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技術 回転体装置、及び給電システム

出願人 学校法人立命館
発明者 道関隆国西川久田中亜実古腰隆浩山口裕之
出願日 2015年9月14日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2015-180388
公開日 2017年3月23日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-056750
状態 特許登録済
技術分野 飛行船・気球・飛行機 電磁波による給配電方式 玩具
主要キーワード 給電態様 電磁波成分 給電元 無線送電 プロペラ状 裏側表面 合成電界 回転体装置
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図面 (9)

課題

回転体を備えている装置の小型化が可能となる技術を提供する。

解決手段

回転翼飛行体2のロータユニット5は、固定軸7回りに回転するロータ6を備えている。ロータ6が有する一対の回転翼9は、フレーム8に保持固定されている負荷としての一対のモータ15に供給するための電力を受信する受信アンテナ20を有している。

概要

背景

従来から、電力無線送電する技術が知られている。例えば、特許文献1には、停車中の電気自動車が、送電アンテナから送出されるマイクロ波受信アンテナで受信し、バッテリ充電するための電力供給を受ける技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

回転体を備えている装置の小型化が可能となる技術を提供する。回転翼飛行体2のロータユニット5は、固定軸7回りに回転するロータ6を備えている。ロータ6が有する一対の回転翼9は、フレーム8に保持固定されている負荷としての一対のモータ15に供給するための電力を受信する受信アンテナ20を有している。

目的

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転体を備えている装置の小型化が可能となる技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

中心軸回りに回転する回転体本体を備えた回転体装置であって、前記回転体本体は、当該回転体装置が備えている負荷に供給するための電力を受信する受信アンテナを有している回転体装置。

請求項2

前記負荷は、前記回転体本体が備えている回転体装置。

請求項3

前記負荷は、前記受信アンテナが受信する電力によって前記回転体本体を回転駆動するための駆動部である請求項2に記載の回転体装置。

請求項4

前記駆動部は、前記中心軸一体回転可能に固定された固定ギヤと、前記固定ギヤに噛み合う駆動ギヤと、前記回転体本体に固定され、前記受信アンテナが受信する電力によって前記駆動ギヤを回転駆動するモータと、を備えている請求項3に記載の回転体装置。

請求項5

前記回転体本体は、前記中心軸回りに回転する回転翼を含む請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の回転体装置。

請求項6

前記受信アンテナが受信する電力は、UHF帯周波数帯域無線波無線送信され、前記回転体の最大回転直径は、50cm以下である請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の回転体装置。

請求項7

請求項1に記載の回転体装置と、前記回転体装置に電力を無線送信によって給電する給電装置と、を備えている給電システム

請求項8

前記給電装置は、前記回転体装置が有する受信アンテナに対して電力を無線送信するパッチアンテナを備えている請求項7に記載の給電システム。

請求項9

前記回転体装置は複数の回転体本体を備え、前記パッチアンテナは、当該パッチアンテナのアンテナ面近接している状態の前記回転体装置を前記アンテナ面に向かって正面視したときに、複数の前記回転体本体の受信アンテナが前記アンテナ面の周縁の内側に配置することができる大きさに設けられている請求項8に記載の給電システム。

技術分野

0001

本発明は、無線送信される電力を受信することができる回転体装置、及びこれを用いた給電システムに関する。

背景技術

0002

従来から、電力を無線送電する技術が知られている。例えば、特許文献1には、停車中の電気自動車が、送電アンテナから送出されるマイクロ波受信アンテナで受信し、バッテリ充電するための電力供給を受ける技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2008−54424号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記無線送電によれば、送電アンテナから一定距離だけ離れた受信アンテナに対して電力供給することができるため、移動体に対して電力供給することが考えられる。
移動体に対して連続的に電力を供給することができれば、当該移動体に蓄電池等を搭載することなく、移動体に備えられたモータ等の負荷に対して電力を供給することができ、移動体の小型軽量化を実現することができる。

0005

ここで、例えば、移動体としてのドローン等の回転翼を備えた飛行体に対して下方から電力供給する場合を考える。

0006

一般に、無線送電可能な回転翼飛行体の構成としては、図8に示すように、無線送電のための電波を受信するアンテナ101と、アンテナ101が受信した電波を整流して直流電力を出力する整流部102と、整流部102が出力した直流電力が与えられるモータ103と、このモータ103によって回転駆動されるロータ(回転翼)104とを備えたものが想定される。

