JP2023063769A - 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】適切な交流電力を負荷に供給できるようにする。【解決手段】送電部は、第１のクロック信号を基にしたタイミングで交流電力をスイッチングし、スイッチングした交流電力を無線で送電するスイッチ部と、第１のクロック信号を無線で送信するクロック送信部とを有し、受電部は、クロック送信部から無線で送信された第１のクロック信号を受信するクロック受信部と、スイッチ部により無線で送電された交流電力の電力量とスイッチングタイミングを検出する検出部と、検出部により検出されたスイッチングタイミングを基に第２のクロック信号を生成するクロック生成部と、検出部により検出された電力量に応じて、第１のクロック信号または第２のクロック信号を選択するクロック選択部と、クロック選択部により選択されたクロック信号を基にしたタイミングで、スイッチ部により無線で送電された交流電力をスイッチングする整流部とを有する。【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。この給電ケーブルは、粗動ステージの移動に併せて動くため、給電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。また、適切な交流電力を負荷に供給することが求められている。

本開示の目的は、適切な交流電力を負荷に供給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、前記送電部から無線で送電された交流電力を受電する受電部とを有する制御システムであって、前記送電部は、第１のクロック信号を基にしたタイミングで前記交流電力をスイッチングし、前記スイッチングした交流電力を無線で送電する第１のスイッチ部と、前記第１のクロック信号を無線で送信するクロック送信部とを有し、前記受電部は、前記クロック送信部から無線で送信された第１のクロック信号を受信するクロック受信部と、前記第１のスイッチ部により無線で送電された交流電力の電力量とスイッチングタイミングを検出する第１の検出部と、前記第１の検出部により検出されたスイッチングタイミングを基に第２のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、前記第１の検出部により検出された電力量に応じて、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号または前記第２のクロック信号に基づくクロック信号を選択する第１のクロック選択部と、前記第１のクロック選択部により選択されたクロック信号を基にしたタイミングで、前記第１のスイッチ部により無線で送電された交流電力をスイッチングする第１の整流部とを有する。

本開示によれば、適切な交流電力を負荷に供給することができる。

制御システムの構成例を示すブロック図である。 制御システムの構成例を示す斜視図である。 受電アンテナと受信アンテナに生じる電圧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。 制御システムの構成例を示す斜視図である。 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、負荷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、磁界結合で結合している。一方、送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３は、電界結合で結合している。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て送電アンテナ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。双方向スイッチは、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。２つのＦＥＴのゲート－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／オフにスイッチされる。

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、第１のクロック生成回路１０５を有する。第１のクロック生成回路１０５は、第１のクロック信号を生成し、生成された第１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。送信アンテナ１０３は、受信アンテナ２０３に第１のクロック信号を無線送信する。第１のクロック生成回路１０５は、第１のクロック信号をスイッチ回路１０２にも送り、スイッチ回路１０２のスイッチングタイミングを制御する。

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から送電された交流電力を無線受電する。整流回路２０２は、受電アンテナ２０１により無線受電された交流電力を整流することにより、交流電源４０１が供給した元の交流電圧波形を復元し、復元した交流電圧を負荷４０２に出力する。スイッチ回路１０２、送電アンテナ１０１、受電アンテナ２０１、および整流回路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、スイッチ回路１０２と同期してスイッチングすることで、スイッチ回路１０２でスイッチングされた交流電圧を整流し、交流電源４０１から供給された交流電圧を復元する。整流回路２０２は、交流電圧を負荷４０２に出力するために、スイッチ回路１０２と同様の双方向スイッチを有する。その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、交流電源４０１が負荷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。負荷４０２は、例えば、交流電流を印加することで、物理的に変位動作するモータであり、例えばボイスコイルモータである。

特許文献１では、負荷４０２であるモータが駆動する微動ステージの移動方向を制御するための交流電圧は、受電部２００で生成されており、送電部１００には直流電源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、微動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。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で生成された微動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、その交流電圧は、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、整流回路２０２で元の交流電圧波形に復元され、微動ステージを動かすモータである負荷４０２に印加される。

また、受電部２００は、検出部２０５と、第２のクロック生成回路２０６と、クロック切替回路２０７を有する。検出部２０５は、受電アンテナ２０１が受電した交流電力の電力量とタイミングを検出する。受電アンテナ２０１が受電した交流電圧の波形は、交流電源４０１から印加された交流電圧波形をスイッチ回路１０２でスイッチングした波形となっている。検出する電力量とは、受電アンテナ２０１が受電した交流電圧振幅、もしくは交流電流振幅、もしくはその双方から計算される交流電力振幅の大きさである。また、検出するタイミングとは、受電アンテナ２０１が受電した交流電圧、もしくは交流電流、もしくはその双方から計算される交流電力の波形がゼロ付近となるタイミングである。第２のクロック生成回路２０６は、検出部２０５で検出されたタイミングを基に、第２のクロック信号を生成し、第２のクロック信号をクロック切替回路２０７へ送る。

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から送信された第１のクロック信号を無線受信する。クロック受信回路２０４は、受信アンテナ２０３により無線受信された第１のクロック信号を波形整形し、波形整形された第１のクロック信号をクロック切替回路２０７に送る。

クロック切替回路２０７は、入力された第１のクロック信号と第２のクロック信号のどちらかを選択して整流回路２０２へ出力する。整流回路２０２は、選択された第１のクロック信号または第２のクロック信号に基づいて、受電アンテナ２０１が受電した交流電圧をスイッチングすることにより、交流電源４０１から供給された交流電圧を復元し、負荷４０２へ供給する。

図２は、第１の実施形態による制御システム３００の構成例を示す斜視図である。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。ステージ５０２は、例えば粗動ステージである。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の動きに対して、ステージ５０２のどの位置でも、送電アンテナ１０１と受電アンテナ２０１が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から電力を無線で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の動きに対して、ステージ５０２のどの位置でも、送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３が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、受信アンテナ２０３が送信アンテナ１０３からクロック信号を無線で受信することができる。

