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Patent Searching and Data


Title:
ANTENNA CORE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/066438
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to create a highly bendable antenna core (8) which is highly bendable for high-frequency identification systems and which substantially retains its soft-magnetic properties when bending occurs. Said aim is achieved, according to the invention, by using specific amorphous or nanocrystalline alloys having a very low magnetostriction value. The antenna core (8) is embodied in the form of a laminate with/or without insulating layers placed therebetween. The invention also relates to an antenna provided with one such antenna core and to a method for the production thereof.

Inventors:
HEIN HERBERT (DE)
GUENTHER WULF (DE)
HUNDT HARALD (DE)
KIPPER ACHIM (DE)
REIDEL MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/000699
Publication Date:
August 05, 2004
Filing Date:
January 23, 2003
Export Citation:
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Assignee:
VACUUMSCHMELZE GMBH & CO KG (DE)
HEIN HERBERT (DE)
GUENTHER WULF (DE)
HUNDT HARALD (DE)
KIPPER ACHIM (DE)
REIDEL MATTHIAS (DE)
International Classes:
H01F1/153; H01F10/18; H01F17/04; H01Q7/06; H01Q7/08; H01F1/00; H01F3/04; (IPC1-7): H01Q7/06; H01F1/153; H01F3/04
Foreign References:
DE4109840A11992-10-01
EP0554581A11993-08-11
US4483724A1984-11-20
US4709471A1987-12-01
US20020033777A12002-03-21
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 038 (E - 1495) 20 January 1994 (1994-01-20)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 091 (E - 394) 9 April 1986 (1986-04-09)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 01 14 January 2003 (2003-01-14)
See also references of EP 1586135A1
Attorney, Agent or Firm:
Schmuckermaier, Bernhard (Mussgnug & Partner Mozartstrasse 8, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Antennenkern von wenigstens 80 mm Länge mit wenigstens ei nem biegsamen weichmagnetischen Element (1, 13) aus einer a morphen oder nanokristallinen Legierung, bei dem die amorphe oder nanokristalline Legierung einen Magne tostriktionswert Bs im Bereich von 4*106 bis4*106 aufweist.
2. Antennenkern gemäß Patentanspruch 1, bei dem die Legierung einen Magnetostriktionswert Rs im Bereich von 1*106bis1*106 aufweist.
3. Antennenkern gemäß Patentanspruch 1 oder 2, bei dem die amorphe oder nanokristalline Legierung eine lineare BH Schleife aufweist und dass sich die Induktivität L des Anten nenkerns bei 60 kHz während einer mittigen Verbiegung um 25 % seiner Länge um weniger als 10 % ändert.
4. Antennenkern nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Güte bei 60 kHz größer als 10 ist.
5. Antennenkern nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Elemente litzenartige Stränge (13) sind.
6. Antennenkern nach einem der Ansprüche 14, bei dem die Elemente flache, im Querschnitt rechteckige Streifen oder Bänder (1) sind.
7. Antennenkern gemäß Anspruch 6, bei dem die länglichen weichmagnetischen Streifen (1) eine Dicke von 530 Mikrometern aufweisen.
8. Antennenkern nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem die Elemente (1) durch elektrisch isolierende Folien (2) voneinander getrennt sind.
9. Antennenkern nach Anspruch 8, bei dem die elektrisch isolierenden Folien (2) aus Kunststoff beste hen.
10. Antennenkern nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Folien (2) eine Dicke von 0,5 bis 30 um aufweisen.
11. Verfahren zum Herstellen eines Antennenkerns (8) nach ei nem der'vorangehenden Ansprüche mit folgenden Schritten : ein oder mehrere weichmagnetische Elemente (1) werden zu einem Toroid (11) gewickelt, der gewickelte Toroid (11) wird an einer Stelle durch trennt, aufgeklappt und zu einem länglichen Antennenkern (8) zurückgeformt.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem die Elemente (1, 13) in Rascherstarrungstechnik hergestellt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Elemente (1, 13) mittels Wärmebehandlung in einem Magnet feld bezüglich ihrer weichmagnetischen Eigenschaften einge stellt werden.
14. Verfahren zum Herstellen einer Antenne mit einem Anten nenkern gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, mit folgendem Schritt : der längliche Antennenkern (8) wird mechanisch zu einem Wi ckelkörper stabilisiert und mit einer Wicklung (4) versehen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem der Antennenkern (8) zwischen zwei rechteckige Flachstäbe ge legt wird und die Flachstäbe und der Antennenkern durch Umwi ckeln mit Klebebändern oder Vergießen oder Tränkung mit einem härtbaren Kunststoff und anschließende Härtung zu einem stab förmigen Wickelkörper ausgebildet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem vor dem Umwickeln mit Klebebändern oder Vergießen oder Trän ken weitere ferromagnetische Elemente zur Beeinflussung der Ausrichtung des magnetischen Flusses hinzugefügt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem der Antennenkern durch Einlegen zwischen zwei mit Gießharz vorgetränkte und vorgehärtete Fasermatten in einer Form und anschließendes Heizen der Form zu einem stabförmigen Wickel körper ausgebildet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem in die Kanten des Antennenkerns Vertiefungen eingebracht wer den, die die Wickeldrähte für die Antennenwickelung aufneh men.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Vertiefungen regelmäßig eingebracht werden, so dass der Abstand und die Lage der Windungen der Antennenwicklung exakt definiert sind.
20. Verfahren zur Herstellung einer Antenne mit einem Anten nenkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die weichmagnetischen Elemente in einen Rahmen aus einem sta bilen Material eingelegt und darauf mit einer Wicklung verse hen werden und dass der so geschaffene Antennenkörper zumin dest im Bereich der Wicklung mit einem Schrumpfschlauch über zogen wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schrumpfschlauch wenigstens im Bereich seiner Enden mit einem Kleber, insbesondere einem Schmelzkleber auf seiner In nenseite beschichtet ist, mittels dessen er mit dem Antennen kern oder in sich selbst verklebt wird.
22. Verfahren zur Herstellung einer Antenne mit einem Antennenkern nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die weichmagnetischen Elemente in einen Rahmen aus einem sta bilen Material eingelegt und darauf mit einer Wicklung verse hen werden und dass der so geschaffene Antennenkörper zumin dest im Bereich der Wicklung mit einer Bandage überzogen und verklebt wird und dass darauf die Enden des Antennenkörpers mit jeweils einem Schrumpfschlauch zur Abdichtung versehen werden, der insbesondere auf seiner Innenseite mit einem Kle ber beschichtet ist.
23. Verwendung einer Antenne gemäß einem der Ansprüche 110 in einem Kraftfahrzeug.
24. Verwendung der Antenne nach Anspruch 23 bei der die Antenne zwei Bereiche aufweist, von denen der eine Be reich der Antenne am Chassis und der andere Bereich an einem gegenüber dem Chassis bewegbaren Element befestigt ist.
25. Verwendung einer Antenne gemäß einem der Ansprüche 110 bei der Personenerfassung und/oder bei Abrechnungssystemen.
Description:
Beschreibung Antennenkern Die Erfindung betrifft einen Antennenkern einer Länge von we- nigstens 80 mm mit wenigstens einem biegsamen weichmagneti- schen Element aus einer amorphen oder nanokristallinen Legie- rung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Anten- nenkerns, Verfahren zum Herstellen einer Antenne und Verwen- dung eines solchen Antennenkerns.

