JP2016197943A - ワイヤレス給電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置ずれによる効率低下又は電磁波漏洩の問題を解決するとともに、給電対象との位置合わせ用に別途専用システムを用いることなく、送電、受電アンテナの構成要素を用いて実現するワイヤレス給電方法を提供する。
【解決手段】 送電アンテナ２０３と受電アンテナ２０５と同一平面上に設けられた調整用アンテナ素子２０８、２０９、２１０、２１１において受電した電力量を用いて、送電アンテナと受電アンテナとの回転ずれ及び位置ずれを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波（マイクロ波）により電力をワイヤレスで送電するワイヤレス給電方法に関するものである。

近年、電磁波により電力を伝送し、ワイヤレスで給電する技術の開発が進んでいる。電
磁波によるワイヤレス給電技術の一例としては、数１００ｋＨｚから数ＭＨｚの周波数帯の電磁波を用い、電磁誘導又は磁気共鳴といった数ｍ以下の近距離で磁界の結合又は共鳴を用いる方法がある。

また、送電装置から受電装置までの距離が遠方な場合のワイヤレス電力伝送方法として、マイクロ波を用いたシステムがある。数百ＭＨｚから数ＧＨｚのマイクロ波ビームを用いることで、電力を遠方の受電装置まで伝送することが可能となる。このようなワイヤレス電力伝送システムの一例として、太陽光パネルを搭載した人工衛星を赤道上空へ打ち上げ、太陽光によって発電した電力を地上の受電装置へ送電する宇宙太陽光発電システム又は遠方の離島へ配置された受電装置へ送電するシステム等がある。

前記のようなマイクロ波による電力伝送方法は、他方式に比べて、送電距離の自由度が高く、電気自動車又はロボットといった移動する物体へ給電するシステムが提案されている。

しかしながら、前記のような電力伝送方法は、給電対象の移動による送電位置の変動に伴い、マイクロ波ビームを受電装置へ適切に伝送できずに、送電効率の変動、外部へ漏洩する電磁波の安全性の問題、他の機器への影響、又は、他の電波との干渉の問題を有している。

このような問題に対して、マイクロ波ビームを外部へ漏らさず正確に効率良く受電装置へ伝送することが求められている。そのため、受電側である移動体の位置を認識して、給電位置に移動体を誘導する方法(特許文献１)、又は、送電側の装置を機械的に制御することにより、受電アンテナの位置に合わせた送電を実現する方法(特許文献２)が提供されている。

図１１は、従来の電力伝送システムの構成の一例を示す図である。マイクロ波発生部１０１からマイクロ波伝送路１０２を経由して、送電アンテナ１０３へマイクロ波電力が供給される。マイクロ波伝送路１０２には、分配器、場合によっては増幅器が含まれる。送電アンテナ１０３は、受電アンテナ１０５の移動範囲(位置ズレ範囲)をカバーできる大きなサイズの送電面を持っている。その送電面において、受電アンテナ１０５の受電面に対応する部分のみを送電アンテナの開口１０４とし、その開口１０４から電磁波を放射し、開口１０４以外の部分からは電磁波を放射しない構造とすることにより、効率的なマイクロ波送電を実現している。受電アンテナ１０５で受電された電磁波は、電力変換回路１０６において適切な電力へ変換された後、給電対象１０７へ電力供給される。

特開２０１３−２３６５２４号公報 特開２００８−９２７０３号公報

しかしながら、従来の電力伝送方法では、送電位置を認識する構成が必要であると共に、送電アンテナを、受電アンテナの位置ズレをカバーできるだけの、大型アンテナとする必要があり、送電及び受電の基本的な機能以外に、大型で複雑な構成が必要となり、実用的な構成ではなかった。

前記の従来の電力伝送方法における問題点を解消し、位置ずれによる効率低下又は電磁波漏洩の問題を解決するとともに、給電対象との位置合わせ用に別途専用システムを用いることなく、送電及び受電アンテナの構成要素を用いて送電アンテナと受電アンテナの回転調整及び位置調整を実現することができるワイヤレス給電方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、複数のアンテナ素子を平面上に配置して構成された送電アンテナと受電アンテナとの間をマイクロ波により電力伝送するワイヤレス給電方法であって、前記受電アンテナと同一平面上で前記受電アンテナの中心から等距離に配置された複数の調整用アンテナ素子が、前記送電アンテナから放射されたマイクロ波ビームを受電し、受電した電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの回転ずれ及び位置ずれを調整することを特徴とする。

