(57)【要約】  電流検出素子（１）は、積層体（１０）と、積層体（１０）の低透磁率部（１０３）の内部に形成された電流検出用導体（１１）と、積層体（１０）の高透磁率部（１０１）の内部に形成され、電流検出用導体（１１）と磁界結合するコイル導体（１３）と、電流検出用導体（１１）に対し並列接続され、積層体（１０）の低透磁率部（１０２Ｂ）内に形成されるコイル導体（１３）とは磁界結合しないバイパス導体（１２）とを備える。
2017169544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体と、
前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、
前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、
前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、
を備える電流検出素子。
【請求項２】
前記絶縁体は、
磁性体を含む第１絶縁体と、
前記第１絶縁体に積層され、前記磁性体よりも透磁率が低い第２絶縁体と、
を有し、
前記被検出導体及び前記検出導体は、前記第１絶縁体に形成され、
前記バイパス導体は、前記第２絶縁体に形成される、
請求項１に記載の電流検出素子。
【請求項３】
前記バイパス導体の電流経路途中に設けられたインピーダンス素子を備える、
請求項１又は請求項２に記載の電流検出素子。
【請求項４】
前記被検出導体のインダクタンスは、前記検出導体のインダクタンスよりも低い、
請求項１から請求項３の何れかに記載の電流検出素子。
【請求項５】
前記被検出導体は直線状に形成されている、
請求項１から請求項４の何れかに記載の電流検出素子。
【請求項６】
前記検出導体はコイル状に形成されている、
請求項１から請求項５の何れかに記載の電流検出素子。
【請求項７】
前記絶縁体は、透磁率が周囲の透磁率よりも低い第３絶縁体を有し、
前記第３絶縁体は、
少なくとも前記被検出導体と前記検出導体との間に形成されている、
請求項１から請求項６の何れかに記載の電流検出素子。
【請求項８】
受電装置が有する受電結合部と電界又は磁界の少なくとも一方により結合する給電結合部と、
前記給電結合部へ交流の電力を供給する電力供給回路と、
前記電力供給回路と前記給電結合部とに接続される電力供給ラインに流れる電流を検出する電流検出素子と、
を備え、
前記電流検出素子は、
絶縁体と、
前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、
前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、
前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、
を有し、
前記被検出導体は、前記電力供給ラインの一部を構成している、
給電装置。
【請求項９】
前記電流検出素子は、
前記バイパス導体の途中に設けられたインピーダンス素子を有する、
請求項８に記載の給電装置。
【請求項１０】
前記給電結合部と前記インピーダンス素子とを含む共振回路、
を備え、
前記共振回路は、前記電力供給回路が前記給電結合部へ供給する交流の電力の周波数において共振する、
請求項９に記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線路に流れる高周波電流を検出する電流検出素子、及びそれを備える給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
線路に流れる電流を検出する素子として、例えばカレントトランスが知られている。カレントトランスは通常、トロイダルコアに巻線したトランスで構成される。そのため、部品のサイズが大きくい。そのため、小型化、低背化が要求される装置には、カレントトランスは適さない場合がある。そこで、小型、薄型トランスの例として、例えば、特許文献１に記載されている積層トランスがある。特許文献１に記載の積層トランスは、導体パターンを印刷した磁性体シートを積層することでトランスを構成した、表面実装電子部品である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５７９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の積層トランスを用いることで、電流検出素子は小型化できる。しかしながら、小型化した電流検出素子に大電流が流れると、抵抗損又は磁気飽和等が原因で、発熱又は破損が発生したり、検出精度が低下したりするといった問題が生じる。【０００５】
