JP6520960B2 - 電流検出素子および電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、線路に流れる高周波交流電流を検出する電流検出素子および電力伝送システムに関する。

特許文献１には、ＩＣの電源ラインを流れる電流を検出するための直流電流センサが記載されている。この直流電流センサは、複数の磁性体層を積層した磁性体チップの内部に、電源ラインに接続される直線状の直流ライン接続用電極、および螺旋状の交流ライン接続用電極を配置している。そして、直流ライン接続用電極に電流が流れると、交流ライン接続用電極のインダクタンスが変化する。これを利用して、電源ラインの直流電流を検出している。

特開２００４−２５７９６４号公報

ところで、複数の磁性体層を積層して磁性体チップを製造する場合、積層ずれを生じさせずに磁性体層を積層することは困難である。特許文献１において、積層ずれが生じた場合、直流ライン接続用電極と、交流ライン接続用電極との位置関係がずれるといった問題が生じる。この場合、インダクタンスの変化が小さくなったり、電極間の結合が弱くなったりするため、電源ラインの直流電流の検出感度が低下し、電流検出できなくなるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、線路に流れる交流電流を確実に検出する電流検出素子および電力伝送システムを提供することにある。

本発明に係る電流検出素子は、複数の絶縁層が積層された積層体と、前記絶縁層の積層方向成分を有する巻回軸回りに巻回され、前記積層体に形成されたコイル状の二つの電流検出用導体と、前記積層体に形成され、前記積層方向からの平面視で、少なくとも一部が、前記二つの電流検出用導体の間に配置された主線路導体と、を備えたことを特徴とする。

この構成では、電流が流れた主線路導体と、コイル状の電流検出用導体とが磁気結合し、電流検出用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、主線路導体に流れる電流を検出できる。また、絶縁層の積層時に積層ずれが生じた場合、主線路導体は二つの電流検出用導体の間に配置されているため、二つの電流検出用導体の一方から離れても、他方に接近する。このため、主線路導体と、二つの電流検出用導体の少なくとも一方との磁気結合は弱くならない。これにより、電流の検出感度が低下して、電流検出できないといった問題を抑制できる。また、主線路導体は二つの電流検出用導体の間に配置されていることで、電流検出用導体が主線路導体周囲に生じる磁束と鎖交する領域を多くすることができる。

本発明に係る電流検出素子において、前記主線路導体は前記絶縁層に沿って直線状に形成されていることが好ましい。

この構成では、主線路導体の形成が容易となる。また、主線路導体のインダクタンスと抵抗とを低減できる。

本発明に係る電流検出素子において、前記二つの電流検出用導体は直列に接続されていることが好ましい。

この構成では、絶縁層の積層時に積層ずれが生じた場合、主線路導体は二つの電流検出用導体の間に配置されているため、二つの電流検出用導体の一方から離れても、他方に接近する。このため、主線路導体と、二つの電流検出用導体との磁気結合は弱くならず、電流の検出感度は低下しない。これにより、電流を検出できなくなるおそれを抑制できる。また、二つの電流検出用導体が直列に接続していることで電流検出用導体のインダクタンスを大きくすることができ、感度を高めることができる。

本発明に係る電流検出素子は、複数の絶縁層が積層された積層体と、前記絶縁層の積層方向からの平面視で、間隙をおいて前記積層体に形成された二つの主線路導体と、前記積層方向成分を有する巻回軸回りに巻回され、前記積層体に形成され、前記積層方向からの平面視で、少なくとも一部が、前記二つの主線路導体の間に配置されたコイル状の電流検出用導体と、を備えたことを特徴とする。

この構成では、電流が流れた主線路導体と、コイル状の電流検出用導体とが磁気結合し、電流検出用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、主線路導体に流れる電流を検出できる。また、絶縁層の積層時に積層ずれが生じた場合、電流検出用導体は二つの主線路導体の間に配置されているため、二つの主線路導体の一方から離れても、他方に接近する。このため、電流検出用導体と、二つの主線路導体の少なくとも一方との磁気結合は弱くならない。これにより、電流の検出感度が低下して、電流検出できないといった問題を抑制できる。

本発明に係る電流検出素子において、前記二つの主線路導体は、前記絶縁層に沿って直線状に形成されていることが好ましい。

この構成では、主線路導体の形成が容易となる。また、主線路導体のインダクタンスと抵抗とを低減できる。

本発明に係る電流検出素子は、前記電流検出用導体を二つ備え、前記二つの主線路導体は平行に形成されていて、二つの前記電流検出用導体は、前記積層方向からの平面視で、前記二つの主線路導体の配列方向に設けられていることが好ましい。

この構成では、二つの電流検出用導体の少なくとも一方は、二つの主線路導体の一方と磁気結合は弱くならない。これにより、電流の検出感度が低下して、電流検出できないといった問題を抑制できる。

本発明に係る電流検出素子において、前記二つの電流検出用導体は直列に接続されていることが好ましい。

この構成では、絶縁層の積層時に積層ずれが生じた場合、主線路導体は二つの電流検出用導体の間に配置されているため、二つの電流検出用導体の一方から離れても、他方に接近する。このため、主線路導体と、二つの電流検出用導体との磁気結合は弱くならず、電流の検出感度は低下しない。これにより、電流を検出できなくなるおそれを抑制できる。また、二つの電流検出用導体が直列に接続していることで電流検出用導体のインダクタンスを大きくすることができ、感度を高めることができる。

前記積層体は少なくとも一部に磁性体を有することが好ましい。

本発明に係る電流検出素子において、前記積層体は、透磁率が高い高透磁率領域と、透磁率が低い低透磁率領域とを有し、前記主線路導体は、少なくとも一部が前記低透磁率領域に配置されていることが好ましい。

この構成では、主線路導体の一部（又は全部）を低透磁率領域に配置することで、主線路導体と、電流検出用導体との結合を強めることができる。これにより、電流の検出感度を高くでき、電流を確実に検出できる。また、主線路導体周りの透磁率が低いため、導体近傍の磁束の集中を軽減でき、磁気飽和等の磁束集中による磁性特性への影響を防ぐことができる。

本発明に係る電流検出素子において、前記主線路導体は、積層された前記絶縁層の異なる層に形成され、互いに電気的に接続された導体により構成されていることが好ましい。

この構成では、主線路導体の抵抗成分、インダクタ成分を小さくできる。

本発明に係る電流検出素子は、前記電流検出用導体に接続された、周波数特性を有する素子を備えたことが好ましい。

この構成では、広い周波数帯域で電流を検出できる。また、前記電流検出用導体とともに共振を利用して、前記主線路導体に流れる特定の周波数の検出感度を高めることができる。また、周波数特性を有する素子を、電流検出素子に外付けする必要がないため、素子を実装する領域を確保する必要がない。

本発明は、送電装置が有する送電側結合部と、受電装置が有する受電側結合部とを、電界または磁界の少なくとも一方により結合させて、前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する電力伝送システムにおいて、前記送電装置は、前記送電側結合部に接続される電力伝送ラインに流れる電流を検出する電流検出部、を有し、前記電流検出部は、本発明の電流検出素子を有し、前記電流検出素子の前記主線路導体は、前記主線路導体が前記電力伝送ラインの一部を構成していることを特徴とする。

この構成では、送電装置において、送電側結合部に流れる電流を検出できる。例えば、共振回路に流れ込む電流と共振回路に入力される電圧を検出した場合、検出した電流と電圧の比からインピーダンスが求められる。このインピーダンスの変化を検知することで、送電装置に対する受電装置の載置の有無を判定できる。

