CN107003341A

CN107003341A - 电流检测元件以及电力传输系统

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Publication number: CN107003341A
Application number: CN201680003992.0A
Authority: CN
Inventors: 市川敬; 市川敬一
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-08-01
Anticipated expiration: 2036-02-01
Also published as: JP6520960B2; JPWO2016125725A1; WO2016125725A1; JPWO2016125724A1; JP5994963B1; WO2016125724A1; CN107003341B

Abstract

本发明具备：层叠体(10)，层叠有包含磁性体层的多个绝缘体层；主线路用电极(11)，形成在层叠体(10)；以及线圈导体(12)，形成在层叠体(10)，并与主线路用电极(11)进行磁场耦合。层叠体(10)具有低磁导率部(13)，低磁导率部(13)设置在主线路用电极(11)与线圈导体(12)之间，且磁导率比周围低。低磁导率部(13)与主线路用电极(11)或线圈导体(12)中的至少一方相接。由此，提供一种能够小型化且能够以高灵敏度进行电流检测的电流检测元件以及具备该电流检测元件的电力传输系统。

Description

电流检测元件以及电力传输系统

技术领域

本发明涉及检测在线路中流过的高频电流的电流检测元件以及电力传输系统。

背景技术

作为检测在线路中流过的电流的元件，例如已知有变流器。变流器通常由缠绕在环形芯的变压器构成。因此，部件的尺寸会增大，所以存在难以将变流器用于要求小型、低高度化的装置的情况。因此，作为小型、薄型变压器的例子，例如有在专利文献1记载的层叠变压器。在专利文献1记载的层叠变压器是将印刷有导体图案的磁性体片进行层叠而构成了变压器的表面安装电子部件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-257964号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1记载的层叠变压器的情况下，一次侧以及二次侧的线路大致在直线上，因此电感小，作为变压器的耦合弱。因此，在将该层叠变压器用于电流检测用的情况下，检测灵敏度低，存在不能以高精度进行电流检测的情况。

因此，本发明的目的在于，提供一种能够小型化且能够以高灵敏度进行电流检测的电流检测元件以及具备该电流检测元件的电力传输系统。

用于解决课题的技术方案

本发明涉及的电流检测元件的特征在于，具备：绝缘体；主线路导体，形成在所述绝缘体；以及电流检测用导体，形成在所述绝缘体，并与所述主线路导体进行磁场耦合，所述绝缘体具有：低磁导率部，设置在所述主线路导体与所述电流检测用导体之间，所述低磁导率部在所述绝缘体内磁导率比周围低。

在该结构中，当电流流过主线路导体时，从主线路导体产生磁通量，该磁通量与电流检测用导体交链，从而在电流检测用导体流过感应电流。通过检测该感应电流，能够检测流过主线路导体的电流。因为在主线路导体与电流检测用导体之间形成有低磁导率部，所以主线路导体与电流检测用导体的磁场耦合强。因此，能够增大输出电压，能够以高灵敏度进行电流检测。

优选地，在所述绝缘体中，所述主线路导体在俯视时形成为直线状。

在该结构中，容易形成主线路导体。此外，能够降低主线路导体的电感和电阻值。此外，能够减轻对与主线路连接的电路的影响。

所述电流检测用导体可以是设置在所述绝缘体且在与所述主线路导体延伸的方向不同的方向上具有卷绕轴的线圈状导体。

在该结构中，能够增强主线路导体与电流检测用导体的磁场耦合，能够以高灵敏度进行电流检测。此外，因为是线圈状导体，所以能够增大检测用导体的电感，从而使输出电压增大。

优选如下结构，即，所述绝缘体是层叠有磁导率在至少一部分不同的多个绝缘体层的层叠体，多个所述绝缘体层在至少一部分具有磁性体层。

在该结构中，能够提高电流检测用导体的电感，能够将由主线路的电流产生的磁场以及电流检测用导体周边的磁场封闭在基板内。

所述磁性体层优选为磁性铁氧体的层。

在该结构中，能够提高电流检测用导体的电感，能够将由主线路的电流产生的磁场以及电流检测用导体周边的磁场封闭在基板内。此外，能够降低对周围的泄漏磁场，能够降低泄漏噪声。进而，因为能够用磁导率高的磁性铁氧体形成磁路，所以能够增强主线路导体与电流检测用导体的磁场耦合，能够以高灵敏度进行电流检测。

优选地，所述低磁导率部由非磁性体构成。

在该结构中，能够消除磁场封闭在磁导率高的区域(主线路周边或者电流检测用导体的周边)而难以耦合的状态，因此能够增强主线路导体与电流检测用导体的磁场耦合，能够以高灵敏度进行电流检测。此外，因为能够减弱磁通量密度的集中，所以能够抑制磁性体的磁饱和而处理更大的电流。

所述低磁导率部可以与所述主线路导体或所述电流检测用导体中的至少一方相接。

在该结构中，能够减弱磁通量集中。

优选地，所述低磁导率部与所述主线路导体以及所述电流检测用导体相接。

在该结构中，能够消除磁场封闭在磁导率高的区域(主线路周边或者电流检测用导体的周边)而难以耦合的状态，因此能够增强主线路导体与电流检测用导体的磁场耦合，能够以高灵敏度进行电流检测。