0007

回転翼飛行体100の下方には、マイクロ波等の送電のための電波を送出する送電アンテナ105が配置されている。
回転翼飛行体100は、アンテナ101によって無線送信される電力を受信し、受信した電力によってモータ103を駆動し、ロータ104を回転させることで、上方に浮上し移動することができる。

0008

しかし、上記回転翼飛行体では、ロータ104以外の構成であるアンテナ101や、整流器102、モータ103は、回転翼飛行体の機体側に固定する必要があり、これらを配置するためのスペースを確保する必要がある。
特に、アンテナ101は、所定周波数の電波を受信するために長さや形状に制限があるため、多くのスペースを必要とすることがある。

0009

上記のように、アンテナ101のためのスペースを機体側で確保すると、機体の大型化を招く場合があった。
つまり、上記回転翼飛行体のような、回転体を備える装置に対して無線給電しようとすると、受信アンテナのスペースを確保する必要があり、蓄電池等を廃して小型化しようとしているのに反して当該装置の大型化を招く場合があった。

0010

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、回転体を備えている装置の小型化が可能となる技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

(1)本発明に係る回転体装置は、中心軸回りに回転する回転体本体を備えた回転体装置であって、前記回転体本体は、当該回転体装置が備えている負荷に供給するための電力を受信する受信アンテナを有している。

0012

上記のように構成された回転体装置によれば、無線送信される電力を受信する受信アンテナを回転体本体が備えているので、負荷に供給する電力を蓄電するための蓄電池や、無線送信される電力を受信するためのアンテナを別途設ける必要がなく、アンテナのためのスペースを確保する必要がない。この結果、当該装置の小型化が可能となる。

0013

(2)上記回転体装置において、前記負荷は、前記回転体本体が備えていてもよい。

0014

(3)また、上記回転体装置において、前記負荷は、前記受信アンテナが受信する電力によって前記回転体本体を回転駆動するための駆動部であることが好ましい。
この場合、回転体は、受信アンテナで受信した電力を回転体本体の駆動に用いることができる。

0015

(4)上記回転体装置において、前記駆動部は、前記中心軸一体回転可能に固定された固定ギヤと、前記固定ギヤに噛み合う駆動ギヤと、前記回転体本体に固定され、前記受信アンテナが受信する電力によって前記駆動ギヤを回転駆動するモータと、を備えていてもよい。
この場合、モータ及びモータに電力を供給する受信アンテナが共に回転体本体に設けられているので、無線送信によって給電を受けることができれば、回転体本体はモータの駆動力によって回転することができる。よって、回転体本体と、外部の装置との間を電源ケーブル等で接続する必要がなく、簡易な構成によって、回転体本体を駆動することができる。

0016

(5)また、上記回転体装置において、前記回転体本体は、前記中心軸回りに回転する回転翼を含むことが好ましい。

0017

(6)上記回転体装置において、前記受信アンテナが受信する電力は、UHF帯周波数帯域無線波で無線送信され、前記回転体の最大回転直径は、50cm以下であってもよく、この場合、回転体全体を小型化しつつ、無線送信される電力を適切に受信することが可能なアンテナサイズや形状の自由度を確保することができる。

0018

(7)また、本発明に係る給電システムは、上記(1)に記載の回転体装置と、前記回転体装置に電力を無線送信によって給電する給電装置と、を備えている。
上記構成の給電システムによれば、回転体装置においては、負荷に供給する電力を蓄電するための蓄電池や、無線送信される電力を受信するためのアンテナを別途設ける必要がなく、アンテナのためのスペースを確保する必要がない。この結果、回転体装置の小型化が可能となる。

0019

(8)上記給電システムにおいて、前記給電装置は、前記回転体装置が有する受信アンテナに対して電力を無線送信するパッチアンテナを備えている。
この場合、給電装置は、パッチアンテナのアンテナ面から送出される電波によって、回転体装置に対して給電を行うことができる。