本発明によれば、主線路に流れる電流を確実に検出することができる。

図１は、実施形態１に係る電流検出素子の透明斜視図である。 図２（Ａ）は、電流検出素子の平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 図３は、電流検出素子の実装面側の平面図である。 図４は、コイル導体に生じる誘導電流の流れる方向を説明するための図である。 図５は、電流検出素子を用いた電流検出回路を示す図である。 図６は、図５に示す電流検出回路における電気特性を示す図である。 図７は、電流検出回路の別の例を示す図である。 図８は、図７に示す電流検出回路の入出力特性を示す図である。 図９は、図７に示す電流検出回路において、共振回路を構成した場合の、電流検出回路の出力電圧の周波数特性である。 図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。 図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。 図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）および図１２（Ｃ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。 図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。 図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。 図１５（Ａ）は、別の例を示す電流検出素子の平面図、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のXV−XV線における断面図である。 図１６（Ａ）は、実施形態２に係る電流検出素子の平面図、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のXVI−XVI線における断面図である。 図１７は、電流検出素子を用いた電流検出回路を示す図である。 図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。 図１９（Ａ）図１９（Ｂ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。 図２０（Ａ）は、実施形態３に係る電流検出素子の平面図、図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）のXX−XX線における断面図である。 図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２１（Ｃ）は、電流検出素子の別の例を示す断面図である。 図２２（Ａ）は、別の例を示す電流検出素子の平面図、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）のXXII−XXII線における断面図である。 図２３（Ａ）は、実施形態４に係る電流検出素子の平面図、図２３（Ｂ）は、電流検出素子の別の例を示す平面図である。 図２４は、実施形態５に係る電力伝送システムの回路図である。 図２５は、磁界結合方式の電力伝送システムの回路図である。 図２６は、実施形態６に係る電力伝送システムの回路図である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る電流検出素子１の透明斜視図である。図２（Ａ）は、電流検出素子１の平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図３は、電流検出素子１の実装面側の平面図である。電流検出素子１は、図示しないマザー基板に実装される。図３は、マザー基板に実装する側の面を示している。なお、以下に示す平面図は透視図である。

電流検出素子１は、複数のフェライトシートが積層され、焼結されてなる積層体１０を備えている。フェライトシートは、本発明に係る「絶縁層」の一例である。本実施例では、フェライトシートは磁性フェライトから構成される。積層体１０の一方主面には、複数の実装電極１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆ，１４Ｇ，１４Ｈが形成されている。電流検出素子１は、実装電極１４Ａ等が形成された積層体１０の主面（以下、実装面と言う）をマザー基板側にして実装される。以下、積層体１０の積層方向において、実装面側を下側とする。なお、フェライトシートは全て磁性フェライトである必要はなく、一部または全てのフェライトシートが非磁性フェライトでもよく、絶縁性を有する絶縁層であればよい。ただし、絶縁層が磁性を有することにより、後述の電流検出用導体に生じるインダクタンスが高まるため、検出感度が高くなる。

なお、図３に示す実装電極１４Ａ〜１４Ｇはそれぞれ独立して形成されているが、実装電極１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは積層体１０の内部で互いに導通している。また、実装電極１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆも積層体１０の内部で互いに導通している。

一のフェライトシートの主面には、直線状の主線路用電極１１が形成されている。主線路用電極１１に隣接して、コイル導体１２Ａ，１２Ｂが配置される。コイル導体１２Ａ、主線路用電極１１、コイル導体１２Ｂの配列方向と交わる方向における、主線路用電極１１の一方端付近は、層間接続導体１１Ａを介して、実装電極１４Ｈに接続されている。コイル導体１２Ａ、主線路用電極１１、コイル導体１２Ｂの配列方向と交わる方向における、主線路用電極１１の他方端付近は、図示しない層間接続導体を介して、実装電極１４Ｇに接続されている。主線路用電極１１は、本発明に係る「主線路導体」の一例である。

電流検出素子１は、コイル導体１２Ａ，１２Ｂを備えている。コイル導体１２Ａ，１２Ｂは、本発明に係る「電流検出用導体」の一例である。コイル導体１２Ａ，１２Ｂは、巻回軸を積層体１０の積層方向にし、かつ、積層方向からの平面視で、主線路用電極１１を間に挟むようにして、形成されている。コイル導体１２Ａ，１２Ｂの巻回軸は、主線路用電極１１の延びる方向とは異なる方向を向いている。つまり、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの巻回軸は主線路用電極１１とねじれの位置関係となっている。なお、コイル導体１２Ａ，１２Ｂそれぞれの巻回軸は必ずしも積層方向と平行である必要はない。少なくとも巻回軸が積層方向成分を有するようにコイル導体１２Ａおよびコイル導体１２Ｂが形成されればよい。つまり、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの巻回軸が積層方向に対して傾斜していてもよい。

コイル導体１２Ａは、異なる層のフェライトシートの主面に形成された開ループ状導体１２１，１２２，１２３，１２４が、層間接続導体（不図示）により接続されることで形成されている。コイル導体１２Ａの下側の一端は、積層体１０の実装面の実装電極１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃに接続されている。

なお、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂは積層体１０の内部に形成されているが、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ積層体１０の表面に少なくとも一部が形成されていてもよい。主線路用電極１１及びコイル導体１２Ａ，１２Ｂが積層体１０に固定されればよい。コイル導体１２Ｂは、異なる層のフェライトシートの主面に形成された開ループ状導体１２５，１２６，１２７，１２８が、層間接続導体（不図示）により接続されて、形成されている。開ループ状導体１２５，１２６，１２７，１２８は、開ループ状導体１２１，１２２，１２３，１２４が形成された層と同層のフェライトシートに形成されていてもよいし、異なる層のフェライトシートに形成されていてもよい。コイル導体１２Ｂの下側の一端は、積層体１０の実装面の実装電極１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆに接続されている。

コイル導体１２Ａ，１２Ｂは、上側の一端で接続導体１３により互いに接続されている。接続導体１３は、主線路用電極１１の上側を跨ぐようにして、フェライトシートの主面に形成されている。コイル導体１２Ａ，１２Ｂは、接続導体１３により直列に接続されることで、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは一つのコイルを形成している。なお、接続導体１３は主線路用電極１１から距離が離れた層に形成することにより、接続導体１３と主線路用電極１１との寄生容量を低減することができる。

図４は、コイル導体１２Ａ，１２Ｂに生じる誘導電流の流れる方向を説明するための図である。主線路用電極１１に電流が流れると、磁束が発生し、その磁束がコイル導体１２Ａ，１２Ｂのコイル開口を通過することで、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとが磁気結合する。詳しくは、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの一方には、積層方向の上側から下側に向かう主線路用電極１１による磁束が鎖交し、他方には下側から上側に向かう主線路用電極１１よる磁束が鎖交する。主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとが磁気結合することで、コイル導体１２Ａ，１２Ｂに誘導起電力が生じ、誘導起電力に応じてコイル導体１２Ａ，１２Ｂに誘導電流が流れる。

コイル導体１２Ａ，１２Ｂに生じる誘導電流の流れる方向は、主線路用電極１１およびコイル導体１２Ａ，１２Ｂを積層方向から平面視したとき、それぞれ逆回りである。ここで、コイル導体１２Ａとコイル導体１２Ｂは、コイル導体１２Ａ，１２Ｂに流れる誘導電流が互いに打ち消しあわないように接続される。つまり、図１に示すように、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの構造がともに左手の螺旋（left-handed helix）であるならば、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは互いに上側の一端を接続することで直列に接続される。したがって、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの磁気結合が弱まることはない。

なお、本実施形態では、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの構造がともに左手の螺旋、つまり同じ巻回方向であり、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは互いに上側の一端を接続することで直列に接続され、主線路用電極１１に流れる電流により生じた磁束がコイル導体１２Ａ，１２Ｂのコイル開口を通過して、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとが磁気結合するようにしているが、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの構造や接続の仕方は、これに限らない。主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとが磁界結合することでコイル導体１２Ａ，１２Ｂに生じる誘導電流が打ち消しあわないように、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの構造の巻回方向と接続の仕方を選択する。積層方向からの平面視で、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの構造の巻き始めから巻き終わりまでの巻回方向がともに同じであるならば、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの一方の巻き始めと他方の巻き始めとが接続される、または一方の巻き終わりと他方の巻き終わりとが接続され、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは直列接続される。積層方向からの平面視で、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの構造の巻き始めから巻き終わりまでの巻回方向が互いに逆であるならば、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの一方の巻き始めと他方の巻き終わりとが接続され、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは直列接続される。

以上のように、電流検出素子１において、主線路用電極１１に電流が流れると、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとは磁気結合する。一般的に、電流が流れる線路と、その線路近傍に配置されたコイル導体との磁気結合は、線路とコイル導体との位置関係のずれによって変化する。そして、積層構造において、位置関係のずれは、積層体を形成する際の積層ずれによって生じる。