［クロック切替回路の役割］
クロック切替回路２０７は、入力された第１のクロック信号と第２のクロック信号のどちらかを選択して整流回路２０２へ出力する。クロック切替回路２０７は、検出部２０５で検出された電力量に基づき、第１のクロック信号と第２のクロック信号のどちらかを選択する。クロック切替回路２０７は、検出部２０５で検出された電力量が閾値より大きい場合には、第２のクロック信号を選択し、検出部２０５で検出された電力量が閾値より小さい場合には、第１のクロック信号を選択する。閾値は、予め設定された閾値である。

この選択の理由について以下に説明する。検出された電力量が閾値より大きい場合、すなわち交流電源４０１から負荷４０２に供給する電力量が大きい場合には、送電アンテナ１０１と受電アンテナ２０１に生じる電圧も大きい。例として、９Ωの負荷４０２に４５Ｖの直流電圧を無線電力伝送した場合の受電アンテナ２０１に生じる電圧波形のシミュレーション結果を図３（ａ）に示す。スイッチ回路１０２のスイッチング周波数は１．５１ＭＨｚであり、送電アンテナ１０１のインダクタンスは１．８μＨであり、受電アンテナ２０１のインダクタンスは０．９８μＨである。図３（ａ）のグラフより、受電アンテナ２０１に生じる電圧は、共振により２９０Ｖｐｐほどとなっている。

それに対し、受信アンテナ２０３が受信するクロック信号の振幅は、送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３との間でクロック信号が減衰するため、微小である。例として、送信アンテナ１０３に８ＭＨｚの１０Ｖｐｐのクロック信号を印加した場合のクロック受信回路２０４が受信する電圧波形の実測結果を図３（ｂ）に示す。クロック受信回路２０４には、例としてコンパレータ回路を用いている。図３（ｂ）のグラフの－２．５Ｖ付近の２つの波状の波形は、コンパレータ回路のプラス側とマイナス側の電圧波形を表しており、上下に尖っている波形は、それらの差分の波形であり、コンパレータ回路の差動入力波形を表している。図３（ｂ）のグラフより、コンパレータ回路の差動入力波形、すなわち受信アンテナ２０３で受信されてクロック受信回路２０４に伝わる信号の電圧振幅は、２５ｍＶほどしかない。

これらの電圧が生じる受電アンテナ２０１と受信アンテナ２０３の配置関係は、図２で示すように密接している。受電部２００が配置されるステージ５０２は、リニアモータ５０１の負荷を軽くするためや、自身の動きにより発生する慣性を小さくするために、なるべく小型にすることが求められる。そのため、受電部２００の受電アンテナ２０１と受信アンテナ２０３もなるべく少ないスペースに密接して収められる必要がある。すると、受電アンテナ２０１と受信アンテナ２０３の間で電磁干渉が起き、クロック受信回路２０４に伝わる小振幅の信号に受電アンテナ２０１による大振幅のノイズが重畳し、クロック受信回路２０４で正しく波形整形ができなくなってしまう場合がある。すると、クロック受信回路２０４が出力する第１のクロック信号にビットが欠けるなどのエラーが発生してクロック信号が正しくなくなる場合がある。その結果、スイッチ回路１０２のスイッチングと整流回路２０２のスイッチングが同期できず、整流回路２０２が交流電力波形を正しく復元できなくなってしまう場合がある。

一方、このとき、検出部２０５は、受電アンテナ２０１に生じる電圧が大きいため、電力量とタイミングを正しく検出しており、第２のクロック生成回路２０６は、第２のクロック信号を正しく生成している。また、検出部２０５が検出する電力量は、大きくなっている。

よって、クロック切替回路２０７は、検出部２０５が検出した電力量が大きい場合には、正しく生成されている第２のクロック信号を選択して整流回路２０２へ出力することで、スイッチ回路１０２と整流回路２０２が同期してスイッチングする。その結果、整流回路２０２は、交流電源４０１から供給された交流電圧を高精度に復元することができる。

次に、交流電源４０１から負荷４０２に供給する電力量が小さい場合について説明する。この場合は、送電アンテナ１０１と受電アンテナ２０１に生じる電圧も小さく、受信アンテナ２０３へのノイズ重畳量は小さく、第１のクロック信号に影響しにくくなる。その結果、クロック受信回路２０４は、正しく波形整形された第１のクロック信号を出力することができる。

一方、このとき、検出部２０５は、受電アンテナ２０１に生じる電圧が小さいため、検出する電力量が小さくなる。さらに、検出部２０５は、タイミングを検出しようとしても、受電アンテナ２０１に生じる電圧が小さいため、その電圧が検出部２０５の検出限界を下回ると、タイミングを検出できなくなってしまう場合がある。また、元々の交流電源４０１が負荷４０２に供給する電力がゼロ付近でプラスとマイナスを行ったり来たりするような波形の場合には、本来波形がゼロ付近となるスイッチ回路１０２のスイッチングタイミングとの切り分けができなくなる場合がある。すると、第２のクロック生成回路２０６が検出部２０５で検出されたタイミングを基に生成する第２のクロック信号に、ビットが欠けるなどのエラーが発生して、第２のクロック信号が正しくなくなる場合がある。その結果、スイッチ回路１０２のスイッチングと整流回路２０２のスイッチングが同期できず、整流回路２０２が交流電力波形を正しく復元できなくなってしまう場合がある。

よって、クロック切替回路２０７は、検出部２０５で検出された電力量が小さい場合には、正しく生成されている第１のクロック信号を選択して整流回路２０２へ出力することで、スイッチ回路１０２と整流回路２０２が同期してスイッチングする。その結果、整流回路２０２は、交流電源４０１から供給された交流電圧を高精度に復元することができる。

尚、受電アンテナ２０１に生じる電圧が検出部２０５の検出限界を下回るような小さな電圧のときには、電磁干渉により受信アンテナ２０３の信号に重畳するノイズは、必然的に検出限界よりも小さくなる。そのため、クロック受信回路２０４の波形整形に影響することない。逆に、受電アンテナ２０１に生じる電圧が検出部２０５の検出限界を上回る場合には、第２のクロック生成回路２０６が正しい第２のクロック信号を生成することができる。よって、必ず第１のクロック信号が正しい場合と、第２のクロック信号が正しい場合の２通りのみに分けることができる。