以上のように、本発明の前記態様にかかるワイヤレス給電方法によれば、実際の電力伝送に用いるマイクロ波ビームを用いて、その電力量から回転調整及び位置調整を行うため、高精度で漏洩電力の少ない安全なワイヤレス給電を実施できる。

本発明の一実施形態にかかるワイヤレス給電方法を示す図 前記ワイヤレス給電方法で使用する調整用アンテナ素子の配置を示す図 調整前の受電アンテナ上での電力分布を示す図 調整後の受電アンテナ上での電力分布を示す図 前記ワイヤレス給電方法で使用する調整方法を示すフローチャート 前記ワイヤレス給電方法で使用する回転方向調整を示す図 前記ワイヤレス給電方法で使用する受電面に対して平行移動調整を示す図 前記ワイヤレス給電方法で使用する受電面に対して垂直移動調整を示す図 前記ワイヤレス給電方法で使用可能な３つの調整用アンテナ素子の配置を示す図 前記ワイヤレス給電方法で使用可能な２つの調整用アンテナ素子の配置を示す図 従来のワイヤレス給電方法を示す図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態におけるワイヤレス給電方法及びワイヤレス給電方法を実施するためのワイヤレス給電装置を示す図である。

ワイヤレス給電方法は、複数のアンテナ素子を平面上に配置して構成された送電アンテナ２０３と受電アンテナ２０５との間をマイクロ波ビーム２０４により電力伝送する。より具体的には、ワイヤレス給電方法は、マイクロ波発生部２０１からマイクロ波伝送路２０２（分配器、場合によっては位相器、増幅器を含む）を経由して、複数のアンテナ素子から構成された送電アンテナ２０３へ電力供給され、送電アンテナ２０３は、複数のアンテナからの合成されたマイクロ波ビーム２０４を放射する。放射されたマイクロ波ビーム２０４は、複数のアンテナ素子から構成された受電アンテナ２０５で受電され、電力変換回路２０６においてマイクロ波を適切な直流電力へ変換後、給電対象２０７へ電力供給を行う。給電対象２０７としては、例えば自律移動装置などの移動体が例示できる。

ここで、本実施形態では、電力供給を行う前に、受電アンテナ２０５と同一平面上に設置された４つの調整用アンテナ素子２０８、２０９、２１０、２１１により、送電アンテナ２０３から放射されたマイクロ波ビーム２０４を受電し、その受電した電力量から送電アンテナ２０３と受電アンテナ２０５との位置ズレと回転ズレとをそれぞれ検出してそれぞれ調整することを特徴とする。なお、受電アンテナ２０５を搭載した給電対象２０７は、移動機構５０１及び垂直方向移動機構５０４及び回転機構５０２を保有しているものとする。一例として、この実施形態では、受電アンテナ２０５と、４つの調整用アンテナ素子２０８、２０９、２１０、２１１と、送電アンテナ２０３とは、矩形形状で構成されている。

ここで、調整用アンテナ素子２０８、２０９、２１０、２１１の配置についての一例を図２に示す。受電アンテナ２０５は、受電アンテナ２０５と同一平面上にあり、かつ、受電アンテナ２０５の中心４０２で互いに直交交差する軸３０１、軸３０２を回転軸とした回転動作、軸３０１、軸３０２に沿った平行移動、及び受電アンテナ２０５の受電面に対して垂直移動をするものとする。

この場合の調整用アンテナ素子２０８、２０９、２１０、２１１の配置を図２に示す。調整用アンテナ素子２０８と２１０とは、軸３０２上にあり、受電アンテナ２０５の中心４０２から等距離で対称な位置にあるものとする。調整用アンテナ素子２０９と２１１とは、軸３０１上にあり、受電アンテナ２０５の中心４０２から等距離で対称な位置にあるものとする。同じ軸３０２上に配置された調整用アンテナ素子２０８と２１０とは、同じ形状及び同じ構造を有している。また、同じ軸３０１上に配置された調整用アンテナ素子２０９と２１１とは、同じ形状及び同じ構造を有している。

