JPWO2018131325A1 - 電流検出デバイス、給電装置 - Google Patents

Abstract

電流検出デバイス（１０）は、基体（２０）、主導体（４０）、および検出導体（５０）を備える。主導体（４０）と検出導体（５０）とは、基体（２０）に形成されており、互いに磁界結合している。検出導体（５０）は、基体（２０）の内部に形成され、スパイラル形状を有する。スパイラル形状の巻回軸は、第１方向に平行な方向を向いている。主導体（４０）は、基体（２０）における検出導体（５０）の外側であって、基体（２０）における第１方向に略直交する方向に沿って連続する形状である。基体（２０）は、磁性体部（３０）と非磁性体部（２１）とを備える。磁性体部（３０）は、検出導体（５０）の巻回形の内側の一部を含むように配置されている。非磁性体部（２１）は、主導体（４０）と検出導体（５０）との間に配置されている。

Description

本発明は、電子機器の導体に流れる電流を検出する電流検出装置、および、給電装置に関する。

従来、主な電流検出方法としては、以下の方法がある。

第１の方法は、電流ラインに抵抗を挿入し、当該抵抗の両端電圧を測定し、電流値に変換する。

第２の方法は、磁界結合を利用し、トランスを用いて二次側の電圧を測定し、電流値に変換する。

第３の方法は、磁界結合を利用し、特許文献１に記載のように、多層基板を用いる。多層基板に形成された電流ラインの導体を巻く形状でセンサ用導体を形成する。このセンサ用導体に流れる電流を測定して、電流ラインの電流値を算出する。

第４の方法では、ホール素子を用いて磁界を計測し、当該磁界の強度を電流値に変換する。

特開２０００−１７５４１１号公報

第１の方法では、電流ラインの損失を抑制するため、抵抗値を極低くしなければならない。したがって、電圧値が低くなり、高倍率の増幅回路を備えなければならない。

第２の方法では、トランスを用いるため、小型化が難しい。

第３の方法では、多層基板が磁性体でなければ、検出感度が低下し、多層基板が磁性体であると、磁性体の損失、検出電圧の線形性の劣化が生じてしまう。

第４の方法では、ホール素子を用いることによって、構造が複雑になってしまう。

したがって、本発明の目的は、電流検出感度が高く、簡素な構成で小型の電流検出デバイスを提供することにある。

この発明の電流検出デバイスは、基体、主導体、および検出導体を備える。基体は、互いに対向する第１主面および第２主面と、第１主面および第２主面に連接し互いに対向する第１側面および第２側面とを有する。主導体と検出導体とは、基体に形成されており、互いに磁界結合している。検出導体は、基体の内部に形成され、スパイラル形状を有する。スパイラル形状の巻回軸は、第１主面、第２主面、第１側面、および第２側面に平行な第１方向を向いている。主導体は、基体における検出導体の外側であって、基体の第１側面、第１主面、および、第２側面に沿って形成され、第１方向に略直交する方向に沿って連続する形状である。基体は、磁性体部と非磁性体部とを備える。磁性体部は、検出導体の巻回形の内側の少なくとも一部を含むように配置されている。非磁性体部は、主導体と検出導体との間の領域の少なくとも一部を含むように配置されている。

この構成では、主導体に流れる電流の大きさに応じた電流が検出導体に流れる。この際、検出導体の巻回形の内側に磁性体部が配置されていることで、検出導体を含む検出用コイルのインダクタンスを大きくでき、電流検出感度が向上する。また、主導体が非磁性体部に接していることによって、主導体の定格電流が高くなり且つ損失が抑制される。

また、この発明の電流検出デバイスでは、次の構成であることが好ましい。基体は、磁性体部を形成する磁性体層と、非磁性体部を形成する第１非磁性体層および第２非磁性体層とを備える。基体は、磁性体層が第１非磁性体層と第２非磁性体層の間に配置された積層構造である。検出導体は、第２主面より前記第１主面に近い第１検出導体、第１主面よりも第２主面に近い第２検出導体、第２側面より第１側面に近い第３検出導体、および、第１側面より第２側面に近い第４検出導体を備える。第１検出導体は、磁性体層と第１非磁性体層との界面に形成されている。第２検出導体は、磁性体層と第２非磁性体層との界面に形成されている。

この構成では、検出導体の巻回形の内側に磁性体部が配置され、主導体と検出導体との間に非磁性体部が配置される構造が、積層構造によって実現される。

また、この発明の電流検出デバイスでは、次の構成であることが好ましい。磁性体層には、主導体と第３検出導体との間、または、主導体と第４検出導体との間に非磁性体が介在する部分を備える。

この構成では、上述の基体が積層構造において、主導体と検出導体との磁界結合が向上する。

また、この発明の電流検出デバイスでは、次の構成であることが好ましい。主導体は、第１主面に沿って延びる第１主導体、第１側面に沿って延びる第２主導体、および、第２側面に沿って延びる第３主導体を備える。第２主導体および第３主導体は、それぞれ複数本の導体が略平行に配置された形状である。