以上のように、クロック切替回路２０７は、検出部２０５で検出された電力量に基づき、正しい第１のクロック信号または第２のクロック信号を選択して出力する。制御システム３００は、電磁干渉によるクロック信号のエラーを抑制し、負荷４０２へ供給する電力の大きさに寄らずに、スイッチ回路１０２と整流回路２０２が同期してスイッチングし、交流電源４０１から供給された交流電圧を高精度に復元することができる。

［スイッチ回路と整流回路の同期］
クロック切替回路２０７に入力される第１のクロック信号と第２のクロック信号は、双方とも第１のクロック生成回路１０５で生成されたクロック信号が大元になっているため、周波数が一致している。しかし、第１のクロック信号と第２のクロック信号は、それぞれ異なる経路を通ってきているため、位相が必ずしも一致していない。整流回路２０２のスイッチング動作に求められるスイッチングタイミングは、スイッチングする対象である受電アンテナ２０１に生じる電圧のスイッチングタイミングである。よって、整流回路２０２に求められるスイッチングタイミングは、検出部２０５で受電アンテナ２０１に生じる電圧から検出されたスイッチングタイミングである。よって、クロック切替回路２０７は、切り替える前に、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号を、検出部２０５で検出されたスイッチングタイミングの位相と合うように移相してもよい。

クロック切替回路２０７が第１のクロック信号を第２のクロック信号の位相と合うように移相する場合に、負荷４０２に供給する電力が小さいと、前述した通り、検出部２０５は、電圧が検出部２０５の検出限界を下回ると検出できなくなってしまう場合がある。また、負荷４０２に供給する電力がゼロ付近でプラスとマイナスを行ったり来たりするような波形の場合には、検出部２０５において検出すべきスイッチ回路１０２のスイッチングタイミングとの切り分けができなくなる場合がある。このような場合、検出部２０５が正しいスイッチングタイミングを検出できず、クロック切替回路２０７は、第１のクロック信号を第２のクロック信号の位相と合うように正しく移相することができない場合がある。

このような場合を回避するために、制御システム３００は、負荷４０２へ所望の電力を供給するシーケンスを開始する前に、スイッチ回路１０２と整流回路２０２の同期を確立するための初期動作をしてもよい。具体的には、検出部２０５が充分タイミング検出できる大きさの電力を、制御システム３００の初期動作として交流電源４０１から出力し、そのときに、クロック切替回路２０７は、第１のクロック信号を第２のクロック信号の位相と合うように移相する。そして、以降、クロック切替回路２０７は、この移相量を保持する。このようにすることにより、負荷４０２へ所望の電力を供給するシーケンスを開始しても、常に第１のクロック信号は第２のクロック信号と位相が一致する状態となる。そのため、クロック切替回路２０７がどちらのクロック信号に切り替えたとしても、常にスイッチ回路１０２と整流回路２０２のスイッチングタイミングの同期を保つことができ、交流電源４０１から供給された交流電圧を高精度に復元することができる。

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、クロック生成部であり、第１のクロック信号を生成する。スイッチ回路１０２は、スイッチ部であり、送電アンテナ１０１を介して、クロック生成回路１０５により生成された第１のクロック信号を基にしたタイミングで、交流電源４０１の交流電力をスイッチングし、そのスイッチングした交流電力を無線で送電する。クロック送信回路１０４は、クロック送信部であり、送信アンテナ１０３を介して、クロック生成回路１０５により生成された第１のクロック信号を無線で送信する。

クロック受信回路２０４は、クロック受信部であり、受信アンテナ２０３を介して、クロック送信回路１０４から無線で送信された第１のクロック信号を受信する。検出部２０５は、スイッチ回路１０２により無線で送電された交流電力の電力量とスイッチングタイミングを検出する。クロック生成回路２０６は、検出部２０５により検出されたスイッチングタイミングを基に第２のクロック信号を生成する。

クロック切替回路２０７は、クロック選択部であり、検出部２０５により検出された電力量が第１の電力量である場合には、クロック生成回路２０６により生成された第２のクロック信号を選択する。また、クロック切替回路２０７は、検出部２０５により検出された電力量が第１の電力量より小さい第２の電力量である場合には、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号に基づくクロック信号を選択する。

整流回路２０２は、整流部であり、クロック切替回路２０７により選択されたクロック信号を基にしたタイミングで、スイッチ回路１０２により無線で送電された交流電力をスイッチングする。

クロック切替回路２０７は、検出部２０５により検出されたスイッチングタイミングの位相と合うように、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号を移相してもよい。その場合、クロック切替回路２０７は、検出部２０５により検出された電力量が第２の電力量である場合には、上記の移相したクロック信号を選択する。

クロック切替回路２０７は、制御システム３００の起動直後の期間に、検出部２０５により検出されたスイッチングタイミングの位相と合うように上記の第１のクロック信号を移相し、以降、その移相の移相量を保持することができる。上記の制御システム３００の起動直後の期間は、スイッチ回路１０２により無線で送電された交流電力が検出部２０５の検出限界の下限を上回る期間である。

また、クロック切替回路２０７は、検出部２０５により検出された電力量が閾値より大きい場合には、クロック生成回路２０６により生成された第２のクロック信号を選択する。また、クロック切替回路２０７は、検出部２０５により検出された電力量が閾値より小さい場合には、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号に基づくクロック信号を選択する。

なお、２つの閾値を設けてもよい。クロック切替回路２０７は、検出部２０５により検出された電力量が第１の閾値より大きい場合には、クロック生成回路２０６により生成された第２のクロック信号を選択する。また、クロック切替回路２０７は、検出部２０５により検出された電力量が第２の閾値より小さい場合には、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号に基づくクロック信号を選択する。また、クロック切替回路２０７は、検出部２０５により検出された電力量が第１の閾値より小さくかつ第２の閾値より大きい場合には、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号と上記の第２のクロック信号を和算したクロック信号を選択する。