移動機構５０１及び垂直方向移動機構５０４としては、それぞれ一例として、給電対象２０７自体の有する駆動装置により、軸３０１、軸３０２沿い及び受電面の垂直方向沿いにそれぞれ直線的に移動可能として構成することができる。また、移動機構５０１及び垂直方向移動機構５０４のそれぞれの別の例としては、給電対象２０７の駆動装置とは別に、軸３０１、軸３０２沿い及び受電面の垂直方向沿いにそれぞれ直線的に受電アンテナ２０５を移動可能な機構で構成することもできる。

回転機構５０２としては、一例として、給電対象２０７自体の有する駆動装置により、軸３０１、軸３０２回りにそれぞれ回転可能として構成することができる。また、回転機構５０２の別の例としては、給電対象２０７の駆動装置とは別に、軸３０１、軸３０２回りにそれぞれ回転可能として構成することができる。

ここで、図３及び図４を用いて、放射されたマイクロ波ビーム２０４の位置と受電アンテナ２０５上での受電電力との分布の関係について説明する。横軸は受電アンテナ面上での放射されたマイクロ波ビーム２０４の位置を示し、縦軸は各位置において受電した電力量を示す。ここで、受電アンテナ２０５の中心の位置を４０２とし、調整用アンテナ素子２０８及び２１０、又は、２０９及び２１１の位置を４０５、４０６とする。前記の通り、調整用アンテナ素子２０８及び２１０、又は、２０９及び２１１の位置４０５と４０６とは受電アンテナ２０５の中心の位置４０２から等距離で対称な位置関係となる。また、ある状態における受電アンテナ２０５上での電力分布において、最も大きい電力量の点をマイクロ波ビーム中心の位置４０１とする。

図３に、送電アンテナ２０３に対して受電アンテナ２０５の位置と角度とがずれた状態での受電アンテナ２０５上での受電電力分布を示す。この状態では、調整用アンテナ素子２０８及び２１０、又は、２０９及び２１１の位置４０５と４０６とにおける電力量４０５ａと４０６ａとは一致していないとともに、マイクロ波ビーム２０４の中心の位置４０１は、受電アンテナ中心の位置４０２と一致せず、その電力量４０１ａは、所望とする電力量４０３より小さい値となっている。

一方、図４に、送電アンテナ２０３に対して受電アンテナ２０５の位置と角度とが調整された状態での電力分布を示す。この状態では、調整用アンテナ素子２０８及び２１０、又は、２０９及び２１１の位置４０５と４０６との電力量は、４０４に示す値で一致しているとともに、マイクロ波ビーム中心の位置４０１は、受電アンテナ中心の位置４０２と一致し、その電力量４０１ａは、所望とする電力量４０３より大きい値となっている。このような状態を送電アンテナ２０３と受電アンテナ２０５との位置及び回転調整が完了した状態とする。

従って、本実施形態においては、図３に示すような位置及び角度がずれた状態、つまり、調整用アンテナ素子２０８及び２１０、又は、２０９及び２１１の位置４０５と４０６における受電量が一致していない状態から、移動機構５０１及び垂直方向移動機構５０４及び回転機構５０２により回転動作及び位置移動動作を行うことで、図４に示すような調整用アンテナ素子２０８及び２１０、又は、２０９及び２１１の位置４０５と４０６との電力量の値が電力量４０４で一致する状態へ調整することで、送電アンテナ２０３と受電アンテナ２０５との位置及び回転調整を行うものである。

