JP2016025685A - 電力供給システム、給電装置、受電装置、及び電力供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率的又は安定的に電力を供給できる電力供給システムを提供する。【解決手段】 電力供給システム１は、スリットが設けられたスリット導波管２０の中にマイクロ波を伝播させ、伝播するマイクロ波を、管内部に挿入した複数の可動ユニット（ペイローダ７０）に搭載したアンテナ７００から取り出し、高周波ダイオードにより整流し、駆動・制御電源とする。また、電力供給システム１では、可動ユニット（ペイローダ７０）の位置・速度・加減速指令等が、無線ネットワークにより個々の可動ユニットに送信され、協調動作するように制御される。【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給システム、給電装置、受電装置、及び電力供給方法に関する。

生産現場を支える技術として大小さまざまな物の搬送がある。さまざまな形態による搬送が行われており簡単に一くくりで分類することは難しく、非接触給電による搬送技術は、この分野においてニッチ分野になる。非接触給電搬送システムは、主に発塵を嫌う半導体工場に使われている。また、廉価な非接触給電搬送システムは、食品・医療・飲料やパッケージング分野にも市場がある。
なお、特許文献１には、マイクロ波等の電磁波の放射により車両に対して給電を行う非接触給電システムであって、電磁波を発生させる電磁波発生装置と、電磁波発生装置から発生した電磁波が伝搬する導波管スロットアンテナと、導波管スロットアンテナ内を伝搬中の電磁波の伝播経路が車両の移動に応じて切り替わるようにスロットを開閉する移動磁石とを備えた非接触給電システムが開示されている。

特開２００８−９２７０３

効率的又は安定的に電力を供給できる電力供給システムを提供することを目的とする。

本発明に係る電力供給システムは、給電装置と受電装置とを含む電力供給システムであって、前記給電装置は、スリットが設けられた中空導波管と、前記中空導波管内に電波を送出する送電部とを有し、前記受電装置は、前記スリットに挿入される棒状又は板状のアンテナと、前記アンテナを介して受信した電波に基づいて、電力を生成する電力生成部とを有する。

好適には、前記送電部は、マイクロ波を前記中空導波管内に送出し、前記スリットは、８ｍｍ以下である。

好適には、前記アンテナが前記スリットに挿入される長さは、送出されるマイクロ波の波長の４分の１以下である。

好適には、前記給電装置は、前記中空導波管の外側に、前記受電装置が前記スリットに沿って移動するようにガイドするガイド部材をさらに有し、前記受電装置は、前記アンテナの一部が前記スリットに挿入された状態で、前記ガイド部材にガイドされて移動する。

好適には、前記受電装置は、前記電力生成部により生成される電力を用いて、前記受電装置を前記スリットに沿って移動させる移動動力部をさらに有する。

好適には、複数の前記受電装置を含み、前記受電装置それぞれは、それぞれの受電装置で使用可能な電力を示す電力情報を送信する送信部を有し、前記給電装置は、前記送信部から電力情報を受信する受信部と、前記受信部により受信された電力情報に基づいて、送出すべき電力を決定する電力決定部とをさらに有し、前記送電部は、前記電力決定部により決定された電力に応じて、送出する電波を変更する。

好適には、前記アンテナが前記スリットに挿入される長さは、１０ｍｍから１５ｍｍであり、前記受電装置それぞれは、前記電力生成部により生成された電力を蓄電する蓄電部をさらに有し、前記送信部は、前記蓄電部により蓄電されている電力を示す情報を、前記電力情報として送信する。

好適には、前記受電装置は、前記スリットと対向する位置に設けられ、チョーク構造を備えたチョークフランジと、前記チョークフランジに設置され、アンテナ近傍に配置されたスラブ型シールドとをさらに有する。

好適には、前記給電装置は、前記中空導波管内の中空空間を分割する金属板であって、挿入された前記アンテナが通過できるような切欠き部が設けられた金属板をさらに有し、前記送電部は、前記金属板により分割された前記中空導波管内に、電波を送出する。

好適には、前記給電装置は、少なくとも前記アンテナの挿入部位が通過できるように、前記中空導波管のスリットから中空空間の内部に凹んだ空間を形成するテフロン製の凹部部材をさらに有する。