上記の閾値は、ヒステリシス特性を有するようにしてもよい。これにより、検出部２０５が検出した電力量が閾値を頻繁に跨ぐ場合に発生するチャタリングを防止することができる。

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。図２に示すように、受電アンテナ２０１は、送電アンテナ１０１に対して、相対的に移動可能である。受信アンテナ２０３は、送信アンテナ１０３に対して、相対的に移動可能である。

以上、本実施形態によれば、制御システム３００は、例えば、粗動ステージ５０２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ことができ、受電部２００を小型化することができる。また、検出部２０５が検出する電力量が大きい場合には、受信アンテナ２０３の第１のクロック信号へのノイズ重畳量が大きくなる。検出部２０５が検出する電力量が小さい場合には、受信アンテナ２０３の第１のクロック信号へのノイズ重畳量が小さくなる。クロック切替回路２０７は、検出部２０５が検出する電力量に応じて、クロック信号を選択することにより、整流回路２０２のスイッチングタイミングを適切に制御し、無線で送電された交流電圧を高精度に負荷４０２へ印加することができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態による制御システム３００の構成例を示すブロック図である。図４の制御システム３００は、図１の制御システム３００に対して、第１の分周回路１０６と第２の分周回路２０８を追加したものである。送電部１００は、第１の分周回路１０６を有する。受電部２００は、第２の分周回路２０８を有する。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。

送電部１００の第１のクロック生成回路１０５は、第１のクロック信号を生成し、生成された第１のクロック信号を第１の分周回路１０６に送る。第１の分周回路１０６は、第１のクロック信号を分周することにより、第１のクロック信号の周波数を変更した後、分周後のクロック信号をスイッチ回路１０２に送り、スイッチ回路１０２のスイッチングタイミングを制御する。スイッチ回路１０２は、第１の分周回路１０６で変更された周波数のクロック信号でスイッチングする。そのため、検出部２０５が検出するスイッチングタイミングの周波数も、第１の分周回路１０６で変更された周波数である。第２のクロック生成回路２０６が検出部２０５で検出されたタイミングに基づき生成してクロック切替回路２０７に送る第２のクロック信号の周波数も、同様に、第１の分周回路１０６で変更された周波数である。

受電部２００のクロック受信回路２０４は、第１のクロック信号を第２の分周回路２０８に送る。第２の分周回路２０８は、第１のクロック信号を分周することにより、第１のクロック信号を第１の分周回路１０６と同じ周波数に変更した後、分周後の第１のクロック信号をクロック切替回路２０７に送る。

以上より、クロック切替回路２０７に送られる第１のクロック信号と第２のクロック信号の周波数は、どちらも第１の分周回路１０６と第２の分周回路２０８で変更された周波数で一致している。しかし、第１の実施形態と同様に、第１のクロック信号と第２のクロック信号の位相は必ずしも一致していない。よって、クロック切替回路２０７は、切り替える前に、第２の分周回路２０８から出力された第１のクロック信号を、検出部２０５で検出された変更された周波数のスイッチングタイミングの位相と合うように移相してもよい。

第１の分周回路１０６と第２の分周回路２０８を設けることで、スイッチ回路１０２と整流回路２０２は、任意の周波数で同期スイッチングすることができる。このようにすることにより、制御システム３００は、独立した複数の負荷４０２に対して、独立した複数の交流電源４０１から出力された電力を異なる周波数で同時に無線で供給することができる。

図５は、例として、２つの独立した負荷４０２および４１２に対して、２つの独立した交流電源４０１および４１１から出力された電力を異なる周波数で同時に供給する場合の、第２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。

図５の制御システム３００は、図４の制御システム３００に対して、交流電源４１１と、送電アンテナ１１１と、スイッチ回路１１２と、第１の分周回路１１６を追加したものである。さらに、図５の制御システム３００は、図４の制御システム３００に対して、受電アンテナ２１１と、整流回路２１２と、検出部２１５と、第２のクロック生成回路２１６と、クロック切替回路２１７と、第２の分周回路２１８と、負荷４１２を追加したものである。

送電部１００は、送電アンテナ１１１と、スイッチ回路１１２と、第１の分周回路１１６を有する。受電部２００は、受電アンテナ２１１と、整流回路２１２と、検出部２１５と、第２のクロック生成回路２１６と、クロック切替回路２１７と、第２の分周回路２１８を有する。

スイッチ回路１１２は、交流電源４１１から供給された交流電圧を、交流電源４１１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て送電アンテナ１１１に送る。送電アンテナ１１１は、受電アンテナ２１１に無線送電する。第１のクロック生成回路１０５は、生成した第１のクロック信号を第１の分周回路１０６および１１６に送る。第１の分周回路１０６は、第１のクロック信号を分周することにより、第１のクロック信号の周波数を変更した後、分周後のクロック信号をスイッチ回路１１２に送り、スイッチ回路１１２のスイッチングタイミングを制御する。

受電アンテナ２１１は、送電アンテナ１１１から送電された交流電力を無線受電する。整流回路２１２は、受電アンテナ２１１により無線受電された交流電力を整流することにより、交流電源４１１が供給した元の交流電圧波形を復元し、復元した交流電圧を負荷４１２に出力する。

検出部２１５は、受電アンテナ２１１が受電した交流電力の電力量とタイミングを検出する。第２のクロック生成回路２１６は、検出部２１５で検出されたタイミングを基に、第２のクロック信号を生成し、第２のクロック信号をクロック切替回路２１７へ送る。

クロック受信回路２０４は、第１のクロック信号を第２の分周回路２０８および２１８に送る。第２の分周回路２０８は、第１のクロック信号を分周することにより、第１のクロック信号を第１の分周回路１１６と同じ周波数に変更した後、分周後の第１のクロック信号をクロック切替回路２１７に送る。

