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JP2003318634A - 非接触式センサコイル - Google Patents

非接触式センサコイル

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JP2003318634A
JP2003318634A JP2002122909A JP2002122909A JP2003318634A JP 2003318634 A JP2003318634 A JP 2003318634A JP 2002122909 A JP2002122909 A JP 2002122909A JP 2002122909 A JP2002122909 A JP 2002122909A JP 2003318634 A JP2003318634 A JP 2003318634A
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Japan
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coil
magnetic field
metal surface
sensor coil
metal
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Kunitaka Arimura
村 國 孝 有
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SMART CARD KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属壁面から突出せずに、平面的にアンテナ
を配列しても、非接触ＩＣカードと、より良い通信を可
能とする。 【解決手段】 金属板状に円周形の軸方向に向かって、
磁界を発生させるコイルと対抗して、反対方向の磁界を
発生させるコイルを対とし、このコイルの対を１対又は
多対設置し、逃げ場を失った磁界が金属板と直角方向に
磁界を発生させることと、コイルのコアにフェライトを
用いることと、コイルができるだけ金属面に密着しやす
くするように平面とすることと、センサコイルに加え
て、金属面よりやや離れた位置に金属面と直角な磁界が
強まるような方向の電流を流す目的の円周方向に巻くコ
イルを追加することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】非接触式ＩＣカードのセンサ
コイルに関する新しい方法と配列の仕方に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来使用されている非接触ＩＣカードの
センサコイルはカードが面状であるが故にカードの面内
にコイルを巻く為カードの面と垂直な方向に磁界を発生
させる。一方この磁界を受けたり、カードに信号や電力
を送るために壁側にも同様の形状のセンサアンテナを受
けなければならない。カードが対向する壁面にセンサア
ンテナをとりつける場合に磁界は壁面と垂直になるため
このような磁界に対応するセンサコイルは一般に壁面と
同じ方向に巻くコイルとなる。
【０００３】若し壁面が金属の場合にはこのようなコイ
ルの電流はミラー（イメージ）効果により、逆電流が発
生し、磁界は打ち消され有効にセンサとして動作しな
い。最近のビルは鉄壁の所が多くここにセンサコイルを
取付けるとカードとセンサとの通信が阻害され通信が不
能となったり、カードとセンサの距離が著しく短くなっ
たりする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明では鉄壁等の金
属面からあまり突出せず、平面的にアンテナを配列して
もカードとよりよい通信ができる手段を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
金属板上に円周形にその円の軸方向に向かって磁界を発
生させるコイルと対向して反対方向の磁界を発生させる
コイルを対とし、このコイルの対を１対または多対設置
することにより、逃げ場を失った磁界が金属板と直角方
向に磁界を発生させることを特徴とする。
【０００６】請求項２に記すようにコイルのコアにフェ
ライトを用いることを特徴とする。
【０００７】請求項３に記すようにコイルができるだけ
金属面に密着しやすくするように平面とすることを特徴
とする。
【０００８】請求項４に記すように前記センサコイルに
加えて、金属面よりやや離れた位置に金属面と直角な磁
界が強まるような方向の電流を流す目的の円周方向に巻
くコイルを追加することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明にかかる非接触式セン
サコイルの実施形態の具体例を図を参照して説明する。
【００１０】図１は一般のループ電流Ｉにより発生する
磁界Ｈの様子を示すものでループの中に軸を通る方向の
磁界はＨ２となる。
【００１１】図２は従来のセンサの構造と機能を説明す
るものでループ（コイル）が金属面Ｍのすぐ上部にある
ときの様子で、ループ（コイル）は金属面と平行してｄ
の距離で置かれている状態である。（ａ）はこれを上面
からみた斜視図で、（ｂ）は動作を説明する図である。
２個のループの中間に存在する金属板Ｍからｄだけ離れ
てそれぞれのループが置かれて居り、下のループは上の
ループのイメージである。従って上のループとは逆方向
の電流と磁界が発生し、それぞれが打ち消し合ってい
る。従来のセンサアンテナ（コイル）は皆この構造をし
ているためセンサを金属板や鉄壁に近づけると感度が下
がってしまい、カードとの通信距離即ち通信到達距離が
