20中，入射的磁通不僅通過卷繞線圈8的磁芯21，一部分也經(jīng)由副磁路部件25返回，在主磁路內(nèi)環(huán)繞。因此，通過將流入的磁通分為主磁路和其它閉磁路，能夠高效率迂回，結(jié)果能夠得到高的輸出電壓。
圖5(a)所示的天線40a，除在大致U字形狀的磁芯44a的內(nèi)側(cè)，單片梁狀支持棒狀的副磁路部件45a、45a外，由于與圖2(a)所示的天線30a大致相同，所以以下只說明不同之處。副磁路部件45a、45a的后端部，分別垂直地安裝在磁芯44a的端部41a、41a的內(nèi)面。在副磁路部件45a、45a的前端間，具有間隙G。
圖5(b)所示的天線40b，除在大致U字形狀的磁芯44b的內(nèi)側(cè)，安裝帶狀的副磁路部件45b、45b外，由于與圖2(b)所示的天線30b大致相同，所以以下只說明不同之處。副磁路部件45b、45b，在線圈8上隆起地折彎，在前端間具有間隙G。
圖5(c)所示的天線40c，除在大致U字形狀的磁芯44c的內(nèi)側(cè)，安裝板狀的副磁路部件45c、45c外，由于與圖2(c)所示的天線30c大致相同，所以以下只說明不同之處。副磁路部件45c、45c的后端側(cè)，粘貼在磁芯44c的端部41c、41c上，前端側(cè)與磁芯44c的中央部大致平行地折彎。在副磁路部件45c、45c的前端間，具有間隙G。
圖5(d)所示的天線40d，除具有安裝在磁芯44d側(cè)面上的副磁路部件45d、45d外，由于與圖2(b)所示的天線30b大致相同，所以以下只說明不同之處。副磁路部件45d、45d的后端側(cè)，粘貼在磁芯44d的端部41d、41d的側(cè)面上。在副磁路部件45d、45d的前端間，具有間隙G。
圖5(e)所示的天線40e，是在磁芯44e的側(cè)面安裝一枚副磁路部件45e的天線。副磁路部件45e的前端部，貼合在磁芯44e的前端部41e、41e上，以在副磁路部件45e和磁芯44e的端部41e、41e的之間產(chǎn)生間隙G的方式，折彎副磁路部件45e。
圖5(f)所示的天線40f，除端部41f、41f的折彎角度以外，與圖5(c)所示的天線40c大致相同。天線40f的端部41f、41f，相對于中央部44f以45°左右的角度折彎。前端部42f、42f大致與中央部44f平行。
圖6(a)所示的天線60a，除在端部61a、61a單片梁狀安裝板狀的副磁路部件65a、65a外，由于與圖3(a)所示的天線50a大致相同，所以以下只說明不同之處。副磁路部件65a、65a，以在前端間產(chǎn)生間隙G的方式，在端部61a、61a支持后端。
圖6(b)所示的天線60b，除在端部61b、61b的之間安裝薄帶狀的副磁路部件65b、65b外，由于與圖3(b)所示的天線50b大致相同，所以以下只說明不同之處。副磁路部件65b、65b，貼附在端部61b、61b的內(nèi)面，在線圈8上隆起地折彎。在副磁路部件65b、65b的前端間具有間隙G。
圖6(c)所示的天線60c，除具有安裝在磁芯64c的側(cè)面上的薄板狀的副磁路部件65c、65c外，與圖3(c)所示的天線50c大致相同。
圖6(d)所示的天線60d，除具有安裝在磁芯64d的側(cè)面上的薄板狀的副磁路部件65c、65c外，與圖3(d)所示的天線50d大致相同。
圖7(a)的天線70，由薄帶疊層體即磁芯74、卷繞在磁芯74上的線圈8、貫通線圈8地在縱向大致一周形成的副磁路部件7構(gòu)成。副磁路部件7由疊層在磁芯74上的薄帶構(gòu)成，與磁芯74一同貫通線圈8內(nèi)部。副磁路部件7的前端在線圈8的外側(cè)的中腹邊對向，在前端間具有間隙G。間隙G的寬度為0.25～3mm。為確保間隙G固定，在間隙G中充填樹脂76。
大量的磁通從磁芯74的一端入射，流向另一端，磁通的一部分進入到副磁路部件7，回歸到磁芯74。因此，通過線圈8的磁通的量大，顯示高靈敏度。
圖7(b)的天線70，除從磁芯74的一端到另一端形成帶狀的被膜，通過被膜縱向覆蓋線圈8的一部分外，與圖7(a)所示的例大致相同。被膜為軟磁性體，成為副磁路部件7。被膜，優(yōu)選通過涂布含有磁性粉末的、具有粘性的涂料而成。此外，也可以代替涂布涂料，通過鍍膜等設(shè)置具有規(guī)定相對磁導(dǎo)率的被膜。
圖8所示的磁傳感器型天線1a，由冠狀的磁芯4a、卷繞在其上的線圈8a和連接在磁芯4a的兩端上的副磁路部件3a構(gòu)成。在圖8中，為便于說明，省略繞線管等的殼體。卷繞線圈8a的磁芯4a成為主磁路部件5a。副磁路部件3a構(gòu)成與主磁路部件5a的閉磁路。磁芯4a通過借助絕緣體疊層30～40片薄帶而成。優(yōu)選，薄帶由具有100～300000范圍的磁導(dǎo)率的軟磁性材料構(gòu)成。作為軟磁性材料的具體例，可列舉非晶態(tài)合金、Fe-Si系磁性合金等軟磁性金屬、硅鋼、坡莫合金、Fe-Cu-Nb-Si-B系等的納米結(jié)晶金屬、鐵氧體。更優(yōu)選，磁芯4a的磁導(dǎo)率為50～100000。