本実施形態では、主線路用電極１１は、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの間に配置されている。このため、仮に、積層ずれにより主線路用電極１１とコイル導体１２Ａとの距離が離れて、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａとの磁気結合が弱くなった場合でも、主線路用電極１１とコイル導体１２Ｂとの距離は接近し、主線路用電極１１とコイル導体１２Ｂとの磁気結合は強くなる。コイル導体１２Ａ，１２Ｂは直列接続され、一つのコイル導体を形成している。したがって、フェライトシートの積層ずれが生じても、主線路用電極１１と、二つのコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの磁気結合は略変わらない。

後に詳述するが、主線路用電極１１と磁気結合したコイル導体１２Ａ，１２Ｂに生じる誘導起電力または流れる誘導電流を検出することで、主線路用電極１１に流れる電流を検出できる。前記のように、積層ずれが生じても、主線路用電極１１と、コイル導体１２Ａ，１２Ｂとの磁気結合は略変わらないため、主線路用電極１１に流れる電流の検出感度は低下せず、電流を確実に検出できる。また、電流検出素子１は、主線路用電極１１を中心とした対称構造であるため、フェライトシートを積層して焼結する際の反りを軽減できる。これにより、主線路用電極１１と、コイル導体１２Ａ，１２Ｂとの位置関係のずれを、さらに抑制できる。

図５は、電流検出素子１を用いた電流検出回路を示す図である。前記のように、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは直列接続されている。図５では、コイル導体１２Ａ，１２Ｂを一つのコイル１２として表している。また、実装電極１４Ｈ，１４Ｇ間に示すインダクタＬ１は、主線路用電極１１のインダクタンス成分である。

電流検出素子１は、主線路用電極１１がマザー基板の主線路の途中に配置されるよう、マザー基板に実装される。また、電流検出素子１の実装電極１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび実装電極１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆは、主線路用電極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。検出用回路は、キャパシタＣ１および負荷ＲＬである。キャパシタＣ１は、本発明に係る「周波数特性を有する素子」の一例である。電流検出素子１をマザー基板に実装することで、コイル１２は、キャパシタＣ１および負荷ＲＬに直列に接続される。そして、コイル１２に誘導電流が流れたとき、負荷ＲＬの電圧を検出することで、主線路用電極１１に流れる電流、すなわち、マザー基板の主線路に流れる電流を検出できる。

図６は、図５に示す電流検出回路における電気特性を示す図である。縦軸は変換比率［Ｖ／Ａ］であり、横軸は主線路用電極１１を流れる電流の周波数である。変換比率は、主線路用電極１１に流れる電流と、負荷ＲＬにかかる電圧との比である。この図では、周波数が約３ＭＨｚ以上で、変換比率は一定（略「１」）である。すなわち、キャパシタＣ１を付加することで、電流検出素子１は広い周波数帯域で電流を検出できる。

なお、図５では、キャパシタＣ１は、コイル１２に対して直列に接続されているが、並列に接続してもよい。また、キャパシタＣ１は、電流検出素子１に外付けに接続しているが、例えば、積層体１０の上側主面に実装し、電流検出素子１がキャパシタＣ１を備えるようにしてもよい。この場合、また、キャパシタＣ１を、電流検出素子１に外付けする必要がないため、キャパシタＣ１を実装する領域をマザー基板に確保する必要がない。

以上のように、電流検出素子１の主線路用電極１１が、マザー基板の主線路の一部を構成するよう、電流検出素子１をマザー基板に実装することで、マザー基板の主線路に流れる電流を確実に検出できる。また、電流検出素子１は、トロイダルコアを用いたカレントトランス等と比べて小型、低背であるため、マザー基板の実装領域の省スペース化が実現できる。

なお、電流検出回路は、図５に限定されない。

また、本実施形態では、コイル導体１２Ａとコイル導体１２Ｂとは直列に接続されているが、並列に接続されてもよい。コイル導体１２Ａとコイル導体１２Ｂとを並列接続することにより、抵抗を下げて損失を抑えることができる。コイル導体１２Ａ，１２Ｂが並列に接続される場合のコイル導体１２Ａ，１２Ｂの巻回方向と接続の仕方は次の通りである。積層方向からの平面視で、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの構造の巻き始めから巻き終わりまでの巻回方向がともに同じであるならば、一方の巻き始めと他方の巻き終わりとが接続され、さらに一方の巻き終わりと他方の巻き始めとが接続され、コイル導体１２Ａとコイル導体１２Ｂとの２つの接続部間に検出用回路が接続される。積層方向からの平面視で、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの巻き始めから巻き終わりまでの巻回方向が互いに逆であるならば、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの一方の巻き始めと他方の巻き始めとが接続され、さらに一方の巻き終わりと他方の巻き終わりとが接続され、コイル導体１２Ａとコイル導体１２Ｂとの２つの接続部間に検出用回路が接続される。

図７は、電流検出回路の別の例を示す図である。この例では、電流検出素子１Ａは、コイル１２に並列に接続されたキャパシタＣ２を備え、他の構成は電流検出素子１と同じである。キャパシタＣ２は、本発明に係る「周波数特性を有する素子」の一例である。

電流検出素子１Ａには、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、キャパシタＣ３および負荷ＲＬが接続されている。電流検出素子１ＡのダイオードＤ１は整流回路である。抵抗Ｒ１およびキャパシタＣ３は平滑回路である。そして、コイル１２に誘導電流が流れたとき、負荷ＲＬの電圧を検出することで、主線路用電極１１に流れる電流を検出できる。

図８は、図７に示す電流検出回路の入出力特性を示す図である。横軸は、主線路用電極１１に流れる電流（実効値）であり、縦軸は、負荷ＲＬにかかる電圧である。この場合、主線路用電極１１に流れる電流と負荷ＲＬにかかる電圧の相関は線形性を示す。

また、図７に示す電流検出回路において、コイル１２とキャパシタＣ２とで共振回路を構成していてもよい。この場合、共振回路の共振周波数は、主線路用電極１１に流れる交流電流の周波数に設定することが好ましい。

図９は、図７に示す電流検出回路において、共振回路を構成した場合の、電流検出回路の出力電圧の周波数特性である。横軸は、主線路用電極１１に流れる電流と電流検出回路の出力電圧との変換比率であり、横軸は周波数である。図９は、共振回路の共振周波数を、約６．７８ＭＨｚに設定したときの図である。

図９から読み取れるように、周波数が約６．７８ＭＨｚである場合、変換比率は最も高い。すなわち、共振回路の共振周波数を、主線路用電極１１に流れる交流電流の周波数に設定することで、電流検出回路による電流検出感度を高めることができる。また、共振により電流検出回路による電流検出感度が高いため、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの寄生容量を低減させるために、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの距離を離すことができる。

以下、電流検出素子１の別の構造例について説明する。

図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、電流検出素子１の別の例を示す断面図である。

図１０（Ａ）に示す電流検出素子１Ｂの主線路用電極１１は、多層構造としてある。異なる層のフェライトシートの主面には、主線路用電極１１１，１１２，１１３が形成されている。主線路用電極１１１，１１２，１１３は、図示しない層間接続導体により互いに接続されて、主線路用電極１１が形成されている。この場合、主線路用電極１１のインダクタンス成分、抵抗成分を小さくできる。

図１０（Ｂ）に示す電流検出素子１Ｃの積層体１０は、一部に非磁性体層１０Ａのフェライトシートを有している。非磁性体層１０Ａは、本発明に係る「低透磁率領域」に相当する。非磁性体層１０Ａ以外のフェライトシートの層は磁性体層であり、本発明に係る「高透磁率領域」に相当する。主線路用電極１１は、非磁性体層１０Ａに形成されている。なお、図１０（Ｂ）では、主線路用電極１１は全体が非磁性体層１０Ａ内に配置されているが、非磁性体層１０Ａと磁性体層との境界に配置されるようにしてもよい。すなわち、主線路用電極１１の一部が非磁性体層１０Ａ内に配置されるようにしてもよい。

主線路用電極１１を非磁性体層１０Ａ内に配置することで、主線路用電極１１近傍の磁束集中を弱めることができ、より大きな電流を流すことができる。非磁性体層１０Ａを主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂ間に跨るように配置しているので、主線路用電極１１に電流が流れることで生じる磁束は、コイル導体１２Ａ，１２Ｂを鎖交する磁束の割合が高くなるため、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの磁気結合を強めることができる。これにより、電流の検出感度を高めることができる。また、非磁性体層１０Ａを設けない場合と比べて、主線路用電極１１周りの透磁率は低いため、非磁性体層１０Ａを設けることで、主線路用電極１１のインダクタンス成分または磁気損失を小さくできる。さらに、主線路用電極１１周りの磁気飽和を防止できる。