0020

(9)また、上記給電システムにおいて、前記回転体装置は複数の回転体本体を備え、前記パッチアンテナは、当該パッチアンテナのアンテナ面に近接している状態の前記回転体装置を前記アンテナ面に向かって正面視したときに、複数の前記回転体本体の受信アンテナが前記アンテナ面の周縁の内側に配置することができる大きさに設けられている。
この場合、回転体装置がアンテナ面に近接している場合、当該回転体装置をアンテナ面に向かって正面視したときに、複数の回転体本体の受信アンテナをアンテナ面の周縁の内側に配置させるように、回転体装置を配置することができる。
これによって、回転体装置がアンテナ面に近接している場合であっても、一つのアンテナ面によって、複数の受信アンテナそれぞれに対して電力を無線送信することができ、複数の回転体それぞれに給電することができる。

発明の効果

0021

本発明によれば、回転体を備えている装置の小型化が可能となる。

図面の簡単な説明

0022

一実施形態に係る回転翼飛行体を含む給電システムの全体構成を示す図である。
ロータユニット外観図である。
フレームの側面図である。
回転翼の裏面の外観図である。
ロータユニットに搭載されている回路構成を示すブロック図である。
ロータの受信アンテナと、パッチアンテナとの間の送受信アンテナ間距離と、受信アンテナの実測受信電力との関係を示したグラフである。
他の実施形態に係るロータユニットの側面図である。
無線送電可能な回転翼飛行体の構成を示す図である。

実施例

0023

以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔システムの全体構成について〕
図1は、一実施形態に係る回転翼飛行体を含む給電システムの全体構成を示す図である。図中、給電システム1は、回転翼飛行体2と、給電装置40とを備えている。
回転翼飛行体2は、給電装置40から無線送信される電力を受信し、受信した電力によって浮上し飛行する機能を有している。

0024

給電装置40は、電波を送出することで、回転翼飛行体2に向けて、電力を無線送信によって給電する機能を有している。給電装置40は、送信処理部41と、パッチアンテナ42とを備えている。
送信処理部41は、電力を無線送信するための信号波を生成する機能や、生成した信号波を増幅する機能を有している。
パッチアンテナ42は、送信処理部41から与えられる信号波を電波として空間に送出する機能を有している。
本実施形態の給電装置40は、電力を無線送信するための電波として、UHF帯の周波数の電波を送出するように構成されている。

0025

回転翼飛行体2は、環状の機体4と、この機体4の外縁に固定された複数(図例では4つ)のロータユニット5とを備えている。
機体4は、樹脂プラスチック等の素材を用いて形成された部材であり、環状のリム部4aと、リム部4aの内側で互いに交差した状態で端部がリム部4aに接続されている一対の柱部4bとを備えている。
複数のロータユニット5は、機体4の外縁において、リム部4aと柱部4bの端部とが接続されている部分に対応する部分に固定されている。

0026

〔ロータユニット及びロータの構成について〕
図2は、ロータユニット5の外観図である。ロータユニット5は、回転体本体であるロータ6と、機体4に固定される固定軸7とを備えている。
ロータ6は、固定軸7の端部に設けられたフレーム8と、このフレーム8に固定された一対の回転翼9とを備えている。
フレーム8は、固定軸7に対して回転可能に設けられており、一対の回転翼9を固定軸7回りに回転可能に支持している。

0027

回転翼9は、一端部がフレーム8に固定されており、フレーム8と一体回転可能とされている。回転翼9は、樹脂やプラスチック等の素材を用いてプロペラ状に形成された部材である。回転翼9は、回転することによって回転翼飛行体2を浮上させるための揚力を発生する。

0028

つまり、ロータ6は、機体4に固定されている固定軸7回りに回転するように構成されており、このロータ6を回転させることによって回転翼9による揚力を発生させ、回転翼飛行体2を浮上させることができる。
なお、この一対の回転翼9及びフレーム8を含むロータ6の最外端が描く軌跡の直径(最大回転直径)は、約15cmとされている。

0029

図3は、フレーム8の側面図である。
図3に示すように、フレーム8は、上面板10と下面板11とを組み合わせて構成されている。上面板10及び下面板11は、柱部12によって互いに対向した状態で連結されている。
上面板10及び下面板11には、固定軸7が挿通されている孔部10a及び孔部11aが形成されている。これら孔部10a及び11aは、フレーム8が固定軸7に対して回転可能な程度の寸法に形成されている。これにより、フレーム8は、固定軸7に対して相対回転可能とされている。