優(yōu)選，線圈8在磁芯4a的中央部卷繞800～1400圈。副磁路部件3a無空隙地安裝在磁芯4a上。副磁路部件3a的相對磁導(dǎo)率小于主磁路部件5a，優(yōu)選在5以上100以下。如果副磁路部件3a的相對磁導(dǎo)率在100以下，通過共振電流發(fā)生的磁通的大部分通過主磁路部件5a。因此，線圈的Q值的降低小，可得到高靈敏度。如果相對磁導(dǎo)率高于100，由于磁通多通過副磁路部件3a一方，所以線圈感應(yīng)電壓下降，有靈敏度下降的可能性。如果相對磁導(dǎo)率低于5，由于磁通不太在副磁路部件3a迂回，所以不能充分發(fā)揮作為副磁路部件3a的作用。磁通的易流動性，依賴于副磁路部件3a的磁導(dǎo)率或截面積、以及與主磁路部件5a的對向面積。調(diào)整副磁路部件3a的磁導(dǎo)率或截面積、以及與主磁路部件5a的對向面積，與在副磁路部件3a上設(shè)置空隙，調(diào)整空隙相比，更容易，作業(yè)性非常好。
圖9所示的磁傳感器型的天線1b，除副磁路部件由棒狀的第1副磁路部件7b、和夾持在第1副磁路部件7b和主磁路部件5b之間的第2副磁路部件3b構(gòu)成以外，由于與圖8所示的例大致相同，所以以下只說明不同之處。在第2副磁路部件3b的兩側(cè)不設(shè)置空隙，主磁路部件5b、第1副磁路部件7b及第2副磁路部件3b構(gòu)成閉磁路。主磁路部件5b和第1副磁路部件7b都是疊層體，以疊層方向平行的方式，安裝在第2副磁路部件3b上。
如果主磁路部件5b和第1副磁路部件7b的疊層方向平行，能夠抑制渦電流的發(fā)生。參照圖12及圖13說明其理由。
例如，如圖13所示，如果副磁路部件7與磁芯4的薄帶平行地配置，磁通向通過磁芯4的板面的方向流動。因此，在磁芯4的內(nèi)部產(chǎn)生大的渦電流9，損失增大，Q值減小。對此，如果按圖12所示配置，磁通8通過磁芯4的疊層斷面，進入副磁路部件7。在此種情況下，由于不需要與構(gòu)成磁芯4的薄帶的表面垂直地入射，所以渦電流的發(fā)生少，損失也小。當然，在磁通流入副磁路部件7時，也優(yōu)選以不通過薄帶的疊層表面的方式，設(shè)定副磁路部件7的疊層方向。
第1副磁路部件7b，具有與磁芯4b同等，或比磁芯4b小的磁導(dǎo)率。第2副磁路部件3b的磁導(dǎo)率，低于第1副磁路部件7b。如果使第2副磁路部件3b的磁導(dǎo)率低于第1副磁路部件7b，在第1副磁路部件7b的磁導(dǎo)率比較高的情況下，回歸到主磁路部件5b的磁通量也多，渦電流損失小。
主磁路部件5b及第1副磁路部件7b除了由薄帶構(gòu)成外，也可以是棒、板、線中的任何一方式。主磁路部件5b、第1副磁路部件7b及第2副磁路部件3b的材質(zhì)，除金屬、鐵氧體、非晶態(tài)、納米結(jié)晶材料外，也可以是在具有可撓性的高分子材料(樹脂材或橡膠材)中分散金屬磁性體粉(鐵氧體粉、非晶態(tài)合金粉除外)，具有電磁波吸收功能的柔軟性復(fù)合材料。
第1副磁路部件7b及第2副磁路部件3b的結(jié)構(gòu)不特別限定，例如可列舉依次熱壓，在可撓性的高分子材料中分散具有導(dǎo)電性的纖維狀的材料的電磁波反射層、在其兩面在可撓性的高分子材料中分散金屬磁性扁平形狀粉的第1電磁波吸收層、在可撓性的高分子材料中分散金屬磁性體粒狀粉的第2電磁波反射層的結(jié)構(gòu)。此外，也可以單獨具有第1電磁波吸收層和第2電磁波反射層。
作為電磁波反射層，例如優(yōu)選在可撓性的高分子材料中分散碳纖維或金屬纖維，成形成片狀。作為金屬磁性體粉，優(yōu)選是利用水霧化法，磨碎從Fe-Cu-Nb-Si-B系等的納米結(jié)晶磁性合金制造的粒形狀粉而成的扁平形狀粉。扁平形狀粉，優(yōu)選平均粒徑為0.1～50μm、平均厚度為1～5μm。如果在可撓性的高分子材料中分散該扁平形狀粉，將其成形成片狀，就形成優(yōu)選的電磁波反射層。也能夠?qū)⒂婶驶F合金、非晶態(tài)合金、Fe-Si系合金、鉬坡莫合金、坡莫合金等構(gòu)成的金屬磁性體扁平形狀粉，用于電磁波反射層。作為可撓性的高分子材料，優(yōu)選具有柔軟性，比重在1.5以下，具有耐候性的。具體可列舉氯丁橡膠、異丁橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氯乙烯樹脂、酚醛樹脂等。