回転と位置とを調整するための装置構成としては、各調整用アンテナ素子２０８、２０９、２１０、２１１の電力を計測する電力計５０８、５０９、５１０、５１１と、記憶部５２０と、探索部５１９と、演算部５０５と、判定部５０３と、制御装置５００と、移動機構５０１及び垂直方向移動機構５０４及び回転機構５０２とで構成されている。制御装置５００は、電力計５０８、５０９、５１０、５１１と、記憶部５２０と、探索部５１９と、演算部５０５と、判定部５０３と、移動機構５０１及び垂直方向移動機構５０４及び回転機構５０２とに接続されて、電力計５０８、５０９、５１０、５１１で検出された電力量を基に、探索部５１９で探索動作又は演算部５０５で演算動作及び判定部５０３での判定動作を行わせたのち、移動機構５０１又は垂直方向移動機構５０４又は回転機構５０２を独立して駆動制御する。

受電アンテナ２０５の回転と位置とを調整する方法のフローチャートを図５に示し、各ステップを図６と、図７と、図８とを用いて説明する。これらの調整動作は、制御装置５００での制御動作の下に行う。

調整の基本的な流れは、回転方向の調整を行う第１のステップＳ１と、受電面に対して平行移動の調整を行う第２のステップＳ２と、受電に対して垂直移動の調整を行う第３のステップＳ３とで構成されている。調整用アンテナ素子２０８で受電した電力をＰ２０８とし、調整用アンテナ素子２０９で受電した電力量をＰ２０９とし、調整用アンテナ素子２１０で受電した電力量をＰ２１０とし、調整用アンテナ素子２１１で受電した電力量をＰ２１１とし、これらの電力量を電力計５０８、５０９、５１０、５１１で検出しながら回転と平行移動とのそれぞれの調整を行うものとする。

まず、第１のステップＳ１として、回転方向の調整を行う。この調整には、回転調整を行う回転軸上に配置された調整用アンテナ素子が受電する電力量を用いる。これにより、回転動作中に送電アンテナ２０３と調整用アンテナ素子との距離は変わらず、角度のみが変わることになり、回転動作に伴う距離変化の影響を無視することができ、最も効率的に受電できる角度を探索することが可能となる。

図６に、一例として、軸３０１を回転軸として回転させる場合について説明する。ここで、軸３０１上にある調整用アンテナ素子２０９が受電した電力量Ｐ２０９、もしくは、軸３０１上にある調整用アンテナ素子２１１が受電した電力量Ｐ２１１の値を電力計５０９又は５１１で観測し、電力量Ｐ２０９又は電力量Ｐ２１１の値が最も大きくなる角度まで、軸３０１回りに受電アンテナ２０５を回転機構５０２で回転調整する。このように回転調整することで、電力を最も効率良く受電できる角度まで、軸３０１回りに受電アンテナ２０５の回転角度を調整することが可能となる。その方法としては、現在の初期角度から軸３０１を回転軸として正転、反転方向にそれぞれ一定角度まで、例えば９０度まで、回転機構５０２で回転させながら電力量Ｐ２０９もしくは、電力量Ｐ２１１を電力計５０９又は５１１で検出し、それぞれの角度における電力量を制御装置５００を介して記憶部５２０に保存する。次いで、制御装置５００の下に、その記憶部５２０に保存した電力量の中から最大の電力量を探索部５１９で探索し、回転機構５０２により、探索部５１９探索した最大の電力量に対応する角度まで、軸３０１回りに受電アンテナ２０５を回転させることで、調整できる。なお、図６では、軸３０１を回転軸とした調整を示しているが、同様に軸３０２の回転軸とした調整についても、調整用アンテナ素子２０８が受電した電力量Ｐ２０８もしくは調整用アンテナ素子２１０が受電した電力量Ｐ２１０の値を電力計５０８又は５１０で検出し、それぞれの角度における電力量を制御装置５００を介して記憶部５２０に保存する。次いで、制御装置５００の下に、その記憶部５２０に保存した電力量の中から最大の電力量を探索部５１９で探索し、回転機構５０２により、探索部５１９で探索した最大の電力量に対応する角度まで、軸３０１回りに受電アンテナ２０５を回転することで調整が実施できる。なお、軸３０１での回転と軸３０２での回転との順番は、どちらを先に行っても良いものとし、どちらかのみを実施しても良いものとする。また、この回転調整のステップにおいて、調整前と調整後の回転角度を記憶部５２０に保存しておく。