この構成では、主導体と検出導体との実質的な並走距離が長くなり、主導体と検出導体との磁界結合が向上する。

また、この発明の電流検出デバイスでは、主導体と検出導体との間に配置された第１シールド導体を備えることが好ましい。

この構成では、主導体と検出導体との静電結合が抑制される。

また、この発明の電流検出デバイスでは、主導体と第１シールド導体との距離は、検出導体と第１シールド導体との距離よりも長いことが好ましい。

この構成では、主導体と第１シールド導体との不要な静電結合が抑制される。

また、この発明の電流検出デバイスでは、次の構成であることが好ましい。電流検出デバイスは、それぞれが基体の第２主面に形成された、主導体の一方端に接続する第１端子導体と前記主導体の他方端に接続する第２端子導体とを備える。電流検出デバイスは、第１端子導体と検出導体との間、または、第２端子導体と検出導体との間に配置された第２シールド導体を備える。

この構成では、主導体が接続される第１端子導体および第２端子導体と検出導体との静電結合が抑制される。

また、この発明の給電装置は、上述のいずれかの構成を有する電流検出デバイスを備え、主導体は、交流電力供給ラインを形成する導体である。

この構成では、給電装置に流れる電流を検出でき、上述の構成によって定格電流を高くでき、損失を抑制できることによって、給電装置の小型・低背化に有効である。

この発明によれば、電流検出感度が高く、簡素な構成で小型の電流検出デバイスを実現できる。

本発明の第１の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る主導体の構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る検出導体の構成を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す斜視図である。 （Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面断面図であり、（Ｂ）は、第１主導体、第１検出導体、および、シールド導体の位置関係を示す拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るシールド導体の構成を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るシールド導体の構成を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る電流検出デバイスにおける第１主面側のシールド導体と第２主面側のシールド導体とを接続した構成を示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係る電流検出デバイスの主導体の構成を示す斜視図である。 （Ａ）は、本発明の第６の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す平面断面図であり、（Ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面図である。 （Ａ）は、本発明の第７の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す平面断面図であり、（Ｂ）は、本発明の第７の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面図である。 本発明の第８の実施形態に係る給電システムの回路図である。

本発明の第１の実施形態に係る電流検出デバイスについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面断面図である。

図１、図２に示すように、電流検出デバイス１０は、基体２０、主導体４０、検出導体５０、主導体４０用の端子導体６１、６２、および、検出導体５０用の端子導体７１、７２を備える。

基体２０は、略直方体形状であり、第１主面２０１、第２主面２０２、第１側面２１１、第２側面２１２、および、２個の端面を備える。第１主面２０１と第２主面２０２とは、互いに対向しており、基体２０の高さ方向であるｚ方向に直交している。第１側面２１１と第２側面２１２とは、互いに対向しており、基体２０のｙ方向（ｚ方向に直交する方向）に直交している。第１側面２１１と第２側面２１２とは、第１主面２０１と第２主面２０２とを連接している。２個の端面は、互いに対向しており、基体２０のｘ方向（ｚ方向およびｙ方向に直交する方向）に直交している。２個の端面は、第１主面２０１と第２主面２０２とを連接し、第１側面２１１と第２側面２１２とを連接している。

基体２０は、非磁性体部２１と磁性体部３０とを備える。非磁性体部２１は、基体２０の外形形状を形づくっており、ｘ方向（本発明の「第１方向」に対応する。）に延びる穴を備える。磁性体部３０は、この非磁性体部２１の穴を充填する形状である。言い換えれば、磁性体部３０における第１主面２０１側、第２主面２０２側、第１側面２１１側、および、第２側面２１２側が非磁性体部２１によって覆われている。なお、磁性体部３０における基体２０の２個の端面側は、非磁性体部２１によって覆われていてもよいし、覆われていなくてもよい。

主導体４０は、測定対象の電流が流れる導体である。主導体４０は、第１主導体４１０、第２主導体４１１、および、第３主導体４１２を備える。第１主導体４１０は、基体２０の第１主面２０１に形成されており、ｙ方向に沿って延びる線状である。第２主導体４１１は、基体２０の第１側面２１１に形成されており、ｚ方向に延びる線状である。第２主導体４１３は、基体２０の第２側面２１２に形成されており、ｚ方向に延びる線状である。

第１主導体４１０の第１側面２１１側の端は、第２主導体４１１の第１主面２０１側の端に接続されている。第１主導体４１０の第２側面２１２側の端は、第３主導体４１２の第１主面２０１側の端に接続されている。第２主導体４１１の第２主面２０２側の端は、基体２０の第２主面２０２に形成された端子導体６１に接続されている。第３主導体４１２の第２主面２０２側の端は、基体２０の第２主面２０２Ａに形成された端子導体６２に接続されている。言い換えれば、主導体４０は、端子導体６１と端子導体６２とを接続し、端子導体６１から端子導体６２へ、第２主導体４１１、第１主導体４１０、第３主導体４１２の順に繋がる形状である。そして、主導体４０は、基体２０をｘ方向に視て、第２主面２０２側のみに導体が存在しないループ状である。