クロック切替回路２１７は、検出部２１５で検出された電力量が閾値より大きい場合には、第２のクロック信号を選択し、検出部２１５で検出された電力量が閾値より小さい場合には、第１のクロック信号を選択する。そして、クロック切替回路２１７は、選択した第１のクロック信号または第２のクロック信号を整流回路２１２に出力する。整流回路２１２は、選択された第１のクロック信号または第２のクロック信号に基づいて、受電アンテナ２１１が受電した交流電圧をスイッチングすることにより、交流電源４１１から供給された交流電圧を復元し、負荷４１２へ供給する。

図５の制御システム３００は、図４に対して、第１のクロック生成回路１０５、クロック送信回路１０４、送信アンテナ１０３、受信アンテナ２０３およびクロック受信回路２０４は共通として１セットとなっており、それ以外が２つに増えた構成となっている。１セットの送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３を用いて非接触で送られる１つのクロック信号により、独立した２セットのスイッチ回路１０２，１１２と整流回路２０２，２１２がそれぞれ同期することができる。よって、制御システム３００は、独立した２つの負荷４０２および４１２に対して、独立した２つの交流電源４０１および４１１から出力された電力を異なる周波数で同時に無線で供給することができる。

異なる周波数にする利点を説明する。図６は、２つの独立した負荷４０２および４１２に対して、２つの独立した交流電源４０１および４１１から出力された電力を異なる周波数で同時に供給する場合の、第２の実施形態による制御システム３００の構成例を示す斜視図である。スイッチ回路１０２と送電アンテナ１０１の上に、追加したスイッチ回路１１２と送電アンテナ１１１を重ねて配置し、受電アンテナ２０１と整流回路２０２の上に、追加した受電アンテナ２１１と整流回路２１２を重ねて配置している。前述した通り、受電部２００が配置されるステージ５０２は、リニアモータ５０１の負荷を軽くするためや、自身の動きにより発生する慣性を小さくするために、なるべく小型にすることが求められる。そのため、受電部２００の受電アンテナ２０１と追加した受電アンテナ２１１もなるべく少ないスペースに密接して収められる必要がある。すると、受電アンテナ２０１と受電アンテナ２１１の間で電磁干渉が起き、互いの交流電力が互いに重畳し、負荷４０２および４１２に正しい交流電力を供給できなくなってしまう場合がある。

しかし、第１の分周回路１０６および１１６で異なる周波数に変更し、第２の分周回路２０８および２１８で同様に異なる周波数に変更することで、受電アンテナ２０１および２１１に生じる電圧のスイッチング周波数が互いに異なる。さらに、整流回路２０２および２１２のスイッチング周波数も互いに異なるため、互いに重畳しても整流回路２０２および２１２で互いの異なる周波数の電圧は整流されず、結果として、負荷４０２および４１２に供給される交流電力には互いに影響しない。よって、受電部２００の受電アンテナ２０１と追加した受電アンテナ２１１が密接して配置されても、交流電源４０１および４１１から出力された交流電圧を各々独立して高精度に復元して負荷４０２および４１２に供給することができる。

例として２つの独立した負荷４０２および４１２に対して、２つの独立した交流電源４０１および４１１から出力された電力を異なる周波数で同時に供給する場合について説明したが、３つ以上でもよい。その場合、追加するスイッチ回路、送電アンテナ、受電アンテナおよび整流回路をさらに上に重ねてもよい。

以上のように、図４では、分周回路１０６は、周波数変更部であり、クロック生成回路１０５により生成された第１のクロック信号の周波数を変更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、分周回路１０６から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで交流電力をスイッチングする。

分周回路２０８は、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号をクロック切替回路２０７に出力する。クロック切替回路２０７は、検出部２０５により検出された電力量が閾値より小さい場合には、分周回路２０８から出力されたクロック信号を選択する。

次に、図５の制御システム３００について説明する。分周回路１１６は、クロック生成回路１０５により生成された第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する。スイッチ回路１１２は、分周回路１１６から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで他の交流電力をスイッチングし、送電アンテナ１１１を介して、そのスイッチングした交流電力を無線で送電する。

分周回路２１８は、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する。検出部２１５は、スイッチ回路１１２により無線で送電された交流電力の電力量とスイッチングタイミングを検出する。クロック生成回路２１６は、検出部２１５により検出されたスイッチングタイミングを基にクロック信号を生成する。

クロック切替回路２１７は、検出部２１５により検出された電力量が第３の電力量である場合には、クロック生成回路２１６により生成されたクロック信号を選択する。また、クロック切替回路２１７は、検出部２１５により検出された電力量が第３の電力量より小さい第４の電力量である場合には、分周回路２１８から出力されたクロック信号を選択する。整流回路２１２は、クロック切替回路２１７により選択されたクロック信号を基にしたタイミングで、スイッチ回路１１２により無線で送電された交流電力をスイッチングする。

以上、本実施形態によれば、分周回路１０６、１１６、２０８および２１８を設けることにより、複数の負荷４０２および４１２に適切な交流電圧を印加することができる。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態による制御システム３００の構成例を示すブロック図である。図７の制御システム３００は、図１の制御システム３００に対して、第１の制御回路１２０と、分周回路２０９と、移相回路２１０と、第２の制御回路２２０を追加したものである。送電部１００は、第１の制御回路１２０を有する。受電部２００は、分周回路２０９と、移相回路２１０と、第２の制御回路２２０を有する。第１の制御回路１２０は、分周回路１２１と、移相回路１２２と、パルス幅調整回路１２３を有する。第２の制御回路２２０は、分周回路２２１と、移相回路２２２と、パルス幅調整回路２２３を有する。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の第１のクロック生成回路１０５は、生成した第１のクロック信号を第１の制御回路１２０に送る。第１の制御回路１２０は、分周回路１２１と移相回路１２２とパルス幅調整回路１２３により、第１のクロック生成回路１０５で生成された第１のクロック信号に対して、周波数と位相とパルス幅を変更し、変更後の第１のクロック信号をスイッチ回路１０２に送る。これにより、第１の制御回路１２０は、スイッチ回路１０２のスイッチングタイミングを制御する。第１の制御回路１２０とは、例えばＭＣＵ（マイクロコントロールユニット）でもよい。

