JPH1083914A - 多層空芯コイル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両方の端末を最内周層より導出することで、
導線１本分の厚さを減じて薄型化を図ることができ、Ｉ
Ｃカードのアンテナコイル等に適した多層空芯コイルを
得る。 【解決手段】 多層空芯コイルの巻回に必要な長さの導
線１５を貯線部１３に貯めた後、前記導線１５の一端を
第１の巻芯１１に固定するとともに他端を第２の巻芯１
２に固定し、前記貯線部１３により前記導線１５の両端
に張力をかけた状態で前記第１及び第２の巻芯１１，１
２を相互に逆向きに回転することによって、導線の両方
の端末を最内周層より導出した多層空芯コイルを作製し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層空芯コイル及
びその製造方法に係り、とくにＩＣカード用アンテナコ
イル等に適した薄型の多層空芯コイル及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１８は従来の多層空芯コイルの１例で
あり、巻線の導線５の一方の端末５ａが最外周から導出
され、他方の端末５ｂが最内周から導出されている。ま
た、巻き始め端及び巻き終わり端のリード線が共に最外
周より導出された多層コイルが特公平４−４７４４２号
に開示されている。

【０００３】図１９は、一方の端末を最外周から、他方
の端末を最内周から導出した従来の多層空芯コイルをア
ンテナコイルとして用いたＩＣカードの構造の１例を示
す。ＩＣカードは非接触でカード内のＩＣ（ＲＯＭ）に
情報を書き込むために、電磁誘導作用によって電力或い
は信号を供給するアンテナコイルを必要とする。この図
において、１はＩＣカード本体であり、これにＩＣ２及
びアンテナコイル３が搭載されている。また、ＩＣカー
ド本体１にエンボス部４が形成されている。前記アンテ
ナコイル３は、そのエンボス部４を避けるように或いは
電磁誘導の効率を高くするためにＩＣカード本体１の外
周付近を周回するように組み込まれており、そのためＩ
Ｃ２はアンテナコイル３の内側に配置される。前記アン
テナコイル３は、図２０（Ａ），（Ｂ）のように、一方
の端末３ａを最外周から、他方の端末３ｂを最内周から
導出した構造を持つので、アンテナコイル３の内側に巻
線の端末３ａ，３ｂの両方を導出するために最外周の端
末３ａをアンテナコイル巻回端平面を横切って内側に導
出しなければならず、導線１本分の厚さがアンテナコイ
ル３の厚みに付加される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＩＣカード
は厚さをできるだけ薄くする必要があり（厚さ０.８mm
以内）、アンテナコイル３が薄い程ＩＣカードの構成が
容易になる。

【０００５】また、磁気カード内にＩＣを組み込むこと
も考慮されているが、磁気カードの場合も、厚さ０.８m
m以内であることが要求される。

【０００６】しかし、従来一般的な巻線方法によるアン
テナコイル３では、前述したように、一方の端末３ａを
最外周から、他方の端末３ｂを最内周から導出した構造
を持つので、巻線の端末３ａ，３ｂの両方をアンテナコ
イル３の内側に導出するために最外周の端末３ａをアン
テナコイル巻回端平面を横切って内側に導出しなければ
ならず、導線１本分の厚さがアンテナコイル３の厚みに
付加され、無駄な厚さとなる。

【０００７】また、アンテナコイル巻回端平面を横切っ
て内側に導出される端末３ａは巻回部と交差し且つ部分
的に突出するためにＩＣカード製作時に擦れて絶縁不良
が生じ易くなる。

【０００８】本発明は、上記の点に鑑み、両方の端末を
最内周層より導出することで、導線１本分の厚さを減じ
て薄型化を図ることができ、ＩＣカードのアンテナコイ
ル等に適した多層空芯コイル及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の多層空芯コイルは、導線を整列巻きで多層
に巻回するとともに当該導線の両方の端末を最内周層よ
り導出した構成としている。

【００１１】また、本発明の多層空芯コイルの製造方法
は、多層空芯コイルの巻回に必要な長さの導線を貯線部
に貯めた後、前記導線の一端を第１の巻芯に固定すると
ともに他端を第２の巻芯に固定し、前記貯線部により前
記導線の両端に張力をかけた状態で前記第１及び第２の
巻芯を相互に逆向きに回転することを特徴としている。

【００１２】上記多層空芯コイルの製造方法において、
前記貯線部は、第１の回転動作により巻き取った導線を
前記第１の回転動作とは反対向きの第２の回転動作によ
り略一定張力で繰り出すワインダーを有する構成とする
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多層空芯コイ
ル及びその製造方法の実施の形態を図面に従って説明す
る。