そこで、本発明の目的は、大電流であっても電流を検出できる電流検出素子、及びそれを備える給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電流検出素子は、絶縁体と、前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、を備えることを特徴とする。【０００７】
この構成では、電流検出素子の被検出導体に電流が流れると、被検出導体と検出導体とが磁界結合して、検出導体に誘導電流が流れる。この誘導電流を検出することで、被検出導体に流れる電流を検出できる。この被検出導体には、バイパス導体が並列接続されている。このため、電流検出素子へ流れ込む電流（以下、通電電流と言う）は、被検出導体とバイパス導体とに分流される。この場合、被検出導体とバイパス導体とに流れる電流は、通電電流よりも小さい。したがって、通電電流が大電流であっても、被検出導体には大電流が流れないため、抵抗損を抑制できる。これにより、大電流であっても、電流を検出できる電流検出素子を実現できる。【０００８】
また、電流検出素子での損失は小さいため、電流を検出したい線路の途中に電流検出素子を設けても、その線路への影響を抑制できる。【０００９】
前記絶縁体は、磁性体を含む第１絶縁体と、前記第１絶縁体に積層され、前記磁性体よりも透磁率が低い第２絶縁体と、を有し、前記被検出導体及び前記検出導体は、前記第１絶縁体に形成され、前記バイパス導体は、前記第２絶縁体に形成されてもよい。【００１０】
この構成では、通電電流は、被検出導体とバイパス導体とに分流されるため、被検出導体近傍の磁束の集中を軽減でき、磁性体の磁気飽和等による変流特性（被検出導体に流れる電流に対する検出導体に流れる電流の比）への影響を防ぐことができる。【００１１】
前記電流検出素子は、前記バイパス導体の電流経路途中に設けられたインピーダンス素子を備えていてもよい。【００１２】
この構成では、被検出導体へ流れる電流を調整することができる。そして、被検出導体に電流が流れず、バイパス導体にのみ電流が流れて、電流検出を行えなくなることを回避できる。【００１３】
前記被検出導体のインダクタンスは、前記検出導体のインダクタンスよりも低くてもよい。【００１４】
この構成では、被検出導体に接続される線路（電流検出素子が挿入される線路）への影響を小さくできる。【００１５】
前記被検出導体は直線状に形成されていてもよい。【００１６】
この構成では、被検出導体の抵抗成分を抑えることができる。【００１７】
前記検出導体はコイル状に形成されていてもよい。【００１８】
この構成では、被検出導体と検出導体との結合を強くできる。このため、コイル巻回数を少なくでき、電流検出素子を小型化できる。【００１９】
前記絶縁体は、透磁率が周囲の透磁率よりも低い第３絶縁体を有し、前記第３絶縁体は、少なくとも前記被検出導体と前記検出導体との間に形成されていてもよい。【００２０】
この構成では、被検出導体から生じた磁束が被検出導体と検出導体との間に通りにくくすることで、被検出導体と検出導体との結合を強くできる。【００２１】
本発明に係る給電装置は、受電装置が有する受電結合部と電界又は磁界の少なくとも一方により結合する給電結合部と、前記給電結合部へ交流の電力を供給する電力供給回路と、前記電力供給回路と前記給電結合部とに接続される電力供給ラインに流れる電流を検出する電流検出素子と、を備え、前記電流検出素子は、絶縁体と、前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、を有し、前記被検出導体は、前記電力供給ラインの一部を構成していることを特徴とする。【００２２】
この構成では、電力供給ラインを流れる電流が被検出導体に流れると、被検出導体と検出導体とが磁界結合して、検出導体に誘導電流が流れる。この誘導電流を検出することで、被検出導体に流れる電流を検出できる。この被検出導体には、バイパス導体が並列接続されている。このため、電力供給ラインを流れる電流は、被検出導体とバイパス導体とに分流される。この場合、被検出導体に流れる電流は、電力供給ラインを流れる電流よりも小さい。したがって、電力供給ラインを流れる電流が大電流であっても、被検出導体には大電流が流れないため、抵抗損を抑制できる。これにより、大電流であっても、電流を検出できる電流検出素子を実現できる。【００２３】
また、電流検出素子の損失は小さいため、電力供給ラインの途中に電流検出素子を設けても、その電力供給ラインへの影響を抑制できる。【００２４】
前記電流検出素子は、前記バイパス導体の途中に設けられたインピーダンス素子を有していてもよい。【００２５】
この構成では、被検出導体へ流れる電流を調整することができる。そして、被検出導体に電流が流れず、バイパス導体にのみ電流が流れて、電流検出を行えなくなることを回避できる。【００２６】
前記給電装置は、前記給電結合部と前記インピーダンス素子とを含む共振回路、を備え、前記共振回路は、前記電力供給回路が前記給電結合部へ供給する交流の電力の周波数において共振してもよい。【００２７】
