JP4042078B2

JP4042078B2 - Data carrier

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Publication number: JP4042078B2
Application number: JP28619398A
Authority: JP
Inventors: 則雄国井; 英一石井
Original assignee: 吉川アールエフシステム株式会社
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2018-10-08
Also published as: JP2000114854A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親機との間で無線で信号の授受を行うデータキャリアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップをクレジットカード大のプラスチック製カードに埋め込んだデータキャリア（子機）と、このデータキャリアに無線でアクセスしてデータのやり取りをする親機とからなるデータキャリアシステムが普及しつつある。このようなシステムは、非接触型ＩＤカードとして鉄道の定期券などでの利用が意図されているほか、物流分野において輸送すべき個々の貨物を的確に識別したり、また、各種メーカーが製品在庫を管理する場合などにも利用できる。
【０００３】
例えば、データキャリアシステムを製品の在庫管理に利用する場合であれば、識別したい個々の製品に、その製品に関する情報を書き込んだデータキャリアを貼り付けて倉庫の所定の棚などに格納する。各棚には親機が設置されており、製品が格納されると、親機は製品に貼り付けられたデータキャリアにアクセスしてその情報を読み取り、その情報をネットワークを介して中央のコンピュータなどに送る。中央のコンピュータにはデータベースが構築され、そこで一括して各製品の在庫管理が行われる。このようなシステムが導入されると、必要な製品の有無、格納場所、製造年月日日を直ちに知ることができ、在庫管理に要する人員を削減できるなど、種々の利点が得られる。
【０００４】
図１０（ａ）に従来のデータキャリアの一例を示す。かかるデータキャリア５０は、電磁波の送信及び受信を行うためのアンテナとしての空芯コイル５１と、ＲＦＩＤモジュール５２と、プラスチック製のケース５３とを有する。空芯コイル５１は、渦巻き状に導線を巻いたものであり、空芯コイル５１の軸方向がケース５３の表面に垂直となるようにしてケース５３に収納される。ＲＦＩＤモジュール５２は、メモリ、送受信回路等がシリコン基板上に形成された１チップモジュールであり、空芯コイル５１と接続される。データキャリアと親機との間で信号の授受を行う場合には、図１０（ｂ）に示すように、親機のアンテナコイル６１の軸方向ａ₁とデータキャリア５０の空芯コイル５１の軸方向ａ₂とが一致するように、親機を配置する。そして、親機のアンテナコイル６１で発生した磁界を、データキャリア５０の空芯コイル５１に貫通させることにより、データキャリア５０は親機からの信号を受信し、また、空芯コイル５１で発生した磁界を、親機のアンテナコイル６１に貫通させることにより、親機はデータキャリア５０からの信号を受信する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来のデータキャリアでは、アンテナやＩＣをプラスチック製のケースに収納し、外部磁界がケース内に入り込めるようにしている。実際、高透磁率の磁性材料でケースを作ることにすると、磁気遮蔽により外部磁界はケース内に入りにくくなり、データキャリアと親機との間で信号のやり取りができなくなってしまう。ところで、データキャリアシステムの幅広い普及を図るため、例えばデータキャリアを屋外に設置して使用することが提案されている。しかし、プラスチック製のケースでは耐候性、耐衝撃性の点で問題があり、従来のデータキャリアを屋外設置用として用いることは困難である。
【０００６】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、耐候性、耐衝撃性に優れたデータキャリアを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明に係るデータキャリアは、一方向性珪素鋼製の磁芯と、前記磁芯のゴス方位が軸芯方向を向くように設けられたコイルとを有するアンテナと、前記アンテナを収納するためのものであって、前記コイルに対向して配置され且つ前記コイルの軸芯方向と略直交する方向にゴス方位が向いている一方向性珪素鋼製の中央部と、前記コイルの軸芯方向と略平行な方向に沿っての前記中央部の両側に取り付けられた、前記コイルの軸芯方向と略平行な方向にゴス方位が向いている一方向性珪素鋼製の二つの端部とを有するケースと、を具備することを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本発明は、一方向性珪素鋼で作られたデータキャリア用ケースであって、ゴス方位が所定の方向を向いている中央部と、前記中央部のゴス方位に略直交する方向に沿っての前記中央部の両側に取り付けられた、前記中央部のゴス方位に略直交する方向にゴス方位が向いている二つの端部とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の第一実施形態であるデータキャリアの概略平面図、図１（ｂ）はそのデータキャリアのＡ−Ａ矢視方向概略断面図、図１（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図、図２はそのデータキャリアの製造工程を説明するための図、図３はそのデータキャリアと親機との間で信号のやり取りを行う方法の一例を説明するための図である。尚、図２において、上段には平面図を、下段にはその真上に現した図の断面図を示している。
【００１０】
第一実施形態のデータキャリア１０は、図１に示すように、アンテナ１１と、アンテナ１１を入れるためのケース２１と、ＲＦＩＤモジュール３１とを具備するものである。アンテナ１１は、親機との間で信号の授受を行うためのものであり、磁芯１５と、コイル１６とを有する。コイル１６は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、電気抵抗の小さい銅などからなる導線を磁芯１５に所定回数だけ巻回することにより形成される。
【００１１】
ケース２１は、図１に示すように、略板状の中央部２５と、中央部２５の両側に設けられた二つの略板状の端部２６ａ，２６ｂとを有する。中央部２５及び端部２６ａ，２６ｂの表面は平坦に形成されている。このケース２１は、主にトランスの鉄心として用いられている珪素鋼板（電磁鋼板）により形成される。特に、第一実施形態では、磁芯１５と二つの端部２６ａ，２６ｂとを単一の珪素鋼板を用いて一体的に形成している。すなわち、図２（ａ）に示すように、単一の珪素鋼板の中央部分の左右両側を切除することによって残った小さな長方形状の部分が磁芯１５となり、その磁芯１５の上下の大きな長方形状の部分が端部２６ａ，２６ｂとなる。また、図２（ａ）の断面図に示すように、磁芯１５は二つの端部２６ａ，２６ｂよりも凹むように加工され、そして、二つの端部２６ａ，２６ｂの外側の周端部は裏面側に折り曲げられている。ここで、端部２６ａ，２６ｂを折り曲げた部分の長さは、磁芯１５と端部２６ａ，２６ｂとの間隔よりも長くしており、これがケース２１の厚さになる。
【００１２】
ところで、一般に、珪素鋼板には、磁束の通りやすい方向が一つの方向に定まっている一方向性のものと、磁束の通りやすい方向が定まっていない無方向性のものとがある。第一実施形態では、ケース２１及び磁芯１５の材料として、一方向性珪素鋼板を用いる。一方向性珪素鋼板の磁束の通りやすい方向は、一般的に結晶粒の成長方向であるゴス方位で決定される。磁芯１５及び端部２６ａ，２６ｂのゴス方位は、図２（ａ）において矢印で示すように、コイル１６の軸芯方向に平行な方向を向くようにする。ここで、コイル１６の軸芯方向とは、コイル１６を貫く磁芯１５の方向をいう。第一実施形態では、図１において上下方向がコイル１６の軸芯方向となる。
【００１３】
また、ケース２１の中央部２５は、図１に示すように、コイル１６が形成された部分を表面側から覆うようにして、端部２６ａ，２６ｂに取り付けられる。このとき、図２（ｃ）に示すように、中央部２５のゴス方位がコイル１６の軸芯方向と直交する方向を向くように、中央部２５を配置する。
ＲＦＩＤモジュール３１は、メモリ、送受信回路、その他の必要な電気回路がシリコン基板上に形成された１チップモジュールである。ＲＦＩＤモジュール３１の電極３５ａ，３５ｂはコイル１６の両端に接続されている。
【００１４】