Die EP 0554581 B1 offenbart einen laminierten Magnetkern für eine Antenne, die auf einem Ausweis oder einer kreditkarten- ähnlichen Karte Verwendung findet und die aus einem Stapel von amorphen magnetischen Schichten und dazwischen angeordne- ten folienartigen nichtleitenden Schichten, beispielsweise aus Kunststoff, besteht. Von der dort dargestellten Antenne ist Flexibilität insoweit gefordert, als eine Ausweiskarte im täglichen Gebrauch bestimmten mechanischen Belastungen ausge- setzt wird.

Aus der EP 0762535. Bl ist eine Antenne für einen Transponder bekannt mit einem magnetischen Kern, der aus verschiedenen Lagen eines weichmagnetischen Materials, beispielsweise eines amorphen magnetischen Materials mit oder ohne zwischengelegte Isolationsschichten in Form von Papier oder einem Polymer be- steht. Alternativ ist dort auch ein Verguss von Bändern aus dem magnetischen aktiven Material mit Kunststoffen, bei- spielsweise Harzen offenbart. Die dort beschriebene Ausfüh- rung dient dazu, eine flexible und bruchsichere Antenne zu schaffen.

Aus der DE 19513607 C2 ist ein Magnetkernelement für eine Dünnfilmantenne bekannt, wobei der Magnetkern aus Bändern ei- ner amorphen Legierung oder einer nanokristallinen Legierung besteht, die durch Isolierbänder voneinander isoliert sein können, wobei auch eine Trennung der Laminatschichten durch deren Oxidschichten erwähnt wird.

Ein Paket von weichmagnetischen Elementen ist beispielsweise auch aus der US 5,567, 537 bekannt, bei der die Verwendung be- stimmter amorpher und nanokristalliner Legierungen für die Herstellung von sogenannten Dünnfilmantennen beschrieben wird. Dabei wird unter anderem als Kriterium für die gute Verwendbarkeit solcher Dünnfilmantennen zum Beispiel in Chip- karten die Beibehaltung weichmagnetischer bzw. anderer physi- kalischer Eigenschaften vor und nach einer Biegebelastung an- geführt. Insbesondere wird gezeigt, dass solche Dünnfilman- tennen im Gegensatz zu Ferritstäben nach Biegebelastungen keine Risse aufweisen.

