JP2023044046A - 制御システムおよび制御システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線で交流電力を受電する受電部を小型化できるようにする。
【解決手段】送電部１００は、クロック信号を生成するクロック生成回路１０５と、クロック信号に基づくタイミングで交流電力をスイッチングするスイッチ回路１０２と、スイッチングされた交流電力を無線で送電する送電アンテナ１０１と、クロック信号を無線で送信する送信アンテナ１０３とを有し、受電部２００は、送電アンテナから無線で送電された交流電力を受電する受電アンテナ２０１と、送信アンテナから無線で送信されたクロック信号を受信する受信アンテナ２０３と、受信したクロック信号に基づくタイミングで、受電アンテナが受電した交流電力をスイッチングする整流回路２０２とを有し、第１の補正回路１０６は、整流回路が入力する交流電力の位相と、整流回路が入力するクロック信号の位相との位相ずれを低減するように、クロック信号の位相を補正する。
【選択図】図１

Description

本開示は、制御システムおよび制御システムの制御方法に関する。

モータに電力を供給して駆動させるシステムがある。例えば、半導体露光装置では、ウエハを露光位置に移動させるための粗動ステージ上に、ウエハ上にパターンを形成するためにウエハを微細移動させる微動ステージと、この微動ステージを動かすモータが搭載されている。このモータを駆動するための電力を供給する給電ケーブルは、粗動ステージ上に搭載されたモータに接続される。このケーブルは、粗動ステージの移動に併せて動くため、ケーブルの張力がステージの位置決め精度に影響を与える。そこで、モータ駆動のための電力伝送を無線化することが考えられている。

ステージを動かすモータには、交流電圧を印加する必要がある。例えば、ステージを１軸上で正方向に動かすときには正電圧を印加し、負方向に動かすときには負電圧を印加する必要があるためである。微動ステージを動かすためには、粗動ステージ上に搭載されたモータに交流電圧を印加する必要がある。

モータに印加する交流電圧は、一般にモータドライバと呼ばれる回路で作られる。モータドライバに直流電圧と制御信号を与えることで、モータに印加する交流電圧を作り出す。特許文献１には、モータドライバを粗動ステージ上に配置し、無線電力伝送を用いて粗動ステージ上に搭載されたモータに交流電圧を印加するモータ無線駆動システムの構成が記載されている。粗動ステージが無線電力伝送の受電側となっており、粗動ステージ上に無線電力伝送の受電部が配置されている。粗動ステージ上の受電部に直流電圧を無線伝送し、粗動ステージ上のモータドライバに直流電圧を与えることで、粗動ステージ上に搭載されたモータに印加する交流電圧を生成し、モータを駆動する。

特開２０１８－５４８４７号公報

しかし、無線電力伝送の受電側にモータドライバを配置するスペースが必要となるため、粗動ステージが大型化する。そのため、粗動ステージ制御系を大規模にする必要がある。

本開示の目的は、送電部から受電部に無線で交流電力を送電する制御システムであって、受電部を小型化できるようにすることである。

制御システムは、交流電力を無線で送電する送電部と、前記送電部に対して相対的に移動可能であり、前記送電部から無線で送電された交流電力を受電する受電部と、第１の補正回路とを有する制御システムであって、前記送電部は、クロック信号を生成するクロック生成回路と、前記クロック信号に基づくタイミングで交流電力をスイッチングするスイッチ回路と、前記スイッチングされた交流電力を無線で送電する送電アンテナと、前記クロック信号を無線で送信する送信アンテナとを有し、前記受電部は、前記送電アンテナから無線で送電された交流電力を受電する受電アンテナと、前記送信アンテナから無線で送信されたクロック信号を受信する受信アンテナと、前記受信したクロック信号に基づくタイミングで、前記受電アンテナが受電した交流電力をスイッチングする整流回路とを有し、前記第１の補正回路は、前記整流回路が入力する交流電力の位相と、前記整流回路が入力するクロック信号の位相との位相ずれを低減するように、クロック信号の位相を補正する。