かかるデータキャリア１０では、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂと磁芯１５とを一体的に形成したことにより、端部２６ａ，２６ｂは、アンテナ１１を保護するケースとしての役割と共に、コイル１６に挿入された磁芯としての役割を果たす。実際、高透磁率の磁性材料でアンテナ１１を完全に覆うことにすると、磁気遮蔽により外部磁界が内部に入りにくくなってしまう。しかし、ケース２１として上記のような構造を持つものを用いることにより、アンテナ１１は外部磁界を受けて、親機との間で信号の授受を行うことができる。
【００１５】
第一実施形態では、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂのゴス方位がコイル１６の軸芯方向に平行な方向を向いていることにより、コイル１６の軸芯方向の外部磁界が存在すると、その外部磁界は、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂに導かれることになる。このとき、ケース２１の中央部２５のゴス方位が端部２６ａ，２６ｂのゴス方位と直交する方向を向いており、しかも、磁芯１５のゴス方位が端部２６ａ，２６ｂのゴス方位と平行な方向を向いていることにより、端部２６ａ，２６ｂに導かれた外部磁界は、中央部２５をほとんど通ることはなく、磁芯１５の方を通ってコイル１６を貫くことになる。このことを利用すると、次のようなデータキャリア１０と親機との間で信号のやり取りを行う方法が考えられる。いま、図３に示すように、データキャリア１０がある対象物に貼り付けられているとする。このとき、親機を、親機のアンテナコイル２の軸方向ａ₁とデータキャリア１０のコイル１６の軸芯方向ａ₂とが略平行になるように配置する。親機のアンテナコイル２からはその軸方向ａ₁に略平行な磁界が発生するが、データキャリア１０の磁芯１５及び端部２６ａ，２６ｂがコイル１６の軸芯方向ａ₂と平行な方向に強い磁気特性を持つため、親機のアンテナコイル２から出る磁界の一部は漏れ磁界として、データキャリア１０の周辺でコイル１６の軸芯方向ａ₂に略平行になり、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂに導かれることになる。このように、第一実施形態のデータキャリア１０では、親機のアンテナコイル２からの漏れ磁束を利用して、親機との間で信号の授受を行うことができる。
【００１６】
次に、第一実施形態のデータキャリア１０の製造工程について説明する。まず、平板状の一方向性珪素鋼板を、図２（ａ）に示すような形状に加工する。具体的には、珪素鋼板の中央部分の左右両側を切除することにより、磁芯１５と二つの端部２６ａ，２６ｂとを形成する。ここで、珪素鋼板のゴス方位は、二つの端部２６ａ，２６ｂを結ぶ方向を向くようにする。そして、磁芯１５を凹ませると共に、端部２６ａ，２６ｂの外側の周端部を磁芯１５の側に折り曲げる。その後、図２（ｂ）に示すように、磁芯１５に導線を巻回してコイル１６を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、端部２６ａ，２６ｂの側から、コイル１６が形成された部分を覆うようにして、中央部２５を固定する。ここで、中央部２５のゴス方位がコイル１６の軸芯方向と直交する方向を向くように、中央部２５を配置する。また、中央部２５は、例えば溶接により又はかしめることにより、端部２６ａ，２６ｂに固定される。特に、かしめる方法を用いる場合には、中央部２５をかしめた後、中央部２５と端部２６ａ，２６ｂと間に所望の塗料を塗り、中央部２５と端部２６ａ，２６ｂとの間の密閉性を高める必要がある。最後に、図１（ｃ）に示すように、コイル１６の両端にＲＦＩＤモジュール３１の電極３５ａ，３５ｂを接続することにより、図１に示すようなデータキャリア１０が得られる。
【００１７】
第一実施形態のデータキャリアでは、磁芯と二つの端部とを一方向性珪素鋼板を用いて一体的に形成し、磁芯に巻回されたコイルに対応する部分を外側から一方向性珪素鋼製の中央部で覆うことにより、アンテナを外側から珪素鋼製のケースで完全に覆うことができるので、耐候性及び耐衝撃性の向上を図ることができる。このため、かかるデータキャリアは、特に屋外設置用として用いるのに好適である。
【００１８】
また、アンテナをケースで覆っているが、ケースの端部は磁芯としての役割を果たすため、データキャリアはコイルの軸芯方向の外部磁場を受けて、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。
更に、アンテナとして平板状の磁芯にコイルを巻回したものを用いることにより、ケースの厚さを薄くすることかできるので、データキャリアの薄型化を図ることができる。
【００１９】
ところで、図１０に示す従来のデータキャリアでは、親機のアンテナコイルの軸方向とデータキャリアの空芯コイル５１の軸方向とが略一致するように、親機を配置して、親機とデータキャリアとの間で信号の授受を行っていた。しかしながら、かかる従来のデータキャリアを金属板に貼り付けて使用する場合には、親機のアンテナコイルから発生した磁界は、金属板に捕捉されてしまい、データキャリアの空芯コイルをほとんど貫通しなくなり、親機との間で通信ができないという問題があった。これに対して、第一実施形態のデータキャリアでは、金属板に貼り付けた場合であっても、前述した漏れ磁束を利用する通信方法を用いると、図３（対象物が金属板である場合）に示すように、親機との間で信号の授受を良好に行うことができるという利点がある。したがって、第一実施形態のデータキャリアは、金属製の電柱、マンホールの蓋、金属ケース、金属製のドア等に貼り付けても十分な信号の送受が可能である。尚、データキャリアを金属板に貼り付ける場合には、ケースと金属板との間で電流が流れないようにするために、それらの間に絶縁シートを介在させる必要がある。
【００２０】
次に、本発明の第二実施形態であるデータキャリアを図面を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の第二実施形態であるデータキャリアの概略平面図、図４（ｂ）はそのデータキャリアのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図、図４（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。尚、第二実施形態において、上記第一実施形態のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
第二実施形態のデータキャリア１００は、アンテナ１１０と、アンテナ１１０を入れるためのケース２１０と、ＲＦＩＤモジュール３１とを具備するものである。第二実施形態のデータキャリア２０が第一実施形態のものと異なる主な点は、アンテナ１１０とケース２１０とを個別に製造することができる点である。
アンテナ１１０は、親機との間で信号の授受を行うためのものであり、平板状の磁芯１５０と、コイル１６０とを有する。磁芯１５０は、一方向性の珪素鋼板を用いて略長方形状に形成されたものである。ここでは、図４（ｃ）に示すように、磁芯１５０のゴス方位はその長手方向を向いているものとする。コイル１６０は、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、導線を磁芯１５０の中央部に所定回数だけ巻回することにより形成される。したがって、磁芯１５０のゴス方位とコイル１６０の軸芯方向とは一致している。
【００２２】
ケース２１０は、図４に示すように、略板状の中央部２５０と、中央部２５０の両側に設けられた二つの略板状の端部２６０ａ，２６０ｂとを有する。中央部２５０及び端部２６０ａ，２６０ｂの表面はともに平坦に形成されている。また、中央部２５０及び端部２６０ａ，２６０ｂの外側の周端部は裏面側に折り曲げている。この折り曲げた部分の長さがケース２１の厚さになる。中央部２５０と端部２６０ａ，２６ｂとは、中央部２５０の裏面側を端部２６０ａ，２６０ｂの表面の一部に重なるように配置して、溶接や半田等により固定されている。
【００２３】
また、ケース２１０は、第一実施形態と同様に、一方向性の珪素鋼板を用いて形成される。二つの端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位はそれらを結ぶ方向を向き、一方、中央部２５０のゴス方位は端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位に直交する方向を向くようにする。