好適には、前記給電装置は、前記中空導波管内に設けられ、テフロンで構成された支柱をさらに有し、前記中空導波管は、金属で構成され、前記送電部は、マイクロ波を送出する。

好適には、表面にスリットが設けられた、直線形状又は曲線形状の中空金属管部品と、少なくとも、前記金属管部品の中空断面を覆うことができる金属板部品とをさらに有し、前記中空導波管は、スリット及び中空空間が連続するように、複数の前記中空金属管部品を互いに接続し、かつ、これらの中空金属管部品の接続部位の少なくとも１つに前記金属板部品を挟み込むことにより形成される。

好適には、前記金属板部品と、発振器と、アイソレータと、前記金属板部品の一方の面の近傍で、送出される電波を整合させる整合器と、前記金属板部品の他方の面の近傍で、送出された電波の終端を調整する終端調整器とをユニット化した電源ユニットを有する。

また、本発明に係る給電装置は、スリットが設けられた中空導波管と、前記中空導波管内に電波を送出する送電部とを有する。

また、本発明に係る受電装置は、給電装置に設けられたスリットに一部が挿入できるアンテナと、前記アンテナを介して受信した電波に基づいて、電力を生成する電力生成部とを有する。

また、本発明に係る電源ユニットは、中空導波管の中空空間を分割するための金属板部品と、発振器と、アイソレータと、前記金属板部品の一方の面の近傍で、送出される電波を整合させる整合器と、前記金属板部品の他方の面の近傍で、送出された電波の終端を調整する終端調整器とを有する。

また、本発明に係る電力供給方法は、スリットが設けられた中空導波管の内部に、電波を送出するステップと、前記スリットに挿入されたアンテナを介して電波を受信するステップと、前記アンテナを介して受信した電波に基づいて、電力を生成するステップとを有する。

効率的又は安定的に電力を供給できる電力供給システムを提供することができる。

本実施形態の電力供給システム１の概要を説明する図である。 スリット導波管２０とアンテナ７００の関係を説明する図である。 （Ａ）は、スリット導波管２０に挿入されたアンテナ７００などの断面図であり、（Ｂ）は、マイクロ波電界シミュレーションを示す図である。 ペイローダ７０及びスリット導波管２０のより具体的構成を例示する図である。 電力供給システム１の機能ブロックを例示する図である。 ペイローダ７０のより詳細な機能ブロックを例示する図である。 アンテナ７００の最適な突き出し量を説明するための図である。 テフロン支柱２０８を例示する図である。 電力供給システム１の具体的な構成方法を説明する図である。 電力供給システム１の構成部品を例示する図である。 図１０（Ｂ）の管材部品をより詳細に説明する図である。 電源ユニット４０及び管材部品により構成された電力供給システム１の構成例である。 ２つの電源ユニット４０を用いた電力供給システム１の構成例である。 立体的な搬送ラインを実現する電力供給システム１の構成例である。 変形例におけるマイクロ波の分布を説明するための図である。 変形例のペイローダ７０及びスリット導波管２０の概要を説明する図である。 チョークフランジ８０２及びシールドスラブ８０４を例示する図である。 変形例のペイローダ７０においてマイクロ波電力の取り出し部であるマイクロ波全波整流器の基本ブロック図である。 比較例のワイヤレス給電方法を説明する図である。

