KR20170120497A - 3축 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템 - Google Patents

3축 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템 Download PDF

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Abstract

3축 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 3축 저주파 안테나 모듈은 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선되어 서로 수직하게 배치되는 3개의 코일; 서로 수직하게 배치되는 상기 3개의 코일을 지지하는 자성체 코어; 상기 자성체 코어의 일측에 배치되는 복수 개의 단자부; 및 상기 단자부와 자성체 코어가 서로 대면하는 대향면 사이에 형성되는 간극부;를 포함한다.

Description

3축 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템{3-axis type Low Frequency Antenna Module and keyless entry system including the same}
본 발명은 3축 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자동차의 도어를 잠그거나 여는 것을 무선으로 조작하는 키리스 엔트리 시스템 등에 적용할 수 있는 3축 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템에 관한 것이다.
키리스 엔트리 시스템은 별도의 키의 조작이나 리모컨의 조작 없이 도어 로크를 해제하는 시스템으로, 운전자가 키를 소지하면, 키와 자동차 내부의 전자인증장치가 서로 데이터를 송수신하여 인증되면서 자동으로 도어의 로크가 해제된다.
1980년대에 처음 선보인 현대적인 키리스 엔트리 시스템은 서킷 보드, 코드화된 RFID 기술 칩, 배터리, 그리고 소형 안테나를 사용한다. 이중 배터리와 소형 안테나가 몇 피트 떨어져 있는 차량으로 신호를 보내는 역할을 한다.
이러한 키리스 엔트리 시스템에 사용되는 안테나 모듈은 일반적으로 봉형 페라이트 코어에 코일이 감긴 형태로 구성되어 소정의 위치에 복수 개가 장착되는 형태로 구현된다.
이에 따라, 스마트키의 수신 안테나가 단일의 안테나 코일로 구성될 경우, 차량의 송신 안테나에서 발생하는 자계의 방향과의 위치 관계에 따라서는 통신 거리(차량 측에서의 데이터를 수신할 수 있는 거리)가 극단적으로 짧아지거나 최악의 경우에서는 통신할 수 없는 것이 있다고 하는 문제가 있었다.
즉, 스마트키에 내장된 수신 안테나는 안테나 코일의 축방향과 차량의 송신 안테나가 발생시키는 자계의 방향이 평행일 때 가장 수신 감도가 좋고 서로 직교하는 경우에는 수신 감도가 나빠지는 문제가 있다.
따라서, 차량의 안테나와의 위치에 관계없이 항상 차량에서 송출된 신호를 스마트키의 수신 안테나에서 안정된 상태로 수신할 수 있도록 무지향성 특성을 얻을 수 있도록 구성할 필요가 있다.
그러나 복수의 안테나 코일을 통하여 수신 안테나를 구성한 경우 수신 안테나의 설치공간이 커질 수 있으므로 스마트키와 같이 한정된 좁은 공간에 복수의 안테나 코일을 접근시켜 배치하면, 이들 안테나 코일 간의 상호 간섭에 의해 통신 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 전방향에 대한 수신이 가능하도록 3개의 코일을 서로 직교하게 권선하는 3축 안테나 모듈이 제안되었다.
그러나, 종래의 3축 안테나 모듈은 3개의 코일의 양 단부, 즉, 총 6개의 단부를 접속단자 측에 권선하기 위한 수작업이 필요하며, 각각의 코일은 자성체 코어에 감긴 상태로 외부로 노출되는 형태가 일반적이다.
이에 따라, 코일의 단부를 접속단자를 연결하는 과정에서 작업시간이 많이 소요되고 코일의 단선문제가 발생할 수 있으며, 안테나 모듈을 회로기판에 실장하는 과정에서 납이 코일에 묻어 성능을 저하시키는 문제가 있다.
KR 10-1542000 B1
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 도전성부재인 단자부와 자성체 간의 접촉면적을 최소화하여 와전류에 의한 특성저하를 해결할 수 있는 3축 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 코일의 단선 문제와 같은 불량 문제를 개선할 수 있는 3축 저주파 안테나 모듈 및 이를 포함하는 키리스 엔트리 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선되어 서로 수직하게 배치되는 3개의 코일; 서로 수직하게 배치되는 상기 3개의 코일을 지지하는 자성체 코어; 상기 자성체 코어의 일측에 배치되는 복수 개의 단자부; 및 상기 단자부와 자성체 코어가 서로 대면하는 대향면 사이에 형성되는 간극부;를 포함하는 3축 저주파 안테나 모듈을 제공한다.