アンテナ１１０は、コイル１６０が中央部２５０に対向する位置に配置されると共に、コイル１６０の軸芯方向が二つの端部２６０ａ，２６０ｂを結ぶ方向を向くようにして、ケース２１０に入れられる。ここで、磁芯１５０の長手方向の長さは、アンテナ１１０をケース２１０に入れたときに、磁芯１５０の先端部がなるべく端部２６０ａ，２６０ｂと重なるような長さにしておく。特に、この重なる面積は大きけれは大きいほどよい。このようにアンテナ１１０を配置することにより、中央部２５０のゴス方位はコイル１６０の軸芯方向と直交する方向を向き、端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位はコイル１６０の軸芯方向と平行な方向を向くようになる。
【００２４】
また、磁芯１５０の先端部は、各端部２６０ａ，２６０ｂに溶接や半田等により固定される。あるいは、溶接等を行う代わりに、樹脂等の材料で接着するようにしてもよい。ここで、接着剤としては、導電性のものでも非導電性のものであっても構わない。
かかるデータキャリア１００では、端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位がコイル１６０の軸芯方向に平行な方向を向いていることにより、コイル１６０の軸芯方向の外部磁界が存在すると、その外部磁界は、ケース２１０の端部２６０ａ，２６０ｂに導かれることになる。このとき、ケース２１０の中央部２５０のゴス方位が端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位と直交する方向を向いており、しかも、磁芯１５０のゴス方位が端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位と平行な方向を向いていることにより、端部２６０ａ，２６０ｂに導かれた外部磁界は、中央部２５０をほとんど通ることはなく、磁芯１５０の方を通ってコイル１６０を貫くことになる。このことは、磁芯１５０と端部２６０ａ，２６０ｂとを導電性の材料で固定したかどうかに無関係である。このため、極端な話、たとえ磁芯１５０と端部２６０ａ，２６０ｂとを何ら固定せず、アンテナ１１０をケース２１０に入れただけであっても、端部２６０ａ，２６０ｂに導かれた外部磁界は、磁芯１５０を介してコイル１６０を貫く。この意味で、二つの端部２６０ａ，２６０ｂは磁芯としての役割を果たすと言える。したがって、第二実施形態のデータキャリア１００では、上記第一実施形態において図３を用いて説明したように、親機のアンテナコイルの軸方向とデータキャリア１００のコイル１６０の軸芯方向とが略平行になるように、親機を配置し、親機のアンテナコイルからの漏れ磁束を利用して、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。さらに、かかる通信方法を用いれば、データキャリア１００を金属板に貼り付けて使用する場合でも、親機との間で信号のやり取りを行うことが可能である。
【００２５】
ところで、かかるデータキャリア１００では、その裏面側が覆われていないので、アンテナ１１０は全くの無防備状態である。このため、例えばデータキャリア１００の取り付け作業を行う際に、コイル１６０を傷付けてしまうことがある。したがって、ケース２１０の裏面側には何らかの保護手段を講ずる必要がある。本発明者等は、コイル１６０を保護する方法として幾つかの方法を考えた。図５はそのデータキャリア１００のコイル１６０を保護する方法を説明するための図である。
【００２６】
コイル１６０を保護する第一の方法は、図５（ａ）に示すように、ケース２１０の内部に例えばシリコン等の樹脂２７０を充填することにより、アンテナ１１０を封止するものである。また、第二の方法は、図５（ｂ）に示すように、ケース２１０の裏面側を、例えばプラスチックやセラミックなどの非金属製の板状部材２８０で覆うものである。
【００２７】
第三の方法は、図５（ｃ）に示すように、一方向性珪素鋼製の板状部材２９０を用いて、板状部材２９０のゴス方位がコイル１６０の軸芯方向と直交する方向を向くように、且つ板状部材２９０と中央部２５０とが電気的な閉回路を形成しないようにして、ケース２１０の裏面側を部分的に覆うものである。ここで、板状部材２９０のゴス方位をコイル１６０の軸芯方向と直交する方向を向くようにするのは、コイル１６０の軸芯方向の外部磁界が、板状部材２９０に導かれないようにするためである。また、板状部材２９０と中央部２５０とが閉回路を形成しないようにするのは次の理由による。すなわち、これらが閉回路を形成してしまうと、親機との間での信号のやり取りを行う際に、コイル１６０を貫く磁界は、この閉回路をも貫くことになり、閉回路に電流が流れてしまうからである。図５（ｃ）に示す例の場合には、二つの板状部材２９０，２９０を、コイル１６０の軸芯方向に沿った隙間２９１があくようにして、ケース２１０の裏面に取り付けている。この第三の方法によれば、隙間２９１の部分を除き、アンテナ１１０の周囲のほどんどすべてを同じ材質（珪素鋼）で覆うことができるという利点がある。但し、第三の方法で作製したデータキャリア１００を金属板に貼り付けて使用する場合には、ケース２１０と金属板との間で電流が流れないようにするため、板状部材２９０と金属板との間にゴムや絶縁シート等を介在させて、データキャリア１００と金属板との絶縁を取る必要がある。
【００２８】
尚、コイル１６０を保護するためのその他の方法として、上記の第一の方法と第二の方法とを組み合わせた方法、又は第一の方法と第三の方法とを組み合わせた方法を用いることができる。また、上記の各方法は、当然のことながら、上記第一実施形態のデータキャリアに適用するようにしてもよい。
第二実施形態のデータキャリアでは、一方向性珪素鋼板で形成したケースにアンテナを入れることにより、アンテナを外側から金属（珪素鋼）製のケースで覆うことができるので、耐候性及び耐衝撃性の向上を図ることができる。このため、かかるデータキャリアは、特に屋外設置用として用いるのに好適である。
【００２９】
また、ケースとして、ゴス方位が所定の方向を向いている中央部と、中央部のゴス方位に直交する方向に沿っての中央部の両側に取り付けられた、中央部のゴス方位に直交する方向にゴス方位が向いている二つの端部とを有するものを用い、磁芯のゴス方位が端部のゴス方位と平行になるようにしてアンテナをケースに入れたことにより、ケースの端部は磁芯としての役割を果たすことになるので、データキャリアはコイルの軸芯方向の外部磁場を受けて、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。
【００３０】
また、アンテナとして平板状の磁芯にコイルを巻回したものを用いることにより、ケースの厚さを薄くすることかできるので、データキャリアの薄型化を図ることができる。
更に、第二実施形態のデータキャリアでは、アンテナとケースとを別個に製造することができるので、上記の第一実施形態のものに比べて製造作業が簡易であるという特徴がある。
【００３１】
次に、本発明の第三実施形態であるデータキャリアを図面を参照して説明する。図６（ａ）は本発明の第三実施形態であるデータキャリアの概略平面図、図６（ｂ）はそのデータキャリアのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図、図６（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。第三実施形態では、上記第二実施形態のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。尚、図６では、ＲＦＩＤモジュールを省略して示している。
【００３２】
第三実施形態のデータキャリア１００ａが上記第二実施形態のものと異なる点は、図６に示すように、磁芯１５０の先端部をケース２１０の端部２６０ａ，２６０ｂに固定せずに、アンテナ１１０をケース２１０内に入れた点である。その他の点については、すべて上記第二実施形態のものと同様である。
この場合、アンテナ１１０をケース２１０内に入れただけであるので、外界からの影響によって、アンテナ１１０がケース２１０内で動いてしまうおそれがある。親機との間で信号をやり取りを行っている際に、アンテナ１１０が動いてしまうと、アンテナとしての性能が落ちてしまう。したがって、第三実施形態のデータキャリア１００ａでは、ケース２１０の内部に樹脂を充填してアンテナ１１０を封止するか、あるいは、アンテナ１１０のサイズをケース２１０のサイズとほぼ同じにして、アンテナ１１０がケース２１０内を動けるスペースを少なくすることが望ましい。
【００３３】
第三実施形態のデータキャリアでは、アンテナをケースの端部に固定しないことにより、アンテナの固定作業を行わない分だけ、上記第二実施形態のものに比べて製造作業が簡単になる。その他の点については、上記第二実施形態のものと同様の作用・効果を奏する。