【００１４】図１乃至図４によって、本発明の概念的な
構成である第１の実施の形態を説明する。これらの図に
おいて、１１は第１の巻芯、１２は第２の巻芯、１３は
貯線部であり、第１の巻芯１１及び第２の巻芯１２は相
対して同一回転中心を持ち、第１の巻芯１１は仮固定用
チャック２１を、第２の巻芯１２は仮固定用チャック２
２をそれぞれ有している。貯線部１３は所要長引き出さ
れた導線１５に張力（テンション）を付与するためのテ
ンション手段１４を有している。ここで使用する導線１
５は、自己融着導線（いわゆるセメントワイヤー）であ
り、銅線等の導線の周囲の絶縁被覆が溶剤、熱風により
融着する性質を有し、導線巻回時に溶剤や熱風をかける
ことにより巻回状態で固着できるものである。

【００１５】第１の実施の形態において、多層空芯コイ
ルの製造は以下の手順で行う。

【００１６】まず、図１のように、第１の巻芯１１及び
第２の巻芯１２の相対する面近くに、必要長さを持つ導
線１５を予め用意し、各巻芯１１，１２が有する仮固定
用チャック２１，２２で導線１５の両端側を仮固定し、
さらに両端側が仮固定された導線１５の中央部を貯線部
１３のテンション手段１４で引っ張った状態とする。

【００１７】それから、図２のように第１の巻芯１１と
第２の巻芯１２とを同一回転中心で相互に逆向きに回転
させ、テンション手段１４で所要の張力が付与された状
態で導線１５をそれぞれの巻芯周囲に巻回していく。

【００１８】その際、図３の如く、第１及び第２の巻芯
１１，１２に導線案内壁３１，３２を一体的に設け、両
方の壁３１，３２の対向面間に導線１５の２本分の隙間
を持つことで、整列巻きで２列の多層巻線を行うことが
できる。すなわち、第１の巻芯１１の外周に巻かれた１
列目の巻線部分は導線１５の端末１５ａの上側（外側）
に導線が多層に巻かれた状態となり、第２の巻芯１２の
外周に巻かれた２列目の巻線部分は導線１５の端末１５
ｂの上側（外側）に導線が多層に巻かれた状態となる。
従って、巻回された導線１５を溶剤や熱風により相互に
固着した後、仮固定用チャック２１，２２の仮固定を外
し、第１の巻芯１１と第２の巻芯１２を相互に離間すれ
ば、図４（Ａ）のように導線１５を整列巻きで多層に巻
回するとともに当該導線の両方の端末１５ａ，１５ｂを
最内周層より導出した多層空芯コイル１０が得られる。
そして、図４（Ｂ）のように多層空芯コイル１０の各端
末１５ａ，１５ｂを内周側に引き出すことによりＩＣカ
ード等への使用に適した形状とすることができる。

【００１９】この第１の実施の形態によれば、両方の導
線端末を最内周層より導出することで、従来一般的な多
層空芯コイルと比較して導線１本分の厚さを減じて薄型
とした多層空芯コイル１０が得られることがわかる。

【００２０】図１乃至図４の第１の実施の形態では、円
型に巻線した多層空芯コイル１０を示したが、同様の原
理で角型に巻線することも可能であり、この場合を図５
及び図６に本発明の第２の実施の形態として示す。第１
及び第２の巻芯４１，４２の外形が角柱状であることを
除けば、第１の実施の形態と同様にして図６（Ａ）のよ
うに角型の多層空芯コイル４０が得られる。この場合
も、多層空芯コイル４０は、導線１５を整列巻きで多層
に巻回し当該導線の両方の端末１５ａ，１５ｂを最内周
層より導出した構造となり、図６（Ｂ）のように多層空
芯コイル４０の各端末１５ａ，１５ｂを内周側に引き出
すことによりＩＣカード等への使用に適した形状とする
ことができる。

【００２１】この第２の実施の形態によれば、第１の実
施の形態の効果に加えて、多層空芯コイル４０を角型に
形成できるため、ＩＣカード本体の外周縁に沿わせてコ
イルを配置可能であり、ＩＣカードのアンテナコイルに
いっそう適した構造とすることができる。すなわち、図
２０で述べたように、ＩＣカード内の従来のアンテナコ
イル３は図２０中斜線部で示す最外周より内側に導出さ
れた導線端末３ａを必然的に有するが、図７（Ａ），
（Ｂ）の如く第２の実施の形態で得られる多層空芯コイ
ル４０をＩＣカード内のアンテナコイルとして使用する
ことで、図７中斜線部に示す導線端末１５ａは最内周か
ら導出してＩＣ２と接続できるようになる（最外周から
導出されなくなった）。従って、従来一般的な多層空芯
コイルと比較して導線１本分の厚さを減じて薄型とし、
かつ、アンテナコイルとしての多層空芯コイル４０の巻
回端平面を横切って内側に導出される導線端末が無くな
るため、ＩＣカード製作時に擦れて絶縁不良を生じるこ
ともなくなる。