또한, 상기 자성체 코어는, Y축을 중심으로 권선되는 제1코일을 수용하기 위한 제1수용부와, X축을 중심으로 권선되는 제2코일을 수용하기 위한 제2수용부 및 Z축을 중심으로 권선되는 제3코일을 수용하기 위한 제3수용부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1수용부의 바닥면과 상기 제2수용부의 바닥면은 Z축 방향을 따라 서로 단차면을 형성하고, 상기 제3수용부는 상기 자성체 코어의 측부를 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 자성체 코어는, 직육면체 형상의 제1몸체부; 상기 제1몸체부의 상면과 하면으로부터 각각 Z축 방향으로 일정높이 돌출되도록 상기 제1몸체부의 양단부측에 형성되는 제2몸체부; 및 상기 제2몸체부의 상면과 하면으로부터 XY평면과 평행한 방향으로 각각 돌출형성되는 복수 개의 날개부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2수용부는 상기 복수 개의 날개부 중 X축 방향을 따라 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 날개부 사이에 형성되고, 상기 제3수용부는 상기 제2몸체부의 상면과 하면에 Z축 방향을 따라 이격배치되는 두 개의 날개부 사이에 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 날개부는 상기 제2몸체부의 상면에 형성되는 제1날개부와, 상기 제2몸체부의 하면에 형성되는 제2날개부를 포함하고, 상기 제2날개부는 상기 제1날개부보다 상대적으로 더 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 단자부는 상기 제3코일의 직하부에 위치하지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 단자부는 상기 자성체 코어와 서로 대면하여 상기 간극부를 형성하는 제1부분 및 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 제1부분의 단부로부터 절곡형성되는 제2부분을 포함할 수 있다.
또한, 상기 3개의 코일의 양 단부는 상기 제2부분 측에 용접될 수 있다.
또한, 상기 간극부는 상기 제1부분으로부터 상기 자성체 코어 측으로 돌출형성되어 단부가 상기 자성체 코어의 일면에 접촉되는 적어도 하나의 돌기부를 통해 형성될 수 있다. 이때, 상기 돌기부는 상기 자성체 코어의 저면과 대면하는 제1부분의 일면 및 상기 자성체 코어의 측면과 대면하는 제1부분의 일면 중 적어도 어느 일면에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 양측에 모두 형성될 수 있다.
또한, 상기 간극부는 서로 대면하는 자성체 코어 및 단자부 사이에 배치되는 절연부재를 통해 형성될 수 있다.
또한, 상기 단자부는 상기 제1부분으로부터 상기 간극부 측으로 돌출되어 단부가 상기 자성체 코어의 일면에 접촉되는 적어도 하나의 돌기부가 상기 제1부분에 형성될 수 있다.
또한, 상기 간극부에는 절연성을 갖는 판상의 절연부재가 배치될 수 있다.
또한, 상기 자성체 코어 및 복수 개의 코일은 절연성 수지로 이루어진 몰딩체를 통해 몰딩되어 외부로의 노출이 방지될 수 있다.
또한, 상기 자성체 코어는 상부면으로부터 Z축 방향을 따라 일정깊이 인입되는 와인딩지그홀이 형성되고, 상기 와인딩지그홀은 상기 몰딩체를 통해 충진될 수 있다.
한편, 상술한 3축 저주파 안테나 모듈은 스마트키에 내장되거나 휴대단말기에 내장될 수 있으며, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스에 내장될 수도 있다.
