专利名称：电感性耦合的射频识别应答器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的射频识别应答器，其带有用于安装在具有金属表面的工件上或者该工件中的壳体。
背景技术：
为了标记货物、机器和其他对象，经常使用移动的数据存储器，其可以以无接触方式来读取。在此，可以以光学方式读取的条形码标签越来越多地通过电磁的或者可以以磁性方式读写的RFID标签(RFID =射频识别)、也称为RFID应答器来取代。在一个优选的实施形式中，该RFID应答器在没有自己的能量供给装置、例如电池的情况下也能够应付。根据使用情况，将不同的技术使用在RFID应答器中。于是，例如为了给衣服加标签和针对其他远场应用，RFID应答器通过无线电，即借助电磁波与读取装置耦合。然而，下面将考虑电感性耦合的RFID应答器。该RFID应答器可以借助交变磁场与读写装置(简称 读取装置)耦合并且通常使用在必须跨接短距离的工业应用中(所谓的近场检测)。电感性耦合的RFID应答器常常具有一个或多个发送和接收线圈，读取装置所产生的磁通借助这些线圈转换为交变电压，其中该交变电压一方面为RFID应答器的工作电子装置供给能量，而另一方面包含如下信息，该信息从读取设备传输至RFID应答器，反之亦然。对于RFID应答器的功能必要的是，由读取装置产生的磁通基本上通过线圈的面传导，然而这在如下情况下是有问题的，在这些情况中RFID应答器在金属表面上或者在金属工件的凹穴中工作。在这些情况下，通常磁通的大部分通过金属工件并且侧向地经过发送和接收线圈(简称线圈)来传导，其中交变磁场的能量大部分通过涡流损耗转换为热并且由此不再可用于供给RFID应答器。相反，RFID应答器的发射在布置在金属工件上的情况下也大部分直接传导到金属工件中，使得同样会观察到所不希望的衰减。为了解决该问题而已知的是，在RFID应答器的发送和接收线圈与金属表面或金属工件之间设置铁氧体芯(与此关联的还有由铁氧体材料构成的板状和盆状的部件)，由此，基本上来自与金属工件对置的接收侧的磁通、即磁场线通过发射和接收线圈的面传导并且然后从金属工件离开又朝着接收侧传导。然而，铁氧体芯的引入与一些缺点相联系。于是，该部件的安装是附加的制造步骤，其中通常必须设置独立的间隔保持装置，用于使铁氧体芯与金属工件的金属表面间隔。 此外，铁氧体芯具有如下缺点其非常脆并且因此几乎不能由应用者事后加工。因此，铁氧体芯通常必须以其最终需要的形式被制造商购买，使得RFID应答器的设计的事后改变，例如线圈或壳体的尺寸改变导致必须有新系列的铁氧体芯被构造、预定、制造和供应。铁氧体芯的安装也与开销相联系，因为由于脆的材料而存在裂缝和断裂的危险。具有这种铁氧体芯的已经制成的应答器也对机械影响是敏感的，机械影响会导致铁氧体中的裂缝和断裂并且由此导致最大读取距离和接收距离(作用距离)的劣化。因此常见的是，将带有铁氧体芯的应答器封装在耐撞击的塑料壳体中，该壳体吸收机械负载。然而，这提高了如此构建的 RFID应答器的结构尺寸。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种对于在RFID应答器中使用的铁氧体芯的替选物， 该替选物成本低廉并且可以简单而灵活地制造，在机械上牢固，并且引起RFID应答器的减小的结构尺寸。该任务的根据本发明的解决方案的中心思想是，设置有如下部件用于引导RFID 应答器中的磁通，该部件由所谓的铁氧体复合物、即聚酰胺和铁氧体粉所构成的塑料喷射混合物构成。该任务的解决方案尤其提供了一种根据权利要求1所述的RFID应答器。