0030

下面板11の下側には、固定軸7に固定されたストッパ13が取り付けられている。
また、固定軸7の先端には、固定ギヤ14が固定されている。
フレーム8は、ストッパ13と、固定ギヤ14のボス部14aとによって、上下方向(固定軸7の軸方向)に対する移動が規制されている。
これによって、フレーム8は、固定軸7に対して相対回転可能とされつつ、固定軸7の端部に位置するように保持されている。

0031

また、フレーム8は、一対のモータ15を保持している。フレーム8は、一対のモータ15が固定軸7に対して互いに対称となる位置で当該一対のモータ15を保持している。
上面板10には、モータ15を保持するための保持孔10bが一対設けられている。また、下面板11には、モータ15を保持するための保持孔11bが一対設けられている。
一対のモータ15は、これら保持孔10b、11bによってフレーム8に対して相対回転しないように保持固定されている。

0032

一対のモータ15の出力軸15aには、ピニオンギヤ16が固定されている。モータ15は、このピニオンギヤ16が固定軸7の先端に固定された固定ギヤ14に噛み合うように固定されている。
また、固定ギヤ14は、固定軸7に対して相対回転しないように固定されている。

0033

一対のモータ15に電力を供給して出力軸15aを回転させると、固定ギヤ14は固定軸7に対して相対回転しないように固定されているので、ピニオンギヤ16及びモータ15が固定ギヤ14の周囲に沿って回転しようとする。
この結果、一対のモータ15の出力軸15aの回転によって、モータ15を保持固定しているフレーム8(ロータ6)が固定軸7回りに回転する。
このようにして、一対のモータ15は、ロータ6を固定軸7に対して回転駆動する。

0034

つまり、固定軸7に一体回転可能に固定された固定ギヤ14と、固定ギヤ14に噛み合う駆動ギヤとしてのピニオンギヤ16と、フレーム8に保持固定され、後述する受信アンテナが受信する電力によってピニオンギヤ16を回転駆動する一対のモータ15とは、ロータ6を構成するフレーム8及び一対の回転翼9を回転駆動する駆動部を構成している。

0035

一対の回転翼9には、一対のモータ15に供給するための電力を受信する受信アンテナが設けられている。
図4は、回転翼9の裏面の外観図である。
図4に示すように、回転翼9の裏面9aには、回転翼9の表面端縁に沿った線状の受信アンテナ20が設けられている。
この受信アンテナ20は、給電装置40から無線送信される電力を受信し、一対のモータ15に電力を供給する機能を有している。

0036

受信アンテナ20は、アルミニウム箔帯状に形成したものを、回転翼9の裏面9aに張り付けることでその表面に沿って設けられている。
このように、アルミニウム箔を用いて帯状に形成したものを受信アンテナ20として回転翼9の表面に沿って張り付けたので、回転翼9による揚力の発生にほとんど影響を与えることなく受信アンテナ20を設けることができる。

0037

受信アンテナ20の一端部は、上面板10の上面に設けられている整流回路に接続されている。よって、受信アンテナ20は、上面板10の端部10cから回転翼9の端縁に沿って外周方向に延びている。

0038

受信アンテナ20は、一対の回転翼9それぞれに設けられている。一対の回転翼9に設けられた一対の受信アンテナ20は、ダイポールアンテナを構成しており、給電装置40から電力として無線送信される電波を受信することができるように構成されている。

0039

本実施形態の給電装置40では、上述したように、無線送信による給電のためにUHF帯の周波数の電波を用いている。例えば、受信アンテナ20によって、300MHzから400MHzの電波を受信する場合、一方の受信アンテナ20において必要な長さは約25cmから約19cmとなる。

0040

これに対して、ロータ6の最大回転直径が約15cmであり、一枚の回転翼9の長手寸法は約6cmである。

0041

このため、受信アンテナ20は、上面板10の端部10cから回転翼9の端縁に沿って外周方向に向かって延びている直線部21と、回転翼9の外周縁に沿っている周縁部22と、直線部21に対して折り返されている折り返し部23と、折り返し部23から回転翼9の内側面に折り込まれている折り込み部24とを有している。

0042

このように本実施形態の受信アンテナ20は、直線部21の他、周縁部22や、折り返し部23を設けることで、一枚の回転翼9の長手寸法が受信アンテナ20として必要な長さよりも短い場合であっても、受信アンテナ20として必要な長さを確保することができる。