検出導体５０は、第１検出導体５１０、第２検出導体５１３、第３検出導体５１１、および、第４検出導体５１２を備える。

第１検出導体５１０は、ｙ方向に平行な線状導体であり、複数備えられている。複数の第１検出導体５１０は、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の第１検出導体５１０は、基体２０の非磁性体部２１における磁性体部３０と第１主面２０１との間の位置に配置されている。言い換えれば、複数の第１検出導体５１０は、基体２０内における第２主面２０２よりも第１主面２０１に近い位置に配置されている。すなわち、複数の第１検出導体５１０は、第１主導体４１０に略平行で、且つ、第１主導体４１０に近接している。

第２検出導体５１３は、ｙ方向に略平行な線状導体であり、複数備えられている。複数の第２検出導体５１３は、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の第２検出導体５１３は、基体２０の非磁性体部２１における磁性体部３０と第２主面２０２との間の位置に配置されている。言い換えれば、複数の第２検出導体５１３は、基体２０内における第１主面２０１よりも第２主面２０２に近い位置に配置されている。

第３検出導体５１１は、ｚ方向に平行な線状導体であり、複数備えられている。複数の第３検出導体５１１は、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の第３検出導体５１１は、基体２０の非磁性体部２１における磁性体部３０と第１側面２１１との間の位置に配置されている。言い換えれば、複数の第３検出導体５１１は、基体２０内における第２側面２１２よりも第１側面２１１に近い位置に配置されている。すなわち、複数の第３検出導体５１１は、第２主導体４１１に略平行で、且つ、第２主導体４１１に近接している。

第４検出導体５１２は、ｚ方向に平行な線状導体であり、複数備えられている。複数の第４検出導体５１２は、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の第４検出導体５１２は、基体２０の非磁性体部２１における磁性体部３０と第２側面２１２との間の位置に配置されている。言い換えれば、複数の第４検出導体５１２は、基体２０内における第１側面２１１よりも第２側面２１２に近い位置に配置されている。すなわち、複数の第４検出導体５１２は、第３主導体４１２に略平行で、且つ、第３主導体４１２に近接している。

検出導体５０は、第３検出導体５１１、第１検出導体５１０、第４検出導体５１２、第２検出導体５１３の順に接続され、この接続状態が繰り返し続く形状である。したがって、検出導体５０は、ｘ方向に平行な巻回軸を有するスパイラル形状である。

検出導体５０の延びる方向の一方端は、基体２０の第２主面２０２に形成された端子導体７１に接続されており、検出導体５０の延びる方向の他方端は、基体２０の第２主面２０２に形成された端子導体７２に接続されている。

そして、この構成では、第１検出導体５１０が第１主導体４１０に平行で近接し、第３検出導体５１１が第２主導体４１１に平行で近接し、第４検出導体５１２が第３主導体４１２に平行で近接している。したがって、検出導体５０と主導体４０とは磁界結合する。

これにより、主導体４０に電流が流れると、検出導体５０に電流が流れる。この際、主導体４０の電流量に応じて、検出導体５０の電流量が決まり、主導体４０の電流の方向に応じて、検出導体５０の電流の方向が決まる。この結果、電流検出デバイス１０は、検出導体５０に流れる電流を測定することで、主導体４０の電流量および電流の方向を測定できる。

また、上述の構成を備えることによって、電流検出デバイス１０では、検出導体５０の巻回形の開口内に磁性体部３０が配置される。これにより、磁性体部３０が配置されない場合よりも、検出導体５０を用いたコイル（電流検出コイル）のインダクタンスを向上できる。電流検出コイルのインダクタンスが向上することによって、電流検出コイルに生じる検出電圧を高くすることができる。したがって、基体２０を大型化することなく、電流の検出感度が向上する。

また、検出導体５０の全体を磁性体部３０によって覆わないことによって、大電流時の非線形化を抑制できる。

また、電流検出デバイス１０では、検出導体５０と主導体４０との間に非磁性体部２１が配置され、主導体４０が磁性体部３０に接さない。主導体４０を磁性体部３０で覆わないことによって、主導体４０の近傍に生じる電流検出に寄与しない磁界の集中を抑制し、主導体４０の磁気飽和を抑制することができる。これにより、主導体４０における磁性体に当接することによる損失を抑制できる。

このように、本実施形態の構成では、電流検出デバイス１０の定格電流を高くでき、且つ損失を小さくできる。そして、本実施形態の構成では、電流検出デバイス１０の小型化を実現できる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る電流検出デバイスについて、図を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す斜視図である。図４は、本発明の第２の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面断面図である。図５は、本発明の第２の実施形態に係る主導体の構成を示す斜視図である。図６は、本発明の第２の実施形態に係る検出導体の構成を示す斜視図である。

図３、図４に示すように、第２の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ａは、第１の実施形態に係る電流検出デバイス１０に対して、各構成要素の位置関係については略同じであるが、各構成要素の形状および形成方法において異なる。したがって、以下では、異なる箇所を具体的に説明する。