Die US 5625366 offenbart einen flexiblen Antennenkern, der als Laminat aus verschiedenen Schichten einer amorphen Legie- rung besteht, wobei zusätzlich ein litzenartiges Bündel von strangförmigen magnetisch aktiven Körpern erwähnt wird, zwi- schen denen bei Bedarf eine Folienisolierung vorgesehen sein kann. Außerdem findet die Möglichkeit Erwähnung, eine Isolie- rung der einzelnen Elemente durch eine Oxidschicht oder eine andere Schicht zu erzeugen, die beispielsweise durch eine chemische Behandlung der magnetischen Elemente geschaffen werden kann Für wirklich stark verformbare Antennen, insbesondere länge- re, voluminöse Antennen mit einer Drahtwicklung, sind die aus dem zitierten Stand der Technik vorbekannten amorphen und na-

nokristallinen Legierungen sowie insbesondere der innere Auf- bau der Antennenkerne nur sehr eingeschränkt geeignet. In Kraftfahrzeugzugangssystemen wurden bislang sogar nur nicht verformbare Ferritkerne eingesetzt.

Keine der bekannten Antennen bietet also eine einwandfreie Funktion auch im gebogenen Zustand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Anten- nenkern anzugeben, der eine starke Verformbarkeit der Antenne gewährleistet, ohne dass durch die Verformung die magneti- schen Eigenschaften der Antenne signifikant verändert werden.

Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellverfahren für einen solchen Antennenkern, das preis- wert und großtechnisch einsetzbar ist, und eine Antenne mit einem solchen Antennenkern anzugeben.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die a- morphe oder nanokristalline Legierung einen Magnetostrikti- onswert As im Bereich von 4*10-6 bis-4*10-6 aufweist. Bevorzugt weist die Legierung dabei einen Magnetostriktionswert As im Bereich von 1*10-6 bis-1*10-6 auf.

Durch einen derart geringen Wert der Magnetostriktion wird der Antennenkern bezüglich seiner magnetischen Eigenschaften sehr unempfindlich gegen Biegungen.

Weiterhin kann die amorphe oder nanokristalline Legierung ei- ne lineare B-H-Schleife aufweisen, wobei sich die Induktivi- tät L des Antennenkerns bei 60 kHz während einer mittigen Verbiegung um 25 % seiner Länge um weniger als 10 % ändert.

Die Güte kann vorteilhaft so gewählt werden, dass sie bei 60 kHz größer als 10 ist. Unter der Güte versteht man dabei das mit der Kreisfrequenz multiplizierte Verhältnis aus Indukti- vität und Widerstand.

Als Elemente können beispielsweise litzenartige Stränge vor- gesehen werden. Besonders vorteilhaft kann es aber auch sein, dass die Elemente als flache, im Querschnitt rechteckige Streifen oder Bänder auszuführen.

Dabei ist es vorteilhaft, dass die länglichen weichmagneti- schen Streifen eine Dicke von 5-30 Mikrometern aufweisen.

Aus den weichmagnetischen Elementen kann ein Antennenkern be- trächtlicher Länge (beispielsweise größer als 8, insbesondere länger als 30 cm) hergestellt werden, der als unabhängiges, selbstragendes Bauelement zu einer Antenne weiterverarbeitet werden kann, die für sich an geeigneter Stelle in ein größe- res Gerät (z. B. Türgriff) oder insbesondere in ein Kraftfahr- zeug eingebaut werden kann.

Die Erfindung kann auch vorteilhaft dadurch realisiert sein, dass die Elemente durch elektrisch isolierende Folien vonein- ander getrennt sind. Die elektrisch isolierenden Folien kön- nen beispielsweise aus Kunststoff bestehen. Vorteilhaft kann dabei sein, dass die Folien eine Dicke von 0, 5 bis 30 um auf- weisen. Durch die Verwendung von elektrisch isolierenden Fo- lien, die vorzugsweise aus Kunststoff bestehen und typischer- weise eine Dicke von 0,5 bis 30 um aufweisen, entstehen Lami- nate, die eine sehr gute Verformbarkeit bei sehr geringen Wirbelstromverlusten gewährleisten.

In verschiedenen Versuchen hat sich gezeigt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Pakete, die mit Klebstoffen wie

zum Beispiel Epoxidharz verklebt waren, manchmal zu unsiche- ren Isolationen zwischen den Bandlagen der weichmagnetischen Bänder und damit zu schwankenden Gütewerten führte. Es traten Verspannungen der weichmagnetischen Legierungsbänder auf, die wiederum eine Instabilität der Induktivitäten mit sich brach- te.

Die natürliche Isolationsschicht an der Oberfläche der weich- magnetischen Legierungsbänder ist in manchen Fällen unzurei- chend, um hohe Gütewerte Q und eine sichere Beständigkeit bei der Verformung zu gewährleisten.

Manche weichmagnetischen Legierungsbänder besitzen bedingt durch den Herstellprozess eine über die Bandlänge wechselnde Oberflächenstruktur, die zum Beispiel Erhebungen und Vertie- fungen aufweist. Derartige Erhebungen berühren dann die Nach- barbandlagen und ermöglichen abhängig von vielen Faktoren ei- ne elektrische Durchkontaktierung mit häufig schwankendem Ü- bergangswiderstand.

Die Verwendung von Kunststoffisolierfolien hat sich in spe- ziellen Fällen als vorteilhaft erwiesen, so dass Antennenker- ne herstellbar sind, die hohe und sehr stabile Gütewerte Q aufweisen. Diese vollflächige Isolation zwischen allen Band- lagen unterdrückt jegliche Wirbelströme zwischen den einzel- nen Bandlagen. Somit ist nur noch die Dicke der einzelnen weichmagnetischen Legierungsbänder sowie deren elektrische Leitfähigkeit als Kriterium für die Güte ausschlaggebend.