図１１（Ａ）に示す電流検出素子１Ｄでは、主線路用電極１１を多層構造とし、さらに、その主線路用電極１１を非磁性体層１０Ａ内に配置している。図１０（Ａ）と同様に、異なる層のフェライトシートの主面には、主線路用電極１１１，１１２が形成されている。主線路用電極１１１，１１２は、図示しない層間接続導体により互いに接続されて、主線路用電極１１が形成されている。この場合、主線路用電極１１のインダクタンス成分、抵抗成分を小さくすることができる。また、主線路用電極１１を非磁性体層１０Ａ内に配置することで、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの磁気結合を強くできる。また、主線路用電極１１のインダクタンス成分を小さくできる。さらに、主線路用電極１１周りの磁気飽和を防止できる。

図１１（Ｂ）に示す電流検出素子１Ｅでは、主線路用電極１１を多層構造とし、非磁性体層１０Ａ内に配置している。また、主線路用電極１１の幅を大きくすることで、コイル導体１２Ａ，１２Ｂを形成する開ループ状導体が、主線路用電極１１の一部と重なっている。この場合、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの磁気結合を強くできる。

図１２（Ａ）に示す電流検出素子１Ｆでは、図１１（Ｂ）と同様に、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの開ループ状導体と主線路用電極１１の一部とが重なるよう構成されている。また、主線路用電極１１が形成された層と同層または隣接する層に形成されている開ループ状導体の径は、他の層に形成されている開ループ状導体よりも短い。これにより、コイル導体１２Ａ，１２Ｂのコイル開口と重なる位置まで、主線路用電極１１の幅を広くできる。この場合、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの磁気結合を強くできる。また、主線路用電極１１を低インピーダンス化できる。

図１２（Ｂ）に示す電流検出素子１Ｇでは、図１１（Ｂ）と同様に、主線路用電極１１の一部と、コイル導体１２Ａ，１２Ｂとが重なるよう構成されている。また、図１２（Ａ）と同様、一部の開ループ状導体の径は、他の開ループ状導体よりも短い。さらに、主線路用電極１１近傍であって、主線路用電極１１と隣接する層に形成された開ループ状導体の径も、他の開ループ状導体よりも短くしている。この場合、主線路用電極１１と開ループ状導体との間で形成される寄生容量を削減でき、他の回路への影響が及ぶことを抑制できる。

図１２（Ｃ）に示す電流検出素子１Ｈでは、図１２（Ｂ）と同様に、多層構造の主線路用電極１１を非磁性体層１０Ａ内に配置している。これにより、主線路用電極１１を流れる電流によって積層体１０内部に生成される磁束密度を低減させる（磁束集中を弱める）ことができる。その結果、磁性層の飽和を防止することができるため、主線路用電極１１に、より大きな電流を流すことができる。なお、主線路用電極１１は、コイル導体１２Ａ，１２Ｂと重ならない点で図１２（Ｂ）と相違する。

非磁性体層１０Ａは、非磁性体層１０Ａを上下方向から挟む磁性体層の厚さよりも厚く形成されている。このとき、磁性体層の厚みを薄くすると磁束密度が層内で飽和（非線形性）しやすくなるため、磁性体層は、内部の磁束密度が許容できる範囲内となる厚みで形成することが好ましい。また、磁性体層の比透磁率は例えば５０〜３００である。

コイル導体１２Ａ，１２Ｂは、非磁性体層１０Ａを挟んで積層方向の上側の磁性体層内に形成されたコイル導体１２Ａｕ，１２Ｂｕと、下側の磁性体層内に形成されたコイル導体１２Ａｄ，１２Ｂｄとで構成されている。コイル導体１２Ａｕとコイル導体１２Ａｄとの間の距離は、積層方向に互いに隣接するコイル導体１２Ａｕの間の距離またはコイル導体１２Ａｄの間の距離よりも長い。また、コイル導体１２Ｂｕとコイル導体１２Ｂｄとの間の距離は、積層方向に互いに隣接するコイル導体１２Ｂｕの間の距離またはコイル導体１２Ｂｄの間の距離よりも長い。なお、コイル導体１２Ａｕ，１２Ｂｕの下側一部、および、コイル導体１２Ａｄ，１２Ｂｄの上側一部は、非磁性体層１０Ａに形成されている。コイル導体１２Ａ，１２Ｂを磁性体層に形成することで、コイル導体１２Ａ，１２Ｂのインダクタンスは大きくなるため、電流の検出感度は高まる。また、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとを挟み込むように磁性体層が配置されているため、磁気結合が強まり、電流の検出感度は高まる。

また、非磁性体層１０Ａに形成されるコイル導体１２Ａｕ，１２Ａｄと主線路用電極１１との磁界結合に寄与する効果は小さいが損失は生じる。このため、コイル導体１２Ａｕとコイル導体１２Ａｄを離間させている。また、コイル導体１２Ａｕとコイル導体１２Ａｄとを離間させることにより、コイル導体１２Ａｕとコイル導体１２Ａｄは主線路用電極１１とも離間するため、コイル導体１２Ａｕ，１２Ａｄと主線路用電極１１との間で寄生容量が発生するのを防ぐことができる。また、コイル導体１２Ａｕ，１２Ａｄと主線路用電極１１との間で絶縁距離を保つこともできる。同様の理由で、コイル導体１２Ｂｕとコイル導体１２Ｂｄも離間させている。

また、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとは、積層体１０の平面方向（積層方向の直交方向）において、重ならないように形成されている。これにより、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとが近接せず、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂと間に生じる寄生容量を低減できる。その結果、電流検出回路の出力電圧の誤差を低減できる。

図１３（Ａ）に示す電流検出素子１Ｉの主線路用電極１１は、多層構造としてある。また、積層体１０は一部に非磁性体部１０Ｂを有している。主線路用電極１１は、非磁性体部１０Ｂ内に形成されている。この場合、主線路用電極１１周りの透磁率は低いため、非磁性体部１０Ｂを設けることで、主線路用電極１１のインダクタンス成分を小さくできる。

図１３（Ｂ）に示す電流検出素子１Ｊでは、主線路用電極１１、コイル導体１２Ａ，１２Ｂ、接続導体１３および非磁性体部１０Ｂは、図１３（Ａ）に示す電流検出素子１Ｉに比べて実装面側に寄せて形成されている。この場合、主線路用電極１１等と、実装面の実装電極とを接続する層間接続導体の距離を短くできるため、層間接続導体のインピーダンスを低くできる。

図１４（Ａ）に示す電流検出素子１Ｋでは、積層体１０の一または複数層を非磁性体層１０Ａとしている。そして、この非磁性体層１０Ａに、主線路用電極１１およびコイル導体１２Ａ，１２Ｂの一部を形成している。この場合、図１２（Ｂ）と比べ、製造しやすい。

図１４（Ｂ）に示す電流検出素子１Ｌでは、非磁性体部１０Ｂに、主線路用電極１１およびコイル導体１２Ａ，１２Ｂの一部を形成している。この場合、図１３（Ｂ）に示す電流検出素子１Ｊに比べて主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの間の透磁率を低くすることで、主線路用電極１１とコイル導体１２Ａ，１２Ｂとの磁気結合を強くできる。

図１５（Ａ）は、別の例を示す電流検出素子１Ｍの平面図、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のXV−XV線における断面図である。この例では、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは、図２（Ａ）および図２（Ｂ）等に示す接続導体１３で接続されていない。すなわち、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ独立したコイルである。この場合、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの構造の巻回方向は、同じ方向の巻回であってもよいし、逆の方向の巻回であってもよい。コイル導体１２Ａ，１２Ｂを独立させることで、電流検出素子１Ｍから、２つの電流検出結果を得ることができる。

電流検出素子１Ｍ内で、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは接続されていない。このため、電流検出素子１Ｍを実装するマザー基板（不図示）等で、コイル導体１２Ａとコイル導体１２Ｂとの接続を変えることができる。例えば、図４で説明したように、コイル導体１２Ａとコイル導体１２Ｂとをコイル導体１２Ａ，１２Ｂに生じる誘導電流が互いに打ち消しあわないように直列接続することにより、インダクタンスを上げて検出感度を高めることができる。