【００２２】図８乃至図１３でより具体的な巻線機を用
いた本発明の第３の実施の形態を示す。これらの図にお
いて、５１は第１の巻芯、５２は第２の巻芯、５３は貯
線部であり、第１の巻芯５１及び第２の巻芯５２は相対
して同一回転中心を持ち、第１の巻芯５１は仮固定用チ
ャック６１及び導線案内壁７１を有し、第２の巻芯５２
は仮固定チャック６２及び導線案内壁７２を有してい
る。図１０乃至図１２の巻芯５１，５２の接合状態にお
いて、導線案内壁７１，７２は導線１５の２本分の隙間
を隔てて対向するようになっており、各導線案内壁７
１，７２の基部には図８、図１２の如く導線１５を通す
穴（又は溝）７３が形成されている。また、第１の巻芯
５１を回転駆動するために第１のモータＭ１が、第２の
巻芯５２を回転駆動するために第２のモータＭ２がそれ
ぞれ設けられている。

【００２３】貯線部５３は、導線１５を所要長引き出し
て巻取るとともに、導線１５に略一定の張力（テンショ
ン）を付与しながら繰り出すことのできる構成であり、
ワインダー５５をトリクリミッタ５６及びクラッチ５７
を介して第３のモータＭ３で回転駆動する構造を有して
いる。ワインダー５５、トリクリミッタ５６、クラッチ
５７及び第３のモータＭ３は例えば直線移動テーブル上
に搭載されていて、第１及び第２の巻芯５１，５２の回
転中心に直交する方向に移動できるようになっている。
なお、前記ワインダー５５は巻胴部５５ａの両側に鍔５
５ｂを有するとともに巻胴部５５ａより径方向に突出し
て導線１５を引っ掛けるためのポール（ピン）５５ｃを
有している。

【００２４】前記貯線部５３のワインダー５５及び第３
のモータＭ３は導線１５を一時的に小スペースで巻取る
必要があるために設けられているものである。また、ト
リクリミッタ５６は、ワインダー５５が一定長の導線１
５を巻取った後、常に一定トルクで各巻芯５１，５２と
の間に張力を持たせながら導線１５を繰り出し可能とす
るために設置されている。導線１５の巻取り、開放をワ
インダー５５の軸にて行うために、クラッチ５７はモー
タＭ３とトリクリミッタ５６との間に挿入されている。

【００２５】この第３の実施の形態において、多層空芯
コイルの製造は以下の手順で行う。

【００２６】まず、図８に示す如く、導線１５を第１の
巻芯５１及び第２の巻芯５２の穴（又は溝）７３に通
し、導線１５の先端を第２の巻芯５２の仮固定チャック
６２で仮固定する。

【００２７】次に、図９においてワインダー５５のポー
ル５５ｃに導線１５を掛け、貯線部５３全体は矢印Ｐの
ように巻芯５１，５２の回転中心から離れる向きに直線
移動する。この移動で巻線しようとする導線１５の全長
を調整し、所要の多層空芯コイルを作製するのに必要な
導線１５を引き出す。

【００２８】それから、図１０においてクラッチ５７を
接続状態として第３のモータＭ３でトリクリミッタ５６
及びクラッチ５７を介してワインダー５５を回転駆動さ
せ、ワインダー５５で導線１５を巻取りながら貯線部５
３全体は矢印Ｑのように巻芯５１，５２の回転中心に近
づく向きに直線移動して図８の元の位置に戻る。このと
き、第１の巻芯５１及び第２の巻芯５２は接合状態とな
り、導線案内壁７１，７２は導線１５の２本分の隙間を
隔てて対向する。

【００２９】次に、図１１において、第１の巻芯５１の
仮固定用チャック６１で導線１５を仮固定し、カッター
手段６５で仮固定用チャック６１より外側に延びた導線
１５を切断する。