［背景］
まず、本発明がなされた背景を説明する。
図１９は、比較例のワイヤレス給電方法を説明する図である。
事前テストとして、図１９のような空芯コイルによる電磁誘導による電力給電のテストを行った。固定側に、パンケーキコイルを設置し、ここに高周波電流を流すことにより、このコイルより５ｍｍ空間を隔てたところに可動部のスラブ片を置くと、表面に渦電流が発生する。この渦電流を利用して可動部側に二次電流を誘起する。この方式では、問題が２つ発生した。
（１）空間ギャップが５ｍｍ以上あると、極端に伝送効率が低下し実用化が難しい
（２）固定側にコイルを密に敷き詰め、かつコイルに流す電力を一定にする必要があるため、システムのコストが大きくなる。
このように、比較例のコイルによる電磁誘導方式では、コストダウンに限界があるため、本発明では、電波によるパワー伝送ラインである導波管を使い、ここに棒状又は板状のアンテナを挿入することにより、電波を外部に取り出す方式に方向転換することにした。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の電力供給システム１の概要を説明する図である。
図１に例示するように、電力供給システム１は、給電装置１０と、複数のペイローダ７０とで構成されている。
給電装置１０は、スリット導波管２０と、スリット導波管２０に電波を供給するマイクロ波発生器３０（具体的には、図中の整合器３００、アイソレータ３０２、及びマイクロ波発振器３０４）と、システムコントローラ４００とを有する。システムコントローラ４００は、無線通信装置４０２を用いて、各ペイローダ７０と無線通信を行い、ペイローダ７０及びマイクロ波発生器３０を制御する。なお、スリット導波管２０は、本発明に係る中空導波管の一例である。また、無線通信装置４０２は、本発明に係る受信部の一例である。
本例のマイクロ波発生器３０は、２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波をスリット導波管２０に供給する。

ペイローダ７０は、本発明に係る受電装置の一例である。ペイローダ７０は、アンテナ７００及び無線通信ユニット７０２を有する。無線通信ユニット７０２は、本発明に係る送信部の一例である。ペイローダ７０は、スリット導波管２０に挿入されたアンテナ７００を介して、マイクロ波を受信し、受信したマイクロ波を電力に変換して、変換された電力を用いて、スリット導波管２０に沿って移動する。

図２は、スリット導波管２０とアンテナ７００の関係を説明する図である。
図２に示すように、スリット導波管２０には連続したスリット２００が形成されており、このスリット２００に棒状又は板状のアンテナ７００を挿入する。本例のスリット導波管２０は、矩形断面を有する中空の金属管であり、管の軸に平行なスリット２００が管の一側壁面に設けられている。なお、スリット導波管２０の壁面は、電波のリークを抑制できる金属メッシュなどで構成されてもよい。本例のアンテナ７００は、スリット２００に挿入可能な太さの棒状アンテナである。
これにより、ペイローダ７０は、アンテナ７００をスリット導波管２０に沿って移動させながら（すなわち、アンテナ７００をスリット導波管２０に挿入した状態を維持しながら）、スリット導波管２０内を伝播するマイクロ波を連続して引き出すことができる。

また、アンテナ７００をスリット導波管２０の壁から導波管内に挿入して、これを導波管の軸方向に移動させる必要があるので、軸方向に平行な溝（スリット２００）を切ることによって、導波管の特性あるいは定在波が乱されないと同時に、この溝から電波漏洩が無いことが必要である。このためには、溝を横切って導波管内面の壁面電流が流れない位置を選んで、この位置に幅の狭い溝（スリット２００）を切ればよい。矩形のスリット導波管２０では、広い面の中央では壁面電流が軸方向にだけ流れているから、この位置に狭い溝を切っても導波管の特性および定在波が乱されることは無い。
スリット２００の幅は、例えば、８ｍｍ以下である。このスリット幅であれば、２．４５ＧＨｚ帯で電波の漏洩が十分に抑制される。

図３（Ａ）は、スリット導波管２０に挿入されたアンテナ７００などの断面図であり、図３（Ｂ）は、マイクロ波電界シミュレーションを示す図である。
図３（Ａ）に例示するように、本例のペイローダ７０に設けられたアンテナ７００は、細長い円柱形状の棒状アンテナである。アンテナ７００の周囲には、同軸パイプ７０２及び誘電体７０４が設けられ、アンテナ７００の端部には、アンテナ終端部７０６が設けられている。
図３（Ｂ）に示すように、矩形断面のスリット導波管２０内を伝播するマイクロ波電力を同軸管から引き出すことができることのシミュレーションを行った。スリット導波管２０に挿入するアンテナの長さは、このシミュレーションから３０ｍｍ以下（λ／４）が良いことがわかった。なお、λは、伝播するマイクロ波の波長である。