また、コイル導体１２Ａ，１２Ｂを並列に接続する場合であっても、前記のように、コイル導体１２Ａとコイル導体１２Ｂとをコイル導体１２Ａ，１２Ｂに生じる誘導起電力が互いに打ち消しあわないように並列接続することにより、抵抗を下げて損失を抑えることができる。

また、本実施形態では、主線路用電極１１を挟むように２つのコイル導体を形成しているが、コイル導体の数は２つ以上であってもよい。例えば、コイル導体１２Ａが形成された領域に、主線路用電極１１に沿って２つのコイル導体を形成し、コイル導体１２Ｂが形成された領域に、主線路用電極１１に沿って２つのコイル導体を形成してもよい。すなわち、主線路用電極１１の両側には、それぞれ２つのコイル導体が形成され、電流検出素子は、合計４つのコイル導体を備えた構成であってもよい。

また、積層方向において、積層体１０の最も外側の２つの層を非磁性体層とし、最も外側の２つの非磁性体層で、磁性体層及び他の非磁性体層を挟む構成でもよい。これにより、磁束を積層体１０内に閉じ込めるとともに、積層体１０の機械強度を強くすることができる。

（実施形態２）
図１６（Ａ）は、実施形態２に係る電流検出素子２の平面図、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のXVI−XVI線における断面図である。

電流検出素子２は積層体１０を備えている。積層体１０の一方主面には、図３に示す実装電極１４Ａ〜１４Ｈが形成されている。

積層体１０の一のフェライトシートの主面には、直線状の主線路用電極２１Ａ，２１Ｂが形成されている。主線路用電極２１Ａ，２１Ｂに隣接してコイル導体２２が配置される。主線路用電極２１Ａ、コイル導体２２、主線路用電極２１Ｂの配列方向と交わる方向における、主線路用電極２１Ａの一方端付近は、層間接続導体（不図示）を介して、例えば、図３に示す実装電極１４Ａに接続され、他方端付近は実装電極１４Ｃに接続されている。また、主線路用電極２１Ａ、コイル導体２２、主線路用電極２１Ｂの配列方向と交わる方向における、主線路用電極２１Ｂの一方端付近は、実装電極１４Ｄに接続され、他方端付近は実装電極１４Ｆに接続されている。

後述するが、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂが差動線路の一部を構成するよう、電流検出素子２は基板に実装される。主線路用電極２１Ａ，２１Ｂには、それぞれ主線路用電極２１Ａ、コイル導体２２、主線路用電極２１Ｂの配列方向と交わる方向に沿って互いに逆方向に電流が流れる。

電流検出素子２は、コイル導体２２を備えている。コイル導体２２は、本発明に係る「電流検出用導体」の一例である。コイル導体２２は、巻回軸を積層体１０の積層方向にし、かつ、積層方向からの平面視で、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂの間に形成されている。コイル導体２２の一端は、積層体１０の実装面の実装電極１４Ｇに接続され、他端は実装電極１４Ｈに接続されている。なお、コイル導体２２の巻回軸は必ずしも積層方向と平行である必要はない。少なくとも巻回軸が積層方向成分を有するようにコイル導体２２が形成されればよい。つまり、コイル導体２２の巻回軸が積層方向に対して傾斜していてもよい。

以上のように構成された電流検出素子２において、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂに電流が流れると、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂとコイル導体２２とは磁気結合する。詳しくは、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂには、それぞれ主線路用電極２１Ａ、コイル導体２２、主線路用電極２１Ｂの配列方向と交わる方向に沿って互いに逆方向に電流が流れるため、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂには、コイル導体２１のコイル開口付近において、同方向（積層体１０の積層方向の上側から下側、または、その逆）の磁束が発生する。コイル導体２１のコイル開口付近において、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂのそれぞれによる磁束は互いに強めあい、コイル導体２１のコイル開口を通過する。この磁束が、コイル導体２２に鎖交し、コイル導体２２に誘導起電力が生じ、誘導起電力に応じてコイル導体２２には誘導電流が流れる。

実施形態１と同様に、仮に、積層ずれにより主線路用電極２１Ａとコイル導体２２との距離が離れて、主線路用電極２１Ａとコイル導体２２との磁気結合が弱くなった場合でも、主線路用電極２１Ｂとコイル導体２２との距離は接近し、主線路用電極２１Ｂとコイル導体２２との磁気結合は強くなる。したがって、フェライトシートの積層ずれが生じても、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂと、コイル導体２２との磁気結合は略変わらない。このため、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂに流れる電流の検出感度は低下せず、電流を確実に検出できる。

図１７は、電流検出素子２を用いた電流検出回路を示す図である。図１７に示す、インダクタＬ３１，Ｌ３２は主線路用電極２１Ａ，２１Ｂのインダクタンス成分である。

電流検出素子２は、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂがマザー基板の差動線路の途中に配置されるよう、マザー基板に実装される。また、電流検出素子２の実装電極１４Ｈ，１４Ｇは、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂ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。検出用回路は、キャパシタＣ４および負荷ＲＬである。コイル導体２２に誘導電流が流れたとき、負荷ＲＬの電圧を検出することで、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂに流れる電流、すなわち、マザー基板の差動線路に流れる電流を検出できる。コイル導体２２が二つの主線路用電極２１Ａ，２１Ｂの間に配置されていることで、コイル導体２２が二つの主線路用電極２１Ａ，２１Ｂの周囲に生じる磁束をともに検出するので、検出感度を高めることができる。

以下、電流検出素子２の別の構造例について説明する。

図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）は、電流検出素子２の別の例を示す断面図である。

図１８（Ａ）に示す電流検出素子２Ａの主線路用電極２１Ａ，２１Ｂは、多層構造としてある。この場合、主線路用電極１１のインダクタンス成分、抵抗成分を小さくできる。

図１８（Ｂ）に示す電流検出素子２Ｂの主線路用電極２１Ａ，２１Ｂは、多層構造とし、端面が積層体１０の壁面から露出するように形成されている。この場合、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂを積層体１０の内側に形成して、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂ全てがフェライトシートで囲まれている場合と比べ、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂ周りの透磁率は低いため、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂのインダクタンス成分を小さくできる。さらに、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂ周りの磁気飽和を防止できる。

図１９（Ａ）に示す電流検出素子２Ｃの積層体１０は、一部に非磁性体層１０Ａを有している。主線路用電極２１Ａ，２１Ｂおよびコイル導体２２の一部は、この非磁性体層１０Ａに形成されている。この場合、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂのインダクタンス成分を小さくできる。さらに、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂ周りの磁気飽和を防止できる。

図１９（Ｂ）に示す電流検出素子２Ｄの積層体１０は、一部に非磁性体部１０Ｂ，１０Ｃを有している。非磁性体部１０Ｂ，１０Ｃは、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂが形成された領域に形成されている。そして、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂは非磁性体部１０Ｂ，１０Ｃ内に形成されている。また、コイル導体２２の一部は非磁性体部１０Ｂ，１０Ｃ内に形成されており、残りの部分は磁性体部内に形成されている。この場合、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂとコイル導体２２との磁気結合を強くできる。

また、本実施形態では、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂの間に一つのコイル導体２２を形成しているが、コイル導体の数は一つ以上であってもよい。例えば、コイル導体２２が形成された領域に、主線路用電極２１Ａ，２１Ｂに沿って２つのコイル導体を形成してもよい。２つのコイル導体を形成する場合、これらは互いに独立していてもよいし、図４で説明したように、一端同士が接続され、直列接続された一つのコイルを形成していてもよい。

（実施形態３）
図２０（Ａ）は、実施形態３に係る電流検出素子３の平面図、図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）のXX−XX線における断面図である。

電流検出素子３は積層体１０を備えている。積層体１０の一方主面には、図３に示す実装電極１４Ａ〜１４Ｈが形成されている。

積層体１０の一のフェライトシートの主面には、直線状の主線路用電極３１Ａ，３１Ｂが形成されている。主線路用電極３１Ａ，３１Ｂは、その端面が積層体１０の壁面から露出するよう形成されている。主線路用電極３１Ａ，３１Ｂに隣接してコイル導体３２Ａ，３２Ｂが配置される。主線路用電極３１Ａ、コイル導体３２Ａ，３２Ｂ、主線路用電極３１Ｂの配列方向と交わる方向における、主線路用電極３１Ａの一方端付近は、層間接続導体（不図示）を介して、例えば、図３に示す実装電極１４Ａ，１４Ｄに接続され、他方端付近は、実装電極１４Ｃ，１４Ｆに接続されている。また、主線路用電極３１Ａ、コイル導体３２Ａ，３２Ｂ、主線路用電極３１Ｂの配列方向と交わる方向における、主線路用電極３１Ｂの一方端付近は、層間接続導体（不図示）を介して、実装電極１４Ａ，１４Ｄに接続され、他方端付近は、実装電極１４Ｃ，１４Ｆに接続されている。