【００３０】その後、図１２において第１のモータＭ１
及び第２のモータＭ２で第１の巻芯５１と第２の巻芯５
２とを同一回転中心で相互に逆向きに回転させて導線１
５を導線案内壁７１，７２間の巻芯５１，５２表面より
それぞれ巻回していく（左右各層を巻くタイミングは一
致させる。）。その際、貯線部５３のクラッチ５７を切
り離し状態としてトリクリミッタ５６で規定された一定
トルクでワインダー５５は巻取られていた導線１５を繰
り出し、略一定の所要張力が付与された状態で導線１５
はそれぞれの巻芯周囲に巻回される。このとき、熱風吹
き出し手段により熱風を巻回状態の導線１５に吹き付け
る又は溶剤を塗布することで導線１５は巻回状態に固定
される。

【００３１】最後に、図１３の如く第１及び第２の巻芯
５１，５２の仮固定用チャック６１，６２を開いて導線
１５の両方の端末１５ａ，１５ｂを解放し、第１の巻芯
５１と第２の巻芯５２とを離間させて多層空芯コイル５
０を取り出す。

【００３２】このようにして得られた多層空芯コイル５
０は、導線１５を整列巻きで多層に巻回しかつ当該導線
の両方の端末１５ａ，１５ｂを最内周層より導出した構
造を有しており、各巻芯５１，５２が円柱状であれば図
４のように円型コイルとなり、各巻芯５１，５２が角柱
状であれば図６のように角型コイルとなる。

【００３３】今まで述べた第１乃至第３の実施の形態で
は、２列（一方の巻芯上に１列、他方の巻芯上に１列）
の整列巻きで多層に巻回して多層空芯コイルを形成した
が、４列（一方の巻芯上に２列、他方の巻芯上に２列）
の整列巻きで多層に巻回して多層空芯コイルを形成する
こともでき、この場合を本発明の第４の実施の形態とし
て図１４乃至図１６で説明する。この第４の実施の形態
で用いる巻線機の構造は第３の実施の形態で用いたのと
同様でよいが、第１及び第２の巻芯５１，５２に一体的
に設けられた導線案内壁７１，７２は、当該巻芯５１，
５２の接合状態において導線１５の４本分の隙間を隔て
て対向するようになっている。

【００３４】図１４による巻線形成を説明する前に、図
１５で一般的な導線の整列巻きによる多層巻線方法とそ
の巻線が形成される様子を説明する。導線１５の一端を
巻芯８０に固定し、他方を一定の張力で引っ張っている
状態で巻芯８０を一方向へ回転すると、導線１５は複数
列分の隙間（図示の場合２列分）を全て満たすように順
に巻き始め１層目を形成し、次に２層目、３層目と層数
を増す方向で巻線が行われて行く。但し、列数が多くな
るに連れ、張力で引っ張っている導線１５の一端が正確
に各層を形成できなくなるので、必要に応じてトラバー
ス動作を行う。

【００３５】従って、図１４のように、一方の巻芯５１
上に２列、他方の巻芯５２上に２列の巻線を多層に巻装
する場合にも、図１６の如く巻芯５１上の２列の隙間及
び、巻芯５２上の２列の隙間を満たすようにそれぞれ導
線１５が巻回され、順次２層目、３層目と層数を増す方
向で各巻芯上に巻線が行われて行く。このため、第３の
実施の形態と同様の工程で巻線処理を行うことで、導線
１５の両方の端末１５ａ，１５ｂを最内周層より導出し
てなる４列の整列巻きの多層空芯コイルを得ることがで
きる。

【００３６】図１７は本発明の第５の実施の形態であっ
て、左右の巻芯上にそれぞれ形成する列数が異なる場合
（図示の場合左側２列、右側１列の合計３列）を示して
いる。この第５の実施の形態で用いる巻線機の構造は第
３の実施の形態で用いたのと同様でよいが、第１及び第
２の巻芯５１，５２に一体的に設けられた導線案内壁７
１，７２は、当該巻芯５１，５２の接合状態において導
線１５の３本分の隙間を隔てて対向するようになってい
る。巻線手順は第３の実施の形態と同様でよいが、左右
の巻芯上に巻回する各層の導線本数に応じて左右の巻芯
５１，５２の回転数を変えて、左右の巻線の各層ができ
るタイミングを合わせる必要がある。図示の場合、左側
の巻芯５１上の２列と右側の巻芯５２上の１列の巻線が
同じタイミングで行われなければならないため、例え
ば、左側の巻芯５１の回転数をｎとしたとき、右側の巻
芯５２の回転数をｎ／２とする。

【００３７】上記第４及び第５の実施の形態からわかる
ように、両方の端末を最内周層より導出した任意の列数
（偶数列、奇数列を問わない）の整列巻の多層空芯コイ
ルを得ることができる。