図４は、ペイローダ７０及びスリット導波管２０のより具体的構成を例示する図である。
図４に例示するように、スリット導波管２０は、スリット２００が設けられた矩形の導波管であり、スリット２００には、異物の混入を防ぐためテフロンブーツ２０２が組み込まれている。なお、テフロンブーツ２０２は、本発明に係る凹部部材の一例である。
また、スリット導波管２０の外側には、リニアガイド２０４及びラック２０６が設けられている。リニアガイド２０４は、スリット２００と平行に配置され、ペイローダ７０の移動をガイドするガイド部材である。本例のリニアガイド２０４は、スリット２００の外側近傍に配置され、スリット導波管２０と一体で構成されている。
ペイローダ７０は、アンテナ７００と、パルスモータ７１０（移動動力部）と、ピ二オン７１２と、ガイドローラ７１４と、ローラーベース７１６とを有する。パルスモータ７１０は、アンテナ７００を介して取り出された電力を用いて、回転駆動力を生成する。ピ二オン７１２は、ラック２０６の歯とかみ合ったピ二オンギアであり、パルスモータ７１０の回転駆動力によって回転する。２つのガイドローラ７１４は、ローラーベース７１６に回転自在に固定されており、リニアガイド２０４と接した状態で自由に回転する。
より具体的には、ペイローダ７０は、スリット導波管２０内を伝播するマイクロ波電力を、スリット２００に挿入したアンテナ７００より引き出し、ペイローダ７０にある高周波ダイオード（マイクロ波整流回路として後述）により全波整流しパルスモータ７１０の動力源とする。エンコーダ付きのパルスモータ７１０側にピニオン７１２、スリット導波管２０側にラック２０６を取り付け、無線ネットワークにより位置指令、加減速指令及び速度指令とのデータに基づき、ペイローダ７０を移動させる。このペイローダ７０には、電気的な動力源を有するため、ここにアクチェータ等を搭載し複雑な動きに対応することができる。

図５は、電力供給システム１の機能ブロックを例示する図である。
図５に例示するように、マイクロ波発生器３０は、整合器３００、アイソレータとしてのアッテネータ３０２、マイクロ波発振器３０４、高圧電源３０６及び終端調整期３１２を有する。マイクロ波発生器３０は、整合器３００、アッテネータ３０２、マイクロ波発振器３０４、高圧電源３０６及び終端調整期３１２は、協働してスリット導波管２０内に安定的なマイクロ波を定在させる。
ペイローダ７０は、アンテナ７００、マイクロ波整流回路７０４、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０６、電気二重層キャパシタ７０８、モータードライバ７１６及びパルスモータ７１０を有する。なお、電気二重層キャパシタ７０８は、本発明に係る蓄電部の一例である。マイクロ波整流回路７０４は、アンテナ７００を介して受信したマイクロ波を直流電力に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ７０６は、マイクロ波整流回路７０４から入力された直流の電力を、既定電圧の直流電力に変換する。電気二重層キャパシタ７０８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０６から入力された電力を蓄電する。モータードライバ７１６は、電気二重層キャパシタ７０８に蓄えられた電力を用いて、パルスモータ７１０を駆動させる。

図６は、ペイローダ７０のより詳細な機能ブロックを例示する図である。
図６に例示するように、ペイローダ７０は、アンテナ７００、マイクロ波整流回路７０４、ＤＣ−ＤＣコンバータ７０６、電気二重層キャパシタ７０８、モータードライバ７１６及びパルスモータ７１０に加えて、無線通信ユニット７０２、発振・受信部７１２及び制御部７１４を有する。
発振・受信部７１２は、無線通信ユニット７０２を介して、給電装置１０のシステムコントローラ４００（図１）と通信を行う。より具体的には、発振・受信部７１２は、電気二重層キャパシタ７０８に蓄電された電力を用いて、制御部７１４の指示に従って無線通信を行う。
制御部７１４は、電気二重層キャパシタ７０８に蓄電された電力を用いて、ペイローダ７０の動作を制御する。より具体的には、制御部７１４は、発振・受信部７１２を介して、電気二重層キャパシタ７０８に蓄電されている蓄電量を給電装置１０に通知する。さらに、制御部７１４は、発振・受信部７１２を介して給電装置１０のシステムコントローラ４００から受信した制御信号に従って、モータードライバ７１６に移動の指示を行う。