この構成では、インピーダンス素子を共振回路の一部とすることで、ノイズ成分の影響を受けることなく、検出対象周波数の電流を高精度に検出できる。また、供給効率に影響を及ぼさずに、電流検出素子による電流検出を行える。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、電流検出素子に大電流が流れ込んでも、その電流は被検出導体とバイパス導体とに分流される。このため、大電流が被検出導体にのみに流れる場合と比べて、被検出導体の抵抗損を抑制できる。つまり、大電流であっても電流検出を行える電流検出素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１（Ａ）は、電流検出素子の平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図２】図２は、電流検出素子の下面図である。
【図３】図３は、電流検出素子の回路図である。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、実施形態２に係る電流検出素子の回路図である。
【図６】図６は、実施形態３に係る電力供給システムの回路図である。
【図７】図７は、別の例の電力供給システムの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施形態１）
図１（Ａ）は、電流検出素子１の平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。図２は、電流検出素子１の下面図である。図３は、電流検出素子１の回路図である。
【００３１】
電流検出素子１は積層体１０を備えている。積層体１０は略直方体形状である。積層体１０の一方主面（以下、実装面と言う）には、図２に示す、複数の実装電極１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄが形成されている。電流検出素子１は、複数の実装電極１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを、回路基板上の電極に半田付けすることで、回路基板に実装される。
【００３２】
積層体１０は、複数の絶縁体層が積層された後、焼結されて形成される。絶縁体層は、フェライト等の磁性体のみからなる絶縁体層と、磁性体及び非磁性体からなる絶縁体層と、非磁性体のみからなる絶縁体層とを含む。磁性体は強磁性体であり、比透磁率μｒ＞１である。非磁性体は、周囲の磁性体よりも透磁率が低く、比透磁率μｒ＝１である。なお、非磁性体ではなく低透磁率の磁性体（μr≠１、ただし、磁性体の透磁率よりも低い）を用いてもよい。
【００３３】
これら絶縁体層が積層された積層体１０は、高透磁率部１０１と、高透磁率部１０１よりも透磁率が低い低透磁率部１０２Ａ，１０２Ｂ，１０３とを有する。低透磁率部１０２Ａ，１０２Ｂは、高透磁率部１０１を間に挟むようにして、高透磁率部１０１に積層されている。また、低透磁率部１０３は、高透磁率部１０１の内部に形成されている。
【００３４】
高透磁率部１０１は、本発明に係る「第１絶縁体」の一例である。低透磁率部１０２Ａ，１０２Ｂは、本発明に係る「第２絶縁体」の一例である。低透磁率部１０３は、本発明に係る「第３絶縁体」の一例である。
【００３５】
積層体１０の低透磁率部１０３内には、直線状の電流検出用導体１１が形成されている。この電流検出用導体１１は、本発明に係る「被検出導体」の一例である。電流検出用導体１１を直線形状とすることで、電流検出用導体１１の形成が容易となる。また、電流検出用導体１１を屈曲させて引き回す場合と比べて、電流検出用導体１１を短くでき、そのインダクタンス及び抵抗値を低減できる。
【００３６】
積層体１０の側面には、積層方向に沿って端面ビア１１Ａ，１１Ｂが形成されている。端面ビア１１Ａ，１１Ｂは、積層体１０の実装面に形成された実装電極１４Ａ，１４Ｂに接続されている。電流検出用導体１１の長手方向の両端それぞれは、端面ビア１１Ａ，１１Ｂに接続されている。つまり、電流検出用導体１１の両端それぞれは、端面ビア１１Ａ，１１Ｂを介して、実装電極１４Ａ，１４Ｂに接続されている。
【００３７】
なお、積層体１０の内部にビア導体を形成し、そのビア導体を介して電流検出用導体１１を実装電極１４Ａ，１４Ｂに接続することもできる。
【００３８】
低透磁率部１０２Ｂ内にはバイパス導体１２が形成されている。バイパス導体１２は、電流検出用導体１１に対向するように形成されている。バイパス導体１２の長手方向の両端それぞれは、端面ビア１１Ａ，１１Ｂに接続されている。
【００３９】
すなわち、図３に示すように、電流検出用導体１１とバイパス導体１２とは、実装電極１４Ａ，１４Ｂの間で、並列に接続されている。図３に示すインダクタＬ１は、電流検出用導体１１のインダクタンス成分である。また、図３のＺ１は、バイパス導体１２が有する等価的なインピーダンス成分（インダクタ、抵抗等）である。