電流検出デバイス１０Ａは、基体２０Ａ、主導体４０Ａ、検出導体５０Ａ、端子導体６１Ａ、６２Ａ、７１Ａ、７２Ａを備える。

基体２０Ａは、非磁性体部２１Ａ、２２Ａ、および、磁性体部３０Ａを備える。非磁性体部２１Ａ、２２Ａ、および、磁性体部３０Ａは、平面視して同じ面積の平板である。非磁性体部２１Ａ、２２Ａ、および、磁性体部３０Ａは、平板の主面に直交する方向に積層されている。磁性体部３０Ａは、非磁性体部２１Ａと非磁性体部２２Ａとに挟まれている。非磁性体部２１Ａが本発明の「第１非磁性体層」に対応し、非磁性体部２２Ａが本発明の「第２非磁性体層」に対応し、磁性体部３０Ａが本発明の「磁性体層」に対応する。

非磁性体部２１Ａにおける磁性体部３０Ａに当接する面と反対側の面が基体２０Ａの第１主面２０１Ａであり、非磁性体部２２Ａにおける磁性体部３０Ａに当接する面と反対側の面が基体２０Ａの第２主面２０２Ａである。第１側面２１１Ａと第２側面２１２Ａは、第１主面２０１Ａおよび第２主面２０２Ａに対して直交しており、第１主面２０１Ａおよび第２主面２０２Ａを連接している。

図３、図４、図５に示すように、主導体４０Ａは、第１主導体４１０Ａ、第２主導体４１１Ａ、および、第３主導体４１２Ａを備える。

第１主導体４１０Ａは、基体２０Ａの第１主面２０１Ａに形成されており、ｙ方向に沿って延びる線状である。第１主導体４１０Ａは、非磁性体部２１Ａの表面に形成された導体パターンによって実現されている。第１主導体４１０Ａは、延びる方向の途中に幅広部４１０ＡＷを備える。この幅広部４１０ＡＷを備えることによって、第１主導体４１０Ａの抵抗を小さくでき、電流の損失を抑制できる。

第２主導体４１１Ａは、基体２０Ａの第１側面２１１Ａの表面から内側に埋まり込む形状であり、ｚ方向に延びる線状である。第２主導体４１１Ａは、非磁性体部２１Ａ、磁性体部３０Ａ、および非磁性体部２２Ａに形成されたビア導体パターンによって実現されている。

第３主導体４１２Ａは、基体２０Ａの第２側面２１２Ａの表面から内側に埋まり込む形状であり、ｚ方向に延びる線状である。第３主導体４１２Ａは、非磁性体部２１Ａ、磁性体部３０Ａ、および非磁性体部２２Ａに形成されたビア導体パターンによって実現されている。

第１主導体４１０Ａの第１側面２１１Ａ側の端は、第２主導体４１１Ａの第１主面２０１Ａ側の端に接続されている。第１主導体４１０Ａの第２側面２１２Ａ側の端は、第３主導体４１２Ａの第１主面２０１Ａ側の端に接続されている。第２主導体４１１Ａの第２主面２０２Ａ側の端は、基体２０Ａの第２主面２０２Ａに形成された端子導体６１Ａに接続されている。第３主導体４１２Ａの第２主面２０２Ａ側の端は、基体２０Ａの第２主面２０２Ａに形成された端子導体６２Ａに接続されている。

図３、図４、図６に示すように、検出導体５０Ａは、第１検出導体５１０Ａ、第２検出導体５１３Ａ、第３検出導体５１１Ａ、および、第４検出導体５１２をＡ備える。

第１検出導体５１０Ａは、ｙ方向に平行な線状導体であり、複数備えられている。複数の第１検出導体５１０Ａは、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の第１検出導体５１０Ａは、基体２０Ａにおける非磁性体部２１Ａと磁性体部３０Ａとの界面に配置されている。複数の第１検出導体５１０Ａは、第１主導体４１０Ａに略平行で、且つ、第１主導体４１０Ａに近接している。

第２検出導体５１３Ａは、大部分がｙ方向に略平行な線状導体であり、途中に屈曲部を有する。第２検出導体５１３Ａは、複数備えられている。複数の第２検出導体５１３Ａは、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の第２検出導体５１３Ａは、基体２０Ａにおける非磁性体部２２Ａと磁性体部３０Ａとの界面に配置されている。

第３検出導体５１１Ａは、ｚ方向に平行な線状導体であり、複数備えられている。複数の第３検出導体５１１Ａは、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の第３検出導体５１１Ａは、基体２０Ａ内における第２側面２１２Ａよりも第１側面２１１Ａに近い位置に配置されている。これにより、複数の第３検出導体５１１Ａは、第２主導体４１１Ａに略平行で、且つ、第２主導体４１１Ａに近接している。

第４検出導体５１２Ａは、ｚ方向に平行な線状導体であり、複数備えられている。複数の第４検出導体５１２Ａは、ｘ方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数の第４検出導体５１２Ａは、基体２０Ａ内における第１側面２１１Ａよりも第２側面２１２Ａに近い位置に配置されている。これにより、複数の第４検出導体５１２Ａは、第３主導体４１２Ａに略平行で、且つ、第３主導体４１２Ａに近接している。

検出導体５０Ａは、第２検出導体５１３Ａ、第３検出導体５１１Ａ、第１検出導体５１０Ａ、第４検出導体５１２Ａの順に接続され、この接続状態が繰り返し続く形状である。したがって、検出導体５０Ａは、ｘ方向に平行な巻回軸を有するスパイラル形状である。