次に、本発明の第四実施形態であるデータキャリアを図面を参照して説明する。図７は本発明の第四実施形態であるデータキャリアの概略背面図である。第四実施形態のデータキャリアを正面から見た図は、上記第二実施形態の図４（ａ）と同様である。第四実施形態では、上記第二実施形態のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
第四実施形態のデータキャリア１００ｂは、図７に示すように、アンテナ１１０ａと、アンテナ１１０ａを入れるためのケース２１０とを具備するものである。ここで、図７では、ＲＦＩＤモジュールを省略して示している。第四実施形態のデータキャリア１００ｂが上記第二実施形態のものと異なる点は、第二実施形態のアンテナと異なる構造のアンテナ１１０ａを用いた点である。ケース２１０等、その他のものは第二実施形態のものと同じである。
【００３５】
アンテナ１１０ａは、親機との間で信号の授受を行うためのものであり、板状の磁芯１５０ａと、コイル１６０ａとを有する。磁芯１５０ａは、一方向性の珪素鋼板を用いて略長方形状に形成されたものである。ここでは、図７に示すように、磁芯１５０ａのゴス方位はその長手方向を向いているものとする。コイル１６０ａは、導線を平面状に所定回数だけ巻回することにより形成される円形の空芯コイルである。かかる空芯コイルは、数多く市販されており、設計上の要求に応じて適当なものを選択することができる。具体的には、コイル１６０ａとしては、内径が磁芯１５０ａの幅よりも大きいものを選ぶようにする。そして、磁芯１５０ａをコイル１６０ａに挿入し、コイル１６０ａの平面と磁芯１５０ａの平面とが略平行になるようにすることにより、アンテナ１１０ａが得られる。尚、第四実施形態では、磁芯１５０ａの長手方向がコイル１６０ａの軸芯方向となる。
【００３６】
このように、第四実施形態では、市販の空芯コイルを用いることにより、アンテナ１１０ａを簡単に製造することができる。実際、上記の第一乃至第三実施形態のデータキャリアを製造する場合、磁芯に導線を巻回する作業は熟練を要し、しかもその作業に時間がかかり、このことがデータキャリアの製造コストを押し上げる要因の一つとなっている。これに対して、第四実施形態のデータキャリア１００ｂでは、導線を巻回してコイル１６０ａを形成する作業が不要であるため、データキャリア１００ｂの製造作業が容易になり、製造コストを低く抑えることができるという利点がある。
【００３７】
かかるアンテナ１１０ａは、上記第二実施形態と同様に、コイル１６０ａを中央部２５０に対向させて配置すると共に、コイル１６０ａの軸芯方向が二つの端部２６０ａ，２６０ｂを結ぶ方向を向くようにして、ケース２１０に入れられる。これにより、中央部２５０のゴス方位はコイル１６０ａの軸芯方向と略直交する方向を向き、端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位はコイル１６０ａの軸芯方向と略平行な方向を向くようになる。
【００３８】
第四実施形態のデータキャリアでは、市販の空芯コイルを用いてアンテナを製造することにより、導線を巻回してコイルを形成する作業が不要であるため、データキャリアの製造作業が容易になり、製造コストを低く抑えることができる。その他の点については、上記第二実施形態のものと同様の作用・効果を奏する。尚、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００３９】
例えば、上記の第四実施形態では、コイルとして平面的な円環形状に巻回された空芯コイルを用いた場合について説明したが、図８に示すように、コイルとしては平面的な正方形状又は長方形状に巻回された空芯コイル１６０ｂを用いるようにしてもよい。かかる空芯コイル１６０ｂも市販されているものである。
また、上記の各実施形態では、ケースの表面を平坦に形成した場合について説明したが、ケースの形状は、データキャリアの用途等に応じて様々な形状にすることができる。図９では、ケース２１２の形状を半円管状とした場合を示している。このケース２１２は、半円管状の中央部２５２と、半円管状の二つの端部２６２ａ，２６２ｂとを有する。中央部２５２の中心軸と端部２６２ａ，２６２ｂの中心軸とが略一致するようにして、中央部２５２の両側に各端部２６２ａ，２６２ｂが取り付けられる。かかる半円管状のケース２１２は、特に、円筒状の磁芯にコイルを形成したアンテナ１１０ｂに対して用いるのに好適である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のデータキャリアによれば、一方向性珪素鋼製のケースにアンテナを入れることにより、アンテナを金属（珪素鋼）製のケースで覆うことができるので、耐候性及び耐衝撃性に優れたデータキャリアを得ることができる。このため、かかるデータキャリアは、特に屋外設置用として用いるのに好適である。
【００４１】
また、データキャリア用ケースとして、ゴス方位が所定の方向を向いている中央部と、中央部のゴス方位に直交する方向に沿っての中央部の両側に取り付けられた、中央部のゴス方位に直交する方向にゴス方位が向いている二つの端部とを有するものを用い、磁芯のゴス方位が端部のゴス方位と平行になるようにしてアンテナをケースに入れたことにより、ケースの端部は磁芯としての役割を果たすことができる。このため、かかるデータキャリアはコイルの軸芯方向の外部磁場を受けて、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第一実施形態であるデータキャリアの概略平面図、（ｂ）はそのデータキャリアのＡ−Ａ矢視方向概略断面図、（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。
【図２】そのデータキャリアの製造工程を説明するための図である。
【図３】そのデータキャリアと親機との間で信号のやり取りを行う方法の一例を説明するための図である。
【図４】（ａ）は本発明の第二実施形態であるデータキャリアの概略平面図、（ｂ）はそのデータキャリアのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図、（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。
【図５】そのデータキャリアのコイルを保護する方法を説明するための図である。
【図６】（ａ）は本発明の第三実施形態であるデータキャリアの概略平面図、（ｂ）はそのデータキャリアのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図、（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。
【図７】本発明の第四実施形態であるデータキャリアの概略背面図である。
【図８】本発明の変形例であるデータキャリアを説明するための図である。
【図９】本発明の変形例であるデータキャリアを説明するための図である。
【図１０】従来のデータキャリアを説明するための図である。
【符号の説明】
１０，１００，１００ａ，１００ｂデータキャリア
１１，１１０，１１０ａ，１１０ｂアンテナ
１５，１５０，１５０ａ磁芯
１６，１６０，１６０ａ，１６０ｂコイル
２１，２１０，２１２ケース
２５，２５０，２５２中央部
２６ａ，２６ｂ，２６０ａ，２６０ｂ，２６２ａ，２６２ｂ端部
２７０封止樹脂
２８０，２９０板状部材
２９１隙間
３１ＲＦＩＤモジュール
３５ａ，３５ｂ電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data carrier that exchanges signals wirelessly with a parent device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, data carrier systems comprising a data carrier (child device) in which an IC chip is embedded in a plastic card of a credit card size and a parent device that accesses the data carrier wirelessly to exchange data are becoming widespread. . Such a system is intended to be used as a railway commuter pass as a non-contact type ID card, accurately identifies individual cargoes to be transported in the logistics field, and various manufacturers have product inventory. It can also be used when managing files.