本发明涉及的电流检测元件可以是具备多个所述电流检测用导体的结构。

在该结构中，在多个电流检测用导体独立的情况下，能够得到多个电流检测结果。此外，在将多个电流检测用导体进行串联连接的情况下，能够增强主线路导体与电流检测用导体的磁场耦合，能够以高灵敏度进行电流检测。在将多个电流检测用导体进行并联连接的情况下，能够降低电流检测用导体的电阻，从而抑制损耗。

也可以具备与所述电流检测用导体连接的、具有频率特性的元件。

在该结构中，能够提高所使用的频带中的灵敏度，或者能够对无用频率分量(例如，高次谐波分量)进行滤波。此外，因为无需将具有频率特性的元件，例如蓄电器外置于电流检测元件，所以无需确保安装元件的区域。

在本发明的电力传输系统中，通过电场或磁场中的至少一方使输电装置具有的输电侧耦合部与受电装置具有的受电侧耦合部进行耦合，从而从所述输电装置向所述受电装置传输电力，其特征在于，所述输电装置具有：电流检测部，检测在与所述输电侧耦合部连接的电力传输线中流过的具有交流分量的电流，所述电流检测部具备：绝缘体；主线路导体，形成在所述绝缘体；电流检测用导体，形成在所述绝缘体，并与所述主线路导体进行磁场耦合，所述绝缘体具有：低磁导率部，设置在所述主线路导体与所述电流检测用导体之间，所述低磁导率部在所述绝缘体内磁导率比周围低，所述主线路导体构成所述电力传输线的一部分。

在该结构中，能够在输电装置中以高灵敏度检测流过输电侧耦合部的电流。能够根据检测的电流的大小或相位的变化进行是否载置了受电装置的判定或者异常等状态感测。

发明效果

根据本发明，主线路导体与电流检测用导体的磁场耦合强。因此，能够以高灵敏度进行电流检测。

附图说明

图1(A)是电流检测元件的俯视图，图1(B)是图1(A)的I-I线处的剖视图。

图2(A)以及图2(B)是示出使用了电流检测元件的电流检测电路的图。

图3(A)是另一个例子的电流检测元件的俯视图，图3(B)是图3(A)的III-III线处的剖视图。

图4(A)是电流检测元件的俯视图，图4(B)是图4(A)的IV-IV线处的剖视图。

图5(A)是电流检测元件的俯视图，图5(B)是图5(A)的V-V线处的剖视图。

图6是用于说明在线圈导体产生的感应电流流过的方向的图。

图7(A)、图7(B)以及图7(C)是示出其它例子的电流检测元件的图。

图8是用于说明基于设置低磁导率部的效果的图。

图9(A)是具备电流检测元件的电流检测电路模块的俯视图，图9(B)是图9(A)的IX-IX线处的剖视图。

图10是电流检测电路模块的电路图。

图11是实施方式5涉及的电力传输系统的电路图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1(A)是电流检测元件1的俯视图，图1(B)是图1(A)的I-I线处的剖视图。另外，图1(A)所示的俯视图是透视图。

电流检测元件1具备层叠体10、主线路用电极11以及线圈导体12。层叠体10是层叠有多个绝缘体层的绝缘体，通过烧结而形成。绝缘体层有仅由铁氧体等磁性体构成的绝缘体层和由磁性体以及非磁性体构成的绝缘体层。磁性体是强磁性体，相对磁导率μ_r＞1。非磁性体的磁导率比周围的磁性体低，相对磁导率μ_r＝1。在层叠了这些绝缘体层时，在层叠体10中，由磁性体形成高磁导率部，并由非磁性体形成磁导率比周围的高磁导率部低的低磁导率部13。另外，关于低磁导率部13，也可以不使用非磁性体，而使用低磁导率的磁性体(相对磁导率μ_r≠1，但是低于高磁导率部的磁导率)。

在层叠体10的一个主面形成有用于安装到母基板的多个安装电极(未图示)。电流检测元件1将形成有安装电极的层叠体10的主面(以下，称为安装面)作为母基板侧而进行安装。图1(A)是在层叠体10的层叠方向上从与安装面对置的面(以下，称为上表面)观察的俯视图。

主线路用电极11形成在层叠体10的低磁导率部13内。主线路用电极11通过在包含非磁性体的绝缘体层的主面且在非磁性体部分印刷直线状的导体图案而形成。与主线路用电极11相邻地配置有线圈导体12。与线圈导体12、主线路用电极11的排列方向相交的方向上的、主线路用电极11的两端附近分别经由层间连接导体(图中黑圆点)与不同的安装电极连接。主线路用电极11是本发明涉及的“主线路导体”的一个例子。因为主线路用电极11形成为直线状，所以容易形成主线路用电极11，且能够降低主线路用电极11的电感和电阻值。

另外，也能够将主线路用电极11引出到与层叠体10的层叠方向平行的侧面，并经由层叠体10的侧面与安装电极连接。在该情况下，能够在层叠体10的内部缩短主线路用电极11与磁性体相接或者接近的区域，且由主线路用电极11的周围的磁性体以及非磁性体造成的有效磁导率下降，因此能够进一步降低主线路用电极11的电感。