なお、検出導体５０Ａにおいて、スパイラル形状の１巻きごとの開口部の形状は異なっていても良い。例えば、図６に示す複数の第１検出導体５１０Ａ、第２検出導体５１３Ａのうち、一部の長さを変えることで異なる形状を形成しても良い。これにより、第２主導体４１１Ａ，第３主導体４１２Ａの近傍では検出導体５０Ａの開口部を小さくし、それ以外の場所では検出導体５０Ａの開口部を大きくすることができる。結果として、主導体４０Ａと検出導体５０Ａとの磁界結合を強くすることができる。

ここで、第２検出導体５１３Ａが屈曲部を有する形状であることによって、第１検出導体５１０Ａ、第３検出導体５１１Ａ、および、第４検出導体５１２Ａは、直線状となる。これにより、第１検出導体５１０Ａは、第１主導体４１０Ａと全長に亘って平行であり、第３検出導体５１１Ａは、第２主導体４１１Ａと全長に亘って平行であり、第４検出導体５１２Ａは、第３主導体４１２Ａと全長に亘って平行である。したがって、主導体４０Ａと検出導体５０Ａとの磁界結合の低下を抑制しながら、検出導体５０Ａをスパイラル形状にできる。

なお、第２検出導体５１３Ａは屈曲部を有さない直線あるいは曲線で構成された形状であっても良い。また、第２検出導体５１３Ａはｙ方向に略並行でなくともよい。例えば、第２検出導体５１３Ａの形状を直線形状で構成し、第１検出導体５１０Ａと第４検出導体５１２Ａの端に接続するように配置してもよい。第２検出導体５１３Ａを直線形状とした場合、屈曲部を有する形状に比べて電流経路が短くなるので、第２検出導体５１３Ａの抵抗を抑制することができる。

検出導体５０Ａの延びる方向の一方端は、基体２０Ａの第２主面２０２Ａに形成された端子導体７１Ａに、ビア導体を介して接続されており、検出導体５０Ａの延びる方向の他方端は、基体２０Ａの第２主面２０２Ａに形成された端子導体７２Ａに、ビア導体７００を介して接続されている。

このような構成であっても、第１の実施形態に係る電流検出デバイス１０と同様に、基体２０Ａを大型化することなく、電流の検出感度を向上できる。また、定格電流を高くでき、且つ損失を小さくできる。

さらに、本実施形態の構成では、導体パターンが形成された積層体の製造方法を用いて、電流検出デバイス１０Ａを容易に製造できる。

なお、電流検出デバイス１０Ａは、図３に示すように、基体２０Ａの第２主面２０２に、接地導体８０Ａを備える。接地導体８０Ａは、端子導体６１、６２、７１、７２の形成領域を除く第２主面２０２における略全領域に形成されている。このような接地導体８０Ａを備えることによって、端子導体６１、６２、７１、７２の相互での電気的な結合を抑制できる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る電流検出デバイスについて、図を参照して説明する。図７は、本発明の第３の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す斜視図である。図８（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面断面図である。図８（Ｂ）は、第１主導体、第１検出導体、および、シールド導体の位置関係を示す拡大断面図である。図９は、本発明の第３の実施形態に係るシールド導体の構成を示す斜視図である。

図７、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９に示すように、第３の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ｂは、第２の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ａに対して、シールド導体９１を追加した点で異なる。電流検出デバイス１０Ｂの他の構成は、電流検出デバイス１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

シールド導体９１は、基体２０Ａのｚ方向における第１検出導体５１０Ａの配置位置と第１主面２０１Ａとの間に配置されている。シールド導体９１は、本発明の「第１シールド導体」に対応する。

シールド導体９１は、シールド導体９１１、９１２を備える。シールド導体９１１は、ビア導体８０１を介して接地導体８０Ａに接続されている。シールド導体９１２は、ビア導体８０２を介して接地導体８０Ａに接続されている。

シールド導体９１１、９１２は、櫛歯状の導体であり、ｙ方向に延びる複数の帯状導体がｘ方向に延びる帯状導体によって接続される構造を有する。シールド導体９１１におけるｘ方向に延びる帯状導体は、第２側面２１２Ａに近接しており、ｙ方向に延びる複数の帯状導体は第１側面２１１Ａ側に延びる形状である。シールド導体９１２におけるｘ方向に延びる帯状導体は、第１側面２１１Ａに近接しており、ｙ方向に延びる複数の帯状導体は第２側面２１２Ａ側に延びる形状である。

シールド導体９１１、９１２におけるｙ方向に延びる複数の帯状導体は、基体２０Ａを平面視して（ｚ方向に視て）、複数の第１検出導体５１０Ａにそれぞれ略重なっている。より具体的には、図８（Ｂ）に示すように、シールド導体９１１、９１２におけるｙ方向に延びる複数の帯状導体は、第１主導体４１０Ａと複数の第１検出導体５１０Ａとの間に配置されている。このような構成とすることによって、第１主導体４１０Ａと複数の第１検出導体５１０Ａとの間に接地されたシールド導体９１１，９１２が配置されるため、第１主導体４１０Ａと複数の第１検出導体５１０Ａの静電結合を抑制できる。シールド導体９１１，９１２は第１主導体４１０Ａと複数の第１検出導体５１０Ａとを結ぶ最短経路上に配置されることが好ましい。また、シールド導体９１１，９１２を帯状導体にすることで、第１主導体４１０Ａと第１検出導体５１０Ａとの磁界結合に対する影響を抑えることができる。