0043

受信アンテナ20は、給電装置40から無線送信される電波を受信すると、電波を受信することで得られる電気信号を前記整流回路に出力する。

0044

図5は、ロータユニット5に搭載されている回路構成を示すブロック図である。
図5に示すように、一対のモータ15と受信アンテナ20との間に、整流回路30が設けられている。
整流回路30は、受信アンテナ20が受信した電波による電気信号を整流して直流電力を出力する機能を有している。整流回路30は、整合回路31と、整流部32と、ローパスフィルタ33とを備えている。整流回路30は、上面板10の上面に設けられている(図3)。
整合回路31は、受信アンテナ20が接続されており、受信アンテナ20が受信した電波による電気信号が与えられる。整合回路31は、受信アンテナ20と整流部32とのインピーダンス整合を行うために設けられている。整合回路31は、受信アンテナ20から与えられた電気信号を整流部32に与える。

0045

整流部32は、ダイオード32aを用いて構成されており、整合回路31から与えられる電気信号を整流して直流電力に変換する。整流部32は、変換した直流電力をローパスフィルタ33に与える。
ここで、本実施形態の給電装置40では、上述したように、無線送信による給電のためにUHF帯の周波数の電波を用いている。
例えば、無線送信のためにより高い周波数の電波を用いたとすると、特殊なダイオードが必要となる。
この点、本実施形態では、UHF帯の周波数の電波を用いたので、整流部32のダイオード32aとして一般的なダイオードを用いることができ、コスト面で有利となる。

0046

ローパスフィルタ33は、高周波ノイズを除去する機能を有しており、整流部32から与えられる直流電力から高周波ノイズを除去する。
ローパスフィルタ33は、一対のモータ15に接続されており、ローパスフィルタ33を通過した直流電力は、一対のモータ15に与えられる。

0047

以上のようにして、受信アンテナ20が電力として受信した電波は、直流電力として一対のモータ15に供給される。

0048

以上のように、本実施形態に係る回転翼飛行体2(ロータユニット5)は、固定軸7(中心軸)回りに回転する回転体本体としてのロータ6を備えており、ロータ6が有する一対の回転翼9は、フレーム8に保持固定されている負荷としての一対のモータ15に供給するための電力を受信する受信アンテナ20を有している。

0049

上記のように構成された回転翼飛行体2(ロータユニット5)によれば、無線送信される電力を受信する受信アンテナ20を回転翼9が備えているので、一対のモータ15に供給する電力を蓄電するための蓄電池や、無線送信される電力を受信するためのアンテナを別途設ける必要がなく、アンテナのためのスペースを確保する必要がない。この結果、ロータユニット5や回転翼飛行体2の小型化が可能となる。

0050

また、本実施形態では、受信アンテナ20を回転翼9に設けたので、受信アンテナ20を回転させることができ、給電装置40から送出される電波における偏波の影響を受けるのを抑制することができる。つまり、受信アンテナ20が回転することで、そのときの電波に応じて適切に受信することができる。

0051

また、本実施形態では、固定ギヤ14と、固定ギヤ14に噛み合うピニオンギヤ16と、ピニオンギヤ16を回転駆動する一対のモータ15とが、受信アンテナ20が受信する電力によってロータ6を構成するフレーム8及び一対の回転翼9を回転駆動するための駆動部を構成しており、一対のモータ15及び一対のモータ15に電力を供給する受信アンテナ20が共にロータ6側に設けられている。
このため、無線送信によって給電を受けることができれば、ロータ6(フレーム8及び回転翼9)は、一対のモータ15の駆動力によって回転することができる。

0052

例えば、本実施形態のようにモータ15を備えたフレーム8を固定軸7に対して回転駆動する場合、モータ15に対する電力供給をロータ6以外の部分に固定されたデバイスから電源コード等で行おうとすると、ロータ6が回転することで当該電源コードが固定軸7に巻き付いてしまう。

0053

この点、本実施形態によれば、無線送信によって給電を受けることができれば、ロータ6は、一対のモータ15の駆動力によって回転することができる。このため、ロータ6と、外部の装置との間を電源ケーブル等で接続する必要がなく、簡易な構成によって、回転体本体を駆動することができる。