本開示によれば、送電部から受電部に無線で交流電力を送電する制御システムであって、受電部を小型化することができる。

制御システムの構成例を示すブロック図である。 制御システムの外観例を示す図である。 送電アンテナを示す図である。 クロック信号の測定波形を示す図である。 制御システムの構成例を示すブロック図である。 制御システムの構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

（第１の実施形態）
［システム構成］
図１は、第１の実施形態による制御システム３００の構成例を示すブロック図である。制御システム３００は、送電部１００と、受電部２００と、交流電源４０１と、モータ４０２を有する。送電部１００と受電部２００の間は、物理的には接続されていない。送電アンテナ１０１から受電アンテナ２０１へ電力が非接触で送られ、送信アンテナ１０３から受信アンテナ２０３へクロック信号が非接触で送られる。送電アンテナ１０１と受電アンテナ２０１は、磁界結合で結合されている。一方、送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３は、電界結合で結合されている。以下、制御システム３００の制御方法を説明する。

送電部１００は、送電アンテナ１０１と、スイッチ回路１０２とを有する。スイッチ回路１０２は、交流電源４０１から供給された交流電圧を、交流電源４０１から供給された交流電圧の周波数よりも高い周波数でスイッチングし、スイッチングした交流電圧を送電アンテナ１０１に送る。送電アンテナ１０１は、受電アンテナ２０１に対して、電力を無線送電する。

スイッチ回路１０２は、供給される交流電圧をスイッチングするために、例えば２つのＦＥＴのソース同士とゲート同士を接続して成る双方向スイッチを有する。スイッチ回路１０２は、２つのＦＥＴのドレイン間に正電圧と負電圧のどちらが印加されても、２つのＦＥＴのボディダイオードはオンとならないため、交流電圧をスイッチングすることができる。ＦＥＴのゲートおよびソース間に電圧を与えることで、２つのＦＥＴのドレイン間がオンまたはオフにスイッチングされる。

また、送電部１００は、送信アンテナ１０３と、クロック送信回路１０４と、クロック生成回路１０５と、補正回路１０６を有する。クロック生成回路１０５は、クロック信号を生成し、そのクロック信号をクロック送信回路１０４を介して送信アンテナ１０３に送る。また、クロック生成回路１０５は、クロック信号をクロック信号は補正回路１０６にも送る。補正回路１０６は、クロック信号の位相を補正し、補正したクロック信号をスイッチ回路１０２に送り、スイッチ回路１０２のスイッチタイミングを制御する。送信アンテナ１０３は、受信アンテナ２０３に対して、クロック信号を無線送信する。

受電部２００は、受電アンテナ２０１と、整流回路２０２を有する。受電アンテナ２０１は、送電アンテナ１０１から放射された電力を受電し、受電した電力を整流回路２０２に供給する。整流回路２０２は、送電アンテナ１０１から供給される交流電圧波形を交流電源４０１の元の交流電圧波形に復元し、復元した交流電圧をモータ４０２に供給する。モータ４０２は、交流電圧を基に駆動する。スイッチ回路１０２と送電アンテナ１０１と受電アンテナ２０１と整流回路２０２は、電力を効率的に無線伝送するために共振回路を形成している。

整流回路２０２は、交流電圧を出力するために、スイッチ回路１０２と同様の双方向スイッチを有する。双方向スイッチを用いたスイッチ回路１０２と整流回路２０２により、モータ４０２に印加する所望の交流電圧を無線電力伝送することができる。

また、受電部２００は、受信アンテナ２０３と、クロック受信回路２０４を有する。受信アンテナ２０３は、送信アンテナ１０３から放射されたクロック信号を受信し、受信したクロック信号をクロック受信回路２０４に供給する。クロック受信回路２０４は、受信アンテナ２０３が受信したクロック信号を波形整形し、波形整形したクロック信号を整流回路２０２に送り、整流回路２０２のスイッチタイミングを制御する。