スイッチ回路１０２は、第１の制御回路１２０で変更された周波数でスイッチングするため、検出部２０５で検出されるスイッチングタイミングの周波数も、第１の制御回路１２０で変更された周波数である。第２のクロック生成回路２０６が検出部２０５で検出されたタイミングに基づき生成する第２のクロック信号の周波数も、同様に変更された周波数である。分周回路２０９は、第２のクロック生成回路２０６で生成された第２のクロック信号の周波数を、第１のクロック生成回路１０５が生成した第１のクロック信号の周波数に変更する。

クロック受信回路２０４から出力される第１のクロック信号の周波数は、第１のクロック生成回路１０５で生成された第１のクロック信号の元の周波数のままである。移相回路２１０は、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号の位相を、分周回路２０９から出力された第２のクロック信号の位相と合わせるように移相して、クロック切替回路２０７に送る。

さらに、分周回路２０９は、変更後の第２のクロック信号をクロック切替回路２０７に送る。よって、クロック切替回路２０７には、移相回路２１０で移相された第１のクロック信号と、分周回路２０９で変更された第２のクロック信号が入力される。クロック切替回路２０７に入力される第１のクロック信号と第２のクロック信号の位相は、移相回路２１０によって一致している。移相回路２１０は、第１の実施形態と同様に、初期動作時に移相して同期をとり、以降保持してもよい。

クロック切替回路２０７は、検出部２０５で検出された電力量の大きさによって、第１のクロック信号または第２のクロック信号を選択して第２の制御回路２２０に出力する。クロック切替回路２０７は、第１の実施形態と同様に、電力量が閾値より小さい場合には第１のクロック信号を選択し、電力量が閾値より大きい場合には第２のクロック信号を選択する。

第２の制御回路２２０は、分周回路２２１と移相回路２２２とパルス幅調整回路２２３により、選択された第１または第２のクロック信号に対して、周波数と位相とパルス幅を変更し、変更後の第１または第２のクロック信号を整流回路２０２に送る。これにより、第２の制御回路２２０は、整流回路２０２のスイッチングタイミングを制御する。第２の制御回路２２０とは、例えばＭＣＵ（マイクロコントロールユニット）でもよい。

第２の制御回路２２０は、クロック切替回路２０７から出力されたクロック信号を、第１の制御回路１２０と同じ周波数に変更した後、検出部２０５で検出したスイッチングタイミングの位相と合うように移相してもよい。また、第２の制御回路２２０は、第１の実施形態と同様に、初期動作時に移相して同期をとり、以降保持してもよい。

さらに、第１の制御回路１２０と第２の制御回路２２０は、パルス幅調整回路１２３および２２３により、クロック信号のパルス幅を変更することができる。例えば、パルス幅調整回路１２３および２２３は、パルス幅を変更してクロック信号にデッドタイムを設けることができる。デッドタイムを設けることにより、スイッチ回路１０２や整流回路２０２における貫通電流を抑制したり、スイッチング損失を減らしたりすることができる。

また、第２の実施形態と同様に、スイッチ回路１０２と整流回路２０２は、任意の周波数で同期スイッチングすることができる。そのため、独立した複数の負荷４０２に対して、独立した複数の交流電源４０１から出力された電力を異なる周波数で同時に無線で供給してもよい。その場合、クロック切替回路２０７などは、図６において送信アンテナ１０３および受信アンテナ２０３と隣接する送電アンテナ１０１および受電アンテナ２０１を用いて無線電力伝送を行う１セット目の交流電源４０１および負荷４０２のセットのみに設ければよい。送信アンテナ１０３および受信アンテナ２０３から離れた送電アンテナ１１１および受電アンテナ２１１を用いる２セット目の交流電源４１１および負荷４１２や、さらにその上に重ねた場合の３セット目以降には、クロック切替回路２０７を用いなくてもよい。２セット目以降には、第２のクロック生成回路２０６とクロック切替回路２０７と分周回路２０９と移相回路２１０を設けず、１セット目のみに設けられたクロック切替回路２０７の出力を２セット目以降の各々の第２の制御回路２２０に入力すればよい。そして、検出部２０５は、タイミングのみを検出すればよい。第２の制御回路２２０は、クロック切替回路２０７から受け取ったクロック信号を第１の制御回路１２０と同じ周波数に変更したあと、検出部２０５で検出したタイミングと合うように移相し、同期をとればよい。

１セット目のみにクロック生成回路２０６とクロック切替回路２０７と分周回路２０９と移相回路２１０があればよい理由は、受信アンテナ２０３へ電磁干渉によりノイズ重畳を起こしやすいのは、受信アンテナ２０３と隣接する受電アンテナ２０１だからである。１セット目において、クロック切替回路２０７を用いて、第１のクロック生成回路１０５が生成したクロック信号を常に正しく得られるようになるため、２セット目以降は、このクロック切替回路２０７から出力されるクロック信号を用いればよいからである。２セット目以降のスイッチ回路１０２と整流回路２０２の同期に関しては、２セット目以降は、分周回路１２１によりスイッチング周波数が各々異なっているため、各々の検出部２０５と第２の制御回路２２０を用い、各々で同期をとればよい。尚、２セット目以降のスイッチング周波数は、全て異なっている必要はなく、同じでもよい。電磁干渉が問題になる場合に周波数分離することで干渉を抑制することができる。

また、クロック切替回路２０７において、電力量の閾値は任意に決めてよく、ヒステリシス特性を設けてもよい。これにより、検出部２０５が検出した電力量が閾値を頻繁に跨ぐ場合に発生するチャタリングを防止することができる。または、クロック切替回路２０７は、閾値を２つ設け、検出部２０５が検出する電力量を大、中、小の３段階に分けてもよい。クロック切替回路２０７は、電力量が大のときには第２のクロック信号を選択し、電力量が小のときには第１のクロック信号を選択し、電力量が中のときには第１のクロック信号と第２のクロック信号の双方をＯＲ回路等で和算したクロック信号を出力してもよい。クロック切替回路２０７は、中段階を設けることで、切替時のクロック信号の消滅やサージ発生を抑制することができる。また、外来ノイズ等によりどちらかのクロック信号が誤ったとしても、もう一方があることでエラー抑制を強化することができる。