0054

また、本実施形態では、ロータ6の最大回転直径を約15cmとした場合を例示したが、本実施形態のように、受信アンテナ20が受信する電力が、UHF帯の周波数帯域の無線波で無線送信される場合には、このロータ6の最大回転直径は、50cm以下であればよい。この場合、UHF帯の周波数帯域の電波であれば、その波長が1m前後である。よってこの場合、ロータ6全体を小型化しつつ、回転翼9の端縁及び翼面図4に示した直線部21の他、折り返し部23等を設けるといったような方法で受信アンテナ20として必要な長さを確保することができ、かつ、電波を適切に受信することが可能な受信アンテナ20のサイズや形状の自由度を確保することができる。

0055

また、本実施形態では、給電装置40は、パッチアンテナ42を備えている。よって、給電装置40は、パッチアンテナ42のアンテナ面42aから送出される電波によって、回転翼飛行体2(ロータ6)に対して給電を行うことができる。
つまり、回転翼飛行体2は、パッチアンテナ42のアンテナ面42aの上方で給電を受けることができ、アンテナ面42aの上方において浮上することができる。

0056

また、パッチアンテナ42は、図1のように、パッチアンテナ42の上面側であるアンテナ面42aに接地して近接している状態の回転翼飛行体2をアンテナ面42aに向かって正面視したときに、ロータ6の受信アンテナ20がアンテナ面42aの周縁42a1の内側に配置することができる大きさに設けられている。

0057

この場合、回転翼飛行体2がアンテナ面42aに接地し近接している場合、当該回転翼飛行体2をアンテナ面42aに向かって正面視したときに、4つのロータ6の受信アンテナ20をアンテナ面42aの周縁42a1の内側に配置させるように、回転翼飛行体2を配置することができる。
これによって、回転翼飛行体2がアンテナ面42aに近接している場合であっても、一つのアンテナ面42aによって、4つの受信アンテナ20それぞれに対して電力を無線送信することができ、4つのロータ6それぞれに給電することができる。

0058

例えば、電磁誘導方式や、磁気共鳴方式等による給電方式では、給電元給電先とが1対1で対応させる必要があるのに対し、本実施形態では、電波によって給電するので、一のアンテナ面42aによって多数の給電先としてのロータ6に電力を給電することができる。

0059

〔回転翼飛行体とパッチアンテナとの関係について〕
本実施形態の回転翼飛行体2は、パッチアンテナ42から送出される電波によって電力を受信し浮上するが、受信アンテナ20と、パッチアンテナ42との間の距離に応じて2種類の給電態様を採る。

0060

図6は、パッチアンテナ42から送出される電界強度を示したグラフである。図6中、横軸は、ロータ6の受信アンテナ20と、パッチアンテナ42との間の送受信アンテナ間距離を示しており、縦軸は、正規化した電界強度の二乗値を示している。
図6には、パッチアンテナ42から送出される電界強度の内、近傍界静電成分、遠方界電磁波成分、及びこれらの合成電界を示している。

0061

図6に示すように、送受信アンテナ間距離が0cmから約10cmまでの範囲では、近傍界静電成分の方が遠方界電磁波成分よりも大きい電界強度を示している。
これに対して、送受信アンテナ間距離が約10cmからそれ以上の範囲では、遠方界電磁波成分の方が近傍界静電成分よりも大きい電界強度を示している。

0062

ここで、近傍界静電成分と遠方界電磁波成分とを合成した合成電界と、送受信アンテナ間距離との関係は、近傍界静電成分の波形と、遠方界電磁波成分の波形とを組み合わせた波形となっている。
このことから、本実施形態では、ロータ6の受信アンテナ20は、パッチアンテナ42との間の送受信アンテナ間距離が0cmから約10cmの近傍界では、静電結合による給電が優位であり、送受信アンテナ間距離が約10cm以上の遠方界では、電磁波による給電が優位となっている。
つまり、本実施形態では、送受信アンテナ間距離が0cmから約10cmまでの近傍界では、主として静電結合によって給電を行い、送受信アンテナ間距離が約10cm以上の遠方界では、主として電磁波による給電を行う。
この結果、近傍界から遠方界まで、送受信アンテナ間距離を可変したとしても、幅広い範囲で給電を行うことができる。