図２は、第１の実施形態による制御システム３００の外観例を示す図である。受電アンテナ２０１と整流回路２０２は、リニアモータ５０１によって１軸上をスライド移動するステージ５０２の上に搭載されている。送電アンテナ１０１は、受電アンテナ２０１に対して長尺となっている。ステージ５０２の動きに応じて、受電アンテナ２０１は、送電アンテナ１０１に対して、長尺方向に相対的に移動する。送電アンテナ１０１と受電アンテナ２０１は、どの位置でも、非接触で対向するようになっている。それにより、ステージ５０２がどの位置であっても、受電アンテナ２０１が送電アンテナ１０１から無線で電力を受電することができる。

また、受信アンテナ２０３とクロック受信回路２０４は、同様に、ステージ５０２の上に搭載されている。送信アンテナ１０３は、受信アンテナ２０３に対して長尺となっている。ステージ５０２の動きに応じて、受信アンテナ２０３は、送信アンテナ１０３に対し、長尺方向に相対的に移動する。送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３は、どの位置でも、非接触で対向するようになっている。それにより、ステージ５０２がどの位置であっても、受電アンテナ２０１が送信アンテナ１０３から無線でクロック信号を受信することができる。

補正回路１０６は、クロック生成回路１０５から送られてきたクロック信号の位相を変化させた後、クロック信号をスイッチ回路１０２に送る。変化させる位相の量は、スイッチ回路１０２に送られるクロック信号でタイミング制御された受電アンテナ２０１の受電電力と、整流回路２０２に送られるクロック信号との位相差を打ち消す量である。

モータ４０２は、例えばステージを正方向に動かすときには正電圧が印加され、負方向に動かすときには負電圧が印加される必要がある。すなわち、整流回路２０２は、交流電圧をモータ４０２に印加することで、ステージの移動方向を制御することができる。

特許文献１では、モータ４０２の移動方向を制御するための交流電圧が、受電部２００で生成されており、送電部１００には直流電源により直流電圧が印加されている。直流電圧を無線電力伝送により受電部２００へ供給し、受電部２００にあるモータドライバへ直流電圧が供給される。そして、モータドライバがモータへ印加する交流電圧を生成することで、ステージの移動方向を制御する。モータへ印加する交流電圧を高精度にするために、直流電圧は一定に保つように制御されている。

一方、本実施形態の制御システム３００は、特許文献１の構成とは異なり、受電部２００にはモータドライバがなく、受電部２００が小型である。送電部１００にある交流電源４０１が特許文献１のモータドライバに該当する。送電部１００には、交流電源４０１で生成されたステージの移動方向を制御するための交流電圧が印加される。そして、交流電源４０１の交流電圧は、スイッチ回路１０２を介して無線電力伝送により受電部２００へ供給される。整流回路２０２は、受電アンテナ２０１の交流電圧波形を交流電源４０１の元の交流電圧波形に復元し、復元した交流電圧をモータ４０２に印加する。

［補正回路の役割］
整流回路２０２が元の交流電圧波形に高精度に復元するためには、整流回路２０２がスイッチングするタイミングとスイッチ回路１０２がスイッチングするタイミングとを高精度に一致させる必要がある。より詳細には、スイッチ回路１０２がスイッチングしたタイミングで決まる、整流回路２０２が受電した波形のゼロクロスタイミングと、整流回路２０２がスイッチングするタイミングを高精度に一致させればよい。当然、タイミングがずれると、整流回路２０２の整流波形がくずれ、モータ４０２へ印加する交流電圧波形の振幅が所望の値からずれる。振幅がずれると、モータ４０２の動作も変化するため、ステージ位置もずれる。