通過采用如此的柔軟性復(fù)合材料，即使沒有物理上的間隙也無關(guān)系，也能感覺在磁性上宛如具有間隙。因此，通過由柔軟性復(fù)合材料構(gòu)成第1副磁路部件7b及第2副磁路部件3b，能夠在不設(shè)置調(diào)整麻煩的空隙的情況下，使磁通回歸到閉磁路內(nèi)。
在將主磁路部件5b收容在樹脂制殼體內(nèi)的情況下，優(yōu)選也將第1副磁路部件7b及第2副磁路部件3b收容在相同的殼體內(nèi)。也能夠在樹脂制殼體的空洞部分內(nèi)注射成形熔融狀態(tài)的柔軟性復(fù)合材的原料，一體成形第1副磁路部件7b及第2副磁路部件3b。此外，在將主磁路部件5b及第1副磁路部件7b收容在樹脂制殼體內(nèi)后，如果在這些間隙中流入柔軟性復(fù)合材的原料，就能夠與第2副磁路部件3b一體成形。采用如此的方法，可進行廉價制造。
圖10所示的磁傳感器型的天線1c，除連接主磁路部件5c和第1副磁路部件7c的第2副磁路部件3c的形狀以外，由于與圖9所示的例大致相同，所以以下只說明不同之處。第2副磁路部件3c為長方體狀，在一面連接主磁路部件5c，在相鄰的面上連接第1副磁路部件7c。第1副磁路部件7c的疊層方向，相對于主磁路部件5c的疊層方向為直角。如果第1副磁路部件7c和主磁路部件5c的疊層方向不相同，有容易產(chǎn)生渦電流的傾向，但在該天線1c中，由于磁芯4c的軸線和第1副磁路部件7c的軸線，向主視圖的進深方向偏移，所以能夠某種程度地抑制渦電流。
圖11所示的磁傳感器型的天線1d，除在主磁路部件5d和副磁路部件7d的之間設(shè)置空隙外，由于與圖8所示的磁傳感器型的天線1a大致相同，所以以下只說明不同之處。主磁路部件5d和副磁路部件7d，由繞線管(未圖示)固定。主磁路部件5d和副磁路部件7d都是疊層體，由于疊層的方向平行，所以不易產(chǎn)生渦電流。
圖14(a)所示的天線，由殼體7a、內(nèi)設(shè)在殼體7a內(nèi)的磁芯4、卷開磁芯4上的線圈8構(gòu)成。殼體7a由軟磁性體構(gòu)成，由于與磁芯4的端部接觸，所以還具有作為副磁路部件的功能。即殼體7a，具有保護脆性的磁芯4的作用，同時也與磁芯4一同形成磁路，具有增加使部分磁通入射，回歸到磁芯4，沿線圈8內(nèi)流動的磁通的量的作用。此外，由于具有殼體7a，不易向外部泄漏從內(nèi)部放射的磁通。殼體7a/磁芯4的截面積的比，優(yōu)選在1/1000～1/2，更優(yōu)選在1/100～1/5。
優(yōu)選，殼體7a由鐵氧體粉末或軟磁性金屬粉末或軟磁性金屬鱗片、和樹脂或橡膠等可塑性高分子材料的復(fù)合材構(gòu)成。殼體7a具有小于磁芯4的相對磁導(dǎo)率。相對磁導(dǎo)率，優(yōu)選在5～100，更優(yōu)選在10～60。如果相對磁導(dǎo)率超過100，難在主磁路部件集中接受磁通。在殼體7a由復(fù)合材構(gòu)成的情況下，通過調(diào)節(jié)軟磁性的粉末和樹脂等的混合比，能夠設(shè)定適當?shù)南鄬Υ艑?dǎo)率，并且能夠容易調(diào)節(jié)殼體7a的厚度。此外，由于具有柔軟性，所以容易加工。在副磁路部件的組裝困難的情況下，只要通過含有軟磁性鐵氧體粉末等軟磁性粉末，在主磁路部件上涂布具有粘性的涂料等，就能夠設(shè)定殼體7a(副磁路部件)。
在實際的施工上，在小而脆弱的天線上設(shè)置副磁路部件是意想不到的困難，但是如果采用如此由軟磁性體構(gòu)成的殼體，只通過磁芯4的端部與殼體接觸，就能夠容易發(fā)揮作為副磁路部件的作用。因此，不需要主磁路部件和副磁路部件的定位，能夠得到高靈敏度的天線。如此通過以殼體本身作為副磁路部件，能夠易于組裝主磁路部件和副磁路部件，并且能夠減少部件數(shù)量，此外，不另行準備殼體，也能夠設(shè)在筐體內(nèi)。
圖14(b)所示的天線，除殼體7b的兩端部由非磁性體構(gòu)成外，與圖14(a)所示的天線相同。殼體7b，通過一體成形含有軟磁性金屬的樹脂、和不含有軟磁性金屬的樹脂而成。兩端部由非磁性體構(gòu)成的殼體7b，具有不妨礙磁通從外部流入的特性。
圖14(c)所示的天線，除磁芯4的兩端部不露出外，與圖14(a)所示的天線大致相同。殼體7c具有與磁芯4相同的長度，具有在磁芯4的端部及腹部的凹凸上卡合的形狀。在露出磁芯4的兩端部的情況下，也不妨礙磁通從外部流入。此外，由于磁芯4嵌合在殼體7c內(nèi)，因此磁芯4不易從殼體7c脫離，容易安裝在表等中。