在此，提出了一种RFID应答器，其带有用于安装在带有金属表面的工件中或者该工件上的壳体，其中RFID应答器设置用于与RFID读取装置电感性耦合，并且其中RFID应答器的待朝向金属表面的侧设置有铁氧体部件，该铁氧体部件用于引导来自或者至RFID应答器的待背离金属表面的侧的磁通。在此，铁氧体部件由复合材料构成，该复合材料由第一塑料和铁氧体粉构成，并且铁氧体部件形成壳体的待朝向金属表面的第一部分。这种RFID应答器也可以以小的件数成本低廉地来制造，因为铁氧体部件的造型可以通过塑料注塑模具的简单构建来限定。这种RFID应答器不仅在制造期间而且在其使用时比带有传统铁氧体芯的实施形式明显对机械影响更牢固。此外，在这种RFID应答器中铁氧体部件可以承担朝向金属工件的壳体部分的功能，使得不必在RFID应答器的该侧上设置另外的壳体。根据本发明的RFID应答器的有利扩展方案在从属权利要求中说明。在此，RFID应答器可以构建为使得壳体具有用于在发射和接收方向上遮盖RFID 应答器的至少一个第二部分，其中壳体的该第二部分由第二塑料形成，并且其中第一部分和该第二部分彼此连接。由此形成封闭的、防水并且防尘的壳体。有利地，可以对于两个壳体半部，即不仅对于铁氧体部件而且对于对置的盖部使用聚酰胺，其中聚酰胺一方面可以简单加工，并且另一方面具有对机械环境影响和化学环境影响的良好耐受性。另一优点在于，这两个壳体半部可以通过常见的接合工艺，尤其通过超声焊接来容易地彼此连接。铁氧体部件由带有所嵌入的铁氧体粉，即带有MnSi添加物的塑料、优选为聚酰胺来制造，而第二壳体半部可以由带有玻璃纤维增强(“PA-GF”)的聚酰胺来制造，这进一步提高了 RFID应答器的机械可负载性。此外，借助注射模塑方法制造铁氧体部件能够实现将距离保持装置一体式成形到朝向金属工件的侧上，由此RFID应答器的朝向金属工件或金属表面的侧的主要部分与金属表面间隔。由此阻止磁通的相当大的部分导入到金属工件中。通过将距离保持装置一体式成形到铁氧体部件上而有利地省去了否则为此必需的独立的安装步骤。当铁氧体部件在其朝向RFID应答器的侧上具有用于容纳发射和接收线圈的基本上环形的凹进部时，实现了 RFID应答器的较小的结构高度以及磁通的更好引导。通过借助注射模塑方法的制造可以在没有附加的制造步骤的情况下制造具有几乎任意几何结构的这种凹进部。
下面借助
根据本发明的RFID应答器的实施例。
在此，唯一的附图以示意性简化的视图示出了通过根据本发明的RFID应答器的剖面。
具体实施例方式在该附图中示出了带有金属表面MO的、由铁磁材料构成的金属工件MW。金属工件MW在此仅仅部分地示出，即在具有用于容纳RFID应答器的凹进部的区域中示出。替代用于容纳或者用于卡锁RFID应答器的凹进部的扩展方案，也可以考虑金属工件MW的平滑表面，RFID应答器可以粘合、旋拧或者以其他方式固定到该表面上。RFID应答器具有(未详细示出的)工作电子装置，其与发射和接收线圈SP连接。在剖面图中仅仅示例性地示出了线圈SP的数卷。虽然在此所示的RFID应答器基本上圆形、即旋转对称地构建，但是线圈 SP例如也可以在俯视图中以矩形的几何结构或者以其他几何结构来成形。下面假设关于在该附图中的视图，RFID读取装置基本上设置在所示的装置上方，使得描述磁通的场线基本上垂直穿透由线圈SP所张成的面，通过铁氧体部件FC(“铁氧体复合物”)侧向偏转并且在铁氧体部件FC的边缘区域中基本上垂直地(即关于图向上) 导出，反之亦然。铁氧体部件FC是由聚酰胺材料构成的塑料注射模塑部分，该聚酰胺材料已在制造中混入铁氧体颗粒或铁氧体粉，即锌-锰化合物。由此，铁氧体部件是软磁性的并且因此具有狭窄的磁滞曲线。此外，铁氧体部件不导电，然而为此如所描述那样“导”磁。