そこで、補正回路１０６は、前述したスイッチングタイミングを高精度に一致させるために、スイッチ回路１０２のスイッチングタイミングを決めるクロック信号の位相を補正する。位相補正について説明する。スイッチ回路１０２は、クロック生成回路１０５で生成されたクロック信号を基に、常に一定のタイミングで、スイッチングする。しかし、送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３を介して整流回路２０２へ送られたクロック信号の位相は、ステージ５０２の移動によって変化する場合がある。

図３（ａ）～（ｃ）は、ステージ５０２の移動によりクロック信号の位相が変化する場合を説明する図である。図３（ａ）は、送電アンテナ１０１の配線例を示す図である。ステージ５０２の動きに応じて、送電アンテナ１０１と受電アンテナ２０１は、どの位置でも非接触で対向するように、送電アンテナ１０１は、スパイラルコイルを引き延ばした長尺形状となっている。この送電アンテナ１０１の例では、図３（ａ）の左方の２つの端部にスイッチ回路１０２の出力ノードを接続し、左方の２つの端部から送電アンテナ１０１へ給電される。

図３（ｂ）は、送信アンテナ１０３の配線例を示す図である。ステージ５０２の動きに応じて、送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３は、どの位置でも非接触で対向するように、送信アンテナ１０３は、アンテナパターンを引き延ばした長尺形状となっている。この送信アンテナ１０３の例では、図３（ｂ）の左方の２つの端部にクロック送信回路１０４の出力ノードを接続し、左方の２つの端部から送信アンテナ１０３へ給電される。

図３（ｃ）は、送電アンテナ１０１と送信アンテナ１０３の長尺方向の位置に対する、送電アンテナ１０１に給電される電力と送信アンテナ１０３に給電されるクロック信号の遅延時間を表している。実線は、送信アンテナ１０３の長尺方向の位置に対する、送信アンテナ１０３に給電されるクロック信号の遅延時間を表している。破線は、送電アンテナ１０１の長尺方向の位置に対する、送電アンテナ１０１に給電される電力の遅延時間を表している。

スパイラルコイルである送電アンテナ１０１に給電される電流は、図３（ａ）の左方向と右方向を行ったり来たりするため、遅延時間は、位置に対して単調増加とならない。よって、受電アンテナ２０１が受電する電力の位相は、スイッチ回路１０２のスイッチングタイミングを制御している送電部１００のクロック信号の位相で決まり、位置によって大きく変化しない。よって、受電アンテナ２０１の電力の遅延時間は、図３（ｃ）の破線のように位置に対してほぼ一定である。

それに対し、送信アンテナ１０３に給電される電流は、図３（ｂ）の左方向または右方向へ一方通行で伝搬するため、送信アンテナ１０３の右端では、伝搬した分の遅延時間が生じる。よって、受信アンテナ２０３が受信するクロック信号の位相は、受信アンテナ２０３の左端で受信するクロック信号、すなわち送電部１００のクロック信号の位相に対して、位置が右方向へ行くに従って、位相ずれが大きくなる。よって、送信アンテナ１０３のクロック信号の遅延時間は、図３（ｃ）の実線のように、送信アンテナ１０３の位置が右方向へ行くに従って、長くなる。

図４（ａ）および（ｂ）は、クロック信号の測定波形を示す図である。図４（ａ）は、受信アンテナ２０３が送信アンテナ１０３の左端に位置する場合のクロック信号の測定波形を示す。図４（ｂ）は、受信アンテナ２０３が送信アンテナ１０３の左端から４００ｍｍ右方向に位置する場合のクロック信号の測定波形を示す。

送信アンテナ１０３の長さは５００ｍｍであり、受信アンテナ２０３の長さは１００ｍｍである。図４（ａ）および図４（ｂ）は、ともに、上の波形が送信アンテナ１０３に入力される送信クロック信号であり、下の波形がクロック受信回路２０４で波形整形された受信クロック信号である。