[0003]
For example, if the data carrier system is used for inventory management of a product, a data carrier in which information on the product is written is pasted on each product to be identified and stored on a predetermined shelf in a warehouse. Each shelf has a master unit, and when the product is stored, the master unit accesses the data carrier attached to the product, reads the information, and reads the information via a network to a central computer, etc. Send to. A database is built in the central computer, where inventory management of each product is performed. When such a system is introduced, it is possible to immediately know the presence / absence of necessary products, the storage location, the date of manufacture, and to reduce the number of personnel required for inventory management.
[0004]
FIG. 10A shows an example of a conventional data carrier. The data carrier 50 includes an air-core coil 51 as an antenna for transmitting and receiving electromagnetic waves, an RFID module 52, and a plastic case 53. The air core coil 51 is formed by winding a conducting wire in a spiral shape, and is housed in the case 53 so that the axial direction of the air core coil 51 is perpendicular to the surface of the case 53. The RFID module 52 is a one-chip module in which a memory, a transmission / reception circuit, and the like are formed on a silicon substrate, and is connected to the air-core coil 51. When signals are exchanged between the data carrier and the parent device, as shown in FIG. 10B, the axial direction a of the antenna coil 61 of the parent device ₁ And the axial direction a of the air-core coil 51 of the data carrier 50 ₂ Arrange the master unit so that and match. Then, by passing the magnetic field generated by the antenna coil 61 of the parent device through the air core coil 51 of the data carrier 50, the data carrier 50 receives the signal from the parent device and is generated by the air core coil 51. By passing the magnetic field through the antenna coil 61 of the parent device, the parent device receives a signal from the data carrier 50.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional data carrier, an antenna and an IC are housed in a plastic case so that an external magnetic field can enter the case. In fact, if the case is made of a magnetic material having a high magnetic permeability, an external magnetic field is difficult to enter the case due to magnetic shielding, and signals cannot be exchanged between the data carrier and the parent device. By the way, in order to promote widespread use of data carrier systems, for example, it has been proposed to install and use data carriers outdoors. However, the plastic case has problems in terms of weather resistance and impact resistance, and it is difficult to use a conventional data carrier for outdoor installation.
[0006]
The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a data carrier excellent in weather resistance and impact resistance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a data carrier according to the present invention includes a magnetic core made of unidirectional silicon steel, and an antenna having a coil provided so that the Goth orientation of the magnetic core faces the axial direction. A central portion made of unidirectional silicon steel, for housing the antenna, disposed opposite to the coil and facing the Goss direction in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the coil; The unidirectional silicon steel is attached to both sides of the central portion along the direction substantially parallel to the axial direction of the coil, and the Goss orientation is oriented in a direction substantially parallel to the axial direction of the coil. And a case having two end portions.
[0008]
Further, the present invention for achieving the above object is a case for a data carrier made of unidirectional silicon steel, wherein a central portion in which a Goss direction is directed to a predetermined direction, and a Goss in the central portion. Two ends attached to both sides of the central portion along a direction substantially perpendicular to the azimuth and having a Goss orientation facing in a direction substantially perpendicular to the Goth azimuth of the central portion, To do.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a schematic plan view of a data carrier according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the data carrier in the direction of arrows AA, and FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the manufacturing process of the data carrier, and FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a method for exchanging signals between the data carrier and the parent device. is there. In FIG. 2, a plan view is shown in the upper stage, and a cross-sectional view of the figure shown directly above is shown in the lower stage.
[0010]
As shown in FIG. 1, the data carrier 10 of the first embodiment includes an antenna 11, a case 21 for containing the antenna 11, and an RFID module 31. The antenna 11 is for transmitting and receiving signals to and from the parent machine, and has a magnetic core 15 and a coil 16. As shown in FIGS. 1B and 1C, the coil 16 is formed by winding a conductive wire made of copper or the like having a small electric resistance around the magnetic core 15 a predetermined number of times.
[0011]
As shown in FIG. 1, the case 21 has a substantially plate-shaped central portion 25 and two substantially plate-shaped end portions 26 a and 26 b provided on both sides of the central portion 25. The surfaces of the central portion 25 and the end portions 26a and 26b are formed flat. The case 21 is formed of a silicon steel plate (electromagnetic steel plate) mainly used as a transformer iron core. In particular, in the first embodiment, the magnetic core 15 and the two end portions 26a and 26b are integrally formed using a single silicon steel plate. That is, as shown in FIG. 2 (a), small rectangular portions left by cutting both the left and right sides of the central portion of a single silicon steel sheet become the magnetic core 15, and large rectangular shapes above and below the magnetic core 15 are formed. The shaped portions become the end portions 26a and 26b. Further, as shown in the sectional view of FIG. 2A, the magnetic core 15 is processed so as to be recessed from the two end portions 26a and 26b, and the outer peripheral end portions of the two end portions 26a and 26b are It is bent to the back side. Here, the lengths of the bent portions of the end portions 26 a and 26 b are longer than the distance between the magnetic core 15 and the end portions 26 a and 26 b, and this is the thickness of the case 21.
[0012]
By the way, in general, silicon steel sheets include a unidirectional one in which the direction in which the magnetic flux easily passes is determined in one direction and a non-directional one in which the direction in which the magnetic flux easily passes is not determined. In the first embodiment, a unidirectional silicon steel plate is used as a material for the case 21 and the magnetic core 15. The direction in which the magnetic flux of the unidirectional silicon steel plate easily passes is generally determined by the Goth orientation, which is the crystal grain growth direction. The Goss directions of the magnetic core 15 and the end portions 26a and 26b are set to face in a direction parallel to the axial direction of the coil 16, as indicated by an arrow in FIG. Here, the axial direction of the coil 16 refers to the direction of the magnetic core 15 penetrating the coil 16. In the first embodiment, the vertical direction in FIG. 1 is the axial direction of the coil 16.
[0013]
Further, as shown in FIG. 1, the central portion 25 of the case 21 is attached to the end portions 26a and 26b so as to cover the portion where the coil 16 is formed from the surface side. At this time, as shown in FIG. 2C, the central portion 25 is arranged so that the Goth orientation of the central portion 25 faces a direction orthogonal to the axial direction of the coil 16.
The RFID module 31 is a one-chip module in which a memory, a transmission / reception circuit, and other necessary electric circuits are formed on a silicon substrate. The electrodes 35 a and 35 b of the RFID module 31 are connected to both ends of the coil 16.