Vorzugsweise weisen die Legierungsbänder eine Dicke von 5 bis 30 um auf.

In vielen Fällen können je nach den Anforderungen der elekt- rischen Beschaltung die Isolierfolien weggelassen werden, wenn gewisse Wirbelströme in Kauf genommen werden können.

Die genannten Antennenkerne werden bevorzugt durch ein erfin- dungsgemäßes Verfahren hergestellt, das folgende Schritte aufweist : - Ein oder mehrere weichmagnetische Elemente werden zu einem Toroid gewickelt, - der gewickelte Toroid wird an einer Stelle durchtrennt, aufgeklappt und zu dem länglichen Antennenkern zurückge- formt.

Vor dem Wickeln können die Elemente auch wechselweise mit I- solierfolien geschichtet werden. Vorteilhaft können die weichmagnetischen Elemente in Rascherstarrungstechnik herge- stellt werden.

In einer Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung werden beim Wickeln des Toroids die n-fache Anzahl von Bandlagen für jeweils einen Antennenkern gewickelt. Nach dem Durchtrennen des Toroids entsteht eine Anzahl n von Paketen, aus dem durch Separieren des Pakets in der Hülle dann n Antennenkerne her- vorgehen.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der folgende zusätzliche Schritt vorgesehen : - An dem weichmagnetischen Element werden mittels Wärmebe- handlung im Magnetfeld die weichmagnetischen Eigenschaf- ten (zum Beispiel Permeabilität, Gestalt der B-H-

Schleife, Koerzitivfeldstärke, Magnetostriktion etc.) eingestellt ; Alternativ können die Elemente einzeln geschnitten werden und - bevorzugt in einem Aufnahmekörper-zu dem Antennenkern ge- schichtet werden.

Der aus einem oder mehreren weichmagnetischen Elementen be- stehende Antennenkern wird bevorzugt stabilisiert, um die E- lemente zu schützen und die Bewicklung zu ermöglichen.

Dabei kann einerseits der Antennenkern zwischen zwei recht- eckige Flachstäbe gelegt werden. Das dabei entstandene"Sand- wich"kann durch Umwickeln mit Klebebändern zu einem stabför- migen Wickelkörper weitergebildet werden. Der zurückgeformte Antennenkern kann des Weiteren mit einem aushärtbaren Harz zu einem Wickelkörper weitergebildet werden.

Es ist auch denkbar, den aufgeklappten Antennenkern in ein u-förmiges Profil einzulegen, und durch Umwickeln mit Klebe- bändern zu seiner endgültigen Gestalt zu führen.

Die Induktivität der Stabantenne wird dann dadurch abgegli- chen, dass der magnetische Eisenquerschnitt AFe des Antennen- kerns vor der Stabilisierung zu einem Wickelkörper durch Hin- zufügen bzw. Entfernen von einzelnen Bandlagen bzw. Abschnit- ten von Bandlagen an den später für die Antenne notwendigen Wert der Induktivität angepasst wird.

Alternativ dazu kann die Induktivität der Stabantenne jedoch auch dadurch abgeglichen werden, dass die Wicklung des Anten- nenkerns durch das Hinzufügen bzw. Entfernen von einzelnen Windungen an den später für die Antenne notwendigen Wert der

Induktivität angepasst wird. Es kann außerdem vorgesehen sein, dass durch Hinzufügen anderer weichmagnetischer Elemen- te sowohl die Induktivität eingestellt als auch der Verlauf des magnetischen Flusses gestaltet wird.

Darüber hinaus kann die Induktivität der Antenne dadurch ab- geglichen werden, dass die Bewicklung des Folienpakets durch das Verschieben der Wicklung bzw. einzelner Windungen bezogen auf die Länge des Antennenkerns an den später für die Antenne notwendigen Wert der Induktivität angepasst wird.

Die Wicklung für die herzustellende Antenne kann aus Litze, Draht, Kabel oder ähnlichem hergestellt sein.

Typischerweise weisen die Kanten des Antennenkerns regelmäßi- ge Vertiefungen auf, in denen die Wickeldrähte für die Anten- nenwicklung Halt finden. Darüber hinaus ist der Abstand und die Lage der Wicklung auf dem Antennenkern klar definiert.