また、シールド導体９１１、９１２は、櫛歯状の導体であり、櫛歯の先端が開放されているため、閉ループを形成しない形状である。さらに、シールド導体９１１とシールド導体９１２は、ギャップＧ９１によって離間している。これにより、シールド導体９１および接地導体８０Ａからなる部分に閉ループが存在せず、これらの導体による磁界の発生が抑制される。

なお、図８（Ａ）に示すように、シールド導体９１は、ｚ方向において第１主導体４１０Ａよりも第１検出導体５１０Ａに近いことが好ましい。これにより、第１主導体４１０Ａとシールド導体９１との不要な静電結合を抑制でき、主導体４０Ａ側の回路の不要な特性変化を抑制できる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る電流検出デバイスについて、図を参照して説明する。図１０は、本発明の第４の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す斜視図である。図１１は、本発明の第４の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面断面図である。図１２は、本発明の第４の実施形態に係るシールド導体の構成を示す斜視図である。

図１０、図１１、図１２に示すように、第４の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ｃは、第３の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ｂに対して、シールド導体９２を追加した点で異なる。電流検出デバイス１０Ｃの他の構成は、電流検出デバイス１０Ｂと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

シールド導体９２は、基体２０Ａのｚ方向における第２検出導体５１３Ａの配置位置と第２主面２０２Ａとの間に配置されている。シールド導体９２は、本発明の「第２シールド導体」に対応する。

シールド導体９２は、弧状導体９２１、９２２と接続導体９２３とを備える。弧状導体９２１と弧状導体９２２とは、接続導体９２３によって接続されている。接続導体９２３は、ビア導体８０３を介して接地導体８０Ａに接続されている。

弧状導体９２１は、基体２０Ａのｚ方向において、端子導体６１Ａと第２検出導体５１３Ａとの間に配置されている。また、弧状導体９２１は、基体２０Ａを平面視して、第２主導体４１１Ａを囲んでいる。

弧状導体９２２は、基体２０Ａのｚ方向において、端子導体６２Ａと第２検出導体５１３Ａとの間に配置されている。また、弧状導体９２２は、基体２０Ａを平面視して、第３主導体４１２Ａを囲んでいる。

このような構成とすることによって、端子導体６１Ａ、６２Ａと検出導体５０Ａとの静電結合を抑制できる。

また、シールド導体９２は、閉ループを形成しない形状であり、一点で接地導体８０Ａに接続されている。これにより、シールド導体９２および接地導体８０Ａからなる部分に閉ループが存在せず、これらの導体による磁界の発生が抑制される。

図１３は、本発明の第４の実施形態に係る電流検出デバイスにおける第１主面側のシールド導体と第２主面側のシールド導体とを接続した構成を示す斜視図である。

図１３に示すように、シールド導体９１とシールド導体９２とは、複数のビア導体９３０によって接続されている。複数のビア導体９３０は、シールド導体９２の弧状導体９２１、９２２に接続されている。したがって、複数のビア導体９３０は、第２主導体４１１Ａおよび第２主導体４１３Ａに平行である。また、複数のビア導体９３０は、基体２０Ａのｙ方向における、第２主導体４１１Ａと第３検出導体５１１Ａとの間、および、第３主導体４１２Ａと第４検出導体５１２Ａとの間に配置されている。

これにより、第２主導体４１１Ａと第３検出導体５１１Ａとの間の静電結合、および、第３主導体４１２Ａと第４検出導体５１２Ａとの間の静電結合が抑制される。

次に、本発明の第５の実施形態に係る電流検出デバイスについて、図を参照して説明する。図１４は、本発明の第５の実施形態に係る電流検出デバイスの主導体の構成を示す斜視図である。

第５の実施形態に係る電流検出デバイスは、第２の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ａに対して、検出導体５０Ｄの形状において異なる。第５の実施形態に係る電流検出デバイスの他の構成は、電流検出デバイス１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図１４に示すように、検出導体５０Ｄは、二重巻き部ＲＥ２１、ＲＥ２２と一重巻き部ＲＥ１１とを備える。二重巻き部ＲＥ２１では、第１検出導体５１０Ｄ、第２検出導体５１３Ｄ、第３検出導体５１１Ｄ、第４検出導体５１２Ｄのぞれぞれは二個であり、内巻部と外巻部とからなる二重のループを形成している。一重巻き部ＲＥ１１では、第１検出導体５１０Ｄ、第２検出導体５１３Ｄ、第３検出導体５１１Ｄ、第４検出導体５１２Ｄのぞれぞれは一個であり、一重のループを形成している。検出導体５０Ｄは、二重巻き部ＲＥ２１、ＲＥ２２間に、一重巻き部ＲＥ１１が接続される構成を有する。