[0014]
In such a data carrier 10, the end portions 26 a and 26 b of the case 21 and the magnetic core 15 are integrally formed, so that the end portions 26 a and 26 b are inserted into the coil 16 together with a role as a case for protecting the antenna 11. It plays a role as a magnetic core. In fact, if the antenna 11 is completely covered with a magnetic material having a high magnetic permeability, an external magnetic field is difficult to enter inside due to magnetic shielding. However, by using the case 21 having the structure as described above, the antenna 11 can receive an external magnetic field and exchange signals with the parent device.
[0015]
In the first embodiment, when the Goss direction of the end portions 26a and 26b of the case 21 is oriented in a direction parallel to the axial direction of the coil 16, if there is an external magnetic field in the axial direction of the coil 16, the external The magnetic field is guided to the end portions 26 a and 26 b of the case 21. At this time, the Goss direction of the central portion 25 of the case 21 is oriented in a direction perpendicular to the Goss directions of the end portions 26a and 26b, and the Goss direction of the magnetic core 15 is parallel to the Goth directions of the end portions 26a and 26b. By facing the direction, the external magnetic field guided to the end portions 26 a and 26 b hardly passes through the central portion 25 and passes through the coil 16 through the magnetic core 15. If this is utilized, the following method of exchanging signals between the data carrier 10 and the parent device can be considered. Now, as shown in FIG. 3, it is assumed that the data carrier 10 is attached to a certain object. At this time, the base unit is connected to the antenna coil 2 in the axial direction a. ₁ And the axial direction a of the coil 16 of the data carrier 10 ₂ And so that they are substantially parallel to each other. From the antenna coil 2 of the master unit, its axial direction a ₁ However, the magnetic core 15 and the ends 26a and 26b of the data carrier 10 are in the axial direction a of the coil 16. ₂ Part of the magnetic field emitted from the antenna coil 2 of the base unit is a leakage magnetic field, and the axial direction a of the coil 16 around the data carrier 10 is strong. ₂ To the end portions 26 a and 26 b of the case 21. As described above, in the data carrier 10 of the first embodiment, signals can be exchanged with the parent device using the leakage magnetic flux from the antenna coil 2 of the parent device.
[0016]
Next, the manufacturing process of the data carrier 10 of the first embodiment will be described. First, a flat unidirectional silicon steel plate is processed into a shape as shown in FIG. Specifically, the magnetic core 15 and the two end portions 26a and 26b are formed by cutting off both the left and right sides of the central portion of the silicon steel plate. Here, the Goss orientation of the silicon steel plate is set to face the direction connecting the two end portions 26a and 26b. Then, the magnetic core 15 is recessed, and the outer peripheral ends of the end portions 26 a and 26 b are bent toward the magnetic core 15. Thereafter, as shown in FIG. 2B, a coil 16 is formed by winding a conducting wire around the magnetic core 15. Next, as shown in FIG. 2C, the central portion 25 is fixed from the end portions 26a and 26b so as to cover the portion where the coil 16 is formed. Here, the central portion 25 is disposed so that the Goth orientation of the central portion 25 faces the direction perpendicular to the axial direction of the coil 16. The central portion 25 is fixed to the end portions 26a and 26b, for example, by welding or caulking. In particular, in the case of using a caulking method, after caulking the central portion 25, a desired paint is applied between the central portion 25 and the end portions 26a, 26b, and between the central portion 25 and the end portions 26a, 26b. It is necessary to improve the sealing performance. Finally, as shown in FIG. 1C, by connecting the electrodes 35a and 35b of the RFID module 31 to both ends of the coil 16, the data carrier 10 as shown in FIG. 1 is obtained.
[0017]
In the data carrier of the first embodiment, the magnetic core and the two end portions are integrally formed using a unidirectional silicon steel plate, and the portion corresponding to the coil wound around the magnetic core is unidirectional from the outside. By covering with the center part made of silicon steel, the antenna can be completely covered with the case made of silicon steel from the outside, so that the weather resistance and impact resistance can be improved. For this reason, this data carrier is particularly suitable for use outdoors.
[0018]
Although the antenna is covered with a case, the end of the case serves as a magnetic core. Therefore, the data carrier receives an external magnetic field in the axial direction of the coil and sends and receives signals to and from the main unit. It can be done well.
Furthermore, by using a flat coil with a coil wound around it as the antenna, the thickness of the case can be reduced, so that the data carrier can be made thinner.
[0019]
By the way, in the conventional data carrier shown in FIG. 10, the master unit is arranged so that the axial direction of the antenna coil of the master unit and the axial direction of the air-core coil 51 of the data carrier substantially coincide with each other. Signals were exchanged with carriers. However, when such a conventional data carrier is attached to a metal plate, the magnetic field generated from the antenna coil of the master unit is captured by the metal plate and hardly penetrates the air core coil of the data carrier. There was a problem that communication with the base unit was not possible. On the other hand, in the data carrier according to the first embodiment, even when the data carrier is attached to a metal plate, when the communication method using the leakage magnetic flux described above is used, FIG. As shown in (), there is an advantage that signals can be exchanged with the base unit. Therefore, even if the data carrier of the first embodiment is attached to a metal utility pole, a manhole cover, a metal case, a metal door, or the like, a sufficient signal can be transmitted and received. When the data carrier is attached to the metal plate, it is necessary to interpose an insulating sheet between the case and the metal plate so that no current flows between the case and the metal plate.
[0020]
Next, the data carrier which is 2nd embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings. 4A is a schematic plan view of a data carrier according to the second embodiment of the present invention, FIG. 4B is a schematic cross-sectional view of the data carrier in the direction of arrows BB, and FIG. 4C is the data thereof. It is a schematic rear view of a carrier. In the second embodiment, components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0021]
The data carrier 100 according to the second embodiment includes an antenna 110, a case 210 for containing the antenna 110, and an RFID module 31. The main difference between the data carrier 20 of the second embodiment and that of the first embodiment is that the antenna 110 and the case 210 can be manufactured separately.
The antenna 110 is for transmitting and receiving signals to and from the base unit, and includes a flat magnetic core 150 and a coil 160. The magnetic core 150 is formed in a substantially rectangular shape using a unidirectional silicon steel plate. Here, as shown in FIG. 4C, it is assumed that the Goth orientation of the magnetic core 150 is oriented in the longitudinal direction. As shown in FIGS. 4B and 4C, the coil 160 is formed by winding a conductive wire around the central portion of the magnetic core 150 a predetermined number of times. Therefore, the Goss orientation of the magnetic core 150 and the axial direction of the coil 160 coincide.
[0022]
As shown in FIG. 4, the case 210 includes a substantially plate-shaped central portion 250 and two substantially plate-shaped end portions 260 a and 260 b provided on both sides of the central portion 250. Both the central portion 250 and the surfaces of the end portions 260a and 260b are formed flat. Further, the outer peripheral end portions of the central portion 250 and the end portions 260a and 260b are bent to the back surface side. The length of the bent portion is the thickness of the case 21. The central part 250 and the end parts 260a and 26b are arranged so that the back side of the central part 250 overlaps part of the surface of the end parts 260a and 260b, and are fixed by welding or soldering.
[0023]
Moreover, the case 210 is formed using a unidirectional silicon steel plate as in the first embodiment. The Goss orientations of the two end portions 260a and 260b are oriented in the direction connecting them, while the Goth orientation of the central portion 250 is oriented in a direction perpendicular to the Goss orientations of the end portions 260a and 260b.