上記構成により、ペイローダ７０の位置指令は、無線通信ユニット７２０ユニットと無線通信装置４０２との間をシリアル通信で結び位置決め制御を行う。また、シリアル通信には、センサーデータや機器の駆動情報を含ませることができる。このようなペイローダ７０を複数設けることにより、高信頼性のネットワークを組み高密度な搬送システムを構築できる。
また、個々のペイローダ７０の位置・加減速や蓄電状態を常にシステム制御側（システムコントローラ４００）が、統合管理しているため、ペイローダ７０同士の衝突回避や運転状況を、無線通信を使いシリアル通信により制御できる。

また、アンテナ７００のスリット導波管２０内への突き出し量は、全てのペイロード７０において同一寸法である。これによりマイクロ波が伝播する際の電界強度は、ペイロード７０毎に異なるため、取り出し電力もバラバラな電力となる。そこで、個々の電力を平準化と取り出し電力の不足を補うため、瞬時に電力を蓄積できる電気二重層キャパシタ７０８をペイローダ７０に設けて、安定した駆動走行を実現する。

また、個々のペイローダ７０で消費される電力が異なるためスリット導波管２０へ出力するマイクロ波電力を常に変化させる必要がある。これを行うには、システムコントローラ４００（電力決定部）が、各ペイローダ７０の制御部７１４から受信した蓄電量（電力情報）に基づいて、スリット導波管２０に送出するマイクロ波の出力パワーを調整する。すなわち、システムコントローラ４００は、フィードバックループにより個々のペイローダ７０から無線通信にて送られてくるペイローダ７０の消費電力を足し算し、規定値より下がらないようマイクロ波出力パワーを調整フィードバックする。

図７は、アンテナ７００の最適な突き出し量を説明するための図である。
複数のペイローダ７０が電力供給システム１に設置された場合に、スリット導波管２０からの複数アンテナによるマイクロ波電力の取り出しを均一化する必要がある。
すなわち、スリット導波管２０に挿入されるアンテナ７００が複数になるため、図７のアンテナ突き出し量Ｌがいずれかのペイローダ７０で長いと、このアンテナ７００より後方は、マイクロ波が伝播しないため、他のペイローダ７０で電力不足となる可能性がある。
この点に関して、実験から、突き出し量Ｌ＝１０〜１５ｍｍが複数アンテナ７００から同時にマイクロ波電力を取り出すのに最適なアンテナ突き出し量であることがわかった。

図８は、テフロン支柱２０８を例示する図である。
図８に例示するように、本例のスリット導波管２０は、片方がオーバーハングしている構造のため、導波路内寸維持と補強のため、テフロン（登録商標）支柱２０８がスリット導波管２０の中に一定間隔で設置されている。このテフロン支柱２０８は、マイクロ波電力の低減を極力少なくするため、テフロン（登録商標）で構成されている。

図９は、電力供給システム１の具体的な構成方法を説明する図である。
図１０は、電力供給システム１の構成部品を例示する図である。
図９及び１０に例示するように、電力供給システム１は、電源ユニット４０（図１０（Ａ））と、複数の管材部品（図１０（Ｂ））とを組み合わせて構成される。電源ユニット４０には、整合器３００、アイソレータ３０２、マイクロ波発振器３０４、終端調整器３１２、及び、セパレータフランジ４５０（後述）が、互いに接続され組み込まれた状態で一体化している。電源ユニット４０には、高圧電源３０６、システムコントローラ４００、及び無線通信装置４０２がさらに含まれてもよい。
セパレータフランジ４５０は、スリット導波管２０の中空空間（導波空間）を分割する分割板４５４（後述）を有し、分割版４５４により分割された一方の端部近傍に整合器３００が設けられ、分割版４５４により分割された他方の端部近傍に終端調整器３１２が設けられている。

管材部品には、図１０（Ｂ）に例示するように、１８０度湾曲した１８０°ベンドスリット導波管５０、９０度湾曲した９０°ベンドスリット導波管５２、直線状のロング直線スリット導波管５４及びショート直線スリット導波管５６、並びに、導波管結合フランジ５８が含まれる。これらの管材部品を組み合わせて互いに接続させることにより、図９に例示するスリット導波管２０が形成され、さらに、電源ユニット４０を組み込むことにより、電力供給システム１が完成する。なお、上記管材部品は、本発明に係る中空金属管部品の一例である。

