JP5863455B2 - 受電装置及び無線電力伝送システム - Google Patents
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Description
この無線電力伝送システムの一例としては、宇宙空間上で太陽光発電を行い、生成した電力を位相が揃えられてビーム形成された電磁波(マイクロ波)として、宇宙空間上の送電アンテナから地上の受電アンテナへ送る宇宙太陽発電システム(Space Solar Power System、以下、「SSPS」という。)や、送電アンテナから電磁波を離島に配置された受電アンテナへ送電する離島電力伝送システム等が挙げられる。
また、受電アンテナを形成する複数のアンテナ体を、ランダムに配置するだけであるので、該アンテナ体が例えば数百以上配置されることとなる大型の受電アンテナであっても、受電アンテナの施行時等に対応でき、コストや作業時間の観点からも効果的である。
SSPS10は、図1に示されるように、巨大な太陽電池パネル12を搭載した人口衛星を赤道上空に打ち上げ、太陽光によって発電した電力を太陽電池パネルの中の発信モジュールによりマイクロ波(電磁波)に変換する。そして、マイクロ波をマイクロ波送電部14が備える送電アンテナ16から地上に設けた受電設備18へ送電し、地上において再び電力に変換するシステムである。
図2に示されるように、本実施形態に係る受電アンテナ20は、O−XYZの直交座標系において、X−Y平面上にN行N列で二次元配列された複数のアンテナパネル22を備えている。隣接するアンテナパネル22は、各結合点(図示略)において、結合されている。各アンテナパネル22は、例えば、一辺がA(例えば、5m程度)の正方形であり、このような複数のアンテナパネル22が互いに結合されていることにより平面状に配置され、パネル全体として例えば約2km四方の大型の受電アンテナ20が形成されている。
図4に示されるように、受電アンテナ20のアンテナパネル22のアンテナ面は、基準位置上に位置していない。すなわち、各アンテナパネル22は、送電アンテナ16に対する方向に各々の位置が異なることによって、ランダムに配置(以下、「ランダム配置」という。)されている。
図5に示されるように、受電アンテナ20を形成する各アンテナパネル22は、基準位置から距離Rでランダム配置されている。
R=k×λ ・・・(1)
上記(1)式におけるkは、0から1の間の乱数であり、λは送電されるマイクロ波の1波長の長さである。(1)式で算出された距離Rを各アンテナパネル22毎に算出し、算出した距離Rで複数のアンテナパネル22で形成される受電アンテナ20を施工することによって、受電アンテナ20から再放射されるマイクロ波の位相が揃うことを、簡易な構成で抑制できる。
アンテナパネル22のばらつきのピッチをNとすると、乱数kの0から1の間の分割数は、ピッチNに対応するように設定される。例えば、マイクロ波の波長が12cmであり、ピッチNを1.2cm間隔とする場合、乱数kの分割数は10となる。すなわち、乱数kは、0、0.1、0.2、・・・0.9、1.0がランダムに現れる乱数となる。
そして、ランダム配置させるアンテナパネル22の数をMとし、再放射されるマイクロ波の電力分布が所望の分布となるように、数M、ピッチN及び乱数kの組み合わせを求め、求めた組み合わせに従って、アンテナパネル22を配置する。
このように、アンテナパネル22をランダム配置することによって、受電アンテナ20から再放射されるマイクロ波が再合成されず、ピークも小さくなることが解析的にも証明された。なお、ランダム配置させるアンテナパネル22の数が多いほど、再放射されるマイクロ波電力は、よりピークを形成し難くなり、アンテナパネル22の配置位置に関わらず均等な大きさで再放射されることとなる。
従って、本実施形態に係る受電設備18は、受電アンテナ20が電磁波を受電した際に、受電アンテナ20から再放射されるマイクロ波の位相が揃うことを、簡易な構成で抑制できる。
この形態におけるアンテナパネル22の回転とは、例えば、アンテナパネル22の角や辺を回転中心とした回転であり、各アンテナパネル22の中心位置と送電アンテナ16との距離に変化を生じさせる回転である。
14 マイクロ波送電部
16 送電アンテナ
18 受電設備
20 受電アンテナ
22 アンテナパネル
Claims (3)
- 複数のアンテナ体が平面状に配置されて形成され、送電装置から送電されてくる電磁波を受電する受電アンテナを備えた受電装置であって、
複数の前記アンテナ体は、前記送電装置に対する方向に各々位置が異なる、又は前記アンテナ体の角や辺を回転中心として回転させることによって、各々前記送電装置との距離にばらつきを有する受電装置。 - 複数の前記アンテナ体は、前記送電装置から送電される電磁波の1波長の整数倍の長さを基準とした長さの範囲内でばらついている請求項1記載の受電装置。
- 送電アンテナによって電磁波を送電する送電装置と、
請求項1又は請求項2に記載の受電装置と、
を備えた無線電力伝送システム。
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