0063

〔その他〕
本発明は、上記実施形態に限定されない。
上記実施形態では、受信アンテナ20を回転翼9の裏面(裏側表面)に沿って設けた場合を示したが、受信アンテナ20は、回転翼9としての機能を損なわないように回転翼9の形状に沿って一体に設けられていればよく、回転翼9の表面に沿って設ける場合の他、回転翼9の内部に設けてもよい。
また、本実施形態の受信アンテナ20では、ダイポールアンテナを構成している場合を例示したが、これに限定されるものではなく、受信アンテナ20は、ループアンテナや、モノポールアンテナ等によって構成されてもよい。

0064

また、本実施形態では、受信アンテナ20として、アルミニウム箔を帯状に形成し回転翼9の表面端縁に沿うように設けた場合を例示したが、回転翼9の表面端縁以外の部分に設けてもよいし、回転翼9の表面を広く覆うように面状に形成してもよい。
また、アルミニウム箔を用いて受信アンテナ20を形成したが、銅や、金等、他の導電材を用いてもよい。

0065

さらに、上記実施形態では、回転翼9を樹脂やプラスチック等の素材を用いた場合を示したが、導電性の金属を用いて回転翼9を形成した場合、この回転翼9そのものを受信アンテナ20として用いることもできる。
上記実施形態では、フレーム8に一対のモータ15を保持固定し、ロータ6を回転駆動する場合を示したが、1つのモータ15でロータ6を回転駆動するように構成してもよいし、より多数のモータ15で回転駆動するように構成してもよい。

0066

また、上記実施形態では、ロータ6駆動用のモータ15が固定されているフレーム8(ロータ6)に設けられた回転翼9に受信アンテナ20を設けた場合を示したが、例えば、図7に示すように、回転軸50(中心軸)に一体回転可能に固定され回転軸50に取り付けられた一つのモータ15によって回転駆動されるロータ51が有する一対の回転翼52に受信アンテナ20を設けてもよい。

0067

この場合、受信アンテナ20が受信する電力は、ロータ51とともに回転しない部材に対して供給される。このため、回転軸50には、一対の受信アンテナ20が接続されている一対の環状電極53が設けられている。一対の環状電極53は、一対の受信アンテナ20に対応して設けられている。さらに、ロータユニット5には、この一対の環状電極53に対して摺接して受信アンテナ20からの電気信号を取り出す一対のブラシ54と、一対のブラシ54が取り出した電気信号を整流してモータ15に与える整流回路30が設けられている。

0068

この場合においても、ロータユニット5は、無線送信される電力を受信する受信アンテナ20を回転翼52が備えているので、モータ15に供給する電力を蓄電するための蓄電池や、無線送信される電力を受信するためのアンテナを設ける必要がなく、アンテナのためのスペースを確保する必要がない。この結果、ロータユニット5や回転翼飛行体2の小型化が可能となる。

0069

上記実施形態では、ロータ6が備えている負荷として、当該ロータ6を回転駆動するためのモータ15を備えている場合を示したが、例えば、モータ15以外の負荷、例えば、センサやその他の電力を必要とする回路等を備えていてもよい。また、これらセンサ等の回路は、ロータユニット5におけるロータ6とともに回転しない部分に設けてもよい。

0070

また、上記実施形態では、回転翼飛行体2のロータ6に本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、回転体としての車両等の車輪に対しても本発明は適用可能である。
車両の車輪に適用する場合、回転体としての車輪が、当該車輪を駆動するモータを備えていてもよいし、電力の供給が必要なセンサ等を備えていてもよい。
この場合、車輪に設けられる受信アンテナ20に電力を無線送信することで、車輪側のモータやセンサに電力を供給することができる。

0071

1給電システム
2回転翼飛行体
4機体
4aリム部
4b 柱部
5ロータユニット
6ロータ
7固定軸
8フレーム
9回転翼
9a 裏面
10 上面板
10a 孔部
10b保持孔
10c 端部
11 下面板
11a 孔部
11b 保持孔
12 柱部
13ストッパ
14固定ギヤ
14aボス部
15モータ
15a出力軸
16ピニオンギヤ
20受信アンテナ
21 直線部
22周縁部
23 折り返し部
24折り込み部
30整流回路
31整合回路
32整流部
32aダイオード
33ローパスフィルタ
40給電装置
41送信処理部
42パッチアンテナ
42aアンテナ面
42a1 周縁
50回転軸
51 ロータ
52 回転翼
53環状電極
54ブラシ

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