このような構成とすることによって、検出導体５０Ｄを含む検出コイルのインダクタンスを向上でき、電流検出感度を向上できる。

なお、本実施形態の構成は、第２の実施形態以外の構成にも適用が可能である。

次に、本発明の第６の実施形態に係る電流検出デバイスについて、図を参照して説明する。図１５（Ａ）は、本発明の第６の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す平面断面図であり、図１５（Ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面図である。

第６の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ｅは、第２の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ａに対して、非磁性体部２３、２４を備える点で異なる。電流検出デバイス１０Ｅの他の構成は、電流検出デバイス１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

非磁性体部２３は、第２主導体４１１Ａにおける基体２０Ａの内側の全面を囲んでいる。これにより、第２主導体４１１Ａは、磁性体部３０Ａから離間している。非磁性体部２３は、第２主導体４１１Ａに近接する第３検出導体５１１Ａに当接する形状である。

この構成によって、第２主導体４１１Ａから生じる磁界は、第２主導体４１１Ａの近傍に集中しない。したがって、第２主導体４１１Ａと第３検出導体５１１Ａとの磁界結合は向上し、電流検出感度は向上する。

非磁性体部２４は、第３主導体４１２Ａにおける基体２０Ａの内側の全面を囲んでいる。これにより、第３主導体４１２Ａは、磁性体部３０Ａから離間している。非磁性体部２４は、第３主導体４１２Ａに近接する第４検出導体５１２Ａに当接する形状である。この構成によって、第３主導体４１２Ａから生じる磁界は、第３主導体４１２Ａの近傍に集中せず、第３主導体４１２Ａと第４検出導体５１２Ａとの磁界結合が向上し、電流検出感度は向上する。

なお、本実施形態の構成は、第３の実施形態以降の構成にも適用が可能である。

次に、本発明の第７の実施形態に係る電流検出デバイスについて、図を参照して説明する。図１６（Ａ）は、本発明の第７の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す平面断面図であり、図１６（Ｂ）は、本発明の第７の実施形態に係る電流検出デバイスの構成を示す側面図である。

第７の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ｆは、第２の実施形態に係る電流検出デバイス１０Ａに対して、第２主導体４１１および第３主導体４１２をそれぞれ複数備える点で異なる。具体的には、第２主導体４１１および第３主導体４１２をそれぞれ３個備える。なお、第２主導体４１１および第３主導体はそれぞれ２個でも良く、４個以上でもよい。電流検出デバイス１０Ｆの他の構成は、電流検出デバイス１０Ａと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

複数の第２主導体４１１Ａは、それぞれｚ方向に平行であり、ｘ方向に間隔を空けて配置されている。この構成によって、第２主導体４１１Ａが１個の場合よりも、第３検出導体５１１Ａとの磁界結合は向上し、電流検出感度は向上する。

同様に、複数の第３主導体４１２Ａは、それぞれｚ方向に平行であり、ｘ方向に間隔を空けて配置されている。この構成によって、第３主導体４１２Ａが１個の場合よりも、第４検出導体５１２Ａとの磁界結合は向上し、電流検出感度は向上する。

なお、本実施形態の構成も、第３の実施形態以降の構成にも適用が可能である。

次に、本発明の第８の実施形態に係る給電装置を備えた給電システムについて、図を参照して説明する。図１７は、本発明の第８の実施形態に係る給電システムの回路図である。

給電システム９０は、給電装置９０１と受電装置９０２とを備えている。給電システム９０は、磁界結合方式により、給電装置９０１から受電装置９０２へ電力を伝送する。

受電装置９０２は、コイルＬ２、コンデンサＣ２、および、負荷Ｒ１を備えている。コイルＬ２とコンデンサＣ２とは共振回路を構成している。この共振回路の共振周波数は、電力伝送の周波数に対応している。この負荷Ｒ１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９０２に対し着脱式であってもよい。そして、受電装置９０２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。給電装置９０１は、載置された受電装置９０２の二次電池を充電するための充電台などである。

給電装置９０１は、直流電圧を出力する直流電源Ｖ１を備えている。直流電源Ｖ１は、商用電源に接続されるＡＣアダプタである。直流電源Ｖ１には、入力コンデンサＣ３が接続されており、スイッチ素子Ｍ１、Ｍ２を有するインバータ回路が接続されている。インバータ回路の出力側には、コイルＬ１とコンデンサＣ１の直列回路による共振回路が接続されている。

また、インバータ回路と共振回路との間のグランド側ラインには、コイルＬ３が接続（挿入）されている。

また、給電装置９０１には、コイルＬ４が備えられている。コイルＬ４は、コイルＬ３に磁界結合している。コイルＬ４は、コンデンサＣ４と抵抗Ｒ２の並列回路に接続されており、これらによる共振回路は、インバータ回路とコイルＬ３との接続点と、基準電位との間に接続されている。

このような構成において、コイルＬ３が、上述の主導体によって実現される、コイルＬ４が上述の検出導体によって実現される。すなわち、コイルＬ３とコイルＬ４との部分は、上述の電流検出デバイスによって実現される。

これにより、給電装置９０１の電流を高感度に検出できる。また、給電装置９０１の電流の損失を抑制し、給電効率を向上できる。

また、電流検出が可能であることによって、インバータ回路から受電装置９０２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９０１に受電装置９０２が載置されたか否かを判定できる。給電装置９０１に受電装置９０２を載置した場合、給電装置９０１と受電装置９０２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９０２の載置の有無を判定できる。