次に、第２のステップＳ２として、受電面に対して平行移動の調整について説明する。その方法は、調整用アンテナ素子２０８、２０９、２１０、２１１でマイクロ波を受電し、その電力量を検出し、その電力差がなくなるまで移動調整する方法である。実際には、電力差がないとみなせるだけの閾値を設け、電力差がその閾値内に入るまで移動機構５０１で移動調整を行う。例えば、調整用アンテナ素子２０８と調整用アンテナ素子２１０を用いた場合を図７に示す。調整用アンテナ素子２０８が受電した電力量Ｐ２０８と調整用アンテナ素子２１０が受電した電力量Ｐ２１０を電力計５０８，５１０で検出し、その電力差を演算部５０５で算出する。その演算部５０５で算出した電力差が閾値よりより大きく、電力量Ｐ２０８の方が電力量Ｐ２１０より大きいと判定部５０３で判定すれば、軸３０１に沿って調整用アンテナ素子２０８の方向へ移動し、その電力差が閾値内に入ると判定部５０３で判定するまで移動機構５０１で移動調整する。逆に、電力量Ｐ２０８の方が電力量Ｐ２１０より小さいと判定部５０３で判定すれば、軸３０１に沿って調整用アンテナ素子２１０の方向へ移動機構５０１で移動し、電力差が閾値内に入るまで移動機構５０１で調整する。軸３０２に沿った動作についても同様に、調整用アンテナ素子２０９が受電した電力量Ｐ２０９と調整用アンテナ素子２１１が受電した電力量Ｐ２１１を電力計５０９，５１１で検出し、電力差を演算部５０５で算出し、その電力差が閾値より大きく、電力量Ｐ２０９の方が電力量Ｐ２１１より大きいと判定部５０３で判定すれば、軸３０２に沿って調整用アンテナ素子２０９の方向へ移動機構５０１で移動し、電力差が閾値内に入るまで移動機構５０１で調整する。逆に、電力量Ｐ２０９の方が電力量Ｐ２１１より小さいと判定部５０３で判定すれば、軸３０２に沿って調整用アンテナ素子２１１の方向へ移動機構５０１で移動し、電力差が閾値内に入るまで移動機構５０１で調整する。なお、軸３０１に沿った移動調整と軸３０２に沿った移動調整とを実行する順番については、どちらを先に行っても良く、同時に行っても良く、どちらか片方だけを行っても良いものとする。また、この移動調整のステップＳ２において、調整前と調整後との移動量を記憶部５２０に保存しておく。

前記に示した回転調整の第１のステップＳ１と平行移動調整の第２のステップＳ２とが終了したところで、回転調整と平行移動調整とが完了し、次の第３のステップＳ３へ進めるかを判定部５０３で判別する（ステップＳ２Ａ）。その判別方法は、記憶部５２０に保存された第１のステップＳ１において回転した角度、及び記憶部５２０に保存された第２のステップＳ２において移動した移動量が、ある閾値より小さく、再度、回転調整及び移動調整を行う必要がないと判定部５０３で判断できた場合、回転調整及び移動調整を完了したものと判定部５０３で判別する。逆に、第１のステップＳ１において回転した角度がある閾値より大きいこと、第２のステップＳ２における移動量がある閾値より大きいこと、のいずれか、または両方が成立していると判定部５０３で判別する場合は、再度調整が必要と判定部５０３で判別し、再び、第１のステップＳ１へ戻り、調整を繰り返す。この調整を、前記の回転及び移動調整が完了と判定部５０３で判別できるまで繰り返し、完了した後に第３のステップＳ３へ進む。