线圈导体12形成为，使卷绕轴为层叠体10的层叠方向，且一部分位于低磁导率部13内。线圈导体12的卷绕轴朝向与主线路用电极11延伸的方向不同的方向。即，线圈导体12的卷绕轴与主线路用电极11成为扭转的位置关系。在从层叠方向进行的俯视下，线圈导体12与主线路用电极11隔开间隙进行相邻配置。线圈导体12是本发明涉及的“电流检测用导体”的一个例子。另外，线圈导体12的卷绕方向没有特别限定。此外，也可以沿着主线路用电极11延伸的方向配置多个线圈导体。

线圈导体12由开环状导体121、122、123、124构成。开环状导体121、122、123、124分别形成在不同的绝缘体层的主面。此外，开环状导体122、123形成在包含非磁性体的绝缘体层的主面，且该开环状导体122、123的一部分形成在非磁性体部分。而且，在层叠方向上相邻的开环状导体的一端彼此通过层间连接导体(未图示)进行连接。由此，可形成使卷绕轴为层叠体10的层叠方向且一部分配置在层叠体10的低磁导率部13内的线圈导体12。

另外，线圈导体12的两端分别通过层间连接导体(未图示)与形成在层叠体10的安装面的不同的安装电极连接。

在该结构的电流检测元件1中，当具有交流分量的电流流过主线路用电极11时，会产生随时间变化的磁通量。因为线圈导体12的卷绕轴与流过主线路用电极11的电流成为扭转的位置关系，所以在线圈导体12中，由流过主线路用电极11的电流产生的磁通量通过线圈导体12的线圈开口进行交链。由此，主线路用电极11与线圈导体12进行磁场耦合。而且，在线圈导体12产生感应电动势，与感应电动势相应地在线圈导体12流过感应电流。通过检测该感应电动势或感应电流，从而能够检测流过主线路用电极11的电流。

在本实施方式中，主线路用电极11和线圈导体12的一部分形成在低磁导率部13内。换言之，在图1(A)所示的线圈导体12的卷绕轴方向上的俯视下，在主线路用电极11与线圈导体12之间形成有低磁导率部13。主线路用电极11和线圈导体12的一部分与低磁导率部13相接。因此，来自主线路用电极11的所产生的磁通量避开主线路用电极11与线圈导体12之间而通过线圈导体12的线圈开口，所以更多的磁通量在线圈导体12进行交链。其结果是，主线路用电极11与线圈导体12的磁场耦合增强。由此，能够提高流过主线路用电极11的电流的检测灵敏度。此外，因为只有线圈导体12的一部分形成在低磁导率部13内，所以线圈导体12的电感不会由于低磁导率部13而大幅下降。

此外，通过在主线路用电极11与线圈导体12之间设置低磁导率部13，从而能够在不拉近主线路用电极11与线圈导体12的距离的情况下增强磁场耦合。而且，通过将主线路用电极11和线圈导体12分开，从而能够降低在两个电极之间产生的寄生电容。

进而，因为主线路用电极11配置在低磁导率部13内，所以能够减弱主线路用电极11附近的磁通量集中。因此，能够在主线路用电极11流过更大的电流。因为主线路用电极11周围的磁导率低，所以能够减小主线路用电极11的电感分量或磁损耗。进而，能够防止主线路用电极11周围的磁饱和。

图2(A)以及图2(B)是示出使用了电流检测元件1的电流检测电路的图。图2(A)以及图2(B)所示的电感器L1是主线路用电极11的电感分量。

电流检测元件1安装在母基板，使得主线路用电极11配置在母基板的主线路的中途。此外，连接有线圈导体12的安装电极与用于检测流过主线路用电极11的电流的检测用电路连接。如图2(A)所示，检测用电路是电容器C1以及负载RL。通过将电流检测元件1安装在母基板，从而线圈导体12串联地与电容器C1以及负载RL连接。而且，如前所述，通过在线圈导体12流过感应电流时检测负载RL的两端电压，从而能够检测流过主线路用电极11的电流，即，流过母基板的主线路的电流。虽然电容器C1相对于线圈导体12串联地连接，但是也可以并联地连接。

此外，虽然在图2(A)中电容器C1以外置方式与电流检测元件1连接，但是也可以如图2(B)所示，将电容器C2设置在电流检测元件1内。电容器C2例如安装在层叠体10的上侧主面，或者能够通过在层叠体内部平行地对置配置两片面状导体而形成。由该电容器C2和负载RL构成检测用电路。在该情况下，无需将电容器C2外置于电流检测元件1，因此无需在母基板确保用于安装电容器C2的区域。电容器C2是本发明涉及的“具有频率特性的元件”的一个例子。

另外，在俯视下，低磁导率部13只要与主线路用电极11以及线圈导体12中的至少一方重叠即可。

图3(A)是另一个例子的电流检测元件1A的俯视图，图3(B)是图3(A)的III-III线处的剖视图。另外，图3(A)所示的俯视图是透视图。

在该例子中，只有主线路用电极11形成在低磁导率部13A内。即使是该结构，也在主线路用电极11与线圈导体12之间形成有低磁导率部13A，因此与未形成低磁导率部13的情况相比较，能够增强主线路用电极11与线圈导体12的磁场耦合。因此，能够提高流过主线路用电极11的电流的检测灵敏度。