圖14(d)所示的天線，除磁芯4的兩端部傾斜外，與圖14(c)所示的天線大致相同。由磁芯4和線圈8構(gòu)成的主磁路部件，大致無間隙地嵌入在殼體7d內(nèi)。在將主磁路部件收納在殼體7c內(nèi)后，流入非磁性的樹脂，用樹脂將主磁路部件埋在殼體內(nèi)。
圖15(e)所示的天線，是一體地夾心鑄造磁芯4的周圍整體而成的。殼體7e由軟磁性體構(gòu)成。由于殼體7e無間隙地成形在主磁路部件的周圍，因此在安裝在表等的筐體上后，位置也不容易偏移。因此，性能的偏差小，并且也不易破損。作為殼體7e的一例成形方法，可舉例注射成形。
圖15(f)所示的天線，為了露出磁芯4的兩端面，與殼體7f一體成形。圖15(g)所示的天線的殼體7g，由嵌合在主磁路部件的上半部的非磁性部和嵌合在主磁路部件的下半部的軟磁性部構(gòu)成。殼體7g，可通過2色一體注射成形由軟磁性金屬鱗片和樹脂構(gòu)成的混合材料、和不含軟磁性金屬鱗片的樹脂得到。殼體7h只覆蓋主磁路部件的腹部的下半部分。
圖15(i)所示的天線，除在殼體i內(nèi)具有圖1(e)所示形狀的磁芯4外，與圖15(e)所示的天線相同?？衫米⑸涑尚?，制作具有多種形狀的卡合在磁芯4上的殼體。
圖16表示一例殼體的成形方法。在?？?0內(nèi)裝入含有軟磁性材料粉末的可硬化的粘合液7L，在浸漬由磁芯4及線圈8構(gòu)成的主磁路部件后，進行硬化。該方法，一般稱為灌封(potting)。作為硬化的粘合液的例子，舉例含有軟磁性材料粉末和熱硬化性樹脂、有機溶劑等的粘合液。可以是熱硬化型的粘合液，也可以是揮發(fā)硬化型的粘合液。
圖18表示一例本發(fā)明的電波表。天線實際上從正面是看不見的，為了易于理解天線的配置等，即使在主視圖也宛如用實線表示。電波表由金屬制(例如不銹鋼制)的筐體95、運轉(zhuǎn)部件92和附屬部件、玻璃制的后蓋93、金屬制的(例如不銹鋼制)的后蓋94、和配置在運轉(zhuǎn)部件92和后蓋94的之間的天線1構(gòu)成。
天線1具有圖8(a)所示的基本形狀，由卷繞有線圈8的磁芯4和收容磁芯4的殼體7構(gòu)成。磁芯4通過疊層非晶態(tài)薄帶而成。殼體7吸收來自外部的沖擊，保護磁芯4，同時還具有作為副磁路的功能。因此，不需要另外設(shè)置副磁路部件，節(jié)省空間。如此的天線1，除容易內(nèi)設(shè)在筐體95內(nèi)外，也不易干擾運轉(zhuǎn)部件92等其它部件。另外，如果與筐體95的內(nèi)壁對照地采用彎曲形狀的殼體7，易于收容在筐體95內(nèi)。
天線1，以磁芯4的端部從底面立起，朝向玻璃蓋93的一方的方式配置。由此，磁芯端部及前端部朝電磁波的入射方向。另外。只要是容易接受電波的方向，不特別限定端部的朝向或與底面形成的角度。
在表上，轉(zhuǎn)動部件或顯示面(文字盤)是必需的，它們占據(jù)大部分體積。因此，不得不靠近后蓋94地配置天線1。因此，天線1被金屬部件圍住周圍，但是由于磁芯端部不是筐體95的方向，朝向非金屬部(玻璃制的蓋93等)的一方，所以形成容易從外部接受電磁波的狀態(tài)。即，通過使對于流入電磁波最重要的磁芯端部，朝向玻璃制的蓋93等非金屬部側(cè)，能夠?qū)⒂山饘贅?gòu)成的筐體95形成的電波屏蔽的影響抑制在最小限。在筐體95的一部分是非金屬制的情況下，也可以使端部朝向非金屬的一方。
在筐體95是金屬制的情況下，從渦電流的發(fā)生頻率的角度考慮，優(yōu)選使副磁路部件7遠離筐體84。但是，一般在筐體95的內(nèi)部側(cè)，多受空間上的制約，不一定能夠離開筐體84配置副磁路部件7。此外，由于副磁路部件7用于靈敏度調(diào)整，所以如果朝筐體95的內(nèi)部，難進行調(diào)整作業(yè)。如果用柔軟性的復(fù)合材形成副磁路部件7，沿周邊側(cè)設(shè)置，除容易調(diào)整副磁路部件7的厚度或面積外，還能夠得到有效利用筐體95內(nèi)的空間的效果。即盡管有渦電流造成的不良影響，但可以說得到勝過其的優(yōu)點。當然，在無空間等的制約的情況下，也可以離開筐體95地配置副磁路部件7。如果副磁路部件7離開金屬制的筐體95，由于從外部進入的電波容易集中在主磁路部件的磁芯上，不容易集中在副磁路部件7上，所以能夠期待不易產(chǎn)生渦電流的效果。
另外，立起的磁芯的端部，也可以作為表上文字盤的結(jié)構(gòu)的一部分顯示在表面上。例如磁芯端部能夠貫通文字盤，出現(xiàn)在顯示面。如果如此地設(shè)計，由于磁芯端部形成在顯示部露出的狀態(tài)，所以能夠更加提高天線的靈敏度。