基本上由线圈SP、(未明确示出的)工作电子装置和铁氧体部件FC形成的RFID 应答器此外具有由玻璃纤维增强的聚酰胺构成的第二壳体部分GO(壳体上部)，该聚酰胺不具有铁氧体颗粒并且由此为在磁性上为“中性”；该壳体部分GO借助环形的焊接连接部 SV与铁氧体部件FC焊接，使得线圈SP和工作电子装置被防水并且防尘地包封。在该实施例中，焊接连接部SV通过超声焊接来建立，由此避免在接合过程期间工作电子装置的所不希望的加热。可替选地，然而铁氧体部件FC与壳体上部GO也可以通过粘合、激光焊接或者挤压来接合。在(关于该附图中的视图)铁氧体部件FC的下侧上一体式成形有对于磁性表面 MO的距离保持装置，这些距离保持装置在该实施例中同时构建为塑料卡扣连接部的钩，这些钩啮合到金属工件MW的凹进部中。该距离保持装置并不是铁氧体部件FC上的完整环形的一体式成形部，而是若干(在此 单个的卡锁突出部。通过铁氧体部件FC与金属表面 MO之间的比较小的接触面在此保证通过线圈SP的面进入或者出来的场线的大部分又沿发射和接收方向导出，并且几乎不进入金属工件MW中。在一个可替选的、未示出的实施形式中，可以类似于独立的壳体上部GO地也设计附加的壳体下部(第二壳体外罩)，其将铁氧体部件FC在其(关于该附图)下侧覆盖或者侧向地遮盖并且以该方式用作距离保持装置。
权利要求
1.一种射频识别应答器，其带有用于安装在具有金属表面(MO)的工件(MW)上或者该工件中的壳体，其中射频识别应答器设置用于与射频识别读取装置电感性耦合，其中射频识别应答器的待朝向金属表面(MO)的侧设置有铁氧体部件(FC)，该铁氧体部件用于引导来自或者至射频识别应答器的待背离金属表面(MO)的侧的磁通，其特征在于，铁氧体部件(FC)由复合材料构成，该复合材料由第一塑料和铁氧体粉构成，并且该铁氧体部件形成壳体的待朝向金属表面(MO)的第一部分。
2.根据权利要求1所述的射频识别应答器，其特征在于，壳体具有用于在发射和接收方向上覆盖射频识别应答器的至少一个第二部分(GO)，其中壳体的所述第二部分(GO)由第二塑料形成并且其中第一部分和所述第二部分(GO)彼此连接。
3.根据上述权利要求之一所述的射频识别应答器，其特征在于，第一塑料和/或第二塑料是聚酰胺。
4.根据权利要求2或3所述的射频识别应答器，其特征在于，第一部分和所述第二部分 (GO)借助超声焊接来接合。
5.根据上述权利要求之一所述的射频识别应答器，其特征在于，第一壳体部分借助注射模塑方法来制造。
6.根据上述权利要求之一所述的射频识别应答器，其特征在于，在第一壳体部分上一体式成形有距离保持装置，用于避免第一壳体部分与金属表面(MO)整面地接触。
7.根据上述权利要求之一所述的射频识别应答器，其特征在于，第一壳体部分在其朝向射频识别应答器的侧上具有基本上环形的凹进部，用于容纳射频识别应答器的发射和接收线圈。
全文摘要
本发明涉及一种带有壳体的射频识别应答器，该壳体用于安装在具有金属表面(MO)的工件(MW)上或者该工件中，其中RFID应答器设置用于与射频识别读取装置电感性耦合，其中射频识别应答器的待朝向金属表面(MO)的侧设置有铁氧体部件(FC)，该部件用于引导来自或者至射频识别应答器的待背离金属表面(MO)的侧的磁通，并且其中铁氧体部件(FC)由第一塑料和铁氧体粉所构成的复合材料构成并且形成壳体的待朝向金属表面(MO)的第一部分。这种射频识别应答器小而牢固并且此外可以简单地制造。
文档编号G06K7/00GK102375964SQ20111024977
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月23日 优先权日2010年8月24日
发明者罗兰·库贝, 贝恩德·施塔德尔曼 申请人:西门子公司