另外，虽然在电流检测元件1、1A中主线路用电极11整体形成在低磁导率部13、13A内，但是只要主线路用电极11的一部分形成在低磁导率部13、13A内即可。此外，在电流检测元件1A中，在线圈导体12的卷绕轴方向上的俯视下，低磁导率部13A与主线路用电极11重叠，但是也可以是与线圈导体12重叠而不与主线路用电极11重叠的结构。进而，还可以是如下结构，即，低磁导率部13、13A不与线圈导体12以及主线路用电极11重叠，低磁导率部13、13A配置在连结线圈导体12的一部分和主线路用电极11的一部分的线段上。即使是该结构，与未形成低磁导率部13、13A的情况相比较，主线路用电极11与线圈导体12的磁场耦合也强，因此能够提高流过主线路用电极11的电流的检测灵敏度。

但是，与非磁性体部与线圈导体12以及主线路用电极11这两者不相接的情况相比，在线圈导体12和主线路用电极11中的至少一方与非磁性体部相接的情况下，更能够提高耦合。在该情况下，通过高磁导率部的磁通量的大部分能够与线圈导体12和主线路用电极11中的一方进行交链，能够减少在高磁导率部产生且不与线圈导体12和主线路用电极11中的一方进行交链的漏磁通量。进而，与线圈导体12和主线路用电极11中的至少一方不与非磁性体部相接的情况相比，在线圈导体12和主线路用电极11这两者与非磁性体部相接的情况下，更能够提高耦合。在该情况下，通过高磁导率部的磁通量的大部分能够与线圈导体12和主线路用电极11这两者进行交链，能够减少在高磁导率部产生且不与线圈导体12和主线路用电极11这两者进行交链的漏磁通量。

另外，虽然在本实施方式中高磁导率部使用了磁性体(强磁性体)、低磁导率部使用了非磁性体或磁导率比高磁导率部低的磁性体，但是不限于此。例如，也可以由反磁性体(相对磁导率μ_r＜1)构成低磁导率部，并由磁性体或非磁性体构成高磁导率部。只要至少低磁导率部的磁导率比周围的高磁导率部的磁导率低即可。

此外，也可以是如下结构，即，在层叠方向上，将层叠体10的最外侧的两个层设为非磁性体层，并用最外侧的两个非磁性体层夹着磁性体层以及其它非磁性体层。由此，能够在将磁通量封闭在层叠体10内的同时增强层叠体10的机械强度。

(实施方式2)

在实施方式2涉及的电流检测元件中，低磁导率部的大小与实施方式1不同。

图4(A)是电流检测元件2的俯视图，图4(B)是图4(A)的IV-IV线处的剖视图。另外，图4(A)所示的俯视图是透视图。

电流检测元件2的层叠体10A通过将仅由铁氧体等强磁性体构成的绝缘体层和仅由非磁性体构成的绝缘体层进行层叠并进行烧结而构成。通过层叠仅由非磁性体构成的绝缘体层，从而在层叠体10A形成非磁性体层的低磁导率部14。而且，沿着层叠方向层叠仅由强磁性体构成的绝缘体层，使得将低磁导率部14夹在中间。

主线路用电极11形成在仅由非磁性体构成的绝缘体层的主面。线圈导体12通过利用层间连接导体(未图示)对开环状导体121、122、123、124进行连接而形成，使得卷绕轴成为层叠体10A的层叠方向。开环状导体122、123形成在仅由非磁性体构成的绝缘体层的主面。由此，成为主线路用电极11以及线圈导体12的一部分形成在层叠体10A的低磁导率部14内的结构。

另外，利用电流检测元件2的电流检测方法与实施方式1相同，所以省略说明。

通过像该结构那样将主线路用电极11配置在层叠体10A内，从而能够减弱主线路用电极11附近的磁通量集中，能够流过更大的电流。此外，能够增强主线路用电极11与线圈导体12的磁场耦合。由此，能够提高电流的检测灵敏度。进而，因为主线路用电极11周围的磁导率低，所以能够减小主线路用电极11的电感分量或磁损耗。此外，能够防止主线路用电极11周围的磁饱和。

(实施方式3)

实施方式3涉及的电流检测元件与实施方式1的不同点在于，具备两个用于检测电流的线圈导体。

图5(A)是电流检测元件3的俯视图，图5(B)是图5(A)的V-V线处的剖视图。

电流检测元件3具备层叠体20、主线路用电极21以及线圈导体22A、22B。层叠体10通过层叠多个绝缘体层并进行烧结而形成。绝缘体层有仅由铁氧体等强磁性体构成的绝缘体层和由强磁性体以及非磁性体构成的绝缘体层。在层叠了这些绝缘体层时，由非磁性体在层叠体20形成磁导率比周围低的低磁导率部24。

主线路用电极21形成在层叠体20的低磁导率部24内。主线路用电极21是本发明涉及的“主线路导体”的一个例子。

线圈导体22A、22B形成为，使卷绕轴为层叠体20的层叠方向，且在从层叠方向进行的俯视下，将主线路用电极21夹在中间。线圈导体22A、22B的卷绕轴朝向与主线路用电极21延伸的方向不同的方向。即，线圈导体22A、22B的卷绕轴分别与主线路用电极21成为扭转的位置关系。线圈导体22A、22B是本发明涉及的“电流检测用导体”的一个例子。

线圈导体22A通过利用层间连接导体(未图示)对形成在不同的绝缘体层的主面的开环状导体221、222、223、224进行连接而形成。线圈导体22A的一部分位于低磁导率部24内。在图5(A)以及图5(B)的情况下，开环状导体222、223形成在包含非磁性体的绝缘体层的主面，该开环状导体222、223的一部分形成在非磁性体部分。由此，线圈导体22A成为一部分形成在层叠体20的低磁导率部24内的结构。