In einer besonderen Ausgestaltung wird das entstandene Anten- nenpaket zwischen zwei mit Gießharz vorgetränkte und vorge- härtete Fasermatten, die man auch Prepregs nennt, gelegt. Das so entstandene Essemble wird dann in einer geheizten Form zu einem Körper mit freigeformter Geometrie gepresst. Durch die Aushärtung des Harzes in dieser Form wird der Körper schließ- lich fixiert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Außerdem bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung einer erfindungsgemäßen Antenne in einem Kraftfahrzeug. Besonders

vorteilhaft ist der Einbau zwischen einem bewegten Teil des Kraftfahrzeugs (zum Beispiel Tür) und seinem Chassis.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrie- ben. Es zeigt : Figur 1 einen prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Antennenkerns ; Figur 2 eine fertig gewickelte Antenne bestehend aus einem erfindungsgemäßen Antennenkern und einer Wicklung ; t Figur 3 eine alternative Ausgestaltung einer fertig bewi- ckelten Antenne, Figur 4 einen zu einem Toroid bifilar gewickelten Antennen- kern, Figur 5 einen durch Aufschneiden des Toroids aus Figur 4 und anschließendes Aufklappen hergestellten erfin- dungsgemäßen Antennenkern, Figur 6 einen Aufbau eines Antennenkernes aus weichmagneti- schen litzenartigen Elementen ohne Isolierfolien, Figur 7 einen zweigeteilten, abgewinkelten Antennenkern, Figur 8 einen Antennenkern aus weichmagnetischen Bändern ohne Isolierfolien, Figur 9 Schritte des Herstellungsverfahrens einer Antenne,

Figur 10 und Figur 11 ein Kraftfahrzeug im Umriss, und Figur 11 den Einbau einer erfindungsgemäßen Antenne in ein Kraftfahrzeug.

Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, besteht gemäß der vorlie- genden Erfindung der Antennenkern aus mehreren abwechselnd geschichteten länglichen weichmagnetischen Bändern oder Streifen 1 aus einer amorphen oder nanokristallinen Legie- rung. Zwischen den Streifen 1 liegen bedarfsweise isolierende Folien 2 vor, die die Streifen 1 voneinander elektrisch iso- lieren. In Verbindung mit einer entsprechenden Auswerteelekt- ronik können die Folien beispielsweise bei Verwendung in ei- nem Kraftfahrzeugzugangssystem auch weggelassen werden. Zu- sätzlich ist der Antennenkern mit einigen Klebebändern 3 sta- bilisiert und fixiert.

Aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass eine erfindungsgemäße Antenne einen länglichen Antennenkern 8 aufweist, welcher mit einer Wicklung 4 versehen ist. Die Enden 5,6 der Wicklung 4 ermöglichen die Zuführung und Abführung von elektrischem Strom. Der längliche Antennenkern wird zur Stabilisierung mit jeweils unten und oben aufgelegten Versteifungsstreifen 7, die aus Kunststoff bestehen, versehen.

Durch die Verwendung von weichmagnetischen Streifen aus einer amorphen oder nanokristallinen Legierung mit einer möglichst geringen Magnetostriktion, die zwischen +4-10-6 und-4-10-6, vorzugsweise +1'10' 10-6bis-1-10-6 liegt, ist die aus der Figur 2 ersichtliche erhebliche Verbiegung des Antennenkerns um zweimal 90 Grad ohne wesentliche Veränderung der weichmagne- tischen und physikalischen Eigenschaften möglich.

Aus der Figur 3 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antennenkerns ersichtlich. Hier be- steht die Möglichkeit, die äußere Form durch eine mehrfache Torsion des den Antennenkern bildenden Pakets ohne Einbußen der elektrischen und magnetischen Eigenschaften an eventuell notwenige Einbaugegebenheiten anzupassen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurden die beiden Stromanschlüsse 9,10 der Wicklung an nur einer Seite herausgeführt.

Wie der Figur 4 zu entnehmen ist, wird mittels Rascherstar- rungstechnik ein Streifen oder Band aus einer amorphen Legie- rung gegossen, welches anschließend mittels einer Wärmebe- handlung im Magnetfeld bezüglich seiner weichmagnetischen Ei- genschaften eingestellt wird. Dies geschieht vorzugsweise in Form eines Coils.

Je nach dem ob es vorgesehen ist, eine amorphe Legierung oder eine nanokristalline Legierung einzusetzen, erfolgt im Zuge dieser Wärmebehandlung die Einstellung des nanokristallinen Gefüges.

Bei den amorphen Legierungen handelt es sich in der Regel um Kobaltbasislegierungen bei den nanokristallinen Legierungen in der Regel um Eisenbasislegierungen. Beide Legierungssyste- me sind seit langer Zeit in der Fachwelt bekannt und bei- spielsweise in der eingangs zitierten US 5, 567, 537 beschrie- ben.

Anschließend werden die Legierungsbänder beispielsweise zu- sammen mit einer elektrisch isolierenden Folie, die vorzugs- weise aus Kunststoff besteht und typischerweise eine Dicke von 0,5 bis 30 um aufweist, bifilar zu einem Toroid 11 gewi- ckelt. Dabei ist jede einzelne Bandlage der amorphen oder na-

nokristallinen Legierungsbänder durch die Folie von den be- nachbarten Bandlagen elektrisch isoliert. Der fertiggewickel- te Toroid 11 ist in der Figur 4 gezeigt.

Danach wird dieser fertiggewickelte Toroid an einer Stelle durchtrehnt, aufgeklappt und zu dem länglichen Antennenkern 8 zurückgeformt, der typischerweise nach dem Aufklappen an bei- den Enden trapezförmig ausgestaltet ist, was aus der Figur 5 hervorgeht.