【００４０】
高透磁率部１０１及び低透磁率部１０３には、コイル導体１３が形成されている。コイル導体１３は、本発明に係る「検出用導体」の一例である。コイル導体１３は、積層体１０の積層方向を巻回軸として、導体パターンがコイル状に巻回されて形成されている。そして、コイル導体１３は、図１（Ａ）に示す平面視で、電流検出用導体１１と間隙をおいて隣接配置されている。
【００４１】
詳しくは、コイル導体１３は、開ループ状導体１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６から構成されている。開ループ状導体１３１〜１３６それぞれは、異なる絶縁体層の主面に形成されている。開ループ状導体１３３，１３４の一部は、低透磁率部１０３を構成する絶縁体層の主面に形成されている。そして、開ループ状導体１３１〜１３６は不図示のビア導体により接続されている。
【００４２】
なお、コイル導体１３の巻回方向は特に限定されない。また、コイル導体を電流検出用導体１１の延びる方向に沿って複数配置してもよい。さらに、コイル導体１３の巻回軸方向は、積層体１０の積層方向に限定されない。
【００４３】
積層体１０の側面には、積層体１０の積層方向に沿った端面ビア１３Ａ，１３Ｂが形成されている。この端面ビア１３Ａ，１３Ｂは、積層体１０の実装面に形成された実装電極１４Ｃ，１４Ｄに接続されている。コイル導体１３の両端それぞれは、この端面ビア１３Ａ，１３Ｂに接続されている。つまり、コイル導体１３の両端それぞれは、端面ビア１３Ａ，１３Ｂを介して、実装電極１４Ｃ，１４Ｄに接続されている。
【００４４】
以下に、前記のように構成される電流検出素子１での電流検出方法について説明する。
【００４５】
電流検出素子１は、電流検出用導体１１及びバイパス導体１２が回路基板の主線路の途中に配置されるよう、回路基板に実装される。また、コイル導体１３の両端、つまり、実装電極１４Ｃ，１４Ｄは、電流検出用導体１１を流れる電流を検出するための検出用回路に接続される。
【００４６】
実装電極１４Ａ（又は実装電極１４Ｂ）から電流が入力されると、その入力電流は、端面ビア１１Ａ（又は端面ビア１１Ｂ）を通り、電流検出用導体１１及びバイパス導体１２へ流れ込む。そして、入力電流は、電流検出用導体１１とバイパス導体１２とに分流される。このとき、バイパス導体１２はＺ１のインピーダンス成分を有するため、バイパス導体１２のみに入力電流が流れることはない。
【００４７】
入力電流が分流されることで、入力電流が大電流であっても、電流検出用導体１１には、入力電流よりも小さい電流が流れる。これにより、電流検出用導体１１の抵抗損を抑制できる。したがって、回路基板の主線路の途中に電流検出素子１を設けても、主線路への影響を抑制できる。
【００４８】
なお、主線路への影響を抑制するために、電流検出用導体１１は、そのインダクタンス成分（図３のインダクタＬ１）が、コイル導体１３のインダクタンスよりも小さくなるように形成されることが好ましい。
【００４９】
電流検出用導体１１に電流が流れると、電流検出用導体１１から磁束が発生する。その磁束はコイル導体１３のコイル開口に鎖交する。これにより、電流検出用導体１１とコイル導体１３とは磁界結合する。
【００５０】
ここで、バイパス導体１２は低透磁率部１０２Ｂ内に形成されている。そして、その低透磁率部１０２Ｂは高透磁率部１０１の外側に設けられている。したがって、バイパス導体１２に電流が流れても、コイル導体１３とバイパス導体１２の磁界結合は抑制される。
【００５１】
コイル導体１３に誘導起電力が生じると、その誘導起電力に応じてコイル導体１３には誘導電流が流れる。そして、実装電極１４Ｃ，１４Ｄに接続される検出用回路により、誘導起電力又は誘導電流を検出することで、電流検出用導体１１に流れる電流を検出できる。電流検出用導体１１及びバイパス導体１２のインピーダンス成分（図３のインダクタＬ１及びＺ１のインピーダンス成分）は既知である。このため、検出される電流検出用導体１１を流れる電流から、実装電極１４Ａ，１４Ｂ間の電流、つまり、回路基板の主線路を流れる電流を検出できる。
【００５２】
このように、電流検出素子１は、検出する電流が流れる電流検出用導体１１に、バイパス導体１２を並列接続する構成とすることで、大電流が入力されても分流されるため、損失を抑えて、電流検出を行える。また、バイパス導体１２は電流検出素子１に固定されたものであるため、構成の違いによる特性のずれが生じることがない。したがって、精度よく電流検出を行える。
【００５３】
また、入力電流を分流して、電流検出用導体１１に流れる電流を小さくすることで、高透磁率部１０１の磁束密度の集中を緩和して、高透磁率部１０１の磁気飽和を抑えることができる。このため、変流特性への影響を防ぐことができ、電流検出精度の低下を抑制できる。
【００５４】