The antenna 110 is placed in the case 210 such that the coil 160 is disposed at a position facing the central portion 250 and the axial center direction of the coil 160 faces the direction connecting the two end portions 260a and 260b. Here, the length of the magnetic core 150 in the longitudinal direction is set such that the tip of the magnetic core 150 overlaps with the end portions 260a and 260b as much as possible when the antenna 110 is placed in the case 210. In particular, the larger the overlapping area, the better. By arranging the antenna 110 in this way, the Goss direction of the central portion 250 faces the direction orthogonal to the axial direction of the coil 160, and the Goss directions of the end portions 260a and 260b are parallel to the axial direction of the coil 160. Turn to face.
[0024]
The tip of the magnetic core 150 is fixed to each end 260a, 260b by welding or soldering. Or you may make it adhere | attach with materials, such as resin, instead of performing welding etc. Here, the adhesive may be conductive or non-conductive.
In such a data carrier 100, when the Goss directions of the ends 260a and 260b are oriented in a direction parallel to the axial direction of the coil 160, if an external magnetic field exists in the axial direction of the coil 160, the external magnetic field is It is guided to the end portions 260a and 260b of the case 210. At this time, the Goth azimuth of the central portion 250 of the case 210 is oriented in a direction perpendicular to the Goth azimuth of the end portions 260a and 260b, and the Goth azimuth of the magnetic core 150 is parallel to the Goth azimuth of the end portions 260a and 260b. By facing the direction, the external magnetic field guided to the end portions 260 a and 260 b hardly passes through the central portion 250 and passes through the coil 160 through the magnetic core 150. This is independent of whether the magnetic core 150 and the ends 260a and 260b are fixed with a conductive material. For this reason, even if the magnetic core 150 and the end portions 260a and 260b are not fixed at all and the antenna 110 is simply put in the case 210, the external magnetic field guided to the end portions 260a and 260b is The coil 160 is passed through the magnetic core 150. In this sense, it can be said that the two end portions 260a and 260b serve as a magnetic core. Therefore, in the data carrier 100 of the second embodiment, as described with reference to FIG. 3 in the first embodiment, the axial direction of the antenna coil of the parent device and the axial direction of the coil 160 of the data carrier 100 are substantially the same. The base unit is arranged so as to be parallel, and signals can be exchanged with the base unit using the leakage magnetic flux from the antenna coil of the base unit. Furthermore, if such a communication method is used, even when the data carrier 100 is used by being attached to a metal plate, it is possible to exchange signals with the parent device.
[0025]
By the way, in this data carrier 100, since the back surface side is not covered, the antenna 110 is completely defenseless. For this reason, for example, when the data carrier 100 is attached, the coil 160 may be damaged. Therefore, it is necessary to take some protective means on the back side of the case 210. The present inventors have considered several methods for protecting the coil 160. FIG. 5 is a diagram for explaining a method of protecting the coil 160 of the data carrier 100.
[0026]
The first method for protecting the coil 160 is to seal the antenna 110 by filling the inside of the case 210 with a resin 270 such as silicon as shown in FIG. In the second method, as shown in FIG. 5B, the back surface of the case 210 is covered with a non-metallic plate-like member 280 such as plastic or ceramic.
[0027]
As shown in FIG. 5 (c), the third method is to use a unidirectional silicon steel plate member 290 and set the direction in which the Goth orientation of the plate member 290 is orthogonal to the axial direction of the coil 160. The back surface side of the case 210 is partially covered so that the plate-like member 290 and the central portion 250 do not form an electrical closed circuit. Here, the Goss direction of the plate-like member 290 is oriented in the direction orthogonal to the axial direction of the coil 160 so that the external magnetic field in the axial direction of the coil 160 is not guided to the plate-like member 290. It is to do. Further, the plate member 290 and the central portion 250 are prevented from forming a closed circuit for the following reason. That is, if they form a closed circuit, the magnetic field that passes through the coil 160 also passes through the closed circuit when exchanging signals with the base unit, and current is passed through the closed circuit. Because it will flow. In the case of the example shown in FIG. 5C, the two plate-like members 290 and 290 are attached to the back surface of the case 210 with a gap 291 along the axial direction of the coil 160. According to this third method, there is an advantage that almost all of the periphery of the antenna 110 can be covered with the same material (silicon steel) except for the portion of the gap 291. However, when the data carrier 100 manufactured by the third method is used by being attached to a metal plate, the plate-like member 290 and the metal plate are used in order to prevent current from flowing between the case 210 and the metal plate. It is necessary to provide insulation between the data carrier 100 and the metal plate by interposing a rubber, an insulating sheet or the like therebetween.
[0028]
As another method for protecting the coil 160, a method combining the first method and the second method, or a method combining the first method and the third method may be used. it can. Moreover, as a matter of course, each of the above methods may be applied to the data carrier of the first embodiment.
In the data carrier of the second embodiment, the antenna can be covered with a metal (silicon steel) case from the outside by placing the antenna in a case formed of a unidirectional silicon steel plate, so that weather resistance and impact resistance are achieved. Can be improved. For this reason, this data carrier is particularly suitable for use outdoors.
[0029]
In addition, as a case, a direction perpendicular to the Goth direction of the central part attached to both sides of the central part along the direction perpendicular to the Goss direction of the central part and the central part where the Goth direction is directed to a predetermined direction The end of the case is formed by using an antenna having two ends facing the Goss direction and putting the antenna in the case so that the Goss direction of the magnetic core is parallel to the Goss direction of the end. Since it plays a role as a magnetic core, the data carrier receives an external magnetic field in the axial direction of the coil, and can exchange signals with the parent device.
[0030]
Further, by using an antenna in which a coil is wound around a flat magnetic core, the thickness of the case can be reduced, so that the data carrier can be made thinner.
Furthermore, since the antenna and the case can be manufactured separately in the data carrier of the second embodiment, the manufacturing operation is simpler than that of the above first embodiment.
[0031]
Next, the data carrier which is 3rd embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings. 6A is a schematic plan view of a data carrier according to the third embodiment of the present invention, FIG. 6B is a schematic cross-sectional view of the data carrier in the direction of arrow C-C, and FIG. 6C is the data thereof. It is a schematic rear view of a carrier. In the third embodiment, components having the same functions as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 6, the RFID module is omitted.
[0032]
The data carrier 100a of the third embodiment is different from that of the second embodiment in that the tip of the magnetic core 150 is not fixed to the ends 260a and 260b of the case 210, as shown in FIG. 110 is placed in the case 210. All other points are the same as those of the second embodiment.
In this case, since the antenna 110 is simply put in the case 210, the antenna 110 may move in the case 210 due to the influence from the outside. If the antenna 110 moves while exchanging signals with the base unit, the performance as an antenna is degraded. Therefore, in the data carrier 100a of the third embodiment, the antenna 110 is sealed by filling the case 210 with resin, or the size of the antenna 110 is substantially the same as the size of the case 210. It is desirable to reduce the space in which the case 210 can move.
[0033]
In the data carrier of the third embodiment, since the antenna is not fixed to the end portion of the case, the manufacturing operation is simpler than that of the second embodiment because the antenna is not fixed. About another point, there exists an effect | action and effect similar to the thing of said 2nd embodiment.