図４（ａ）では、受信クロック信号は、送信クロック信号に対して、２４４ｎｓ遅延している。それに対し、図４（ｂ）では、受信クロック信号は、送信クロック信号に対して、２４６ｎｓ遅延している。すなわち、受信アンテナ２０３の位置が左端から４００ｍｍ遠くなった分、遅延時間が２ｎｓ増えている。よって、受電アンテナ２０１が受電する電力と受信アンテナ２０３が受信するクロック信号の位相は、受信アンテナ２０３が４００ｍｍ移動すると、２ｎｓ分だけずれる。

このように、受電アンテナ２０１が受電する電力と受信アンテナ２０３が受信するクロック信号の位相は、受電アンテナ２０１と受信アンテナ２０３が搭載されたステージ５０２の位置によって、ずれが発生する。補正回路１０６は、この位相ずれを補正することで、整流回路２０２に入力した電力の波形のゼロクロスタイミングと、整流回路２０２がスイッチングするクロック信号のタイミングのずれが少なくなる。これにより、整流回路２０２は、元の交流電圧波形に高精度に復元することができる。

補正回路１０６における位相の補正量は、位相ずれを打ち消す量とする。具体的には、補正回路１０６は、整流回路２０２に入力されるクロック信号のずれ量と同じ量だけ位相をずらす。すなわち、補正回路１０６は、整流回路２０２に入力される位相がずれたクロック信号と同じクロック信号を生成してスイッチ回路１０２に出力する。

補正回路１０６の補正量の求め方について説明する。ステージ５０２の規定動作シーケンスに基づき位相ずれ量を推算し、位相補正量を求めてもよい。また、予め規定動作シーケンスによる位相ずれ量を測定しておき、測定値からそれを打ち消す位相補正量を求めてもよい。または、補正回路１０６は、ステージ５０２の位置と位相ずれ量、位相補正量のテーブルデータを予め用意し、ステージ５０２の動作の位置情報をリアルタイムに取得することで、テーブルデータより位相補正量を求めてもよい。または、制御システム３００は、位相ずれ量をリアルタイムに観測し、その結果を補正回路１０６に伝達して位相補正量を求めてもよい。

以上のように、送電部１００は、交流電力を無線で送電する。受電部２００は、送電部１００に対して相対的に移動可能であり、送電部１００から無線で送電された交流電力を受電する。

クロック生成回路１０５は、クロック信号を生成する。補正回路１０６は、クロック生成回路１０５により生成されたクロック信号の位相を補正し、その補正したクロック信号をスイッチ回路１０２に出力する。スイッチ回路１０２は、クロック信号に基づくタイミングで交流電力をスイッチングする。送電アンテナ１０１は、そのスイッチングされた交流電力を無線で送電する。クロック送信回路１０４は、クロック生成回路１０５により生成されたクロック信号を、送信アンテナ１０３を介して無線で送信する。送信アンテナ１０３は、クロック信号を無線で送信する。

受電アンテナ２０１は、送電アンテナ１０１から無線で送電された交流電力を受電する。受信アンテナ２０３は、送信アンテナ１０３から無線で送信されたクロック信号を受信する。クロック受信回路２０４は、受信アンテナ２０３を介して無線でクロック信号を受信する。整流回路２０２は、受信したクロック信号に基づくタイミングで、受電アンテナ２０１が受電した交流電力をスイッチングする。

補正回路１０６は、整流回路２０２が入力する交流電力の位相と、整流回路２０２が入力するクロック信号の位相との位相ずれを低減するように、クロック信号の位相を補正する。

例えば、補正回路１０６の補正量は、制御システム３００の規定動作シーケンスを基に予め決定されている。また、補正回路１０６の補正量は、受電部２００の位置を基に決定される。また、補正回路１０６の補正量は、受信アンテナ２０３が受信したクロック信号の位相変化量を基に決定される。