Um die Einflüsse des erfindungsgemäßen Aufbaus auf die Eigen- schaften der Antenne zu belegen, wurden Vergleichsmessungen an Musterantennen mit folgenden Legierungen durchgeführt : Tabelle 1 Nr. Zusammensetzung (at%) Ag) (ppm) 1 Fe3, sCOg9, 503Nb1S11gB <o. 2 2 Fe6. sCoso. 5Ni20Si9B14 0.6 Fe24Col2Ni46Si2Bl6 11 Als Beispiel für eine Antenne wurde ein bifilar aufgebauter Stapel von amorphen Legierungsbändern aus der Legierung Nr. 1, die derzeit unter der Marke Vitrovac@ 6025 von der Anmelderin vertrieben wird, hergestellt. Die verwendeten Le- gierungsbänder wiesen dabei eine Dicke von 233 um auf. Als Folie wurde eine Kunststofffolie aus Hostaphan mit einer Dicke von 6um verwendet.

Das weichmagnetische amorphe Legierungsband hat vor der Ver- arbeitung zu einem Paket eine Feldwärmebehandlung bei einer Temperatur von 200° C mit einer Dauer von ungefähr 18 Stunden quer zur Bandrichtung erhalten. Die resultierende B-H-

Schleife ist eine weitgehend lineare F-Schleife. Hierdurch ergibt sich eine weitgehend lineare B-H-Schleife mit einem relativ kleinen Remanenzverhältnis von <0,3.

Die Maße des hergestellten erfindungsgemäßen Antennenkerns waren : Länge 750 mm, Breite 20 mm, 48 Bandlagen aus amorphem Legie- rungsband. Die Erfindung eignet sich besonders für Antennen mit einer Länge ab 80, insbesondere ab 300 mm, also vor allem für Antennen von Kraftfahrzeugzugangssystemen.

Der Antennenkern wurde mit einer Wicklung mit 110 Windungen aus einem Kupferlackdraht mit einem Durchmesser von 0,5 mm versehen. Die bewickelte Länge der Antenne betrug zentriert ungefähr 700 mm.

Alternativ zu dieser Antenne wurde eine Antenne B mit identi- schen Maßen und aus einem identischen Ausgangmaterial, jedoch ohne Folienisolation hergestellt.

Als weitere Alternative wurde ferner eine Antenne C mit iden- tischen Maßen und aus einem magnetischen Band der Dicke 173 um jedoch ohne Folienisolation hergestellt. Das weichmagneti- sche Material wurde vor der Verarbeitung zur Antenne einer Feldwärmebehandlung längs zur Bandrichtung unterzogen, was zu einer sogenannten S-Schleife führte, also einer starken nichtlinearen, rechteckigen B-H-Schleife mit einem hohen Re- manenzverhältnis von >0, 7.

Darüber hinaus wurde eine Antenne aus einer leicht magne- tostriktiven Legierung 2 aus der Tabelle 1 mit einer Folien- isolation (D) und ohne Folienisolation (E) hergestellt. Das

weichmagnetische amorphe Legierungsband wurde vor der Verar- beitung zu einem Paket ebenfalls einer Feldwärmebehandlung quer zur Bandrichtung unterzogen wobei die Wärmebehandlung 6 Sekunden bei einer Temperatur von 310° C durchgeführt wurde und das Magnetfeld quer zur Bandrichtung angelegt war. Damit wurde wiederum eine weitgehend lineare flache B-H-Schleife erzielt.

Ferner wurde eine Antenne (F) aus einer stärker magnetostrik- tiven Legierung (Legierung Nr. 3 aus der Tabelle 1) mit einer Folienisolation hergestellt. Das dabei verwendete weichmagne- tische amorphe Legierungsband wurde vor der Verarbeitung zu einem Paket ebenfalls einer Feldwärmebehandlung quer zur Bandrichtung unterworfen, wobei die Wärmebehandlung 6 Sekun- den bei einer Temperatur von 350° C quer zur Bandrichtung vorgenommen wurde. Es wurde dabei wieder eine weitgehend li- neare B-H-Schleife erzielt.

Es wurden folgende in der Tabelle 2 aufgelistete Eigenschaf- ten dann im geraden Zustand und im verformten Zustand gemes- sen. Die Verformung wurde durch eine mittige Verbiegung der jeweiligen Antennenkerne um 20 cm erzeugt.

Tabelle 2 A B C D E F Induktivität L in pH (bei 60 kHz, 100mV) Gerade 748 423 106 836 518 300 Verformt 748 384 112 897 582 323-337 Wieder gerade 748 487 106 836 518 312,5 Nach lockern 748 460 106 836 493 302,5 Güte Q (bei 60 kHz, 100mV) Gerade 20, 3 1,9 3,7 17,8 1, 8 24 Verformt 20, 3 1,85 4,3 15,1 2,04 15 Wieder gerade 20, 3 2,11 3,7 17,8 1,8 18 _ Nach lockern 20, 3 2,0 3,7 17,8 1,77 25

Während die Beispiele A und D eine hohe, von der Verformung weitgehend unabhängige Induktivität L mit gleichzeitig hoher Güte Q besitzen, weisen die Vergleichsbeispiele B, C, E und F eine teilweise spannungsempfindlichere Induktivität L auf.