Next, the data carrier which is 4th embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings. FIG. 7 is a schematic rear view of a data carrier according to the fourth embodiment of the present invention. A view of the data carrier of the fourth embodiment as viewed from the front is the same as FIG. 4A of the second embodiment. In the fourth embodiment, components having the same functions as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0034]
As shown in FIG. 7, the data carrier 100b according to the fourth embodiment includes an antenna 110a and a case 210 for housing the antenna 110a. Here, in FIG. 7, the RFID module is omitted. The data carrier 100b of the fourth embodiment is different from that of the second embodiment in that an antenna 110a having a structure different from that of the antenna of the second embodiment is used. Others such as the case 210 are the same as those in the second embodiment.
[0035]
The antenna 110a is for transmitting and receiving signals to and from the master unit, and includes a plate-like magnetic core 150a and a coil 160a. The magnetic core 150a is formed in a substantially rectangular shape using a unidirectional silicon steel plate. Here, as shown in FIG. 7, it is assumed that the Goth orientation of the magnetic core 150a faces the longitudinal direction. The coil 160a is a circular air-core coil formed by winding a conducting wire in a flat shape a predetermined number of times. Many such air-core coils are commercially available, and an appropriate one can be selected according to design requirements. Specifically, as the coil 160a, a coil having an inner diameter larger than the width of the magnetic core 150a is selected. Then, the antenna 110a is obtained by inserting the magnetic core 150a into the coil 160a so that the plane of the coil 160a and the plane of the magnetic core 150a are substantially parallel. In the fourth embodiment, the longitudinal direction of the magnetic core 150a is the axial direction of the coil 160a.
[0036]
Thus, in the fourth embodiment, the antenna 110a can be easily manufactured by using a commercially available air-core coil. Actually, when manufacturing the data carrier according to the first to third embodiments, the work of winding the conductive wire around the magnetic core requires skill, and the work takes time, and this is the manufacturing cost of the data carrier. It is one of the factors that push up On the other hand, in the data carrier 100b of the fourth embodiment, it is not necessary to form a coil 160a by winding a conducting wire, so that the manufacturing operation of the data carrier 100b is facilitated and the manufacturing cost can be kept low. There is an advantage that you can.
[0037]
Similar to the second embodiment, the antenna 110a is arranged such that the coil 160a faces the central portion 250, and the axial center direction of the coil 160a faces the direction connecting the two end portions 260a and 260b. In the case 210. As a result, the Goss direction of the central portion 250 is oriented in a direction substantially orthogonal to the axial direction of the coil 160a, and the Goss orientations of the end portions 260a and 260b are oriented in a direction substantially parallel to the axial direction of the coil 160a.
[0038]
In the data carrier of the fourth embodiment, by manufacturing an antenna using a commercially available air-core coil, it is not necessary to form a coil by winding a conducting wire, so that the manufacturing work of the data carrier becomes easy. Manufacturing costs can be kept low. About another point, there exists an effect | action and effect similar to the thing of said 2nd embodiment. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist.
[0039]
For example, in the above fourth embodiment, the case where an air-core coil wound in a planar annular shape is used as the coil has been described. However, as shown in FIG. Alternatively, an air core coil 160b wound in a rectangular shape may be used. Such an air core coil 160b is also commercially available.
Further, although cases have been described with the above embodiments where the surface of the case is formed flat, the shape of the case can be various shapes depending on the use of the data carrier and the like. In FIG. 9, the case 212 has a semicircular shape. The case 212 has a semicircular tubular central portion 252 and two semicircular tubular ends 262a and 262b. The end portions 262a and 262b are attached to both sides of the central portion 252 so that the central axis of the central portion 252 and the central axes of the end portions 262a and 262b substantially coincide with each other. Such a semicircular tubular case 212 is particularly suitable for use with the antenna 110b in which a coil is formed on a cylindrical magnetic core.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the data carrier of the present invention, the antenna can be covered with a metal (silicon steel) case by placing the antenna in a case made of unidirectional silicon steel. A data carrier having excellent impact properties can be obtained. For this reason, this data carrier is particularly suitable for use outdoors.
[0041]
In addition, as the case for data carrier, the Goss direction of the central part attached to both sides of the central part along the direction perpendicular to the Goss direction of the central part and the central part where the Goss direction is in a predetermined direction By using an antenna that has two end portions with the Goss azimuth facing in an orthogonal direction, and the antenna is placed in the case so that the goth azimuth of the magnetic core is parallel to the goth azimuth of the end, The end can serve as a magnetic core. For this reason, such a data carrier receives an external magnetic field in the axial direction of the coil, and can exchange signals with the parent device.
[Brief description of the drawings]
1A is a schematic plan view of a data carrier according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the data carrier in the direction of arrows AA, and FIG. It is a schematic rear view.
FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing process of the data carrier.
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a method for exchanging signals between the data carrier and the parent device.
4A is a schematic plan view of a data carrier according to a second embodiment of the present invention, FIG. 4B is a schematic cross-sectional view of the data carrier in the direction of arrows BB, and FIG. It is a schematic rear view.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of protecting the coil of the data carrier.
6A is a schematic plan view of a data carrier according to a third embodiment of the present invention, FIG. 6B is a schematic cross-sectional view of the data carrier in the direction of arrow C-C, and FIG. It is a schematic rear view.
FIG. 7 is a schematic rear view of a data carrier according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a data carrier which is a modification of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining a data carrier which is a modified example of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining a conventional data carrier.
[Explanation of symbols]
10, 100, 100a, 100b Data carrier
11, 110, 110a, 110b Antenna
15, 150, 150a Magnetic core
16, 160, 160a, 160b coil
21,210,212 cases
25,250,252 Central part
26a, 26b, 260a, 260b, 262a, 262b end
270 Sealing resin
280, 290 plate-like member
291 gap
31 RFID module
35a, 35b electrode

Claims

An antenna having a magnetic core made of unidirectional silicon steel and a coil provided so that the Goth orientation of the magnetic core faces the axial direction;
A central portion made of unidirectional silicon steel, which is for housing the antenna, and is disposed to face the coil and has a Goss orientation in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the coil; Made of unidirectional silicon steel attached to both sides of the central portion along a direction substantially parallel to the axial direction of the coil and having a Goss orientation oriented in a direction substantially parallel to the axial direction of the coil A case having two ends;
A data carrier comprising:

2. The data carrier according to claim 1, wherein the coil is wound around the substantially plate-shaped magnetic core, and the central portion and the two end portions are substantially plate-shaped.

3. The data carrier according to claim 1, wherein the magnetic core and the two end portions are integrally formed using a single unidirectional silicon steel plate.

3. The data carrier according to claim 1, wherein both ends of the magnetic core are fixed to the ends.

5. The data carrier according to claim 1, wherein the antenna is sealed by filling the case with a resin.

6. The data carrier according to claim 1, wherein the back side of the case is covered with a non-metallic plate-like member.

The back side of the case uses a plate member made of unidirectional silicon steel so that the Goss direction of the plate member faces a direction substantially orthogonal to the axial direction of the coil and the plate member. 6. The data carrier according to claim 1, wherein said central portion is partially covered so as not to form an electrical closed circuit.

The coil is an air-core coil wound in a planar shape in a plane, and the antenna has the magnetic core so that the plane of the plate-shaped magnetic core and the plane of the coil are substantially parallel to each other. 8. A data carrier according to claim 1, wherein said data carrier is inserted into said coil.

The coil is an air-core coil wound in a substantially rectangular shape in a plane, and the antenna has the magnetic core arranged so that the plane of the plate-like magnetic core is substantially parallel to the plane of the coil. 8. The data carrier according to claim 1, wherein the data carrier is inserted into a coil.