圖19是表示RFID的一種即無鍵輸入系統(tǒng)用的鍵本體。為了容易理解配置等，在主視圖中，例如用實線表示天線1。鍵本體，由樹脂制的筐體84、鍵開關(guān)按鈕83、接受用的電路基板81、和天線1構(gòu)成。對電路基板81，應(yīng)用金屬部件(印刷布線等)天線1的磁芯的端部是，為了從電路基板81的金屬部件的方向離開，向鍵的上面?zhèn)葟澢?。如圖所示，外側(cè)的邊具有大致圓弧形狀，與筐體84的內(nèi)面形狀一致。此外在兩端部間的缺口部嵌入副磁路部件。通過將天線1形成如此的形狀，能夠有效利用鍵本體內(nèi)的空間。
如圖20所示，采用長板狀的副磁路部件7、和連接副磁路部件7和磁芯14的第2副磁路部件3，在印刷布線基板200上粘接副磁路部件7，在其上面，也可以通過第2副磁路部件3配置磁芯14。如果如此配置，能夠使磁芯14的端部遠離印刷布線基板200。
(實施例)下面，通過實施例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
實施例1使用由鐵氧體構(gòu)成的，直徑1mm、位于兩端的彎曲部(端部)的高度7.5mm、彎曲部間的長度16mm的磁芯(日立金屬株式會社制的鐵氧體(ferrite)圓棒)，在對鐵氧體的表面絕緣后，按長12mm的范圍，1200圈卷裝線徑0.07mm的漆包(enamel)銅線，制作圖1(a)所示的天線。天線的設(shè)置面寬1mm、長16mm。
實施例2
將非晶態(tài)金屬箔(厚度15μm)，沖裁成寬1mm、兩彎曲部高7.5mm、彎曲部間長16mm的U字狀，30片疊層該薄板，形成0.45mm厚的疊層體，絕緣疊層體的表面。在疊層體的中央部，按長12mm的范圍，1200圈卷裝線徑0.07mm的漆包銅線，得到圖1(b)所示形狀的天線。
比較例1除使用由鐵氧體構(gòu)成的，直徑1mm、總長16mm、在兩端無彎曲部的棒狀的磁芯(日立金屬株式會社制的鐵氧體圓棒)以外，與實施例1相同地，得到天線。
在具有仿照電波手表的金屬殼體70的試驗裝置中，設(shè)置實施例1及實施例2以及比較例1的天線，從外部外加14pT的磁場，測定輸出電壓。圖21表示電壓測定所用試驗裝置的形狀。金屬殼體70厚1mm。
圖22是實施例1的天線的等效電路圖。L和R相當于天線的磁芯4和線圈8。電容器C并聯(lián)連接在線圈8上，與線圈8電共振，在電容器的兩端發(fā)生Q倍的電壓。表1表示輸出電壓測定結(jié)果。
表1

實施例3接著，制作具有副磁路部件的天線，測定輸出電壓和Q值。
在實施例2的天線上設(shè)置副磁路部件25d，得到圖4(d)所示的天線。作為副磁路部件25d，采用構(gòu)成磁芯的疊層體的相同的薄帶(厚15μm的非晶態(tài)金屬箔)，間隙G分別設(shè)定為1mm。
為了確認副磁路部件25d的效果，對實施例2的天線，測定輸出電壓和Q值。
實施例4將非晶態(tài)金屬箔(厚15μm)沖裁成寬1mm、長31mm，30片疊層該薄板，形成厚0.45mm的疊層體，在絕緣疊層體芯的表面后，按長12mm的范圍，1200圈卷裝線徑0.07mm的漆包銅線。各7.5mm折彎疊層體的兩端部，在得到的磁芯上放置1片非晶態(tài)金屬箔，形成天線。另外，在磁芯的端部(折彎部分)和金屬箔的兩端的之間，具有微小的間隙。
以不收容在金屬殼體中的狀態(tài)，對實施例2～4及比較例1的天線，外加14pT的磁場，測定輸出電壓及Q值。表2示出測定結(jié)果。
表2

通過在磁芯的部分上安裝副磁路部件，留住流入磁芯的內(nèi)部的磁通的一部分，能夠得到高Q值及高的輸出電壓。另外，在具有副磁路部件的天線中，認為，由于向外部流出的磁通少，所以收容在金屬筐體內(nèi)的情況下，也能夠得到有利的結(jié)果。
實施例5如下所示，制造圖4(c)的天線10c。作為磁芯，使用由Mn-Zn系鐵氧體(日立金屬株式會社制鐵氧體MT80)構(gòu)成的、斷面1.5mm見方、彎曲部間的長度16mm、彎曲部高度7.5mm的鐵氧體磁芯，在絕緣其表面后，在磁芯的中央部(兩彎曲部的之間)，按長12mm的范圍，1200圈卷裝線徑0.07mm的漆包銅線。然后，夾著塑料(PET)制的夾填部件地，在磁芯上安裝板厚0.5mm、寬1.5mm的鐵氧體(鐵氧體MT80)薄板，作為副磁路部件。兩側(cè)，夾填部件的厚度都是0.2mm(間隙G＝0.2mm)。該天線的設(shè)置面寬1.5mm、長16mm。
實施例6按如下所示，制造圖4(d)的天線20d。從由鈷基非晶態(tài)(日立金屬株式會社制鐵氧體ACO-5SF)構(gòu)成的金屬箔(厚15μm)，沖裁寬1mm、長31mm的薄帶，30片疊層該薄帶，形成厚0.45mm的疊層體。在絕緣疊層體磁芯的表面厚，按長12mm的范圍，1200圈卷裝線徑0.07mm的漆包銅線，分別以7.5mm的高度折彎磁芯的兩端部。與實施例5同樣，夾著塑料(PET)制的夾填部件地，安裝非晶態(tài)薄板，作為副磁路部件。