다른 실시예로써, 키리스 엔트리 시스템(keyless entry system)을 구성하는 수신기 및 송신기 중 상술한 3축 저주파 안테나 모듈이 상기 수신기에 내장되어 키리스 엔트리 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 자성체 코어와 단자부의 접촉면적을 최소화함으로써 와전류에 기인한 특성 저하를 방지할 수 있고, 코일의 단부가 단자부에 직접 용접됨으로써 코일의 단선을 예방하여 불량률을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나 모듈을 나타낸 외관도,
도 2는 도 1의 저면도,
도 3은 도 1의 부분절개도,
도 4는 도 1에서 단자부에 형성되는 절개부와 제3코일간의 관계를 나타내는 저면 평면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 3축 저주파 안테나 모듈에서 자성체코어, 단자부 및 코일의 결합관계를 나타낸 도면,
도 6은 도 5의 분리도,
도 7은 도 5의 일부를 절개한 도면,
도 8은 도 7에서 코일이 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 9는 도 5의 A-A 방향, B-B 방향 단면도,
도 10은 도 5의 A-A 방향, B-B 방향 단면도로서, 간극부에 절연부재가 배치된 경우를 나타낸 도면, 그리고,
도 11은 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나 모듈이 적용된 키리스 엔트리 시스템의 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3축 저주파 안테나 모듈(100)은 도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이 복수 개의 코일(111,112,113), 자성체 코어(120), 단자부(130) 및 간극부(D)를 포함한다.
상기 복수 개의 코일(111,112,113)은 소정의 주파수 대역에서 신호를 발생시켜 저주파 통신을 수행하기 위한 것으로, 제1코일(111), 제2코일(112) 및 제3코일(113)을 포함하며, 3개의 코일이 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선됨으로써 서로 직교하도록 배치될 수 있다.
일례로, 상기 제1코일(111)은 Y축을 중심으로 복수 회 권선될 수 있고, 상기 제2코일(112)은 X축을 중심으로 복수 회 권선될 수 있으며, 상기 제3코일(113)은 Z축을 중심으로 복수 회 권선될 수 있다(도 5 및 도 7 참조).
이에 따라, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나 모듈(100)은 3개의 코일(111,112,113)이 서로 직교하도록 배치됨으로써 저주파 안테나 모듈의 방향에 관계없이 항상 안정된 상태로 외부에서 송출된 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 코일(111,112,113)은 소정의 선경을 갖는 구리선의 외부에 에나멜 절연이 이루어진 에나멜선이 사용될 수 있다. 그러나 상기 코일의 재료를 이에 한정하는 것은 아니며 도전성 소재가 절연층에 의해 피복된 형태라면 모두 사용이 가능함을 밝혀둔다.
상기 자성체 코어(120)는 자성체로 이루어져 인덕터 코어의 역할을 수행하는 것이다. 이를 위해, 상기 자성체 코어(120)는 Mn-Zn, Ni-Zn, Ni-Cu-Zn와 같은 소결 페라이트가 사용될 수 있지만 이에 한정하는 것은 아니며, 더스트 코어가 사용될 수도 있으며 인덕터 코어를 형성할 수 있도록 자성을 갖는 재질이면 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다. 더불어, 상기 자성체 코어(120)는 비정질 또는 나노 결정 구조를 갖는 연자성 합금이 사용될 수도 있다.
이때, 상기 자성체 코어(120)는 인덕터 코어의 역할과 함께 서로 직교하게 배치되는 3개의 코일(111,112,113)이 직교된 상태를 유지할 수 있도록 각각의 코일(111,112,113)을 지지할 수 있다.
이로 인해, 상기 3개의 코일(111,112,113)을 정해진 위치에 권선하게 되면 각각의 코일(111,112,113)은 서로 직교한 상태를 유지할 수 있다. 이때, 상기 자성체 코어(120)는 권선된 복수 개의 코일(111,112,113)의 측면이 상기 자성체 코어(120)에 의해 덮여질 수 있다.
이를 위해, 상기 자성체 코어(120)는 Y축을 중심으로 권선되는 제1코일(111)을 수용하기 위한 제1수용부(S1)와, X축을 중심으로 권선되는 제2코일(112)을 수용하기 위한 제2수용부(S2) 및 Z축을 중심으로 권선되는 제3코일(113)을 수용하기 위한 제3수용부(S3)를 포함할 수 있다(도 8 참조).