スイッチ回路１０２と整流回路２０２は、それぞれ、双方向スイッチを用いてスイッチングする。送電部１００と受電部２００のいずれか一方は、他方に対して長尺である。受電部２００は、送電部１００に対して、相対的位置が変化しても、交流電力を受電可能であり、かつクロック信号を受信可能である。

本実施形態によれば、制御システム３００は、粗動ステージ上のモータに無線電力伝送を用いて交流電圧を印加する制御システムであって、受電部２００を小型化することができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態による制御システム３００の構成例を示す図である。図５は、図１に対して、補正回路１０６を削除し、補正回路２０６を追加したものである。以下、第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点について説明する。

クロック生成回路１０５は、クロック信号を生成し、クロック信号をスイッチ回路１０２に送り、スイッチ回路１０２のスイッチタイミングを制御する。

受電部２００は、受信アンテナ２０３と、クロック受信回路２０４と、補正回路２０６を有する。クロック受信回路２０４は、受信アンテナ２０３が受信したクロック信号を波形整形し、波形整形したクロック信号を補正回路２０６に出力する。補正回路２０６は、クロック受信回路２０４から入力したクロック信号の位相を補正し、その補正したクロック信号を整流回路２０２に出力し、整流回路２０２のスイッチタイミングを制御する。

補正回路２０６は、前述した整流回路２０２に入力される電力と受信アンテナ２０３が受信するクロック信号の位相ずれを補正する。それにより、整流回路２０２が受電した波形のゼロクロスタイミングと、整流回路２０２がスイッチングするクロック信号のタイミングのずれが少なくなり、整流回路２０２は、元の交流電圧波形に高精度に復元することができる。

補正回路２０６における位相の補正量は、位相ずれを打ち消す量である。具体的には、補正回路２０６は、第１の実施形態で説明した要因で、クロック信号が送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３を通過した際にずれた量だけ、クロック信号の位相を逆方向にずらすことで、位相ずれを打ち消す。すなわち、補正回路２０６は、クロック生成回路１０５からスイッチ回路１０２へ送られたクロック信号と同じ、位相がずれていないクロック信号を生成して整流回路２０２に出力する。補正量の求め方は、第１の実施形態と同様である。

また、補正回路２０６は、受電部２００内にあるため、受電アンテナ２０１の受電電力波形から位相を検出し、クロック信号の位相を補正してもよい。補正回路２０６は、整流回路２０２に入力する交流電力の位相を検出する。そして、補正回路２０６は、整流回路２０２に入力する交流電力の位相と、整流回路２０２に入力するクロック信号の位相との位相ずれを低減するように、クロック受信回路２０４から入力したクロック信号の位相を補正する。これにより、補正回路２０６は、スイッチ回路１０２でスイッチングされたタイミングで決まる、整流回路２０２に入力した電力の波形のゼロクロスタイミングと、整流回路２０２がスイッチングするクロック信号のタイミングとをより高精度に合わせることができる。

補正回路２０６が受電電力波形から位相を検出する場合、受電アンテナ２０１が充分検出できる大きさの電力を受電していることが必要だが、検出できないほど微小な電力しか受電していない期間がある場合がある。例えば、交流電源４０１からスイッチ回路１０２に供給される交流電圧が正電圧から負電圧に遷移する際に微小電圧となる期間や、モータ４０２に微小電圧を印加するために交流電圧が微小電圧となる期間などである。この期間では、受電アンテナ２０１が受電する電力が微小となり、検出感度が足りなくなる場合がある。その場合、補正回路２０６は、検出電力に閾値を設け、閾値に満たない電力の場合には、電力の位相検出によるクロック信号の位相補正をしないようにしてもよい。このようにすることで、補正回路２０６は、検出感度が足りない場合に誤った位相を検出し、誤った位相補正をすることを防ぐことができる。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態による制御システム３００の構成例を示す図である。図６は、図１に対して、補正回路２０６を追加したものである。以下、第３の実施形態が第１および第２の実施形態と異なる点について説明する。