【００３８】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多層空芯コイルの導線の両端末を最内周層より導出で
き、従来の多層空芯コイルの如き最外周から導出される
端末は無くなって当該最外周から導出される端末をコイ
ル巻回端平面を横切って内周に導出する必要は無くな
る。このため、導線１本分の厚さが巻線部に付加される
ことが無くなり、薄型化を図ることができる。また、最
外周から導出される導線端末が無いため、その端末がコ
イル巻回部と交差し且つ部分的に突出することに起因す
る絶縁不良の可能性を無くし、信頼性及び耐久性の向上
を図ることができる。

【００４０】例えば、ＩＣカードは限られたスペース、
厚み内で電磁誘導の効率を高める必要があり、また過酷
な使用条件にも耐え得る信頼性、耐久性が必要である
が、本発明による多層空芯コイルをＩＣカードのアンテ
ナコイルとして使用すれば、従来コイルの欠点を除去
し、厚みを薄くできるとともに電磁誘導の効率の向上、
信頼性、耐久性の向上を図ることができ、その効果は絶
大なものがある。

【００４１】なお、本発明に係る多層空芯コイルは上述
したＩＣカード用アンテナコイルとして使用する場合の
みならず、その他種々の用途に使用できることは言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を概念的に説明するための第１の実施の
形態であって、巻芯回転前の状態を示す斜視図である。

【図２】同じく巻芯回転状態を示す斜視図である。

【図３】第１の実施の形態を示す正断面図である。

【図４】第１の実施の形態で得られた多層空芯コイルを
示す斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態であって、角型の多
層空芯コイルを作製する場合の巻芯構造を示す斜視図で
ある。

【図６】第２の実施の形態で得られた多層空芯コイルを
示す斜視図である。

【図７】第２の実施の形態で得られた角型の多層空芯コ
イルをＩＣカードのアンテナコイルとして用いた場合を
示す説明図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態であり、より具体的
な巻線機を用いた場合であって、導線を各巻芯に装着す
る工程を示す一部を断面とした正面図である。

【図９】第３の実施の形態であって、貯線部によって導
線を所要長引き出す工程を示す正面図である。

【図１０】同じく所要長引き出した導線を貯線部で巻き
取る工程を示す正面図である。

【図１１】同じく左右の巻芯を接合して巻線開始する状
態を示す正面図である。

【図１２】同じく巻線完了状態を示す一部を断面とした
正面図である。

【図１３】同じく左右の巻芯を離間して多層空芯コイル
を取り出した状態を示す正面図である。

【図１４】本発明の第４の実施の形態であって、４列の
多層空芯コイルを作製する場合の正断面図である。

【図１５】一般的な多層空芯コイルの巻線の様子を示す
説明図である。

【図１６】上記第４の実施の形態における巻線の様子を
示す説明図である。

【図１７】本発明の第５の実施の形態であって、３列
（奇数列）の多層空芯コイルを作製する場合の正断面図
である。

【図１８】従来の多層空芯コイルを示す平面図である。

【図１９】従来の多層空芯コイルをアンテナコイルとし
て用いたＩＣカードの構造図である。

【図２０】図１９の要部Ａを拡大して示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ ＩＣカード本体 ２ ＩＣ ３ アンテナコイル ３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ，１５ａ，１５ｂ 端末 ４ エンボス部 ５，１５ 導線 １０，４０，５０ 多層空芯コイル １１，１２，４１，４２，５１，５２，８０ 巻芯 １３，５３ 貯線部 １４ テンション手段 ２１，２２，６１，６２ 仮固定用チャック ５５ ワインダー ５６ トルクリミッタ ５７ クラッチ ６５ カッター手段 ７１，７２ 導線案内壁 ７３ 穴（又は溝） Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ モーター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導線を整列巻きで多層に巻回するととも
   に当該導線の両方の端末を最内周層より導出したことを
   特徴とする多層空芯コイル。
2. 【請求項２】 多層空芯コイルの巻回に必要な長さの導
   線を貯線部に貯めた後、前記導線の一端を第１の巻芯に
   固定するとともに他端を第２の巻芯に固定し、前記貯線
   部により前記導線の両端に張力をかけた状態で前記第１
   及び第２の巻芯を相互に逆向きに回転することを特徴と
   する多層空芯コイルの製造方法。
3. 【請求項３】 前記貯線部は、第１の回転動作により巻
   き取った導線を前記第１の回転動作とは反対向きの第２
   の回転動作により略一定張力で繰り出すワインダーを有
   している請求項２記載の多層空芯コイルの製造方法。