すなわち、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂは電流検出素子３の内部またはマザー基板上等の外部で並列に接続された伝送線路であり、電流検出素子３が一の伝送線路途中に実装された場合、その伝送線路を分流する。したがって、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂには、それぞれ主線路用電極３１Ａ、コイル導体３２Ａ，３２Ｂ、主線路用電極３１Ｂの配列方向と交わる方向に沿って同方向に電流が流れる。２つの主線路用電極３１Ａ，３１Ｂを形成することで、電流検出素子３における主線路のインピーダンスを低くできる。

電流検出素子３は、コイル導体３２Ａ，３２Ｂを備えている。コイル導体３２Ａ，３２Ｂは、巻回軸を積層体１０の積層方向にし、かつ、積層方向からの平面視で、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂの間において、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂの配列方向に沿って配置されるように形成されている。また、コイル導体３２Ａ，３２Ｂは、上側の一端で接続導体３３により互いに接続されている。これにより、コイル導体３２Ａ，３２Ｂは一つのコイルを形成している。一つのコイルを形成しているコイル導体３２Ａ，３２Ｂの一端は、積層体１０の実装面の実装電極１４Ｇに接続され、他端は実装電極１４Ｈに接続されている。

なお、コイル導体３２Ａ，３２Ｂは、コイル導体１２Ａ，１２Ｂの構造がともに左手の螺旋であり、図４で説明したように、コイル導体１２Ａ，１２Ｂは互いに上側の一端を接続することで直列に接続される。

以上のように構成された電流検出素子３において、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂに電流が流れると、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂとコイル導体３２Ａ，３２Ｂとは磁気結合する。詳しくは、コイル導体３２Ａは主に主線路用電極３１Ａと磁界結合し、コイル導体３２Ｂは主に主線路用電極３１Ｂと磁界結合する。主線路用電極３１Ａ，３１Ｂに流れる電流の方向は一致しているため、主線路用電極３１Ａと主線路用電極３１Ｂとの間の位置においては、主線路用電極３１Ａに流れる電流より生じる磁束と、主線路用電極３１Ｂに流れる電流より生じる磁束とは、磁束の向きが異なる。

コイル導体３２Ａのコイル開口を通過する磁束は、主線路用電極３１Ｂより主線路用電極３１Ａに近接しているため、主線路用電極３１Ｂに流れる電流により生じる磁束より主線路用電極３１Ａに流れる電流より生じる磁束の方が多い。コイル導体３２Ｂのコイル開口を通過する磁束は、主線路用電極３１Ａより主線路用電極３１Ｂに近接しているため、主線路用電極３１Ａに流れる電流により生じる磁束より主線路用電極３１Ｂに流れる電流により生じる磁束の方が多い。よって、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの一方には、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂにより生じた積層方向の上側から下側に向かう磁束が鎖交し、他方には下側から上側に向かう磁束が鎖交する。主線路用電極３１Ａ，３１Ｂとコイル導体３２Ａ，３２Ｂとが磁気結合することで、コイル導体３２Ａ，３２Ｂに誘導起電力が生じ、誘導起電力に応じてコイル導体３２Ａ，３２Ｂに誘導電流が流れる。コイル導体３２Ａ，３２Ｂに生じる誘導電流の流れる方向は、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂおよびコイル導体３２Ａ，３２Ｂを積層方向から平面視したとき、それぞれ逆回りである。したがって、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂとコイル導体３２Ａ，３２Ｂとの磁気結合が弱まることはない。

なお、本実施形態では、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの構造がともに左手の螺旋（left-handedhelix）、つまり同じ巻回方向であり、コイル導体３２Ａ，３２Ｂは互いに上側の一端を接続することで直列に接続され、主に主線路用電極３１Ａに流れる電流により生じた磁束がコイル導体３２Ａのコイル開口を通過して、主線路用電極３１Ａとコイル導体３２Ａとが磁気結合し、主に主線路用電極３１Ｂに流れる電流により生じた磁束がコイル導体３２Ｂのコイル開口を通過して、主線路用電極３１Ｂとコイル導体３２Ｂとが磁気結合し、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂとコイル導体３２Ａ，３２Ｂとが磁界結合するようにしているが、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの構造や接続の仕方は、これに限らない。主線路用電極３１Ａ，３１Ｂとコイル導体３２Ａ，３２Ｂとが磁界結合することでコイル導体３２Ａ，３２Ｂに生じる誘導電流が打ち消しあわないように、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの構造の巻回方向と接続の仕方を選択する。積層方向からの平面視で、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの構造の巻き始めから巻き終わりまでの巻回方向がともに同じであるならば、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの一方の巻き始めと他方の巻き始めとが接続される、または一方の巻き終わりと他方の巻き終わりとが接続され、コイル導体３２Ａ，３２Ｂは直列接続される。積層方向からの平面視で、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの構造の巻き始めから巻き終わりまでの巻回方向が互いに逆であるならば、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの一方の巻き始めと他方の巻き終わりとが接続され、コイル導体３２Ａ，３２Ｂは直列接続される。

本実施形態では、コイル導体３２Ａ，３２Ｂとは直列に接続されているが、並列に接続されてもよい。コイル導体３２Ａとコイル導体３２Ｂとを並列接続することにより、抵抗を下げて損失を抑えることができる。コイル導体３２Ａ，３２Ｂが並列に接続される場合のコイル導体３２Ａ，３２Ｂの構造の巻回方向と接続の仕方は次の通りである。積層方向からの平面視で、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの構造の巻き始めから巻き終わりまでの巻回方向がともに同じであるならば、一方の巻き始めと他方の巻き終わりとが接続され、さらに一方の巻き終わりと他方の巻き始めとが接続され、コイル導体３２Ａとコイル導体３２Ｂとの２つの接続部間に検出用回路が接続される。積層方向からの平面視で、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの構造の巻き始めから巻き終わりまでの巻回方向が互いに逆であるならば、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの一方の巻き始めと他方の巻き始めとが接続され、さらに一方の巻き終わりと他方の巻き終わりとが接続され、コイル導体３２Ａとコイル導体３２Ｂとの２つの接続部間に検出用回路が接続される。

実施形態１，２と同様に、仮に、積層ずれにより主線路用電極３１Ａとコイル導体３２Ａとの距離が離れて、主線路用電極３１Ｂとコイル導体３２Ｂとの磁気結合が弱くなった場合でも、主線路用電極３１Ｂとコイル導体３２Ｂとの距離は接近し、主線路用電極３１Ｂとコイル導体３２Ｂとの磁気結合は強くなる。したがって、フェライトシートの積層ずれが生じても、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂと、コイル導体３２Ａ，３２Ｂとの磁気結合は略変わらない。このため、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂに流れる電流の検出感度は低下せず、電流を確実に検出できる。

また、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂの端面は、積層体１０の壁面から露出しているため、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂ周りの透磁率は低いため、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂのインダクタンス成分を小さくできる。さらに、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂ周りの磁気飽和を防止できる。

以下、電流検出素子３の別の構造例について説明する。

図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２１（Ｃ）は、電流検出素子３の別の例を示す断面図である。

図２１（Ａ）に示す電流検出素子３Ａの主線路用電極３１Ａ，３１Ｂは、多層構造としてある。この場合、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂのインダクタンス成分、抵抗成分を小さくできる。

図２１（Ｂ）に示す電流検出素子３Ｂの積層体１０は、一部に非磁性体層１０Ａを有している。主線路用電極３１Ａ，３１Ｂおよびコイル導体３２Ａ，３２Ｂの一部は、非磁性体層１０Ａに形成されている。この場合、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂのインダクタンス成分を小さくできる。