送電部１００は、補正回路１０６を有する。受電部２００は、補正回路２０６を有する。クロック受信回路２０４は、受信アンテナ２０３が受信したクロック信号を波形整形し、波形整形したクロック信号を補正回路２０６に出力する。補正回路２０６は、クロック受信回路２０４から入力したクロック信号の位相を補正し、その補正したクロック信号を整流回路２０２に出力し、整流回路２０２のスイッチタイミングを制御する。第３の実施形態における補正回路１０６および２０６の役割について説明する。

補正回路２０６は、第２の実施形態と同様に、クロック信号が送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３を通過した際にずれた量だけ、クロック信号の位相を補正する。さらに、補正回路２０６は、第２の実施形態と同様に、受電アンテナ２０１の受電電力波形から位相を検出し、クロック信号の位相を補正してもよい。

補正回路１０６は、クロック生成回路１０５からスイッチ回路１０２へ送られたクロック信号の位相と、クロック生成回路１０５から送信アンテナ１０３へ送られたクロック信号の位相のずれを補正する。クロック生成回路１０５から送信アンテナ１０３へ送られるクロック信号の位相は、クロック送信回路１０４で生じる遅延などにより、クロック生成回路１０５からスイッチ回路１０２へ送られるクロック信号の位相に対してずれる場合がある。補正回路１０６は、この位相ずれを補正することで、整流回路２０２に入力した電力の波形のゼロクロスタイミングと、整流回路２０２がスイッチングするクロック信号のタイミングのずれがさらに少なくなる。これにより、整流回路２０２は、元の交流電圧波形により高精度に復元することができる。

なお、スイッチ回路１０２および整流回路２０２におけるクロック信号の周波数は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路等を用いて、クロック生成回路１０５で生成したクロック信号の周波数から変えてもよい。その場合、補正回路１０６および２０６は、ＰＬＬ回路に入力される前のクロック信号に対して、ステージ５０２の動作による位相の変化を補正してもよい。

また、第１～第３の実施形態は、受電部２００が１軸上をスライド移動する場合について説明したが、２軸平面上をスライド移動する場合や、送電部１００と受電部２００の対向距離も変わる３次元の任意方向へ移動する場合、回転移動する場合等も同様である。

また、クロック受信回路２０４と補正回路２０６を動作させるための電源電圧は、モータ４０２への印加電圧から昇降圧回路等を用いて生成してもよい。また、クロック受信回路２０４と補正回路２０６を動作させる電源電圧のため、別途、送電アンテナと受電アンテナを設けてもよい。

送電アンテナ１０１や受電アンテナ２０１は、プリント基板の配線で形成してもよいし、プリント基板に磁性シートを貼付して電磁界結合時の損失や電磁ノイズの放射を低減してもよい。また、送電アンテナ１０１や受電アンテナ２０１は、フェライト等の磁性体とリッツ線等の巻線を用いた巻線トランスでもよい。

また、送電アンテナ１０１と受電アンテナ２０１は、ステージ５０２の位置によって位相が大きく変化しない電界結合、光結合、音波結合などの結合でもよい。

本開示は、上記実施形態に制限されるものではなく、様々な変更および変形が可能である。

１００ 送電部、１０１ 送電アンテナ、１０２ スイッチ回路、１０３ 送信アンテナ、１０４ クロック送信回路、１０５ クロック生成回路、１０６ 補正回路、２００ 受電部、２０１ 受電アンテナ、２０２ 整流回路、２０３ 受信アンテナ、２０４ クロック受信回路、２０６ 補正回路、３００ 制御システム、４０１ 交流電源、４０２ モータ

Claims (12)