일례로, 상기 자성체 코어(120)는 직육면체 형상의 제1몸체부(121)와, 상기 제1몸체부(121)의 상면과 하면으로부터 각각 Z축 방향으로 일정높이 돌출되도록 상기 제1몸체부(121)의 양단부측에 형성되는 제2몸체부(122) 및 상기 제2몸체부(122)의 상면과 하면으로부터 XY평면과 평행한 방향으로 각각 돌출되는 복수 개의 날개부(123a,123b)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 날개부(123a,123b)는 상기 제2몸체부(122)의 상면으로부터 XY평면과 평행한 방향으로 돌출형성되는 제1날개부(123a)와 상기 제2몸체부(122)의 하면으로부터 XY평면과 평행한 방향으로 돌출형성되는 제2날개부(123b)를 포함할 수 있으며, 상기 제2몸체부(122)의 양 단부측 상면과 하면에 적어도 하나의 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b)가 각각 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1수용부(S1)는 한 쌍의 제2몸체부(122) 사이에 상기 제1몸체부(121)의 상면, 하면 및 측면을 포함하는 둘레면을 따라 형성될 수 있으며, 상기 제2수용부(S2)는 상기 복수 개의 날개부(123a,123b) 중 X축 방향을 따라 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 제1날개부(123a) 사이 및 제2날개부(123b) 사이에 각각 형성될 수 있다. 더불어, 상기 제3수용부(S3)는 상기 제2몸체부(122)의 상면과 하면에 Z축 방향을 따라 이격배치되는 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b) 사이에 상기 자성체 코어(120)의 측부를 따라 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1수용부(S1)의 바닥면과 상기 제2수용부(S2)의 바닥면은 Z축 방향을 따라 서로 단차면으로 형성될 수 있으며, 상기 제2수용부(S2)의 바닥면이 상기 제1수용부(S1)의 바닥면으로부터 돌출형성될 수 있다. 더불어, 상기 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b)는 상기 제2수용부(S2)의 바닥면으로부터 Z축 방향으로 돌출형성될 수 있으며, 상기 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b) 사이에 형성되는 제3수용부(S3)의 바닥면은 상기 제1몸체부(121)의 측면 및/또는 제2몸체부(122)의 측면으로부터 돌출형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1몸체부(121)의 표면을 따라 Y축을 중심으로 상기 제1수용부(S1) 측에 제1코일(111)을 복수 회 권선하고, 상기 제2몸체부(122)를 동시에 둘러싸도록 X축을 중심으로 상기 제2수용부(S2) 측에 제2코일(112)을 복수 회 권선하며, 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b) 사이에 형성된 제3수용부(S3) 측에 Z축을 중심으로 제3코일(113)을 권선하게 되면 상기 제1코일(111), 제2코일(112) 및 제3코일(113)은 서로 직교하도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1수용부(S1)의 바닥면과 제2수용부(S2)의 바닥면의 단차높이(h1)는 상기 제1수용부(S1)에 권선되는 제1코일(111)의 전체두께와 동일하거나 더 큰 크기의 두께를 가질 수 있으며, 상기 제2수용부(S2)의 바닥면과 상기 제1날개부(123a)의 상면 또는 제2수용부(S2)의 바닥면과 제2날개부(123b)의 하면의 단차높이(h2)는 상기 제2수용부(S2)에 수용되는 제2코일(112)의 전체두께와 동일하거나 더 큰 크기의 두께를 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 제1수용부(S1)를 따라 Y축을 중심으로 권선된 제1코일(111)의 두께는 상기 제1수용부(S1)에 의해 수용될 수 있고, 상기 제2수용부(S2)를 따라 X축을 중심으로 권선된 제2코일(112)의 두께는 상기 제2수용부(S2)에 의해 수용될 수 있다.
여기서, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 전체두께는 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)의 선경일 수도 있고, 상기 제1코일(111) 및 제2코일(112)이 복수 개의 층으로 중첩되도록 권선되는 경우 권선된 코일의 전체두께일 수 있다.