线圈导体22B通过利用层间连接导体(未图示)对形成在不同的绝缘体层的主面的开环状导体225、226、227、228进行连接而形成。开环状导体225、226、227、228可以形成在与形成有开环状导体221～224的绝缘体层相同的层，也可以形成在不同的层。线圈导体22B的一部分位于低磁导率部24内。在图5(A)以及图5(B)的情况下，开环状导体226、227形成在包含非磁性体的绝缘体层的主面，该开环状导体226、227的一部分形成在非磁性体部分。由此，线圈导体22B成为一部分形成在层叠体20的低磁导率部24内的结构。

线圈导体22A、22B的安装面侧的一端通过层间连接导体与安装电极连接。此外，线圈导体22A、22B的上表面侧的一端彼此通过连接导体23进行连接。连接导体23形成在绝缘体层的主面，使得横跨主线路用电极21。线圈导体22A、22B通过连接导体23串联地进行连接，从而线圈导体22A、22B形成一个线圈。

另外，在将连接导体23形成在与主线路用电极11分开距离的层的情况下，能够降低连接导体23与主线路用电极21的寄生电容。

图6是用于说明在线圈导体22A、22B产生的感应电流流过的方向的图。

当电流流过主线路用电极21时，会产生磁通量，该磁通量通过线圈导体22A、22B的线圈开口，从而主线路用电极21与线圈导体22A、22B进行磁场耦合。详细地，在线圈导体22A、22B中的一方，从层叠方向上的上表面侧朝向安装面侧的、由主线路用电极21产生的磁通量进行交链，在线圈导体22A、22B中的另一方，从安装面侧朝向上表面侧的、由主线路用电极21产生的磁通量进行交链。通过主线路用电极21与线圈导体22A、22B进行磁场耦合，从而在线圈导体22A、22B产生感应电动势，与感应电动势相应地在线圈导体22A、22B流过感应电流。

在从层叠方向上对主线路用电极21以及线圈导体22A、22B进行俯视时，在线圈导体22A、22B产生的感应电流流过的方向分别为反向旋转。在此，线圈导体22A和线圈导体22B连接为流过线圈导体22A、22B的感应电流彼此不抵消。即，如果线圈导体22A、22B的构造均为左向螺旋(left-handed helix)，则线圈导体22A、22B通过连接上表面侧的一端而彼此串联地连接。因此，主线路用电极11与线圈导体22A、22B的磁场耦合不会变弱。

另外，在本实施方式中，线圈导体22A、22B的构造均为左向螺旋，即，是相同的卷绕方向，且线圈导体22A、22B通过连接上表面侧的一端而彼此串联地连接，由流过主线路用电极21的电流产生的磁通量通过线圈导体22A、22B的线圈开口地，使得主线路用电极21与线圈导体22A、22B进行磁场耦合，但是线圈导体22A、22B的构造、连接的方式不限于此。

选择线圈导体22A、22B的构造的卷绕方向和连接的方式，使得通过主线路用电极21与线圈导体22A、22B进行磁场耦合而在线圈导体22A、22B产生的感应电流不会抵消。首先，为了决定从层叠方向进行的俯视下的线圈导体22A、22B的构造的卷绕方向，在线圈导体22A、22B各自的两个端部任意地决定卷绕起点和卷绕终点。如果在从层叠方向进行的俯视下，线圈导体22A、22B的构造的从卷绕起点至卷绕终点的卷绕方向均相同，则线圈导体22A、22B中的一方的卷绕起点与另一方的卷绕起点连接，或者一方的卷绕终点与另一方的卷绕终点连接，从而线圈导体22A、22B进行串联连接。如果在从层叠方向进行的俯视下，线圈导体22A、22B的构造的从卷绕起点至卷绕终点的卷绕方向彼此相反，则线圈导体22A、22B中的一方的卷绕起点与另一方的卷绕终点连接，从而线圈导体22A、22B进行串联连接。

如上所述，在电流检测元件3中，当电流流过主线路用电极21时，主线路用电极21与线圈导体22A、22B进行磁场耦合。而且，像在实施方式1中说明的那样，在线圈导体22A、22B流过感应电流。通过检测该感应电流，从而能够检测流过主线路用电极21的电流。

在本实施方式中，主线路用电极21和线圈导体22A、22B的一部分形成在低磁导率部24内。换言之，在图5(A)所示的俯视下，在主线路用电极21与线圈导体22A、22B之间形成有低磁导率部24。因此，与未形成低磁导率部的情况相比较，主线路用电极21与线圈导体22A、22B的磁场耦合增强。由此，能够提高流过主线路用电极21的电流的检测灵敏度。

此外，主线路用电极21配置在线圈导体22A、22B之间。因此，即使在层叠绝缘体层而制造层叠体20时产生层叠偏差，从而主线路用电极21与线圈导体22A的距离远离，主线路用电极21与线圈导体22B的距离也会靠近。即，即使主线路用电极21与线圈导体22A的磁场耦合减弱，主线路用电极21与线圈导体22B的磁场耦合也会增强。线圈导体22A、22B进行串联连接而形成一个线圈导体。因此，即使产生铁氧体片的层叠偏差，主线路用电极21与两个线圈导体22A、22B的磁场耦合也大致不变。