1. 交流電力を無線で送電する送電部と、
   前記送電部に対して相対的に移動可能であり、前記送電部から無線で送電された交流電力を受電する受電部と、
   第１の補正回路とを有する制御システムであって、
   前記送電部は、
   クロック信号を生成するクロック生成回路と、
   前記クロック信号に基づくタイミングで交流電力をスイッチングするスイッチ回路と、
   前記スイッチングされた交流電力を無線で送電する送電アンテナと、
   前記クロック信号を無線で送信する送信アンテナとを有し、
   前記受電部は、
   前記送電アンテナから無線で送電された交流電力を受電する受電アンテナと、
   前記送信アンテナから無線で送信されたクロック信号を受信する受信アンテナと、
   前記受信したクロック信号に基づくタイミングで、前記受電アンテナが受電した交流電力をスイッチングする整流回路とを有し、
   前記第１の補正回路は、前記整流回路が入力する交流電力の位相と、前記整流回路が入力するクロック信号の位相との位相ずれを低減するように、クロック信号の位相を補正することを特徴とする制御システム。
2. 前記送電部は、前記クロック生成回路により生成されたクロック信号を、前記送信アンテナを介して無線で送信するクロック送信回路をさらに有し、
   前記受電部は、前記受信アンテナを介して無線で前記クロック信号を受信するクロック受信回路をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
3. 前記送電部は、前記第１の補正回路を有し、
   前記第１の補正回路は、前記クロック生成回路により生成されたクロック信号の位相を補正し、前記補正したクロック信号を前記スイッチ回路に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム。
4. 前記受電部は、前記第１の補正回路を有し、
   前記第１の補正回路は、前記受信したクロック信号の位相を補正し、前記補正したクロック信号を前記整流回路に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム。
5. 前記受電部は、前記受信したクロック信号の位相を補正し、前記補正したクロック信号を前記整流回路に出力する第２の補正回路を有することを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
6. 前記第１の補正回路は、前記整流回路が入力する交流電力の位相を検出し、前記整流回路が入力する交流電力の位相と、前記整流回路が入力するクロック信号の位相との位相ずれを低減するように、前記受信したクロック信号の位相を補正することを特徴とする請求項４に記載の制御システム。
7. 前記第１の補正回路の補正量は、前記制御システムの規定動作シーケンスを基に予め決定されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の制御システム。
8. 前記第１の補正回路の補正量は、前記受電部の位置を基に決定されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の制御システム。
9. 前記第１の補正回路の補正量は、前記受信したクロック信号の位相変化量を基に決定されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の制御システム。
10. 前記スイッチ回路と前記整流回路は、それぞれ、双方向スイッチを用いてスイッチングすることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の制御システム。
11. 前記送電部と前記受電部のいずれか一方は、他方に対して長尺であり、
    前記受電部は、前記送電部に対して、相対的位置が変化しても、前記交流電力を受電可能であり、かつ前記クロック信号を受信可能であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の制御システム。
12. 交流電力を無線で送電する送電部と、
    前記送電部に対して相対的に移動可能であり、前記送電部から無線で送電された交流電力を受電する受電部と、
    第１の補正回路とを有する制御システムの制御方法であって、
    前記送電部が、クロック信号を生成するクロック生成ステップと、
    前記送電部が、前記クロック信号に基づくタイミングで交流電力をスイッチングするスイッチステップと、
    前記送電部が、前記スイッチングされた交流電力を無線で送電する送電ステップと、
    前記送電部が、前記クロック信号を無線で送信する送信ステップと、
    前記受電部が、前記送電部から無線で送電された交流電力を受電する受電ステップと、
    前記受電部が、前記送電部から無線で送信されたクロック信号を受信する受信ステップと、
    前記受電部が、前記受信したクロック信号に基づくタイミングで、前記受電した交流電力をスイッチングする整流ステップと、
    前記第１の補正回路が、前記受電した交流電力の位相と、前記受信したクロック信号の位相との位相ずれを低減するように、クロック信号の位相を補正する補正ステップと
    を有することを特徴とする制御システムの制御方法。

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