한편, 상기 복수 개의 날개부 중 상기 제2몸체부(122)의 하면에 형성되는 제2날개부(123b)와 상기 제2몸체부(122)의 상면에 형성되는 제1날개부(123a)가 서로 동일한 형상과 면적을 갖도록 형성될 수도 있지만, 상기 제2날개부(123b)가 제1날개부(123a)보다 상대적으로 더 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 제2몸체부(122)의 상면과 하면 측에 Z축 방향으로 이격배치되는 한 쌍의 제1날개부(123a) 및 제2날개부(123b)는 상기 제2날개부(123b)의 단부측이 상기 제1날개부(123a) 단부측보다 상대적으로 외측으로 더 돌출될 수 있다.
이는, 후술하는 상기 단자부(130) 중 제1부분(131)이 상기 제2날개부(123b)의 단부측에 위치하도록 함으로써 상기 자성체 코어(120)의 중심으로부터 최외측에 제3코일(113)이 배치되더라도 상기 제3코일(113)과 근접한 위치에 배치되는 제1부분(131)이 상기 제3코일(113)의 직하부에 위치하지 않도록 하기 위함이다. 이를 통해, 금속과 같은 도전성부재로 이루어진 제1부분(131)이 각각의 코일(111,112,113)의 직하부에 위치하지 않게 됨으로써 코일(111,112,113)들의 작동시 도전성부재로부터 기인할 수 있는 와전류와 같은 전기적인 영향을 미연에 차단하여 특성저하를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 자성체 코어(120)는 상부면으로부터 Z축 방향을 따라 일정깊이 인입되는 와인딩지그홀(126)이 형성될 수 있다. 이와 같은 와인딩지그홀(126)은 제3코일(113)을 Z축 방향을 중심으로 권선하는 경우 와인딩장치의 지그가 삽입되어 상기 자성체 코어(120)를 지지함으로써 와인딩 작업을 간편하게 수행할 수 있도록 한다. 일례로, 상기 와인딩지그홀(126)은 상기 날개부(123) 측에 각각 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 단자부(130)는 외부로부터 공급되는 전원을 상기 복수 개의 코일(111,112,113) 측으로 전달하기 위한 것으로, 상기 자성체 코어(120)에 권선되는 각각의 코일(111,112,113)과 매칭되도록 구비되어 각각의 코일(111,112,113)의 양 단부측이 일대일로 연결됨으로써 외부로부터 공급되는 전원을 상기 코일 측으로 공급할 수 있다.
이와 같은 복수 개의 단자부(130)는 상기 자성체 코어(120)에 서로 간격을 두고 이격배치될 수 있으며, 상술한 바와 같이 상기 복수 개의 제2날개부(123b) 측에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 각각의 코일(111,112,113)은 양 단부측이 상기 단자부(130)에 직접 용접될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나 모듈(100)은 코일의 양 단부측이 복수 개의 단자부(130) 측에 직접 용접됨으로써 코일의 단부를 단자부(130) 측에 감는 권선작업이 생략되므로 작업성을 높일 수 있다.
이때, 상기 단자부(130)는 상기 자성체 코어(120)와 서로 대면하여 상기 간극부(D)를 형성하는 제1부분(131)과 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 제1부분(131)의 단부로부터 절곡형성되는 제2부분(132)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 단자부(130)는 상기 자성체 코어(120)와 간극부(D)를 형성한 상태에서 절연성 수지를 이용한 몰딩 작업을 통해 상기 자성체 코어(120)와 일체화될 수 있다.
구체적으로, 상기 단자부(130)는 상기 제2날개부(123b)의 저면 및 측면과 대면하여 상기 간극부(D)를 형성할 수 있도록 대략 'ㄴ'자 형상의 제1부분(131)과, 상기 제1부분(131)의 단부로부터 연장되고 밴딩 작업을 통해 대략 'ㄷ'자 형상으로 절곡되는 제2부분(132)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1부분(131)과 제2부분(132) 사이에 형성된 공간측에는 절연성 수지로 이루어진 몰딩체(140)가 충진될 수 있으며(도 3 참조), 상기 제1부분(131)은 상기 몰딩체(140)의 내부에 매립되고 상기 제2부분(132)은 상기 몰딩체(140)의 외부로 노출됨으로써 SMD 방식을 이용하여 회로기판과 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1부분 중 상기 제2날개부(123b)의 저면과 대면하는 부분(131a)에는 소정의 곡률을 갖는 호형의 절개부(135)가 형성될 수 있다. 이는, 상술한 바와 같이 상기 제3수용부(S3) 측에 제3코일(113)이 원형 또는 타원형으로 권선되더라도 상기 제3코일(113)과 근접한 위치에 배치되는 제1부분(131)이 코일(111,112,113)들의 직하부에 배치되지 않도록 함으로써 코일(111,112,113)의 작동시 도전성부재인 제1부분(131)으로부터 기인할 수 있는 전기적인 영향을 미연에 차단하여 특성저하를 방지하기 위함이다. 이를 통해 수신감도의 저하나 오작동과 같은 제반문제를 미연에 차단할 수 있다.