另外，低磁导率部24的形成区域不限定于图5。

图7(A)、图7(B)以及图7(C)是示出其它例子的电流检测元件3A、3B、3C的图。

在图7(A)所示的电流检测元件3A中，在层叠体20形成有两个低磁导率部24A、24B。低磁导率部24A、24B相当于本发明涉及的“低磁导率部”。低磁导率部24A与主线路用电极21的一部分和线圈导体22A的一部分相接。此外，低磁导率部24B与主线路用电极21的一部分和线圈导体22B的一部分相接。即使是该结构，也在主线路用电极21与线圈导体22A、22B之间形成低磁导率部24A、24B，因此主线路用电极21与线圈导体22A、22B的磁场耦合强，能够提高流过主线路用电极21的电流的检测灵敏度。

图7(B)所示的电流检测元件3B的层叠体20在一部分具有低磁导率部24C的层。低磁导率部24C以外的层是强磁性体层。主线路用电极21、开环状导体222、223、226、227形成在低磁导率部24C。即使是该结构，主线路用电极21与线圈导体22A、22B的磁场耦合也强，能够提高流过主线路用电极21的电流的检测灵敏度。

在图7(C)所示的电流检测元件3C中，将主线路用电极21设为通过未图示的层间连接导体对多个电极(图中为两个电极)进行连接的多层构造，进而，将该主线路用电极21配置在低磁导率部24D内。通过将主线路用电极21设为多层构造，从而能够减小主线路用电极21的电感分量、电阻分量。此外，通过将主线路用电极21配置在低磁导率部24D内，从而能够降低由流过主线路用电极21的电流在层叠体20内部生成的磁通量密度(减弱磁通量集中)。其结果是，能够防止磁性层的饱和，因此能够在主线路用电极21流过更大的电流。

低磁导率部24D形成得比从上下方向夹着低磁导率部24D的磁性体层的厚度厚。此时，若使磁性体层的厚度变薄，则磁通量密度在层内容易饱和(非线性)，因此磁性体层优选以使内部的磁通量密度成为能够允许的范围内的厚度来形成。此外，磁性体层的相对磁导率例如为50～300。

线圈导体22A、22B由夹着低磁导率部24D而形成在层叠方向上的上侧的磁性体层内的线圈导体22Au、22Bu和形成在下侧的磁性体层内的线圈导体22Ad、22Bd构成。线圈导体22Au与线圈导体22Ad之间的距离比在层叠方向上彼此相邻的线圈导体22Au之间的距离或线圈导体22Ad之间的距离长。此外，线圈导体22Bu与线圈导体22Bd之间的距离比在层叠方向上彼此相邻的线圈导体22Bu之间的距离或线圈导体22Bd之间的距离长。另外，线圈导体22Au、22Bu的下侧一部分以及线圈导体22Ad、22Bd的上侧一部分形成在低磁导率部24D。通过将线圈导体22A、22B形成在磁性体层，从而线圈导体22A、22B的电感增大，因此电流的检测灵敏度提高。此外，因为磁性体层配置为夹着主线路用电极21和线圈导体22A、22B，所以磁耦合增强，电流的检测灵敏度提高。

此外，虽然对形成于低磁导率部24D的线圈导体22Au、22Ad与主线路导体的磁场耦合贡献的效果小，但是会产生损耗。因此，使线圈导体22Au与线圈导体22Ad分离。此外，通过使线圈导体22Au与线圈导体22Ad分离，从而线圈导体22Au和线圈导体22Ad与主线路用电极21也分离，因此能够防止在线圈导体22Au、22Ad与主线路用电极21之间产生寄生电容。此外，还能够在线圈导体22Au、22Ad与主线路用电极21之间保持绝缘距离。根据相同的理由，也使线圈导体22Bu与线圈导体22Bd分离。

此外，主线路用电极21和线圈导体22A、22B形成为在层叠体20的平面方向(层叠方向的正交方向)上不重叠。由此，主线路用电极21与线圈导体22A、22B不靠近，能够降低在主线路用电极21与线圈导体22A、22B之间产生的寄生电容。其结果是，能够降低电流检测电路的输出电压的误差。

图8是用于说明基于设置低磁导率部的效果的图。

图8的纵轴是主线路用电极与线圈导体的耦合系数。在将主线路用电极的电感设为L1、将线圈导体的电感设为L2、将主线路用电极与线圈导体之间的互感设为M的情况下，耦合系数由k＝M/√(L1×L2)来定义。(1)示出未设置低磁导率部的电流检测元件的耦合系数，(2)示出图7(A)所示的电流检测元件3A的耦合系数，(3)示出图6所示的电流检测元件3的耦合系数，(4)示出图7(B)所示的电流检测元件3B的耦合系数。像从该图可看出的那样，可知通过设置低磁导率部，从而与未设置低磁导率部的电流检测元件相比，其耦合系数增大。

另外，在本实施方式中，线圈导体22A、22B进行串联连接，但是也可以并联地进行连接。通过将线圈导体22A、22B进行并联连接，从而能够降低电阻而抑制损耗。线圈导体22A、22B并联地进行连接的情况下的线圈导体22A、22B的构造的卷绕方向和连接的方式如下。如果在从层叠方向进行的俯视下线圈导体22A、22B的构造的从卷绕起点至卷绕终点的卷绕方向均相同，则将一方的卷绕起点与另一方的卷绕终点连接，进而将一方的卷绕终点与另一方的卷绕起点连接，并在线圈导体22A、22B的两个连接部之间连接检测用电路。如果在从层叠方向进行的俯视下线圈导体22A、22B的构造的从卷绕起点至卷绕终点的卷绕方向彼此相反，则将线圈导体22A、22B中的一方的卷绕起点与另一方的卷绕起点连接，进而将一方的卷绕终点与另一方的卷绕终点连接，并在线圈导体22A、22B的两个连接部之间连接检测用电路。