図１１は、図１０（Ｂ）の管材部品をより詳細に説明する図である。
図１１（Ａ）に例示するように、１８０°ベンドスリット導波管５０、９０°ベンドスリット導波管５２、ロング直線スリット導波管５４、及びショート直線スリット導波管５６は、いずれも、スリットが設けられたスリット管体５００と、このスリット管体のスリット近傍に設けられたガイド部分５０４と、スリットが設けられた壁面の隣の壁面に設けられたラック部分５０６とを有する。これらのスリット導波管５２〜５６が、それらの端部で導波管結合フランジ５８によって結合されることによって、スリット、ガイド部分５０４及びラック部分５０６が連続することとなり、それぞれ、図４のスリット２００、リニアガイド２０４及びラック２０６となる。

図１１（Ｂ）に例示するように、セパレータフランジ４５０は、管材部品と基本的に同様の断面形状を有するが、分割板４５４を含む点で管材部品と異なる。すなわち、セパレータフランジ４５０は、マイクロ波の導波管内を分割する金属製の分割板４５４（金属板）と、スリット管体４５２と、ガイド部分４５６と、ラック部分４５８とを有する。なお、セパレータフランジ４５０は、本発明に係る金属板部品の一例である。
分割版４５４には、アンテナ７００が通過できる程度の大きさ及び形状の切欠き部が設けられており、この切欠き部には、テフロンブーツ２０２が挿入できる。セパレータフランジ４５０のガイド部分４５６は、管材部品のガイド部分５０４とほぼ同じ断面形状（スリット導波管の軸と直交する断面）であり、これらとスリット導波管の軸方向に連続してリニアガイド２０４となる。セパレータフランジ４５０のラック部分４５８は、管材部品のラック部分５０６とほぼ同じ断面形状（スリット導波管の軸と直交する断面）であり、これらとスリット導波管の軸方向に連続してラック２０６となる。

上記電源ユニット４０及び管材部品を組み合わせることにより、マイクロ波リークが無く、かつ、可動部のガイドレールのベースを兼ねるスリット導波管２０の剛性を高くし、精度良い組立が可能になる。また、搬送用途に合わせてレイアウトを簡単に構成できる。
管材部品（すなわちスリット導波管２０）は、例えば、アルミニウムの引き抜き材で製造される。スリット導波管の結合部は、図１１（Ａ）のように結合フランジを管材部品にボルトにて取り付けて、スリット導波管２０の管材部品同士を結合します。
スリット導波管２０の結合部５１０は、ラビリンス構造を採用するので、ここからのマイクロ波漏洩を抑制できる。

図１２は、電源ユニット４０及び管材部品により構成された電力供給システム１の構成例である。
図１２に例示するように、特殊ショート直線スリット導波管を１本と、１８０°ベンドスリット導波管５０を１本と、９０°ベンドスリット導波管５２を２本と、ロング直線スリット導波管５４を１本と、ショート直線スリット導波管５６を１本とを導波管結合フランジ５８で連結させて、トラック形状のスリット導波管２０を形成し、形成されたスリット導波管２０に電源ユニット４０を組み込むことにより、楕円形の軌道を有する電力供給システム１が構成できる。
トラック形状のスリット導波管２０の中空空間（導波空間）は、電源ユニット４０のセパレータフランジ４５０によって完全に分割され、この分割位置を端部として整合器と終端調整器との間に定在マイクロ波を発生させることができる。なお、ペイローダ７０の軌道は、セパレータフランジ４５０で分割されることはなく、トラック状となる。

図１３は、２つの電源ユニット４０を用いた電力供給システム１の構成例である。
図１３に例示するように、搬送ラインが長い場合には、２つの電源ユニット４０をスリット導波管２０に組み込んで、複数の導波空間を形成し、それぞれの電源ユニット４０がそれぞれの導波空間に定在マイクロ波を発生させることにより、長い搬送ライン全域で定在マイクロ波による電力の供給が可能になる。
このように、電源ユニット４０のセパレータフランジ４５０によって、スリット導波管２０の中空空間を分割することにより、異なるマイクロ波源からの干渉を防ぎ、長い搬送ライン（ペイローダ７０の軌道）の全域にわたって安定的に電力を供給できる。