次に、第３のステップＳ３として、受電アンテナ２０５の受電面の垂直方向への調整を垂直方向移動機構５０４で行う。この方法を図８に示す。受電アンテナ２０５の受電面に対して垂直方向へ受電アンテナ２０５を垂直方向移動機構５０４で移動し、調整用アンテナ素子２０８と２１０との電力量Ｐ２０８とＰ２１０とが図４に示す調整完了状態での電力量４０４と一致するまで、垂直方向移動機構５０４で移動する。実際には、電力量Ｐ２０８と電力量４０４との電力差、及び、電力量Ｐ２１０と電力量４０４との電力差を検出し、電力差がないとみなせるだけの閾値に対して、電力差が閾値内に入ったと判定部５０３で判定する場合、垂直移動の調整が完了したと判定部５０３で判別する（ステップＳ３Ａ）。逆に、電力量Ｐ２０８とＰ２１０とのいずれか、もしくは両方が電力量４０４と比較して閾値以内に入らなかったと判定部５０３する場合、あるいは移動に伴い電力量Ｐ２０８とＰ２１０との電力差が大きくなり、前記第２のステップＳ２の移動調整を行わなければならない状態になったと判定部５０３する場合は、第１のステップＳ１へ戻り、再度調整を行う。なお、ここでは調整用アンテナ素子２０８と２１０との電力量Ｐ２０８とＰ２１０とを用いて調整を行ったが、同様の方法で、調整用アンテナ素子２０９と２１１との電力量Ｐ２０９とＰ２１１とを用いて調整を行ってもよい。

この第１のステップＳ１、第２のステップＳ２を経て、第３のステップＳ３までの調整が完了した時点で、送電アンテナ２０３と受電アンテナ２０５との回転及び位置調整が完了したものとみなす。なお、ここでは第１のステップＳ１として回転調整と、第２のステップＳ２として移動調整とをそれぞれ行ったが、第１のステップＳ１として移動調整を行い、第２のステップＳ２として回転調整を行っても良い。

本実施形態にかかる前記方法によれば、実際のマイクロ波ビームを用いた回転及び位置調整が可能となり、高精度な位置決めを実現できる。

なお、図２には、２軸の回転調整と２方向の移動調整とを行うことのできる調整用アンテナ素子の配置を示しているが、２軸の回転調整と、１方向のみの移動調整とでは、図９のように３つの調整用アンテナ素子２０８，２０９，２１１を配置することで実現できる。軸３０２上に調整用アンテナ素子２０８を配置するとともに、軸３０１上で受電アンテナ２０５の中心から等距離に調整用アンテナ素子２０９、２１１を配置することで、軸３０１及び軸３０２を回転軸とした回転調整と軸３０１に沿った平行移動調整とが可能となる。また、１軸の回転調整と、１方向のみの移動調整とでは、図１０のように２つの調整用アンテナ素子２０９，２１１を配置することで実現できる。軸３０１上で受電アンテナ中心から等距離に調整用アンテナ素子２０９、２１１を配置することで、軸３０１を回転軸とした回転調整と、軸３０１に沿った平行移動調整とが可能となる。

なお、前記の調整におけるマイクロ波送電を微弱な小電力により行うことで、位置及び回転がずれた状態においてマイクロ波を送電した際の漏洩する電力量は微弱であり、無駄に電力を消費することなく、安全な調整が可能である。ここで、マイクロ波送電を微弱な小電力により行う一例として、マイクロ波伝送路を切り替えて送電アンテナ２０３から送電するマイクロ波ビームを微弱な電磁波（例えば、送電アンテナ面積１平方メートル当り１０Ｗ以下の微弱な電磁波）に切り替えれば、送電アンテナ２０３と受電アンテナ２０５との回転ずれ及び位置ずれを調整することができる。

前記実施形態によれば、送電アンテナ２０３と受電アンテナ２０５との間の回転調整及び位置調整のために、受電アンテナ側に調整用アンテナ素子２０８、２０９、２１０、２１１を備え、そのアンテナ素子２０８、２０９、２１０、２１１の受電量すなわち電力量により回転調整及び位置調整を行うことができる。よって、位置ずれによる効率低下又は電磁波漏洩の問題を解決するとともに、給電対象２０７との位置合わせ用に別途専用システムを用いることなく、送電及び受電アンテナ２０３，２０５の構成要素を用いて送電アンテナ２０３と受電アンテナ２０５の回転調整及び位置調整を実現することができる。よって、本実施形態によれば、従来とは異なり、送電及び受電の基本的な機能以外に、大型で複雑な構成は不要となり、実用的な構成とすることができる。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明のワイヤレス給電方法は、送電アンテナと受電アンテナとの間の回転及び位置調整のために、受電アンテナ側に調整用アンテナ素子を備え、そのアンテナ素子の受電量により調整を行うもので、別途特別な調整装置を必要としないこと、マイクロ波そのものを用いた高精度な調整方法であることから、給電対象として実用的な移動体へのワイヤレス給電装置として利用できるワイヤレス給電方法である。