図２１（Ｃ）に示す電流検出素子３Ｃの積層体１０は、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂが形成される領域それぞれに非磁性体部１０Ｂ，１０Ｃを有している。主線路用電極３１Ａおよびコイル導体３２Ａの一部は、非磁性体部１０Ｂに形成されている。主線路用電極３１Ｂおよびコイル導体３２Ｂの一部は、非磁性体部１０Ｃに形成されている。主線路用電極３１Ａ，３１Ｂとコイル導体３２Ａ，３２Ｂとの磁気結合を強くすることができる。また、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂのインダクタンス成分を小さくできる。

図２２（Ａ）は、別の例を示す電流検出素子３Ｄの平面図、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）のXXII−XXII線における断面図である。この例では、コイル導体３２Ａ，３２Ｂは、図１７に示す接続導体３３で接続されていない。すなわち、コイル導体３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ独立したコイルである。この場合、コイル導体３２Ａ，３２Ｂの構造の巻回方向は、同じ方向の巻回であってもよいし、逆の方向の巻回であってもよい。コイル導体３２Ａ，３２Ｂを独立させることで、電流検出素子３Ｄから、２つの電流検出結果を得ることができる。

電流検出素子３Ｄ内で、コイル導体３２Ａ，３２Ｂは接続されていない。このため、電流検出素子３Ｄを実装するマザー基板（不図示）等で、コイル導体３２Ａとコイル導体３２Ｂとの接続を変えることができる。例えば、図４で説明したように、コイル導体３２Ａとコイル導体３２Ｂとをコイル導体３２Ａ，３２Ｂに生じる誘導電流が互いに打ち消しあわないように直列接続することにより、インダクタンスを上げて検出感度を高めることができる。また、コイル導体３２Ａ，３２Ｂを並列に接続する場合であっても、前記したように、コイル導体３２Ａとコイル導体３２Ｂとをコイル導体３２Ａ，３２Ｂに生じる誘導起電力が互いに打ち消しあわないように並列接続することにより、抵抗を下げて損失を抑えることができる。

なお、本実施形態では主線路用電極３１Ａ，３１Ｂが同方向に電流が流れるように接続されているが、その限りではない。主線路用電極３１Ａと主線路用電極３１Ｂとには、逆方向に電流が流れるように接続されていてもよい。その場合、コイル導体３２Ａ，３２Ｂに生じる誘導電流の流れる方向は、主線路用電極３１Ａ，３１Ｂおよびコイル導体３２Ａ，３２Ｂを積層方向から平面視したとき、それぞれ逆回りである。よって、コイル導体３２Ａとコイル導体３２Ｂとをコイル導体３２Ａ，３２Ｂに生じる誘導電流が互いに打ち消しあわないように直列接続、または並列接続することにより、主線路用電極３１Ａと主線路用電極３１Ｂに流れる電流を検出することができる。直列接続および並列接続する場合の接続の仕方は、前記の通りである。

（実施形態４）
図２３（Ａ）は、実施形態４に係る電流検出素子４Ａの平面図、図２３（Ｂ）は、電流検出素子４Ａの別の例を示す平面図である。

電流検出素子４Ａは、複数のフェライトシートが積層され、焼結されてなる積層体４０を備えている。フェライトシートの主面は、積層方向からの平面視で正方形状である。このフェライトシートの対角線上に、主線路用電極４１が形成されている。主線路用電極４１は、積層されたフェライトシートの複数層に形成されてもよいし、一層のみに形成されていてもよい。

電流検出素子４Ａは、コイル導体４２Ａ，４２Ｂを備えている。コイル導体４２Ａ，４２Ｂは、積層方向からの平面視で、主線路用電極４１の一部と重なっている。コイル導体４２Ａ，４２Ｂは、主線路用電極４１が形成された層とは異なる層に形成されている。コイル導体４２Ａ，４２Ｂは、積層体４０の積層方向において、主線路用電極４１の上側に形成されていてもよいし、下側に形成されていてもよい。また、主線路用電極４１の上下それぞれに形成され、層間接続導体で接続された構成でもよい。

主線路用電極４１に電流が流れると、発生した磁束がコイル導体４２Ａ，４２Ｂのコイル開口に鎖交し、コイル導体４２Ａ，４２Ｂに誘導起電力が生じ、誘導起電力に応じてコイル導体４２Ａ，４２Ｂには誘導電流が流れる。なお、コイル導体４２Ａ，４２Ｂの構造の巻回方向は、同じ方向の巻回であってもよいし、逆の方向の巻回であってもよい。コイル導体４２Ａ，４２Ｂを独立させることで、電流検出素子４Ａから、２つの電流検出結果を得ることができる。

図２３（Ｂ）に示す電流検出素子４Ｂでは、図２３（Ａ）に示す電流検出素子４Ａのコイル導体４２Ａ，４２Ｂを接続導体４３で接続し、一つのコイルを形成している。この場合、コイル導体４２Ａ，４２Ｂに生じる誘導電流の方向は、主線路用電極４１およびコイル導体１２Ａ，１２Ｂを積層方向から平面視したとき、それぞれ逆回りである。主線路用電極４１に電流が流れると、発生した磁束がコイル導体４２Ａ，４２Ｂに鎖交し、コイル導体４２Ａ，４２Ｂには誘導電流が流れる。

図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）に示す電流検出素子４Ａ，４Ｂでは、主線路用電極４１の幅を広く形成できるため、主線路のインピーダンスを低くすることができる。

（実施形態５）
この例では、実施形態１で説明した電流検出素子１を備えた電力伝送システムについて説明する。

図２４は、実施形態５に係る電力伝送システム１００の回路図である。

電力伝送システム１００は、送電装置１０１と受電装置２０１とを備えている。受電装置２０１は負荷回路２１１を備えている。この負荷回路２１１は充電回路および二次電池を含む。なお、二次電池は受電装置２０１に対し着脱式であってもよい。そして、受電装置２０１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、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、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。送電装置１０１は、載置された受電装置２０１の二次電池を充電するための充電台である。

送電装置１０１は、直流電圧を出力する電源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１１７が接続されている。インバータ回路１１７の出力側にはアクティブ電極１１４およびパッシブ電極１１５が接続されている。アクティブ電極１１４およびパッシブ電極１１５には、インバータ回路１１７から出力された交流電圧が印加される。アクティブ電極１１４およびパッシブ電極１１５は、本発明に係る「送電側結合部」の一例である。

インバータ回路１１７とアクティブ電極１１４およびパッシブ電極１１５との間には、インダクタＬ１１を含むＬＣ共振回路が形成されている。

また、インバータ回路１１７とパッシブ電極１１５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の主線路用電極１１が、インバータ回路１１７とパッシブ電極１１５との間の電力伝送ラインの一部となっている。そして、この電流検出素子１は、図示しないマザー基板に実装され、キャパシタＣ１および負荷ＲＬに接続されている。実施形態１で説明したように、負荷ＲＬの電圧を検出することで、インバータ回路１１７とパッシブ電極１１５との間に流れる電流（以下、送電電流と言う）を検出できる。

受電装置２０１は、アクティブ電極２１４およびパッシブ電極２１５を備えている。送電装置１０１に受電装置２０１を載置（装着）した場合、アクティブ電極１１４，２１４同士、パッシブ電極１１５，２１５同士がそれぞれ間隙を介して対向する。この対向配置により、アクティブ電極１１４，２１４同士、パッシブ電極１１５，２１５同士が電界結合する。この結合を介して送電装置１０１の電極と受電装置２０１の電極が非接触の状態で送電装置１０１から受電装置２０１へ電力が伝送される。

受電装置２０１のアクティブ電極２１４およびパッシブ電極２１５には、整流平滑回路２１３が接続されている。アクティブ電極２１４およびパッシブ電極２１５は、本発明に係る「受電側結合部」の一例である。整流平滑回路２１３は、アクティブ電極２１４およびパッシブ電極２１５に誘起された電圧を整流および平滑する。整流平滑回路２１３には電力変換回路２１２が接続されている。電力変換回路２１２は、整流平滑回路２１３により整流および平滑された電圧を、安定化された所定電圧に変換し、負荷回路２１１へ供給する。

整流平滑回路２１３とアクティブ電極２１４およびパッシブ電極２１５との間には、インダクタＬ２１を含むＬＣ共振回路が形成されている。このＬＣ共振回路は、送電装置１０１のＬＣ共振回路と同じ共振周波数に設定されている。送電装置１０１および受電装置２０１の共振回路の共振周波数を同じにすることで、効率よく電力伝送が行える。