比較例2
在寬1.5mm、總長16mm、卷線擋塊的立起高度2.5mm的磁芯上，卷繞卷線，除不設(shè)置副磁路部件外，與實施例5同樣地，得到直線狀的天線。
在圖21所示的試驗裝置中，設(shè)置實施例5及實施例6以及比較例2的天線，從外部，作為交流磁場的實效值，外加頻率40kHz、磁場強度14pT的磁場，測定輸出電壓。表3示出測定結(jié)果。
表3

實施例7～10按以下所示制造圖4(g)所示的天線20g。在具有圖24所示的結(jié)構(gòu)，由鐵氧體構(gòu)成的磁芯24g上，夾著塑料(PET)制的板地，安裝2片鐵氧體制部件(板厚0.5mm、寬1.5mm)25g。采用表4所示厚度的塑料(PET)板，組裝在鐵氧體制部件的前端間具有間隙G的天線。
實施例11～16按以下所示制造圖4(h)所示的天線20h。在與實施例7相同的結(jié)構(gòu)的磁芯24h上，夾著塑料(PET)制的板地，設(shè)置1片鐵氧體制部件(板厚0.5mm、長16mm)25h。采用表4所示厚度的塑料(PET)板，組裝在鐵氧體制部件的前端間具有間隙G的天線。
參考例2～5除將副磁路部件設(shè)定為，不是磁性體，而是銅板(板厚0.25mm、寬10mm、長20mm)以外，與實施例11～16同樣地，組裝圖4(h)所示的天線20h。
以不將天線收容在金屬殼體中的狀態(tài)，作為交流磁場的實效值，外加頻率40kHz、磁場強度14pT的磁場，測定輸出電壓。在Q值的測定中，采用阻抗計，驅(qū)動電壓為0.05V。表4示出測定結(jié)果。
表4

注間隙G，表示塑料(PET)板的厚度。
實施例7～10，示出輸出電壓、Q值都高于比較例1的值，發(fā)現(xiàn)設(shè)置具有磁間隙G的副磁路部件的效果。但是，與間隙G為4.0mm的例(實施例10)，與3.0mm的例(實施例9)相比，輸出電壓和Q值低，此外，認為，如果間隙G低于1.0mm，具有輸出電壓下降的傾向。
在實施例11～16中，輸出電壓和Q值都高，認為出現(xiàn)平衡的間隙G為0.5mm。在間隙G小時，有輸出電壓降低的傾向，但即使是0.25mm的例(實施例12)，也示出高于比較例的值。
參考例2，可看作與設(shè)置專利文獻3的導(dǎo)電性保護部件的結(jié)構(gòu)類似，但由于輸出電壓與實施例7～16相比，位數(shù)差小，所以不測定。在間隙G為0mm時，認為抑制捕獲磁通的作用，輸出電壓急降。此外，在間隙G為8.0mm時，認為Q值高是因為消除了銅板的影響。
如上所述，通過設(shè)置具有磁間隙的副磁路部件，能夠在內(nèi)部保留流入磁芯內(nèi)部的磁通的一部分，能夠得到高的Q值和高的輸出電壓。此外，間隙G的優(yōu)選的尺寸，因天線結(jié)構(gòu)的差異而有所不同，大致在0.025～3mm的之間。另外，采用副磁路部件的天線，由于共振電流造成的向外部的流出磁通小，所以認為在將實施例7～10、12～16的天線收容在金屬制筐體內(nèi)的情況下，也能夠得到有利的結(jié)果。
實施例17按以下所示制造圖8所示的天線。作為磁芯，使用由Mn-Zn系鐵氧體(日立金屬株式會社制鐵氧體MT80)構(gòu)成的、斷面1.5mm見方、長度16mm的鐵氧體磁芯，在絕緣其表面后，在磁芯的中央部，按長12mm的范圍，1200圈卷裝線徑0.07mm的漆包銅線。然后，在磁芯的端部上，粘接板厚0.5mm、寬1.5mm、磁導(dǎo)率500的鐵氧體板，作為副磁路部件3b。
實施例18～22除將第2副磁路部件(柔軟性復(fù)合材)3b的厚度規(guī)定為如表5所示外，在與實施例17相同地，組裝天線(實施例18～22)。在圖21所示的金屬殼體中設(shè)置該天線，外加頻率40kHz、磁場強度14pT(交流磁場的實效值)的磁場，測定輸出電壓。表5示出測定結(jié)果。
表5

實施例23按以下所示制造圖8所示的天線。作為磁芯，使用由Mn-Zn系鐵氧體(日立金屬株式會社制鐵氧體MT80)構(gòu)成的、斷面1.5mm見方、長度16mm的鐵氧體磁芯，在絕緣其表面后，在磁芯的中央部，按長12mm的范圍，1200圈卷裝線徑0.07mm的漆包銅線。然后，在磁芯的端部上，粘接由板厚0.25mm、寬1.5mm、磁導(dǎo)率50的柔軟性復(fù)合材構(gòu)成的副磁路部件3b，得到天線(實施例23)。