１０１ マイクロ波発生部
１０２ マイクロ波伝送路
１０３ 送電アンテナ
１０４ 開口
１０５ 受電アンテナ
１０６ 電力変換回路
１０７ 給電対象
２０１ マイクロ波発生部
２０２ マイクロ波伝送路
２０３ 送電アンテナ
２０４ マイクロ波ビーム
２０５ 受電アンテナ
２０６ 電力変換回路
２０７ 給電対象
２０８ 調整用アンテナ素子
２０９ 調整用アンテナ素子
２１０ 調整用アンテナ素子
２１１ 調整用アンテナ素子
３０１ 軸
３０２ 軸
４０１ マイクロ波ビーム中心の位置
４０１ａ マイクロ波ビーム中心の位置での電力量
４０２ 受電アンテナの中心の位置
４０３ 電力量
４０４ 電力量
４０５，４０６ 調整用アンテナ素子の位置
４０５ａ，４０６ａ 調整用アンテナ素子の位置における電力量
５００ 制御装置
５０１ 移動機構
５０２ 回転機構
５０３ 判定部
５０４ 垂直方向移動機構
５０５ 演算部
５０８、５０９、５１０、５１１ 電力計
５１９ 探索部
５２０ 記憶部

Claims (4)

1. 複数のアンテナ素子を平面上に配置して構成された送電アンテナと受電アンテナとの間をマイクロ波により電力伝送するワイヤレス給電方法であって、
   前記受電アンテナと同一平面上で前記受電アンテナの中心から等距離に配置された複数の調整用アンテナ素子が、前記送電アンテナから放射されたマイクロ波ビームを受電し、
   前記複数の調整用アンテナ素子において受電した電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの回転ずれ及び位置ずれを調整する、ワイヤレス給電方法。
2. 前記複数の調整用アンテナ素子が、前記受電アンテナと同一平面上で前記受電アンテナの前記中心を通る少なくとも１つの回転軸上に設けられている複数の調整用アンテナ素子であって、これらの複数の調整用アンテナ素子において受電した電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの回転ずれ及び位置ずれを調整するとき、
   前記回転軸上に設けられている前記複数の調整用アンテナ素子において電力量を検出し、検出した電力量の値が最も大きくなる角度まで前記受電アンテナを回転調整するとともに、前記受電アンテナと同一平面上で前記受電アンテナの前記中心を通る前記回転軸上に設けられている前記複数の調整用アンテナ素子において検出した前記電力量の差を算出し、算出した差が閾値以内となるまで前記受電アンテナを前記回転軸沿いに移動させる、
   請求項１に記載のワイヤレス給電方法。
3. 前記回転軸は、前記受電アンテナの前記中心で互いに直交する２つの軸とし、前記複数の調整用アンテナ素子は、それぞれの回転軸について前記受電アンテナの前記中心から等距離の２箇所に設けられている複数の調整用アンテナ素子であって、これらの複数の調整用アンテナ素子において受電した電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの回転ずれ及び位置ずれを調整するとき、
   前記２つの回転軸のそれぞれの回転軸上に設けられている前記複数の調整用アンテナ素子において電力量を検出し、検出した電力量の値が最も大きくなる角度まで前記受電アンテナを回転調整するとともに、前記２つの回転軸のうちの少なくとも１つの回転軸上に設けられている前記複数の調整用アンテナ素子において検出した前記電力量の差を算出し、算出した差が閾値以内となるまで前記受電アンテナを前記１つの回転軸沿いに移動させる、
   請求項２に記載のワイヤレス給電方法。
4. 前記送電アンテナと前記受電アンテナとの回転ずれ及び位置ずれを調整するとき、前記送電アンテナから送電する前記マイクロ波ビームを微弱な電磁波に切り替えて前記回転ずれ及び位置ずれを調整する、
   請求項１〜３のいずれか１つに記載のワイヤレス給電方法。

Images