此外，线圈导体22A、22B也可以不连接而彼此独立。在该情况下，线圈导体22A、22B的卷绕方向没有限定。此外，能够从线圈导体22A、22B分别得到两个电流检测结果。

(实施方式4)

在实施方式4中，在电流检测元件的上表面设置用于安装电流检测用的元件的安装电极，并将元件安装在该安装电极，构成电流检测电路模块。

图9(A)是具备电流检测元件的电流检测电路模块4的俯视图，图9(B)是图9(A)的IX-IX线处的剖视图。图10是电流检测电路模块4的电路图。另外，在图10中省略了比较器U1的电源、偏置电路。

电流检测电路模块4具备层叠体30。层叠体30通过层叠由铁氧体等强磁性体构成的绝缘体层和由非磁性体构成的绝缘体层并进行烧结而构成。通过层叠由非磁性体构成的绝缘体层，从而在层叠体30形成非磁性体层的低磁导率部31A、31B、31C。此外，层叠有由强磁性体构成的绝缘体层32A、32B，使得沿着层叠方向夹在低磁导率部31A、31B之间、低磁导率部31A、31C之间。

在层叠体30的安装面设置有用于安装到母基板的安装电极33A、33B等。在层叠体30的上表面设置有用于对元件进行安装的安装电极34A、34B、34C、34D、34E等。另外，虽然在图9中图示了安装电极33A、33B和安装电极34A～34E，但是安装电极的数目不限定于此。

在绝缘体层32A的主面设置有扩展为面状的接地电极16。安装电极34A经由层间连接导体与接地电极16导通。在低磁导率部31B设置有对安装电极34B～34E进行连接的布线图案17。

主线路用电极11形成在低磁导率部31A。线圈导体12形成在绝缘体层32A、32B以及低磁导率部31A内，使得卷绕轴成为层叠体30的层叠方向。线圈导体12的卷绕轴朝向与主线路用电极11延伸的方向不同的方向。即，线圈导体12的卷绕轴分别与主线路用电极11成为扭转的位置关系。

在安装电极34A～34E安装有比较器U1、二极管D1、电容器C31、C32、C33、电阻R1等。二极管D1、电容器C31、C32、电阻R1与图2(A)同样地构成对流过主线路用电极11的电流进行检测的检测用电路。电容器C33以及比较器U1构成零交检测电路。零交检测电路是检测在线圈导体12感应的交流电压的零地点(零交点)的电路，在交流电压超过特定的电位(例如接地电位)时输出Hi，在未超过时输出Lo。即，输出与频率同步的数字信号。

在该结构中，设置为接地电极16与主线路用电极11以及线圈导体12重叠。由此，从主线路用电极11等产生的电磁场噪声被接地电极16屏蔽，可减轻对安装在层叠体30的上表面的元件(比较器U1等)的影响。此外，通过将需要的元件安装在层叠体30的上表面，从而能够对电流检测电路模块4的安装区域进行省空间化。

另外，层叠体30的结构也可以是在实施方式1～3中说明的层叠体的结构。例如，低磁导率部也可以如图1所示地形成在层叠体内部的一部分。此外，电流检测电路模块4也可以像在实施方式3中说明的那样具备两个线圈导体。

(实施方式5)

在该例子中，对具备在实施方式1中说明的电流检测元件1的电力传输系统进行说明。

图11是实施方式5涉及的电力传输系统100的电路图。电力传输系统100具备输电装置101和受电装置201。电力传输系统100通过磁场耦合方式从输电装置101向受电装置201传输电力。

受电装置201具备负载电路211。该负载电路211包括充电电路以及二次电池。另外，二次电池相对于受电装置201可以是拆装式的。而且，受电装置201是具备该二次电池的例如便携式电子设备。作为便携式电子设备，可举出便携式电话机、PDA(Personal DigitalAssistant：个人数字助理)、便携式音乐播放器、笔记本型PC、数字摄像机等。输电装置101是用于对载置的受电装置201的二次电池进行充电的充电台。

输电装置101具备输出直流电压的直流电源Vin。直流电源Vin是与商用电源连接的AC转接器。在直流电源Vin连接有将直流电压变换为交流电压的逆变器电路111。在逆变器电路111的输出侧连接有由电容器C31、C32以及线圈L2构成的谐振电路。

此外，在逆变器电路111与谐振电路之间设置有电流检测元件1。电流检测元件1的主线路用电极11成为逆变器电路111与谐振电路之间的电力传输线的一部分。而且，该电流检测元件1安装在未图示的母基板，并与电容器C1以及负载RL连接。像在图2中说明的那样，通过检测负载RL的电压，从而能够检测在逆变器电路111与谐振电路之间流过的电流(以下，称为输电电流)。