實施例24～27除將副磁路部件(柔軟性復(fù)合材)3a的厚度規(guī)定為如表6所示以外，在與實施例23相同地組裝天線，設(shè)置在圖21所示的金屬殼體70中，外加頻率40kHz、磁場強度14pT的磁場，測定Q值及電感(輸出電壓)。為了比較，也一并記入除不具有副磁路部件以外，與實施例23相同的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的天線(比較例3)的輸出電壓和Q值。表6示出測定結(jié)果。
表6

通過設(shè)置副磁路部件，確認提高Q值及靈敏度。Q值及靈敏度依賴于柔軟性復(fù)合材的厚度。因此，為最大限度地引出副磁路部件的效果，需要將第1及/或第2副磁路部件的厚度規(guī)定在優(yōu)選的范圍內(nèi)。例如在實施例17～22中，Q值及靈敏度都顯示高的值的厚度為t＝0.5～1.0mm，在實施例23～27中為t＝1.0～2.0mm。
在主磁路部件及第1副磁路部件為疊層體的情況下，或在采用與上述例不同的材質(zhì)的情況下，認為通過變化第2副磁路部件的厚度，也能夠容易得出高的Q值及靈敏度。此外，也能夠通過接觸面積進行相同的調(diào)節(jié)。如此，與設(shè)置空隙時所需的精密級的間隙調(diào)節(jié)相比，更容易通過副磁路部件的厚度或與磁芯的接觸面積，調(diào)整Q值及靈敏度。
實施例28如圖20所示，依次在印刷布線基板200上粘接磁路部件7和一對副磁路部件3，在副磁路部件3上安裝磁芯的端部，制作鍵本體。此時，磁芯的端部形成離開印刷布線基板的朝向。另外，采用由Mn-Zn系鐵氧體(日立金屬株式會社制鐵氧體MT80)構(gòu)成的磁芯，副磁路部件3使用日立金屬株式會社制K-E050(商品名)的吸收屏蔽材(アブソシ一ルド)，副磁路部件7使用日立金屬株式會社制K-E025(商品名)的吸收屏蔽材。天線整體的長度為11mm、高度為2.9mm、寬度為3mm。此外，副磁路部件3的厚度規(guī)定為0.5mm，副磁路部件7的厚度規(guī)定為0.25mm。在印刷布線基板的天線設(shè)置面的背面?zhèn)龋谝幻尜N裝鐵板201，頻率設(shè)定為125kHz，靈敏性測定(輸出電壓測定)的磁場強度設(shè)定為45nT，進行了試驗。表7示出輸出電壓和Q值。為了比較，也一并記入除不具有副磁路部件以外，與實施例28相同的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)的天線(比較例4)的輸出電壓和Q值。
表7

具有本發(fā)明的天線的鍵本體，顯示優(yōu)良的輸出電壓和Q值。
權(quán)利要求
1.一種天線，是具有磁芯、和卷繞在所述磁芯上的線圈，接收電磁波的磁傳感器型天線，其特征是被配置在筐體內(nèi)，所述磁芯的端部向遠離所述筐體或所述筐體的金屬部的方向彎曲。
2.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征是所述磁芯的前端部進一步彎曲。
3.如權(quán)利要求1或2所述的天線，其特征是所述磁芯具有多個被分支的端部，所述端部中的至少1個向遠離所述筐體或所述筐體的金屬部的方向彎曲。
4.如權(quán)利要求3所述的天線，其特征是所述多個端部中的至少1個向遠離所述筐體或所述筐體的金屬部的方向彎曲，其余的端部中的至少1個向另一方向彎曲。
5.如權(quán)利要求1～4中任何一項所述的天線，其特征是所述磁芯的端部是沿所述筐體的內(nèi)壁的形狀。
6.如權(quán)利要求1～5中任何一項所述的天線，其特征是所述磁芯的端部傾斜。
7.如權(quán)利要求1～6中任何一項所述的天線，其特征是所述磁芯的端部傾斜，同時所述磁芯的前端部彎曲，所述中央部和所述前端部平行。
8.一種天線，是接收電磁波的磁傳感器型天線，其特征是具有由磁芯及卷繞在磁芯上的線圈構(gòu)成的主磁路部件、和安裝在所述磁芯上的一對副磁路部件，所述副磁路部件由具有比所述磁芯小的相對磁導(dǎo)率的材料構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的天線，其特征是在所述副磁路部件的一端和所述磁芯的之間具有間隙，所述間隙為0.025～3mm。
10.如權(quán)利要求8所述的天線，其特征是兩副磁路部件的前端位于所述磁芯的中腹部，在兩副磁路部件的前端間具有間隙，所述間隙為0.025～3mm。
11.如權(quán)利要求9或10所述的天線，其特征是所述副磁路部件的相對磁導(dǎo)率在2以上，低于所述主磁路部件。
12.如權(quán)利要求1、2、4～11中任何一項所述的天線，其特征是所述磁芯的端部向遠離所述筐體或所述筐體的金屬部的方向彎曲。