また、電流検出用導体１１を低透磁率部１０３内に形成することで、電流検出用導体１１のインダクタンス成分又は磁気損失を小さくできる。さらに、電流検出用導体１１周りの磁性体の磁気飽和を防止できる。
【００５５】
また、電流検出用導体１１とバイパス導体１２との間に、低透磁率部１０３が介在しているため、磁界が、電流検出用導体１１とコイル導体１３との間を通る閉磁路の形成を抑制できる。その結果、電流検出用導体１１とコイル導体１３との磁界結合を強くでき、感度よく電流検出を行える。また、電流検出用導体１１とコイル導体１３との間に低透磁率部１０３を設けることで、電流検出用導体１１とコイル導体１３との距離を近づけることなく、磁界結合を強くすることができる。つまり、電流検出用導体１１とコイル導体１３とを離すことで、２つの導体間に生じる寄生容量を低減できる。
【００５６】
さらに、コイル導体１３の一部のみ低透磁率部１０３内に形成されているので、コイル導体１３のインダクタンスは大幅に低下することはない。
【００５７】
以下に、電流検出素子１の別の例を示す。
【００５８】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。
【００５９】
図４（Ａ）に示す電流検出素子１Ａは、積層体１０Ａの構成が、電流検出素子１と相違する。積層体１０Ａは、低透磁率部１０２Ｂ、高透磁率部１０１Ｂ、低透磁率部１０３Ａ、高透磁率部１０１Ａ、低透磁率部１０２Ａが順に積層されて構成されている。高透磁率部１０１Ａ，１０１Ｂは、磁性フェライト等の強磁性体のみからなる絶縁体層である。低透磁率部１０２Ａ，１０２Ｂと低透磁率部１０３Ａ，１０３Ｂとは、非磁性フェライト等の非磁性体のみからなる絶縁体層である。
【００６０】
電流検出用導体１１は、低透磁率部１０３Ａを構成する絶縁体層の主面に形成されている。コイル導体１３の開ループ状導体１３３，１３４も、低透磁率部１０３Ａを構成する絶縁体層の主面に形成されている。これにより、電流検出用導体１１及びコイル導体１３の一部は、積層体１０Ａの低透磁率部１０３Ａ内に形成された構成となる。
【００６１】
この構成では、積層体１０Ａの各層は、強磁性体のみからなる絶縁体層、又は、非磁性体のみからなる絶縁体層で形成されるため、積層体１０Ａの製造が容易となる。
【００６２】
図４（Ｂ）に示す電流検出素子１Ｂは、バイパス導体１２Ａの構成が、電流検出素子１と相違する。バイパス導体１２Ａは低透磁率部１０２Ｂに設けられている。そして、バイパス導体１２Ａは、コイル導体１３の巻回軸方向に平面視したとき、コイル導体１３及び電流検出用導体１１の両方と重なる大きさを有している。
【００６３】
この構成であっても、バイパス導体１２Ａは、高透磁率部１０１の外側に設けられる低透磁率部１０２Ｂ内に形成されているため、コイル導体１３との磁界結合が抑制される。また、バイパス導体１２Ａが、コイル導体１３の巻回軸方向に平面視したときに、コイル導体１３と重なっているため、コイル導体１３が電流検出素子１の外部で発生した磁束と鎖交するのを防ぐ磁気シールドとして機能する。
【００６４】
図４（Ｃ）に示す電流検出素子１Ｃは、２つのバイパス導体１２Ａ，１２Ｂを備えている点で、電流検出素子１と相違する。バイパス導体１２Ａは低透磁率部１０２Ｂに設けられている。バイパス導体１２Ｂは低透磁率部１０２Ａに設けられている。
【００６５】
また、図示しないが、図１（Ｂ）において、低透磁率部１０２Ａ，１０２Ｂを設けずに、バイパス導体１２を高透磁率部１０１の主面に形成してもよい。バイパス導体１２は、少なくとも高透磁率部１０１の外側に形成されていればよい。また、積層体１０に低透磁率部１０３を設けなくてもよい。
【００６６】
また、バイパス導体１２は、電流検出用導体１１と対向している必要はなく、コイル導体１３との磁界結合を生じにくい位置に配置していることが望ましい。コイル導体１３との磁界結合を低くすることでバイパス導体１２がコイル導体に与える影響を抑制することができる。
【００６７】
本実施形態では高透磁率部を磁性体（強磁性体）、低透磁率部を非磁性体又は高透磁率部よりも透磁率の低い磁性体を用いたがこれに限らない。例えば低透磁率部を反磁性体（比透磁率μｒ＜１）で構成し、高透磁率部を磁性体又は非磁性体で構成してもよい。少なくとも低透磁率部の透磁率が周囲の高透磁率部の透磁率よりも低ければよい。
【００６８】
（実施形態２）
実施形態２に係る電流検出素子は、バイパス導体の途中にインピーダンス素子を設ける点で、実施形態１と相違する。
【００６９】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、本実施形態に係る電流検出素子２Ａ，２Ｂの回路図である。
【００７０】
図５（Ａ）に示す電流検出素子２Ａは、バイパス導体１２の途中に抵抗Ｒ１を設けている。抵抗Ｒ１は、図１（Ｂ）に示す積層体１０の上面又は内部に実装される素子である。抵抗Ｒ１を設けることで、電流検出用導体１１に流れる電流を調整することができる。これにより、バイパス導体１２ばかりに電流が流れて、電流検出用導体１１に電流が流れず、電流検出を行えなくなるおそれを回避できる。