なお、図１７に示す構成では、コイルＬ３はグランドライン側に接続されているが、コイルＬ３はホット側に接続されていてもよい。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｅ、１０Ｆ：電流検出デバイス
２０、２０Ａ：基体
２１、２１Ａ、２２Ａ、２３、２４：非磁性体部
３０、３０Ａ：磁性体部
４０、４０Ａ：主導体
５０、５０Ａ、５０Ｄ：検出導体
６１、６１Ａ、６２、６２Ａ、７１、７１Ａ、７２、７２Ａ：端子導体
８０Ａ：接地導体
９０：給電システム
９１、９２：シールド導体
２０１、２０１Ａ：第１主面
２０２、２０２Ａ：第２主面
２１１、２１１Ａ：第１側面
２１２、２１２Ａ：第２側面
４１０、４１０Ａ：第１主導体
４１０ＡＷ：幅広部
４１１、４１１Ａ：第２主導体
４１２、４１２Ａ：第３主導体
４１２Ａ：第３主導体
５１０、５１０Ａ、５１０Ｄ：第１検出導体
５１１、５１１Ａ、５１１Ｄ：第３検出導体
５１２、５１２Ａ、５１２Ｄ：第４検出導体
５１３、５１３Ａ、５１３Ｄ：第２検出導体
７００、８０１、８０２、８０３、９３０、９３０：ビア導体
９０１：給電装置
９０２：受電装置
９１１、９１２：シールド導体
９２１、９２２：弧状導体
９２３：接続導体
Ｃ１：コンデンサ
Ｃ２：コンデンサ
Ｃ３：入力コンデンサ
Ｃ４：コンデンサ
Ｇ９１：ギャップ
Ｌ１：コイル
Ｌ２：コイル
Ｌ３：コイル
Ｌ４：コイル
Ｍ１、Ｍ２：スイッチ素子
ＰＣ：ノート型
Ｒ１：負荷
Ｒ２：抵抗
Ｖ１：直流電源

Claims (8)

1. 互いに対向する第１主面および第２主面と、前記第１主面および前記第２主面に連接し互いに対向する第１側面および第２側面と、を有する基体と、
   該基体に形成され、互いに磁界結合する主導体および検出導体と、
   を備え、
   前記検出導体は、前記基体の内部に形成され、スパイラル形状を有し、
   前記スパイラル形状の巻回軸は、前記第１主面、前記第２主面、前記第１側面、および前記第２側面に平行な第１方向を向いており、
   前記主導体は、前記基体における前記検出導体の外側であって、前記基体の前記第１側面、前記第１主面、および、前記第２側面に沿って形成され、前記第１方向に略直交する方向に沿って連続する形状であり、
   前記基体は、磁性体部と非磁性体部とを備え、
   前記磁性体部は、前記検出導体の巻回形の内側の少なくとも一部を含むように配置されており、
   前記非磁性体部は、前記主導体と前記検出導体との間の領域の少なくとも一部を含むように配置されている、
   電流検出デバイス。
2. 前記基体は、前記磁性体部を形成する磁性体層と、前記非磁性体部を形成する第１非磁性体層および第２非磁性体層とを備え、前記磁性体層が前記第１非磁性体層と前記第２非磁性体層の間に配置された積層構造であり、
   前記検出導体は、前記第２主面より前記第１主面に近い第１検出導体、前記第１主面よりも前記第２主面に近い第２検出導体、前記第２側面より前記第１側面に近い第３検出導体、および、前記第１側面より前記第２側面に近い第４検出導体を備え、
   前記第１検出導体は、前記磁性体層と前記第１非磁性体層との界面に形成され、
   前記第２検出導体は、前記磁性体層と前記第２非磁性体層との界面に形成されている、
   請求項１に記載の電流検出デバイス。
3. 前記磁性体層には、前記主導体と前記第３検出導体との間、または、前記主導体と前記第４検出導体との間に非磁性体が介在する部分を備える、
   請求項２に記載の電流検出デバイス。
4. 前記主導体は、前記第１主面に沿って延びる第１主導体、前記第１側面に沿って延びる第２主導体、および、前記第２側面に沿って延びる第３主導体を備え、
   前記第２主導体および前記第３主導体は、それぞれ複数本の導体が略平行に配置された形状である、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電流検出デバイス。
5. 前記主導体と前記検出導体との間に配置された第１シールド導体を備える、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電流検出デバイス。
6. 前記主導体と前記第１シールド導体との距離は、前記検出導体と前記第１シールド導体との距離よりも長い、
   請求項５に記載の電流検出デバイス。
7. 前記基体の前記第２主面に形成され、前記主導体の一方端に接続する第１端子導体と、
   前記基体の前記第２主面に形成され、前記主導体の他方端に接続する第２端子導体と、
   前記第１端子導体と前記検出導体との間、または、前記第２端子導体と前記検出導体との間に配置された第２シールド導体と、
   を備える、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電流検出デバイス。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電流検出デバイスを備え、
   前記主導体は、交流電力供給ラインを形成する導体である、
   給電装置。

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