受电装置201具有构成谐振电路的电容器C4以及线圈L3。而且，通过线圈L2、L3进行磁场耦合，从而从输电装置101向受电装置201传输电力。该受电装置201的谐振电路设定为与输电装置101的谐振电路相同的谐振频率。通过使输电装置101以及受电装置201的谐振电路的谐振频率相同，从而可高效地进行电力传输。

在受电装置201的谐振电路连接有受电电路210。受电电路210对在线圈L3感应的电压进行整流以及平滑。此外，受电电路210将进行了整流以及平滑的电压变换为稳定化了的给定电压，并供给到负载电路211。

在该电力传输系统100中，通过检测输电装置101的输电电流和对输电装置101的谐振电路的输入电压V1，从而能够检测从逆变器电路111对受电装置201侧进行观察的阻抗。通过检测阻抗，从而例如能够判定在输电装置101是否载置有受电装置201。在将受电装置201载置在输电装置101的情况下，输电装置101和受电装置201的谐振电路进行耦合，出现基于复谐振的频率峰。而且，通过检测阻抗的频率特性并检测有无频率峰，从而能够判定有没有载置受电装置201。

另外，在使用电流检测元件1仅检测输电装置101的输电电流的情况下，也能够根据电流的大小或相位的变化来进行有没有载置受电装置201的判定或异常等状态感测。

此外，在上述的各实施方式1～4中，用于对流过主线路用电极的电流进行检测的电流检测用导体设为线圈状导体，但是只要是与主线路用电极进行磁场耦合的导体，形状就没有特别限定。此外，各实施方式1～4能够适当地进行组合。

此外，虽然在上述各实施方式1～4中主线路用电极以及电流检测用导体形成在具有高磁导率部以及低磁导率部的绝缘体的内部，但是主线路用电极和电流检测用导体可以分别将其至少一部分形成在绝缘体的表面。只要至少主线路用电极以及电流检测用导体固定在绝缘体，并在主线路用电极与电流检测用导体之间配置有绝缘体的低磁导率部，且在低磁导率部的周围配置高磁导率部即可。

附图标记说明

C1、C2、C31、C32、C33、C4：电容器；

D1：二极管；

L1：电感器；

L2、L3：线圈；

R1：电阻；

RL：负载；

U1：比较器；

Vin：直流电源；

1、1A、2、3、3A、3B、3C：电流检测元件；

4：电流检测电路模块；

10、10A：层叠体；

11：主线路用电极；

12：线圈导体；

13、13A、14：低磁导率部；

16：接地电极；

17：布线图案；

20：层叠体；

21：主线路用电极；

22A、22B：线圈导体；

22Ad、22Au：线圈导体；

22Bd、22Bu：线圈导体；

23：连接导体；

24、24A、24B、24C、24D：低磁导率部；

30：层叠体；

31A、31B、31C：低磁导率部；

32A、32B：绝缘体层；

33A、33B：安装电极；

34A、34B、34C、34D、34E：安装电极；

100：电力传输系统；

101：输电装置；

111：逆变器电路；

121、122、123、124：开环状导体；

201：受电装置；

210：受电电路；

211：负载电路；

221、222、223、224、225、226、227、228：开环状导体；

222Ad：线圈导体。

Claims

1.一种电流检测元件，具备：

绝缘体；

主线路导体，形成在所述绝缘体；以及

电流检测用导体，形成在所述绝缘体，并与所述主线路导体进行磁场耦合，

所述绝缘体具有：

低磁导率部，设置在所述主线路导体与所述电流检测用导体之间，所述低磁导率部在所述绝缘体内磁导率比周围低。

2.根据权利要求1所述的电流检测元件，其中，

在所述绝缘体中，所述主线路导体在俯视时形成为直线状。

3.根据权利要求1或2所述的电流检测元件，其中，

所述电流检测用导体是设置在所述绝缘体且在与所述主线路导体延伸的方向不同的方向上具有卷绕轴的线圈状导体。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电流检测元件，其中，

所述绝缘体是层叠有磁导率在至少一部分不同的多个绝缘体层的层叠体，多个所述绝缘体层在至少一部分具有磁性体层。

5.根据权利要求4所述的电流检测元件，其中，

所述磁性体层是磁性铁氧体的层。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的电流检测元件，其中，

所述低磁导率部由非磁性体构成。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的电流检测元件，其中，

所述低磁导率部与所述主线路导体或所述电流检测用导体中的至少一方相接。

8.根据权利要求7所述的电流检测元件，其中，

所述低磁导率部与所述主线路导体以及所述电流检测用导体相接。

9.根据权利要求1～8中的任一项所述的电流检测元件，其中，

所述电流检测元件具备多个所述电流检测用导体。

10.根据权利要求1～9中的任一项所述的电流检测元件，其中，

所述电流检测元件具备与所述电流检测用导体连接的、具有频率特性的元件。

11.一种电力传输系统，通过电场或磁场中的至少一方使输电装置具有的输电侧耦合部与受电装置具有的受电侧耦合部进行耦合，从而从所述输电装置向所述受电装置传输电力，其中，

所述输电装置具有：

电流检测部，检测在与所述输电侧耦合部连接的电力传输线中流过的具有交流分量的电流，

所述电流检测部具备：

绝缘体；

主线路导体，形成在所述绝缘体；以及

所述绝缘体具有：

低磁导率部，设置在所述主线路导体与所述电流检测用导体之间，所述低磁导率部在所述绝缘体内磁导率比周围低，

所述主线路导体构成所述电力传输线的一部分。