また、分周回路にフィルタを設け、帯域を調節することでクロック信号が持つノイズを除去したり、単発のノイズに反応せずに元のクロック信号を保つようにしてたりしてもよい。これにより、よりクロック信号の信頼性が向上する。

また、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の結合と、送信アンテナ１０３と受信アンテナ２０３の結合は、電界結合、磁界結合、光結合、音波結合などを用い、どの組み合わせの結合を用いてもよい。

以上のように、分周回路１２１は、クロック生成回路１０５により生成された第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する。移相回路１２２とパルス幅調整回路１２３は、削除可能である。スイッチ回路１０２は、分周回路１２１から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで交流電力をスイッチングする。

分周回路２０９は、クロック生成回路２０６により生成された第２のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する。移相回路２１０は、移相部であり、分周回路２０９から出力されたクロック信号の位相と合うように、クロック受信回路２０４から出力された第１のクロック信号を移相する。

分周回路２２１は、クロック切替回路２０７により選択されたクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する。移相回路２２２とパルス幅調整回路２２３は、削除可能である。整流回路２０２は、分周回路２２１から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで、スイッチ回路１０２により無線で送電された交流電力をスイッチングする。

次に、上記の２セット目について説明する。２セット目では、クロック切替回路２０７を省略可能である。２セット目の分周回路１２１は、クロック生成回路１０５により生成された第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する。２セット目のスイッチ回路１０２は、２セット目の分周回路１２１から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで他の交流電力をスイッチングし、２セット目の送電アンテナ１０１を介して、そのスイッチングした交流電力を無線で送電する。

２セット目の分周回路２２１は、クロック切替回路２０７により選択されたクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する。２セット目の整流回路２０２は、２セット目の分周回路２２１から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで、２セット目のスイッチ回路１０２により無線で送電された交流電力をスイッチングする。

なお、パルス幅調整回路１２３および２２３は、第１および第２の実施形態に適用することもできる。パルス幅調整回路１２３は、パルス幅調整部であり、スイッチ回路１０２に入力されるクロック信号のパルス幅を調整する。パルス幅調整回路１２３は、整流回路２０２に入力されるクロック信号のパルス幅を調整する。

以上、本実施形態によれば、分周回路１２１および２２１を設けることにより、複数の負荷４０２に適切な交流電圧を印加することができる。また、複数のセットでクロック切替回路２０７を共用することにより、２セット目以降のクロック切替回路２０７を省略することができる。

なお、上述の実施形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、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 第１のクロック生成回路、１０６ 分周回路、１１１ 送電アンテナ、１１２ スイッチ回路、１１６ 分周回路、１２０ 第１の制御回路、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、２０５ 検出部、２０６ 第２のクロック生成回路、２０７ クロック切替回路、２０８ 分周回路、２０９ 分周回路、２１０ 移相回路、２１１ 受電アンテナ、２１２ 整流回路、２１５ 検出部、２１６ クロック生成回路、２１７ クロック切替回路、２１８ 分周回路、２２０ 第２の制御回路、３００ 制御システム、４０１ 交流電源、４０２ 負荷、４１１ 交流電源、４１２ 負荷、５０１ リニアモータ、５０２ ステージ

Claims (19)