여기서, 상기 절개부(135)의 곡률은 상기 제3수용부(S3)에 권선되는 제3코일(113)의 곡률과 동일한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 간극부(D)는 상기 단자부(130)와 자성체 코어(120)가 서로 대면하는 대향면 사이에 형성되어 상기 단자부(130) 및 자성체 코어(120)를 서로 이격시키는 스페이서의 역할을 수행할 수 있다(도 3 참조).
즉, 상기 간극부(D)는 도전성부재인 단자부(130)와 인덕터 코어의 역할을 수행하는 자성체 코어(120) 간의 접촉면적을 최소화하거나 서로 접촉되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
이에 따라, 상기 코일들(111,112,113)의 작동시 코일에서 발생되는 전자기장에 기인하여 도전성부재인 단자부(130)에서 와전류와 같은 전기적인 영향이 발생하더라도 상기 간극부(D)를 통해 이와 같은 전기적인 영향을 최소화함으로써 안테나모듈의 전체적인 특성저하를 방지할 수 있다.
이와 같은 간극부(D)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 상기 단자부(130)에 형성되는 적어도 하나의 돌기부(133)를 통해 형성될 수 있으며, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 절연부재(233)를 매개로 형성될 수도 있다.
일례로, 상기 간극부(D)는 상기 단자부(130) 중 자성체 코어(120)의 저면 및 측면과 서로 대면하는 제1부분(131) 측에 상기 자성체 코어(120) 측으로 돌출형성되는 돌기부(133)를 통해 형성될 수 있으며, 상기 돌기부(133)의 단부가 상기 자성체 코어(120)에 직접 접촉될 수 있다.
이때, 상기 돌기부(133)는 상기 제1부분(131) 중 상기 제2날개부(123b)의 측면과 대면하는 부분(131b) 및 상기 제2날개부(123b)의 저면과 대면하는 부분(131a) 중 적어도 어느 일면에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 양측(131a,131b)에 돌기부(133)가 각각 형성될 수 있다. 여기서, 상기 간극부(D) 중 상기 돌기부(133)를 제외한 나머지 부분은 몰딩체(140)를 구성하는 절연성 수지가 충진된 후 경화될 수 있다.
도면에는 상기 돌기부(133)가 동일면 상에 하나만 형성되는 것으로 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며 동일면 상에 복수 개가 구비될 수도 있다.
다른 예로써, 상기 간극부(D)는 상기 단자부(130) 중 자성체 코어(120)와 서로 대면하는 제1부분(131) 사이에 배치되는 절연부재(233)를 통해 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 절연부재(233)는 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 측면과 상기 단자부(130) 중 제1부분(131b)의 사이, 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 저면과 상기 단자부(130) 중 제1부분(131a)의 사이 중 적어도 어느 일측에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 측면과 상기 제1부분(131b)의 사이, 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 저면과 상기 제1부분(131a)의 사이에 모두 배치될 수 있다.
이때, 상기 절연부재(233)는 양면이 상기 제1부분 및 제2날개부의 일면에 각각 접하도록 배치됨으로써 상기 절연부재(233)의 두께만큼 서로 대면하는 대향면이 이격될 수 있다.