図１４は、立体的な搬送ラインを実現する電力供給システム１の構成例である。
図１４に例示するように、管材部品と電源ユニット４０を組み合わせることにより、立体的な搬送ラインを有する電力供給システム１も構成できる。

以上説明したように、本例の電力供給システム１によれば、スリット導波管２０内を伝播するマイクロ波を、管内部に挿入した複数の可動ユニット（ペイローダ７０）に搭載したアンテナ７００から取り出し、高周波ダイオードにより整流し、駆動・制御電源とすることができる。また、本例の電力供給システム１によれば、可動ユニット（ペイローダ７０）の位置・速度・加減速指令等は、無線ネットワークにより個々の可動ユニットに送信され、協調動作するように制御される。これにより幅広いニーズに対応する搬送システムの基礎を構築できる。
これらによって、非接触給電（ワイヤレス給電）による搬送システムが、自由度のあるライン構成で実現でき、低コストで多方面への展開が期待できる。特に、本例の電力供給システム１は、応用の拡張性、単位長さ当りのイニシャルコスト、長距離搬送性、複数ペイローダの独立可動性、給電の安定性等の点で、比較例よりも優れる。

［変形例］
次に、上記実施形態の変形例を説明する。
図１５〜図１８は、チョークフランジ８０２及びシールドスラブ８０４が設けられた電力供給システム１を説明する図である。
スリット導波管２０に挿入されたアンテナ７００からマイクロ波電力を取り出す。アンテナ７００は、ペイローダ７０（可動部）に取り付けられているためスリット導波管２０が固定側となり、マイクロ波全波整流回路は可動部側となる。この間は、１〜２ｍｍのギャップで離れているが、このギャップがあまり大きいと、マイクロ波が漏れる可能性がある。そこで、本変形例では、図１６及び１７に例示するように、可動部側（ペイローダ７０）に、λ／２チョークを形成するようにチョークフランジ８０２を配置し、中央部にアンテナが貫通するようにする。この貫通部は、特性インピーダンスが５０Ωとなるように設計されている。

また、図１５に示すように、スリット導波管２０の長手方向を導波管内部から見る（Ｐカラ見ル）と、スリット方向にマイクロ波が漏れる空間が存在する。これを防ぐため、図１７に例示するようにシールドスラブ８０４をチョークフランジ８０２に取り付け、かつ、ペイローダ７０が移動するのを妨げないように、スリット導波管２０のスリット２００の幅より薄くしてある。これによりスリットの長手方向のマイクロ波リーク量を最小限にすることができる。
図１８は、変形例のペイローダ７０においてマイクロ波電力の取り出し部であるマイクロ波全波整流器の基本ブロック図を示す。本変形例では、チョークフランジ８０２によりマイクロ波の漏洩が極力抑制された状態で、アンテナ７００が矩形のスリット導波管２０からマイクロ波を取り出し、取り出されたマイクロ波は、フィルターを通して、全波整流部で整流され、さらにフィルターを通して、ＤＣ−ＤＣコンバータに入力される。

１…電力供給システム
１０…給電装置
２０…スリット導波管
３０…マイクロ波発生器
４０…電源ユニット
７０…ペイローダ
７００…アンテナ

Claims (17)