13.一種天線，是接收電磁波的磁傳感器型天線，其特征是具有由磁芯及卷繞在磁芯上的線圈構(gòu)成的主磁路部件、和安裝在所述磁芯上的一對副磁路部件，所述副磁路部件由第1副磁路部件、和無空隙地夾持在第1副磁路部件和所述磁芯的之間的第2副磁路部件構(gòu)成，所述第2副磁路部件具有比所述第1副磁路部件小的相對磁導(dǎo)率。
14.如權(quán)利要求8～13中任何一項所述的天線，其特征是所述副磁路部件是通過在所述主磁路部件上涂布含有軟磁性粉末的涂料而形成。
15.如權(quán)利要求1～14中任何一項所述的天線，其特征是所述磁芯是捆扎多根金屬線的磁芯。
16.如權(quán)利要求1～15中任何一項所述的天線，其特征是所述磁芯是多個薄帶的疊層體。
17.如權(quán)利要求13所述的天線，其特征是所述磁芯及所述第1副磁路部件是軟磁性金屬薄帶的疊層體。
18.如權(quán)利要求8～17中任何一項所述的天線，其特征是所述磁芯是由多個薄帶構(gòu)成的疊層體，所述副磁路部件設(shè)置在所述主磁路部件的疊層斷面?zhèn)取?br> 19.如權(quán)利要求18所述的天線，其特征是所述磁芯是由多個薄帶構(gòu)成的疊層體，以所述主磁路部件和所述副磁路部件的疊層方向相同的方式排列兩部件。
20.一種天線，是具有磁芯、和卷繞在所述磁芯上的線圈，接收電磁波的磁傳感器型天線，其特征是具備收容所述磁芯及所述線圈的殼體，所述殼體的相對磁導(dǎo)率在2以上，小于所述磁芯的相對磁導(dǎo)率。
21.如權(quán)利要求20所述的天線，其特征是所述磁芯的軀干部收容在所述殼體內(nèi)，端部從所述殼體露出。
22.如權(quán)利要求20或21所述的天線，其特征是所述殼體由收納所述磁芯的軀干部的軟磁性殼體部、和從所述軟磁性殼體部延伸的收容所述磁芯的端部的殼體端部構(gòu)成，所述軟磁性殼體的相對磁導(dǎo)率在2以上，且小于所述磁芯的相對磁導(dǎo)率，所述殼體端部的相對磁導(dǎo)率小于所述軟磁性殼體的相對磁導(dǎo)率。
23.如權(quán)利要求20或21所述的天線，其特征是所述殼體由收納所述磁芯的軀干部的軟磁性殼體部、和從所述軟磁性殼體部延伸的收容所述磁芯的端部的非磁性殼體部構(gòu)成，所述軟磁性殼體的相對磁導(dǎo)率在2以上，且小于所述磁芯。
24.如權(quán)利要求20～23中任何一項所述的天線，其特征是由所述磁芯和卷繞在所述磁芯上的線圈構(gòu)成的主磁路部件，嵌合在所述殼體上。
25.如權(quán)利要求20～24中任何一項所述的天線，其特征是所述殼體是注射成形的。
26.如權(quán)利要求20～24中任何一項所述的天線，其特征是所述殼體，是在裝入由所述磁芯和卷繞在所述磁芯上的線圈構(gòu)成的主磁路部件的?？騼?nèi)，充填可硬化的粘合液，然后固化而成。
27.如權(quán)利要求20～26中任何一項所述的天線，其特征是被設(shè)置在金屬制筐體內(nèi)，所述磁芯的端部向遠離所述金屬制筐體的方向彎曲。
28.如權(quán)利要求20～26中任何一項所述的天線，其特征是與所述天線以外的金屬制部件一同設(shè)在金屬制筐體內(nèi)或非金屬制的筐體內(nèi)，所述磁芯的端部向遠離所述金屬制部件的方向彎曲。
29.如權(quán)利要求28或29所述的天線，其特征是所述磁芯的前端部與所述金屬制筐體內(nèi)或所述非金屬制筐體的底面大致平行。
30.一種電波表，其特征是在金屬制筐體內(nèi)具有如權(quán)利要求1～29中任何一項所述的天線。
31.一種無鍵輸入系統(tǒng)，是具有發(fā)送器和接收器的無鍵輸入系統(tǒng)，其特征是在所述發(fā)送器和所述接收器的至少一方，內(nèi)設(shè)如權(quán)利要求1～30中任何一項所述的天線。
32.一種RFID系統(tǒng)，其特征是在RFID標識中內(nèi)設(shè)如權(quán)利要求1～30中任何一項所述的天線。
全文摘要
本發(fā)明提供一種配置在金屬制的筐體內(nèi)的磁傳感器型的天線，為了在不增大設(shè)置面積·容積的情況下，解決渦電流損失的問題，提供一種高靈敏度的磁傳感器型天線，通過向遠離金屬制的筐體的方向彎曲天線的磁芯，或設(shè)置具有比磁芯小的相對磁導(dǎo)率的副磁路部件，在由磁性體構(gòu)成的殼體內(nèi)收容磁芯，構(gòu)成磁傳感器型的天線、內(nèi)設(shè)該天線的電波表、以及無鍵輸入系統(tǒng)及RFID系統(tǒng)。
文檔編號H01Q1/27GK1757136SQ200480005663
公開日2006年4月5日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者荒木博和, 三田正裕, 三俁千春 申請人:日立金屬株式會社