この電力伝送システム１００において、送電装置１０１の送電電流と、送電装置１０１のＬＣ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１１７から受電装置２０１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、送電装置１０１に受電装置２０１が載置されたか否かを判定できる。送電装置１０１に受電装置２０１を載置した場合、送電装置１０１と受電装置２０１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２０１の載置の有無を判定できる。なお、電流検出素子１を用いて送電装置１０１の送電電流のみを検出した場合においても、電流の大きさ、または位相の変化により、受電装置２０１の載置の有無の判定または異常等の状態検知を行うことができる。

なお、図２４では、電流検出素子１は、インバータ回路１１７とパッシブ電極１１５との間に設けているが、インバータ回路１１７とアクティブ電極１１４との間に設けてもよい。また、電流検出回路は、図７に示す回路としてもよい。

また実施形態５では、電界結合方式の電力伝送システムにおいて電流検出素子を備えた構成を示したが、磁界結合方式の電力システムに電流検出素子を備えた構成であってもよい。図２５は、磁界結合方式の電力伝送システム１００Ａの回路図である。この例では、電力伝送システム１００Ａが備える送電装置１０１は、共振回路を構成するキャパシタＣ５およびコイルＬ５を有している。また、受電装置２０１は、共振回路を構成するキャパシタＣ６およびコイルＬ６を有している。そして、コイルＬ５，Ｌ６が磁界結合することで、送電装置１０１から受電装置２０１へ電力が伝送される。

（実施形態６）
この例では、実施形態２で説明した電流検出素子２を備えた電力伝送システムについて説明する。

図２６は、実施形態６に係る電力伝送システム２００の回路図である。電力伝送システム２００は送電装置１０２と受電装置２０２とを備えている。送電装置１０２は、共振回路を構成するキャパシタＣ５およびコイルＬ５を有している。また、受電装置２０２は、共振回路を構成するキャパシタＣ６およびコイルＬ６を有している。そして、コイルＬ５，Ｌ６が磁界結合することで、送電装置１０２から受電装置２０２へ電力が伝送される。

送電装置１０２はインバータ回路１１８および電流検出素子２を備えている。電流検出素子２は、インバータ回路１１８の出力側に設けられ、電流検出素子２の主線路用電極２１Ａ，２１Ｂが、インバータ回路１１８の出力側の電力伝送ラインの一部となっている。電流検出素子２は、図示しないマザー基板に実装され、キャパシタＣ４および負荷ＲＬに接続されている。

インダクタＬ３１は主線路用電極２１Ａのインダクタンス成分である。インダクタＬ３２は主線路用電極２１Ｂのインダクタンス成分である。コイル導体２２のインダクタＬ２２が、インダクタＬ３１とインダクタＬ３２とに磁界結合することにより、主線路用電極２１Ａ、２１Ｂの電流を検出することができる。そして、実施形態２で説明したように、負荷ＲＬの電圧を検出することで、インバータ回路１１８から出力される交流電流（以下、送電電流と言う）を検出できる。電流検出素子２は、インバータ回路１１８のハイ側とロー側との両方の出力電流を検出している。そのため、インバータ回路１１８からの出力が差動出力であった場合であっても、電流検出素子２を挿入したことによる電圧バランスの変動が抑えられる。送電装置１０２の送電電流と、送電装置１０２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１１８から受電装置２０２側を視たインピーダンスを検出できる。

Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６…キャパシタ
Ｄ１…ダイオード
Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ３１，Ｌ３２…インダクタ
Ｌ５，Ｌ６…コイル
Ｒ１…抵抗
ＲＬ…負荷
Ｖ１…入力電圧
Ｖｉｎ…直流電源
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ…電流検出素子
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…電流検出素子
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ…電流検出素子
４Ａ，４Ｂ…電流検出素子
１０…積層体
１０Ａ…非磁性体層
１０Ｂ，１０Ｃ…非磁性体部
１１…主線路用電極
１１Ａ…層間接続導体
１２…コイル
１２Ａ，１２Ｂ…コイル導体
１２Ａｕ，１２Ａｄ…コイル導体
１２Ｂｕ，１Ｂｄ…コイル導体
１３…接続導体
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆ，１４Ｇ，１４Ｈ…実装電極
２１…コイル導体
２１Ａ，２１Ｂ…主線路用電極
２２…コイル導体
３１Ａ，３１Ｂ…主線路用電極
３２Ａ，３２Ｂ…コイル導体
３３…接続導体
４０…積層体
４１…主線路用電極
４２Ａ，４２Ｂ…コイル導体
４３…接続導体
１００…電力伝送システム
１００Ａ…電力伝送システム
１０１，１０２…送電装置
１１１，１１２，１１３…主線路用電極
１１４，２１４…アクティブ電極
１１５，２１５…パッシブ電極
１１７，１１８…インバータ回路
１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７，１２８…開ループ状導体
２００…電力伝送システム
２０１，２０２…受電装置
２１１…負荷回路
２１２…電力変換回路
２１３…整流平滑回路
２１４，…アクティブ電極
２１５…パッシブ電極

Claims (12)

1. 複数の絶縁層が積層された積層体と、
   前記絶縁層の積層方向成分を有する巻回軸回りに巻回され、前記積層体に形成されたコイル状の二つの電流検出用導体と、
   前記積層体に形成され、前記積層方向からの平面視で、少なくとも一部が、前記二つの電流検出用導体の間に配置された主線路導体と、
   を備え、
   前記積層体は、一方主面に実装面を有し、前記実装面の対向面に天面を有し、
   前記積層体は前記実装面に実装電極を有し、
   前記二つの電流検出用導体は接続導体によって互いに接続され、
   前記接続導体は、前記主線路導体から離れ、前記主線路導体に比べて前記実装面よりも前記天面近くに配置され、
   前記主線路導体は前記積層体の内部に配置され、前記実装電極に接続された、ことを特徴とする、
   電流検出素子。
2. 前記主線路導体は前記絶縁層に沿って直線状に形成されている、
   請求項１に記載の電流検出素子。
3. 前記二つの電流検出用導体は直列に接続されている、
   請求項１または２に記載の電流検出素子。
4. 複数の絶縁層が積層された積層体と、
   前記絶縁層の積層方向からの平面視で、間隙をおいて前記積層体に形成された二つの主線路導体と、
   前記積層方向成分を有する巻回軸回りに巻回され、前記積層体に形成され、前記積層方向からの平面視で、全部分が、前記二つの主線路導体の間に配置されたコイル状の電流検出用導体と、
   を備え、
   前記二つの主線路導体は前記積層体の内部に配置された、ことを特徴とする、
   電流検出素子。
5. 前記二つの主線路導体は、前記絶縁層に沿って直線状に形成されている、
   請求項４に記載の電流検出素子。
6. 前記電流検出用導体を二つ備え、
   前記二つの主線路導体は平行に形成されていて、
   前記二つの電流検出用導体は、前記積層方向からの平面視で、前記二つの主線路導体の配列方向に配列されている、
   請求項５に記載の電流検出素子。
7. 前記二つの電流検出用導体は直列に接続されている、
   請求項６に記載の電流検出素子。
8. 前記積層体は少なくとも一部に磁性体を有する
   請求項１から７の何れかに記載の電流検出素子。
9. 前記積層体は、
   透磁率が高い高透磁率領域と、透磁率が低い低透磁率領域とを有し、
   前記主線路導体は、少なくとも一部が前記低透磁率領域に配置されている、
   請求項８に記載の電流検出素子。
10. 前記主線路導体は、積層された前記絶縁層の異なる層に形成され、互いに電気的に接続された導体により構成されている、
    請求項１から９の何れかに記載の電流検出素子。
11. 前記電流検出用導体に接続された、周波数特性を有する素子、
    を備えた、請求項１から１０の何れかに記載の電流検出素子。
12. 送電装置が有する送電側結合部と、受電装置が有する受電側結合部とを、電界または磁界の少なくとも一方により結合させて、前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する電力伝送システムにおいて、
    前記送電装置は、
    前記送電側結合部に接続される電力伝送ラインに流れる電流を検出する電流検出部、
    を有し、
    前記電流検出部は、
    請求項１から１１の何れかに記載の電流検出素子
    を有し、
    前記電流検出素子の前記主線路導体は、前記主線路導体が前記電力伝送ラインの一部を構成している、
    電力伝送システム。

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