【００７１】
図５（Ｂ）に示す電流検出素子２Ｂは、バイパス導体１２の途中にキャパシタＣ１を設けている。キャパシタＣ１は、図１（Ｂ）に示す積層体１０の上面又は内部に実装する素子であってもよいし、積層体１０内に形成した電極で構成されるものでもよい。
【００７２】
キャパシタＣ１を設ける場合、そのキャパシタＣ１と、電流検出用導体１１のインダクンス成分（インダクタＬ１）とで並列共振回路を構成するようにしてもよい。この場合、並列共振回路の共振周波数を、検出したい電流の周波数以外の周波数（例えば、３次高調波）に合わせることで、電流検出素子２Ｂは、その検出したい電流の周波数以外の周波数の電流を阻止できる。
【００７３】
（実施形態３）
この例では、実施形態１の電流検出素子１を備えた電力供給システムについて説明する。
【００７４】
図６は、実施形態３に係る電力供給システム２００の回路図である。電力供給システム２００は、給電装置２０１と受電装置２０２とを備えている。電力供給システム２００は、磁界結合方式により、給電装置２０１から受電装置２０２へ電力を供給する。
【００７５】
受電装置２０２は負荷回路２１３を備えている。この負荷回路２１３は充電回路及び二次電池を含む。なお、二次電池は受電装置２０２に対し着脱式であってもよい。そして、受電装置２０２は、その二次電池を備えた、例えば携帯電子機器である。携帯電子機器としては携帯電話機、携帯音楽プレーヤ、ノート型ＰＣ、デジタルカメラなどが挙げられる。給電装置２０１は、載置された受電装置２０２の二次電池を充電するための充電台である。
【００７６】
給電装置２０１は、直流電圧を出力する直流電源Ｖｉｎを備えている。直流電源Ｖｉｎは、商用電源に接続されるＡＣアダプタである。直流電源Ｖｉｎには、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路２１１が接続されている。インバータ回路２１１は、交流電圧を出力する。なお、ここでいう交流電圧とは、交流成分を有する電圧のことをさし、直流成分が含まれた脈流電圧等も含む。インバータ回路２１１の出力側には、キャパシタＣ３及びコイルＬ２から構成される共振回路が接続されている。インバータ回路２１１は、本発明に係る「電力供給回路」の一例である。
【００７７】
なお、図６に示した共振回路は、給電装置２０１と受電装置２０２のどちらも直列共振回路を構成しているが、並列共振回路の構成であってもよい。
【００７８】
また、インバータ回路２１１と共振回路との間には、電流検出素子１が設けられている。電流検出素子１の電流検出用導体１１及びバイパス導体１２が、インバータ回路２１１と共振回路との間の電力供給ライン２１０の一部となっている。電流検出素子１のコイル導体１３は、キャパシタＣ２及び負荷Ｒ２に接続されている。
【００７９】
キャパシタＣ２及び負荷Ｒ２は、実施形態１で説明した検出用回路である。負荷Ｒ２の両端電圧を検出することで、コイル導体１３に流れる誘導電流を検出できる。そして、その誘導電流から電流検出用導体１１及びバイパス導体１２に流れる電流、つまり、インバータ回路２１１と共振回路との間に流れる電流（以下、給電電流という）を検出できる。
【００８０】
受電装置２０２は、共振回路を構成するキャパシタＣ４及びコイルＬ３を有している。そして、コイルＬ２，Ｌ３が磁界結合することで、給電装置２０１から受電装置２０２へ電力が供給される。この受電装置２０２の共振回路は、給電装置２０１の共振回路と同じ共振周波数に設定されている。給電装置２０１及び受電装置２０２の共振回路の共振周波数を同じにすることで、効率よく電力供給が行える。
【００８１】
コイルＬ２は、本発明に係る「給電結合部」の一例である。コイルＬ３は、本発明に係る「受電結合部」の一例である。
【００８２】
受電装置２０２の共振回路には、受電回路２１２が接続されている。受電回路２１２は、コイルＬ３に誘起された電圧を整流及び平滑する。また、受電回路２１２は、整流及び平滑した電圧を、安定化された所定電圧に変換し、負荷回路２１３へ供給する。
【００８３】
この電力供給システム２００において、給電装置２０１の給電電流と、給電装置２０１の共振回路への入力電圧Ｖ１を検出することで、インバータ回路２１１から受電装置２０２側を視たインピーダンスを検出できる。インピーダンスを検出することで、例えば、給電装置２０１に受電装置２０２が載置されたか否かを判定できる。給電装置２０１に受電装置２０２を載置した場合、給電装置２０１と受電装置２０２との共振回路が結合して、複合共振による周波数ピークが現れる。そして、インピーダンスの周波数特性を検出し、周波数ピークの有無を検出することで、受電装置２０２の載置の有無を判定できる。
【００８４】