Im Fall der Beispiele B, C und E weisen sie darüber hinaus eine schlechtere Güte Q auf.

Insbesondere ergeben sich bei den Beispielen B und E im Ver- gleich zu den Ausführungsformen A und D gewisse Änderungen der Induktivität, sobald der Antennenstapel verformt und an- schließend wieder gerade gebogen wurde. Diese Änderungen sind jedoch für typische Transponderanwendungen bei geeigneter An- steuerung vertretbar.

Darüber hinaus ist es auffällig, dass im Fall des Vergleichs- beispiels C sich ein besonders kleiner Wert der Induktivität

ergibt. Im Vergleichsbeispiel C ist die B-H-Schleife recht- eckig. Der kleine Wert der Induktivität ist dabei umso über- raschender, als die rechteckige B-H-Schleife wesentlich stei- ler als die lineare Schleife der anderen Beispiele ist, so dass dort eine deutlich höhere mittlere Permeabilität vor- liegt. Es sollte demnach eine wesentlich bessere Induktivität auftreten.

Das Vergleichsbeispiel F zeigte darüber hinaus unstabile Messwerte und eine sehr hohe Empfindlichkeit gegenüber mecha- nischen Belastungen.

In einem weiteren Versuch wurde ein Antennenmuster mit einer Torsionsbelastung um 180° bzw. einer Verbiegung zu einem ge- schlossenen Ring (Kreisform) gemessen. Hierzu wurde eine An- tenne (G) aus einem bifilar aufgebauten Paket aus amorphen Legierungsbändern aus der Legierung Nr. 1 der Tabelle 1 mit einer Dicke von 233 um und einer Folie aus dem Kunststoff Hostaphan@ mit einer Dicke von 6um hergestellt. Das weich- magnetische amorphe Legierungsband hatte vor der Verarbeitung zu einem Paket eine Feldwärmebehandlung quer zur Bandrichtung erhalten, so dass eine weitgehend lineare flache F-Schleife vorlag.

Die Maße der hergestellten Antenne betrugen : Länge 750 mm, Breite 20 mm, 60 Bandlagen bei einer Wicklung mit 88 Windun- gen aus Kupferlackdraht mit einem Durchmesser von 0, 5 mm. Die dabei bewickelte Länge betrug zentriert ungefähr 700 mm.

Die Antennenkerne zeigten wiederum hervorragende Eigenschaf- ten (Tabelle 3) bzgl. Induktivität L und Güte Q.

Tabelle 3 Induktivität L in pH (bei 60 kHz, 100mV) G Gerade 756 Kreisform 855 Wieder gerade 756 Torsion 180° 756 Güte Q (bei 60 kHz, 100mV) Gerade 22,2 Kreisform 19, 7 Wieder gerade 22,2 Torsion 1801 22, 2

Insgesamt lassen sich mit der vorliegenden Erfindung demnach hervorragend mechanisch belastbare Antennenkerne herstellen, die darüber hinaus noch einfach und großtechnisch herstellbar sind.

Die Figur 6 zeigt einen Antennenkern 12, der aus litzenarti- gen weichmagnetischen, aus einer amorphen oder nanokristalli- nen Legierung bestehenden Elementen 13 ohne Zwischenlage von isolierenden Schichten gebildet ist. Dieser Antennenkern 12 hat gegenüber einem aus streifenförmigen Bändern geschichte- ten Antennenkern den Vorteil, dass er in allen Richtungen me- chanisch leichter verbiegbar ist.

Die Figur 7 zeigt einen Antennenkern 14, der zweiteilig aus- gebildet ist, wobei ein Teil ohne Wicklung bleibt und der zweite Teil mit einer Wicklung 15 versehen ist. Dies ist ein Beispiel dafür, dass der Antennenkern außer einem laminatar- tigen Teil weitere Teile zur Ausrichtung beziehungsweise Bündelung des magnetischen Flusses enthalten kann.

Aus der Figur 8 geht ein Antennenkern 16 hervor, der in gebo- gener Form fixiert ist und der ausschließlich aus einer Schichtung von im Querschnitt rechteckigen streifenförmigen Bändern 1 ohne Zwischenlage von Isolierschichten besteht. Die Streifen'1 können einerseits durch ihre natürlichen Oxidati- onsschichten, andererseits auch durch andere Oberflächen- schichten, die beispielsweise durch eine chemische Vorbehand- lung erzeugt werden können, elektrisch voneinander getrennt sein. Zwar kann sich im Einzelfall stellenweise eine Durch- kontaktierung durch Oberflächenrauhigkeiten der Bänder erge- ben, jedoch bleiben die Wirbelstromverluste für typische An- wendungen im Transponderbereich beispielsweise im Bereich um 125 kHz und die dort verwendete Elektronik im vertretbaren Bereich.

Aus der Figur 9 geht ein Verfahren zur Herstellung eines An- tennenkerns hervor, bei dem zunächst die Bänder 1 nacheinan- der in eine Form 17 eingelegt werden, die als offener Rahmen ausgebildet ist. Dieser Rahmen kann aber seinerseits einen dünnen Rahmen haben. Darauf kann eine Wicklung 18 aufgebracht werden, die beispielsweise in Kerben aufgewickelt werden kann, die an den Außenkanten des Rahmens 17 angeordnet sind.