短くなってしまう。
【００１２】図３はこの様子を示したもので、距離ｄを
零に近づけると磁界Ｈ２も零に近づくことを示す。
【００１３】一方、図４のようにコイルの断面が金属面
に垂直になるように構成すると磁界はイメージの磁界が
加わり２倍となる。（ａ）は角形ループの場合を示し、
（ｂ）は円形ループの場合を示す。いずれの場合も面電
流ｉによりコイルに誘起電圧が発生する。あるいはコイ
ルの電流Ｉにより磁界Ｈを発生させ、金属面に磁流ある
いは電流ｉを発生する。
【００１４】図５は本発明のセンサコイルを示すもので
前記の原理を利用し金属面と平行な方向に発生する磁界
を対向させることにより、方向を直角に変え、金属面と
垂直な磁界を発生させることを実行している。
【００１５】フェライト等のコアにコイルＬを巻き、こ
のコイルを対向させて置き、電流Ｉによる磁界Ｈを発生
させ磁界Ｈの方向が対向しているので金属面Ｍと垂直な
磁界を中心部に発生させていることがわかる。これらの
コイルの励振は並列に接続してもよいし直列に接続して
もよい。
【００１６】図６には２対（４個）のコイルを中心から
等距離ｒにとってコイルを配列している場合を示す。こ
のように対を増やすことによりそれだけ中心の磁界は加
わって強力な磁界を作ることができる。図では２対を示
しているがもっと多くの対を増やしてもよい。中心から
等距離の位置は円であるのでほぼ円上にコイルを配列す
ればよい。（ｂ）はコイルのコアと中心部の垂直磁界が
発生しやすいようにフェライトで磁路を構成している場
合を示す。
【００１７】図７のコイルは角形コイルで構成した場合
を示す。角形コイルの方が薄くできるし、金属面に近い
ときは金属面の電流ｉとの結合がより強くとることがで
きる。コイルに流れる電流Ｉにより生ずる磁界Ｈにより
中心部に強い磁束が得られることが分る。
【００１８】図８には別の性能を示し図８（ａ）には、
さらに中心部の磁束をそろえ強力にするためにも従来と
同じようなコイル２を金属面に近い励振用コイル１から
距離ｄの所に配置する。これにより従来ならば金属面の
存在により垂直方向の磁界は打ち消されて発生し難いの
であるが励振用コイル１が存在するためとフェライトコ
アが帰路を提供しループコイル２で発生した磁界の帰路
を提供するような形で、お互いに磁界を加え合わせるこ
とができる。
【００１９】（ａ）は金属面Ｍの上方にある２つの機能
の異なるコイル１とコイル２の組み合わせを示す斜視図
で、（ｂ）は横からみた図である。
【００２０】図９は実際の非接触カードｃと対向する本
発明の非接触式センサコイルがセンサケースＳの中に納
められている様子を示す。上部に配置するループコイル
２はセンサに合わせて角形で構成している。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、従来のセンサアン
テナは金属面と平行してループ面が存在するため電流や
磁界が打ち消されてセンサの感度が落ちたり、カードと
の通信距離が短くなったりして、センサとカードとの信
号到達距離を延ばすことは難しかった。
【００２２】本発明の非接触式センサコイルの方法によ
り、金属面を積極的に生かして、磁界を倍増させ、この
磁界を対向させることにより、垂直成分の磁界を発生さ
せ、さらにこのコイルと直角なコイルも加えることによ
って、より強力な磁界を得ているので今後利用される非
接触式カードのセンサとして利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のループ説明図である。
【図２】従来のループが金属面の近くに配置されている
場合の説明図である。
【図３】従来のループが金属面と近い条件の場合の説明
図である。
【図４】本発明に利用する励振用コイルの説明図であ
る。
【図５】本発明の金属面に近い所に置かれた励振用コイ
ルを対にし、垂直磁界を発生させるメカニズムを利用す
る図である。
【図６】本発明の励振用コイルの複数個の対を実現した
場合を示す。
【図７】角形コイルで励振用コイルの対を構成している
場合を示す。
【図８】本発明の別の形態を示すもので動作をするコイ
ルを組み合わせた場合の説明図である。
【図９】本発明の非接触式センサコイルを実際にカバー
の中に構成した場合の説明図である。
【符号の説明】
１ 励振用コイル ２ コイル ｃ カード ｄ 励振用コイル１とコイル２との距離 ｄ′ コイル２と金属面との距離 Ｈ 磁界 Ｉ コイルの電流 ｉ 金属面の電流 Ｌ コイル Ｍ 金属面 ｒ 円の半径（励振コイルの中心からの距離） Ｓ センサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属板上に円周形にその円の軸方向に向
    かって磁界が発生するほぼ同一の大きさ、同一の巻数の
    コイルを対とし、ある距離をもたせて磁界が打ち消す方
    向に対向させ、このコイルの対を１対または多対設置す
    ることにより、金属面と直角な方向に磁界を発生させる
    ことを特徴とする非接触式センサコイル。
  2. 【請求項２】 請求項１におけるコイルのコアにフェラ
    イトを用いることを特徴とした非接触式センサコイル。
  3. 【請求項３】 請求項１におけるコイルができるだけ金
    属面に密着しやすくするように平面とすることを特徴と
    する非接触式センサコイル。
  4. 【請求項４】 請求項１の非接触式センサコイルに加え
    て金属面よりやや離した位置に金属面と直角な磁界が強
    まるような方向の電流を流す目的で円周方向に巻くコイ
    ルを追加することを特徴とする非接触式センサコイル。
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