なお、電流検出素子１を用いて給電装置２０１の給電電流のみを検出した場合においても、電流の大きさ、又は位相の変化により、受電装置２０２の載置の有無の判定又は異常等の状態検知を行うことができる。
【００８５】
この給電電流の検出に電流検出素子１を用いることで、コイルＬ２に大電流が供給される場合であっても、損失を抑制して、電流検出を行える。損失を抑制できるため、インバータ回路２１１と共振回路との間の電力供給ライン２１０の途中に電流検出素子１を設けても、その電力供給ライン２１０への影響を抑制できる。
【００８６】
また、バイパス導体１２は電流検出素子１に固定されたものであるため、構成の違いによる特性のずれが生じることがない。したがって、精度よく給電電流を検出できる。
【００８７】
さらに、積層体１０の磁気飽和を抑制することで、電流検出精度が低下することを抑制できる。
【００８８】
なお、実施形態２と同様に、バイパス導体１２の途中にインピーダンス素子を設けるようにしてもよい。
【００８９】
図７は、別の例の電力供給システム２００Ａの回路図である。
【００９０】
図７に示す電力供給システム２００Ａの給電装置２０１Ａは、図６の電流検出素子１に変えて、実施形態２に係る電流検出素子２Ｂ（図５（Ｂ）参照）を備えている。キャパシタＣ１と電流検出用導体１１のインダクタンス成分（インダクタＬ１）は、インバータ回路２１１から出力される電流の周波数以外の周波数（例えば、３次高調波）を共振周波数とする並列共振回路を構成している。これにより、インバータ回路２１１からの出力電流の周波数以外（例えば、３次高調波）の電流を阻止できる。
【００９１】
また、キャパシタＣ１を設ける場合、そのキャパシタＣ１は、コイルＬ２を含む直列共振回路を構成する共振回路の一部として用いてもよい。この場合、電流検出素子２Ｂを設けた際の、供給効率への影響を抑えられる。
【００９２】
なお、本実施形態の電力供給システムは、磁界結合方式により、給電装置から受電装置へ電力を供給しているが、電界結合方式により、給電装置から受電装置へ電力を供給するものであってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
Ｃ１…キャパシタ（インピーダンス素子）
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…キャパシタ
Ｌ１…インダクタ
Ｌ２…コイル（給電結合部）
Ｌ３…コイル（受電結合部）
Ｒ１…抵抗（インピーダンス素子）
Ｒ２…負荷
Ｖ１…入力電圧
Ｖｉｎ…直流電源
Ｚ１…インピーダンス成分
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…電流検出素子
２Ａ，２Ｂ…電流検出素子
１０，１０Ａ…積層体
１１…電流検出用導体（被検出導体）
１１Ａ，１１Ｂ…端面ビア
１２，１２Ａ，１２Ｂ…バイパス導体
１３…コイル導体（検出導体）
１３Ａ，１３Ｂ…端面ビア
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ…実装電極
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ…高透磁率部（第１絶縁体）
１０２Ａ，１０２Ｂ…低透磁率部（第２絶縁体）
１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ…低透磁率部（第３絶縁体）
１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６…開ループ状導体
２００，２００Ａ…電力供給システム
２０１，２０１Ａ…給電装置
２０２…受電装置
２１０…電力供給ライン
２１１…インバータ回路（電力供給回路）
２１２…受電回路
２１３…負荷回路
【図１】
2017169544.tif 000003
【図２】
2017169544.tif 000004
【図３】
2017169544.tif 000005
【図４】
2017169544.tif 000006
【図５】
2017169544.tif 000007
【図６】
2017169544.tif 000008
【図７】
2017169544.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月26日(2018.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体と、
前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、
前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、
前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、
を備え、
前記絶縁体は、磁性体を含む第１絶縁体と、前記第１絶縁体に積層され、前記磁性体よりも透磁率が低い第２絶縁体と、を有し、