여기서, 상기 절연부재(233)는 에폭시 수지와 같은 절연성을 갖는 물질로 이루어진 판상의 부재가 별도로 구비될 수도 있고, 몰딩체(140)를 구성하기 위한 절연성 수지일 수도 있다. 더불어, 상기 절연부재(233)가 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 측면과 상기 제1부분(131b)의 사이, 서로 대면하는 제2날개부(123b)의 저면과 상기 제1부분(131a)의 사이에 모두 배치되는 경우 하나의 부재로 이루어질 수도 있고 두 개의 부재로 이루어져 각각 배치되는 형태일 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나 모듈(100)은 상기 복수 개의 코일(111,112,113)이 권선된 자성체 코어(120) 및 복수 개의 단자부(130)가 절연성 수지를 통해 몰딩됨으로써 일체화될 수 있다(도 1 내지 도 3 참조).
즉, 절연성 수지로 이루어진 몰딩체(140)가 상기 단자부(130) 중 제2부분(132)을 제외한 나머지 부분을 모두 덮도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나 모듈(100)은 회로기판과의 전기적인 연결을 위한 제2부분(132)을 제외한 나머지 부분이 모두 밀봉됨으로써 서로 직교하도록 권선된 복수 개의 코일(111,112,113) 및 자성체 코어(120)가 외부로 노출되는 것을 방지하고, 상기 복수 개의 단자부(130)가 자성체 코어(120)와 간극부(D)를 형성한 상태를 유지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나 모듈(100)을 회로기판에 실장하는 과정에서 납과 같은 접합용 금속이 상기 코일(111,112,113) 측에 묻는 것이 원천적으로 방지됨으로써 제품의 신뢰성을 높이고 불량률을 줄일 수 있다.
더불어, 서로 직교하도록 배치된 복수 개의 코일(111,112,113)이 몰딩체(140)에 의해 일체화됨으로써 작업과정 중에 일어날 수 있는 단선과 같은 제반문제가 원천적으로 방지될 수 있다.
이때, 상기 몰딩체(140) 중 단자부(130)의 제2부분(132)과 대응되는 영역에는 내측으로 인입되는 안착홈(142)이 형성됨으로써 상기 제2부분(132)의 두께를 수용할 수 있다. 이와 같은 안착홈(142)은 상기 제2부분(132)이 몰딩체(140)로부터 돌출되는 것을 방지함으로써 운반과정이나 작업과정에서 상기 단자부(130)가 외력에 의해 변형되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 3축 저주파 안테나 모듈(100)은 저주파 송신기와 저주파 수신기를 포함하는 키리스 엔트리 시스템에 적용될 수 있다.
일례로, 상기 3축 저주파 안테나 모듈(100)은 사용자가 휴대하는 스마트키(10), 스마트폰이나 AR/VR 기기와 같은 휴대용 전자기기 또는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스에 내장된 키 포브(KEY FOB)에 설치될 수 있다(도 12 참조).
여기서, 상기 키 포브(KEY FOB)에는 상술한 3축 저주파 안테나 모듈(100)을 포함하는 저주파(LF) 수신기, 3D 액티브 이모빌라이저(immobilizer) 및 마이크로콘트롤러가 구비될 수 있다.
이에 따라, 스마트 키(10)에 탑재된 키 포브(KEY FOB)와 차량에 탑재된 제어부 사이에는 예를 들어, 22kHz 대역의 저주파(LF) 통신이 이루어짐으로써 무선으로 차량의 도어 또는 스티어링(steering) 중 적어도 하나의 로크(lock) 또는 언로크(unlock)가 제어될 수 있다.