1. 給電装置と受電装置とを含む電力供給システムであって、
   前記給電装置は、
   スリットが設けられた中空導波管と、
   前記中空導波管内に電波を送出する送電部と
   を有し、
   前記受電装置は、
   前記スリットに挿入される棒状又は板状のアンテナと、
   前記アンテナを介して受信した電波に基づいて、電力を生成する電力生成部と
   を有する
   電力供給システム。
2. 前記送電部は、マイクロ波を前記中空導波管内に送出し、
   前記スリットは、８ｍｍ以下である
   請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記アンテナが前記スリットに挿入される長さは、送出されるマイクロ波の波長の４分の１以下である
   請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記給電装置は、
   前記中空導波管の外側に、前記受電装置が前記スリットに沿って移動するようにガイドするガイド部材
   をさらに有し、
   前記受電装置は、前記アンテナの一部が前記スリットに挿入された状態で、前記ガイド部材にガイドされて移動する
   請求項１に記載の電力供給システム。
5. 前記受電装置は、
   前記電力生成部により生成される電力を用いて、前記受電装置を前記スリットに沿って移動させる移動動力部
   をさらに有する
   請求項４に記載の電力供給システム。
6. 複数の前記受電装置を含み、
   前記受電装置それぞれは、
   それぞれの受電装置で使用可能な電力を示す電力情報を送信する送信部
   を有し、
   前記給電装置は、
   前記送信部から電力情報を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された電力情報に基づいて、送出すべき電力を決定する電力決定部と
   をさらに有し、
   前記送電部は、前記電力決定部により決定された電力に応じて、送出する電波を変更する
   請求項１に記載の電力供給システム。
7. 前記アンテナが前記スリットに挿入される長さは、１０ｍｍから１５ｍｍであり、
   前記受電装置それぞれは、
   前記電力生成部により生成された電力を蓄電する蓄電部
   をさらに有し、
   前記送信部は、前記蓄電部により蓄電されている電力を示す情報を、前記電力情報として送信する
   請求項６に記載の電力供給システム。
8. 前記受電装置は、
   前記スリットと対向する位置に設けられ、チョーク構造を備えたチョークフランジと、
   前記チョークフランジに設置され、アンテナ近傍に配置されたスラブ型シールドと
   をさらに有する
   請求項１に記載の電力供給システム。
9. 前記給電装置は、
   前記中空導波管内の中空空間を分割する金属板であって、挿入された前記アンテナが通過できるような切欠き部が設けられた金属板
   をさらに有し、
   前記送電部は、前記金属板により分割された前記中空導波管内に、電波を送出する
   請求項１に記載の電力供給システム。
10. 前記給電装置は、
    少なくとも前記アンテナの挿入部位が通過できるように、前記中空導波管のスリットから中空空間の内部に凹んだ空間を形成するテフロン（登録商標）製の凹部部材
    をさらに有する
    請求項１に記載の電力供給システム。
11. 前記給電装置は、
    前記中空導波管内に設けられ、テフロン（登録商標）で構成された支柱
    をさらに有し、
    前記中空導波管は、金属で構成され、
    前記送電部は、マイクロ波を送出する
    請求項１に記載の電力供給システム。
12. 表面にスリットが設けられた、直線形状又は曲線形状の中空金属管部品と、
    少なくとも、前記金属管部品の中空断面を覆うことができる金属板部品と
    をさらに有し、
    前記中空導波管は、スリット及び中空空間が連続するように、複数の前記中空金属管部品を互いに接続し、かつ、これらの中空金属管部品の接続部位の少なくとも１つに前記金属板部品を挟み込むことにより形成される
    請求項１に記載の電力供給システム。
13. 前記金属板部品と、
    発振器と、
    アイソレータと、
    前記金属板部品の一方の面の近傍で、送出される電波を整合させる整合器と、
    前記金属板部品の他方の面の近傍で、送出された電波の終端を調整する終端調整器と
    をユニット化した電源ユニット
    を有する
    請求項１２に記載の電力供給システム。
14. スリットが設けられた中空導波管と、
    前記中空導波管内に電波を送出する送電部と
    を有する給電装置。
15. 給電装置に設けられたスリットに一部が挿入できるアンテナと、
    前記アンテナを介して受信した電波に基づいて、電力を生成する電力生成部と
    を有する受電装置。
16. 中空導波管の中空空間を分割するための金属板部品と、
    発振器と、
    アイソレータと、
    前記金属板部品の一方の面の近傍で、送出される電波を整合させる整合器と、
    前記金属板部品の他方の面の近傍で、送出された電波の終端を調整する終端調整器と
    を有する電源ユニット。
17. スリットが設けられた中空導波管の内部に、電波を送出するステップと
    前記スリットに挿入されたアンテナを介して電波を受信するステップと、
    前記アンテナを介して受信した電波に基づいて、電力を生成するステップと
    を有する電力供給方法。

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