前記被検出導体及び前記検出導体は、前記第１絶縁体に形成され、
前記バイパス導体は、前記第２絶縁体に形成される、
電流検出素子。
【請求項２】
絶縁体と、
前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、
前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、
前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、
を備え、
前記バイパス導体の電流経路途中に設けられたインピーダンス素子を備える、
電流検出素子。
【請求項３】
絶縁体と、
前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、
前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、
前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、
を備え、
前記絶縁体は、透磁率が周囲の透磁率よりも低い第３絶縁体を有し、
前記第３絶縁体は、
少なくとも前記被検出導体と前記検出導体との間に形成されている、
電流検出素子。
【請求項４】
前記被検出導体のインダクタンスは、前記検出導体のインダクタンスよりも低い、
請求項１から請求項３の何れかに記載の電流検出素子。
【請求項５】
前記被検出導体は直線状に形成されている、
請求項１から請求項４の何れかに記載の電流検出素子。
【請求項６】
前記検出導体はコイル状に形成されている、
請求項１から請求項５の何れかに記載の電流検出素子。
【請求項７】
受電装置が有する受電結合部と電界又は磁界の少なくとも一方により結合する給電結合部と、
前記給電結合部へ交流の電力を供給する電力供給回路と、
前記電力供給回路と前記給電結合部とに接続される電力供給ラインに流れる電流を検出する電流検出素子と、
を備え、
前記電流検出素子は、
絶縁体と、
前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、
前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、
前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、
を有し、
前記被検出導体は、前記電力供給ラインの一部を構成し、
前記絶縁体は、磁性体を含む第１絶縁体と、前記第１絶縁体に積層され、前記磁性体よりも透磁率が低い第２絶縁体と、を有し、
前記被検出導体及び前記検出導体は、前記第１絶縁体に形成され、
前記バイパス導体は、前記第２絶縁体に形成される、
給電装置。
【請求項８】
受電装置が有する受電結合部と電界又は磁界の少なくとも一方により結合する給電結合部と、
前記給電結合部へ交流の電力を供給する電力供給回路と、
前記電力供給回路と前記給電結合部とに接続される電力供給ラインに流れる電流を検出する電流検出素子と、
を備え、
前記電流検出素子は、
絶縁体と、
前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、
前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、
前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、
を有し、
前記被検出導体は、前記電力供給ラインの一部を構成し、
前記絶縁体は、透磁率が周囲の透磁率よりも低い第３絶縁体を有し、
前記第３絶縁体は、
少なくとも前記被検出導体と前記検出導体との間に形成されている、
給電装置。
【請求項９】
受電装置が有する受電結合部と電界又は磁界の少なくとも一方により結合する給電結合部と、
前記給電結合部へ交流の電力を供給する電力供給回路と、
前記電力供給回路と前記給電結合部とに接続される電力供給ラインに流れる電流を検出する電流検出素子と、
を備え、
前記電流検出素子は、
絶縁体と、
前記絶縁体の内部に形成された被検出導体と、
前記絶縁体の内部に形成され、前記被検出導体と磁界結合する検出導体と、
前記被検出導体に対し並列接続されたバイパス導体と、
を有し、
前記被検出導体は、前記電力供給ラインの一部を構成し、
前記電流検出素子は、
前記バイパス導体の途中に設けられたインピーダンス素子を有する、
給電装置。
【請求項１０】
前記給電結合部と前記インピーダンス素子とを含む共振回路、
を備え、
前記共振回路は、前記電力供給回路が前記給電結合部へ供給する交流の電力の周波数において共振する、
請求項９に記載の給電装置。
【国際調査報告】
2017169544.tif 000010
2017169544.tif 000011
2017169544.tif 000012
2017169544.tif 000013