1. 交流電力を無線で送電する送電部と、
   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を有する制御システムであって、
   前記送電部は、
   第１のクロック信号を基にしたタイミングで前記交流電力をスイッチングし、前記スイッチングした交流電力を無線で送電する第１のスイッチ部と、
   前記第１のクロック信号を無線で送信するクロック送信部とを有し、
   前記受電部は、
   前記クロック送信部から無線で送信された第１のクロック信号を受信するクロック受信部と、
   前記第１のスイッチ部により無線で送電された交流電力の電力量とスイッチングタイミングを検出する第１の検出部と、
   前記第１の検出部により検出されたスイッチングタイミングを基に第２のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、
   前記第１の検出部により検出された電力量に応じて、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号または前記第２のクロック信号に基づくクロック信号を選択する第１のクロック選択部と、
   前記第１のクロック選択部により選択されたクロック信号を基にしたタイミングで、前記第１のスイッチ部により無線で送電された交流電力をスイッチングする第１の整流部と
   を有することを特徴とする制御システム。
2. 前記第１のクロック選択部は、前記第１の検出部により検出された電力量が第１の電力量である場合には、前記第２のクロック信号を選択し、前記第１の検出部により検出された電力量が前記第１の電力量より小さい第２の電力量である場合には、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号に基づくクロック信号を選択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. 前記第１のクロック選択部は、前記第１の検出部により検出された電力量が前記第２の電力量である場合には、前記第１の検出部により検出されたスイッチングタイミングの位相と合うように、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号を移相したクロック信号を選択することを特徴とする請求項２に記載の制御システム。
4. 前記第１のクロック選択部は、前記第１のスイッチ部により無線で送電された交流電力が前記第１の検出部の検出限界の下限を上回る期間に、前記第１の検出部により検出されたスイッチングタイミングの位相と合うように前記第１のクロック信号を移相し、以降、前記移相の移相量を保持することを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
5. 前記下限を上回る期間は、前記制御システムの起動直後の期間であることを特徴とする請求項４に記載の制御システム。
6. 前記第１のクロック選択部は、前記第１の検出部により検出された電力量が閾値より大きい場合には、前記第２のクロック信号を選択し、前記第１の検出部により検出された電力量が閾値より小さい場合には、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号に基づくクロック信号を選択す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。
7. 前記第１のクロック選択部は、
   前記第１の検出部により検出された電力量が第１の閾値より大きい場合には、前記第２のクロック信号を選択し、
   前記第１の検出部により検出された電力量が第２の閾値より小さい場合には、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号に基づくクロック信号を選択し、
   前記第１の検出部により検出された電力量が前記第１の閾値より小さくかつ前記第２の閾値より大きい場合には、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号と前記第２のクロック信号を和算したクロック信号を選択す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. 前記閾値は、ヒステリシス特性を有することを特徴とする請求項６または７に記載の制御システム。
9. 前記送電部は、前記第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を前記第１のスイッチ部に出力する第１の周波数変更部をさらに有し、
   前記受電部は、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を前記第１のクロック選択部に出力する第２の周波数変更部をさらに有し、
   前記第１のスイッチ部は、前記第１の周波数変更部から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで前記交流電力をスイッチングし、
   前記第１のクロック選択部は、前記第１の検出部により検出された電力量が前記第２の電力量である場合には、前記第２の周波数変更部から出力されたクロック信号を選択することを特徴とする請求項２～５のいずれか１項に記載の制御システム。
10. 前記送電部は、
    前記第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する第３の周波数変更部と、
    前記第３の周波数変更部から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで他の交流電力をスイッチングし、前記スイッチングした交流電力を無線で送電する第２のスイッチ部とをさらに有し、
    前記受電部は、
    前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する第４の周波数変更部と、
    前記第２のスイッチ部により無線で送電された交流電力の電力量とスイッチングタイミングを検出する第２の検出部と、
    前記第２の検出部により検出されたスイッチングタイミングを基に第３のクロック信号を生成する第２のクロック生成部と、
    前記第２の検出部により検出された電力量に応じて、前記第３のクロック信号または前記第４の周波数変更部から出力されたクロック信号を選択する第２のクロック選択部と、
    前記第２のクロック選択部により選択されたクロック信号を基にしたタイミングで、前記第２のスイッチ部により無線で送電された交流電力をスイッチングする第２の整流部とをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の制御システム。
11. 前記第２のクロック選択部は、前記第２の検出部により検出された電力量が第３の電力量である場合には、前記第３のクロック信号を選択し、前記第２の検出部により検出された電力量が前記第３の電力量より小さい第４の電力量である場合には、前記第４の周波数変更部から出力されたクロック信号を選択することを特徴とする請求項１０に記載の制御システム。
12. 前記送電部は、前記第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する第１の周波数変更部をさらに有し、
    前記受電部は、
    前記第２のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する第２の周波数変更部と、
    前記第２の周波数変更部から出力されたクロック信号の位相と合うように、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号を移相する移相部と、
    前記第１のクロック選択部により選択されたクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する第３の周波数変更部とをさらに有し、
    前記第１のスイッチ部は、前記第１の周波数変更部から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで前記交流電力をスイッチングし、
    前記第１の整流部は、前記第３の周波数変更部から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで、前記第１のスイッチ部により無線で送電された交流電力をスイッチングすることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の制御システム。
13. 前記送電部は、
    前記第１のクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する第４の周波数変更部と、
    前記第４の周波数変更部から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで他の交流電力をスイッチングし、前記スイッチングした交流電力を無線で送電する第２のスイッチ部とをさらに有し、
    前記受電部は、
    前記第１のクロック選択部により選択されたクロック信号の周波数を変更したクロック信号を出力する第５の周波数変更部と、
    前記第５の周波数変更部から出力されたクロック信号を基にしたタイミングで、前記第２のスイッチ部により無線で送電された交流電力をスイッチングする第２の整流部とをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の制御システム。
14. 前記送電部は、前記第１のスイッチ部に入力されるクロック信号のパルス幅を調整する第１のパルス幅調整部をさらに有し、
    前記受電部は、前記第１の整流部に入力されるクロック信号のパルス幅を調整する第２のパルス幅調整部をさらに有することを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の制御システム。
15. 前記第１のスイッチ部と前記第１の整流部は、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１～１４のいずれか１項に記載の制御システム。
16. 前記第１のスイッチ部は、送電アンテナを介して、前記スイッチングした交流電力を無線で送電し、
    前記第１の整流部は、受電アンテナを介して、前記第１のスイッチ部により無線で送電された交流電力を受電し、
    前記クロック送信部は、送信アンテナを介して、前記第１のクロック信号を無線で送信し、
    前記クロック受信部は、受信アンテナを介して、前記クロック送信部から無線で送信された第１のクロック信号を受信することを特徴とする請求項１～１５のいずれか１項に記載の制御システム。
17. 前記受電アンテナは、前記送電アンテナに対して、相対的に移動可能であり、
    前記受信アンテナは、前記送信アンテナに対して、相対的に移動可能であることを特徴とする請求項１６に記載の制御システム。
18. 前記送電部は、前記第１のクロック信号を生成する第３のクロック生成部をさらに有することを特徴とする請求項１～１７のいずれか１項に記載の制御システム。
19. 交流電力を無線で送電する送電部と、
    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を有する制御システムの制御方法であって、
    前記送電部の第１のスイッチ部が、第１のクロック信号を基にしたタイミングで前記交流電力をスイッチングし、前記スイッチングした交流電力を無線で送電するステップと、
    前記送電部のクロック送信部が、前記第１のクロック信号を無線で送信するステップと、
    前記受電部のクロック受信部が、前記クロック送信部から無線で送信された第１のクロック信号を受信するステップと、
    前記受電部の第１の検出部が、前記第１のスイッチ部により無線で送電された交流電力の電力量とスイッチングタイミングを検出するステップと、
    前記受電部の第１のクロック生成部が、前記第１の検出部により検出されたスイッチングタイミングを基に第２のクロック信号を生成するステップと、
    前記受電部の第１のクロック選択部が、前記第１の検出部により検出された電力量に応じて、前記クロック受信部から出力された第１のクロック信号または前記第２のクロック信号に基づくクロック信号を選択するステップと、
    前記受電部の第１の整流部が、前記第１のクロック選択部により選択されたクロック信号を基にしたタイミングで、前記第１のスイッチ部により無線で送電された交流電力をスイッチングするステップと
    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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