Im nächsten Schritt kann das so gebildete Zwischenprodukt verklebt, vergossen oder mit Bandagen umwickelt werden und danach kann ein Schrumpfschlauch 19 übergezogen und aufge- schrumpft werden. Im untersten Teil der Figur 9 ist der Schrumpfschlauch im aufgeschrumpfter Form dargestellt. Dort sind die Enden 20, 21 des Antennenkerns durch eine Prägung mit einem Drückwerkzeug flach und breit gedrückt, wodurch auch der Schrumpfschlauch an den Enden dicht mit dem inneren Teil des Antennenkerns verbunden sein kann.

Der Schrumpfschlauch kann aber auch an seinen Enden mit einem Kleber, beispielsweise einem Heißkleber innen beschichtet sein, der eine dichte Verbindung mit den einzuschließenden Teilen des Antennenkerns erlaubt.

Die Anschlüsse 22,23 des Antennenkerns sind auf dem Rahmen 17 befestigt und dienen der Befestigung und Kontaktierung der beiden Enden der Wicklung 18. Dort kann eine Leitung ange- schlossen werden, die am Ende 21 aus dem Schrumpfschlauch austritt.

Es kann auch vorgesehen sein, zusätzlich weitere weichmagne- tische Teile in den Rahmen 17 einzulegen, die der Führung des magnetischen Flusses dienen. Zu diesem Zweck kann auch vorge- sehen sein, dass vor der Einlage der Bänder 1 bereits in dem Rahmen 17 bestimmte weichmagnetische Teile als eine Art Pol- schuhe integriert sind oder dass der Rahmen 17 bereits im ganzen aus einem weichmagnetischen Werkstoff besteht.

Der Rahmen 17 kann auch schon in einer dreidimensional gebo- genen Form vor der Einlage der Bänder 1 bestehen oder kann nach der Einlage der Bänder mit diesen zusammen zu der vorge- sehenen dreidimensionalen Form verbogen werden.

Die Figur 10 zeigt ein Kraftfahrzeug 24, bei dem im Bereich der rechten Beifahrertür eine Antenne 25 für einen Transpon- der integriert ist. Wie dargestellt ist, erstreckt sich die Antenne vom Türgriff 26 bis zu einer Blinkleuchte 27, in de- ren Nähe die Karosserie des Kraftfahrzeugs durchbrochen ist, so dass hier auch ein Ende der Antenne aus der metallischen Außenhaut des Kraftfahrzeugs austreten kann. Gleicher Art lässt sich eine entsprechende Antenne im Bereich der Heck- klappe 28 oder der Motorhaube 29 oder einer hinteren Tür an-

ordnen. Im Bereich der Heckklappe kann die Antenne dann beim Heckklappengriff einerseits und beim rückwärtigen Fenster austreten, im Bereich der Motorhaube kann sie an der vorderen Motorhaubenkante einerseits und im Bereich der Frontscheibe andererseits austreten. Auf diese Weise wird jeweils eine große Antennenlänge erreicht, wobei die Antennenenden jeweils aus der metallischen Außenhaut des Fahrzeugs herausragen, wo- bei jedoch die erfindungsgemäß mögliche Verbiegbarkeit der Antenne unter Beibehaltung der vollen Funktionsfähigkeit auch beim Öffnen der Tür Voraussetzung ist.

Die Figur 11 zeigt eine Ansicht des Kraftfahrzeugs der Figur 10 von oben, wobei die Antenne 25 in gestreckter Form bei ge- schlossener Beifahrertür dargestellt ist.

Die Figur 12 zeigt von dem Bereich, in dem die Antenne 27 sich befindet, eine vergrößerte Ansicht. Mit 28 ist dort ein Bereich bezeichnet, in dem die Antenne nicht mit einer Wick- lung versehen ist, der also im wesentlichen der Führung des magnetischen Flusses dient.

Es können an einem Kraftfahrzeug der dargestellten Art auch mehrere Antennen gemäß der Erfindung vorgesehen sein, um ei- nen größeren Sende/Empfangsbereich zu realisieren beziehungs- weise für verschiedene Ausrichtungen des magnetischen Feldes empfindlich zu sein.

Es ist eine Anwendung sowohl für Betätigungseinrichtungen der Schließanlage eines Kraftfahrzeugs als auch Erkennungs-und Identifikationsanwendungen denkbar.

Die Antennenkerne gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich neben der Verwendung in Kraftfahrzeugen beispielsweise

auch in Detektionssystemen für Diebstahlsicherungssysteme als den Sende-und/oder Empfangsantennen einsetzen. Solche Diebstahlsicherungssystme sind beispielsweise in der EP 0 121 649 B2 oder der US 4,150, 981 beschrieben. Es sind aber auch Anwendungen insbesondere als stationäre Antennen bei der Per- sonenerfässung und/oder bei Abrechnungssystemen (z. B. stati- onäre Antenne zur Identifikation und Abrechnung von Skipäs- sen) denkbar.