더불어, 상술한 3축 저주파 안테나 모듈(100)은 운전자가 별도의 기계적인 키의 삽입이나 조작 없이, 전자 인증되어 있는 상태에서 엔진의 시동, 작동 및 정지를 수행하여 자동차를 운행할 수 있는 키리스 스타트 시스템에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다. 또한, 상술한 3축 저주파 안테나 모듈(100)은 키리스 엔트리 시스템을 구성하는 저주파 송신기로 구현될 수도 있음을 밝혀둔다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 3축 저주파 안테나 모듈 111 : 제1코일
112 : 제2코일 113 : 제3코일
120,220 : 자성체 코어 121 : 제1몸체부
122 : 제2몸체부 123 : 날개부
123a : 제1날개부 123b : 제2날개부
126 : 와인딩지그홀 130 : 단자부
131 : 제1부분 132 : 제2부분
133 : 돌기부 233 : 절연부재
135 : 절개부 S1 : 제1수용부
S2 : 제2수용부 S3 : 제3수용부
140 : 몰딩체 142 : 안착홈

Claims (18)

  1. 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축을 중심으로 각각 권선되어 서로 수직하게 배치되는 3개의 코일;
    서로 수직하게 배치되는 상기 3개의 코일을 지지하는 자성체 코어;
    상기 자성체 코어의 일측에 배치되는 복수 개의 단자부; 및
    상기 단자부와 자성체 코어가 서로 대면하는 대향면 사이에 형성되는 간극부;를 포함하는 3축 저주파 안테나 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자성체 코어는,
    Y축을 중심으로 권선되는 제1코일을 수용하기 위한 제1수용부와, X축을 중심으로 권선되는 제2코일을 수용하기 위한 제2수용부 및 Z축을 중심으로 권선되는 제3코일을 수용하기 위한 제3수용부를 포함하는 3축 저주파 안테나 모듈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1수용부의 바닥면과 상기 제2수용부의 바닥면은 Z축 방향을 따라 서로 단차면을 형성하고, 상기 제3수용부는 상기 자성체 코어의 측부를 따라 형성되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 자성체 코어는,
    직육면체 형상의 제1몸체부;
    상기 제1몸체부의 상면과 하면으로부터 각각 Z축 방향으로 일정높이 돌출되도록 상기 제1몸체부의 양단부측에 형성되는 제2몸체부; 및
    상기 제2몸체부의 상면과 하면으로부터 XY평면과 평행한 방향으로 각각 돌출형성되는 복수 개의 날개부를 포함하는 3축 저주파 안테나 모듈.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2수용부는 상기 복수 개의 날개부 중 X축 방향을 따라 간격을 두고 이격배치되는 두 개의 날개부 사이에 형성되고, 상기 제3수용부는 상기 제2몸체부의 상면과 하면에 Z축 방향을 따라 이격배치되는 두 개의 날개부 사이에 형성되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 복수 개의 날개부는 상기 제2몸체부의 상면에 형성되는 제1날개부와, 상기 제2몸체부의 하면에 형성되는 제2날개부를 포함하고,
    상기 제2날개부는 상기 제1날개부보다 상대적으로 더 넓은 면적을 갖도록 형성되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 복수 개의 단자부는 상기 제3코일의 직하부에 위치하지 않도록 배치되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 단자부는 상기 자성체 코어와 서로 대면하여 상기 간극부를 형성하는 제1부분 및 외부와의 전기적인 연결을 위하여 상기 제1부분의 단부로부터 절곡형성되는 제2부분을 포함하는 3축 저주파 안테나 모듈.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 3개의 코일의 양 단부는 상기 제2부분 측에 용접되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 간극부는 상기 제1부분으로부터 상기 자성체 코어 측으로 돌출형성되어 단부가 상기 자성체 코어의 일면에 접촉되는 적어도 하나의 돌기부를 통해 형성되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 자성체 코어의 저면과 대면하는 제1부분의 일면 및 상기 자성체 코어의 측면과 대면하는 제1부분의 일면 중 적어도 어느 일면에 형성되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 간극부는 서로 대면하는 자성체 코어 및 단자부 사이에 배치되는 절연부재를 통해 형성되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 자성체 코어 및 복수 개의 코일은 절연성 수지로 이루어진 몰딩체를 통해 몰딩되어 외부로의 노출이 방지되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 자성체 코어는 상부면으로부터 Z축 방향을 따라 일정깊이 인입되는 와인딩지그홀이 형성되고, 상기 와인딩지그홀은 상기 몰딩체를 통해 충진되는 3축 저주파 안테나 모듈.
  15. 청구항 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 3축 저주파 안테나 모듈이 내장된 스마트키.
  16. 청구항 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 3축 저주파 안테나 모듈이 내장된 휴대단말기.
  17. 청구항 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 3축 저주파 안테나 모듈이 내장된 웨어러블 디바이스.
  18. 수신기; 및 송신기;를 포함하는 키리스 엔트리 시스템(keyless entry system)으로서,
    청구항 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 3축 저주파 안테나 모듈이 상기 수신기에 내장되는 키리스 엔트리 시스템.
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