空中移动体以及无线送电系统的制作方法

1.本公开涉及通过电波以无线方式被送电的空中移动体、以及向空中移动体以无线方式送电的无线送电系统。


背景技术：

2.向无人机等空中移动体无线送电的无线电力传输(wireless power transmission、wpt)系统正在被开发。这里，无人机是能够通过远程操作、自动控制来飞行(空中移动)的无人飞行器或者载人飞行器的统称。使用无线电力传输的无人机，预计可以用于桥梁、工厂、电力系统等的长时间的连续检查以及监视等(例如，参照非专利文献1)。通过无线电力传输的无人机，有望实现社会基础设施的维护技术的根本性革新，为大幅度减少维护人力等做出贡献。
3.无人飞行器(unmanned aerial vehicle、uav)是无人机的一种。对包括uav在内的无人载具无线波束供电的技术正在开发中(例如，参照专利文献1)。
4.对具有多组旋转翼来飞行的uav周边的三维气流进行数值模拟的技术正在开发中(例如，参照非专利文献2)。
5.无线电力传输的送电效率的理论研究属于公知技术(例如，参照非专利文献3)。
6.专利文献1：日本特开2014－500827
7.非专利文献1：内閣府政策統括官(科学技術
·
イノベーション
担当)“戦略的
イノベーション
創造
プログラム
(sip)”令和元年10月p63
8.非专利文献2：阪田他著
“ホバリング
時
·
直進時
の
uav周辺
の
気流
シミュレーション”
第30回数値流体力学
シンポジウム
2016年
9.非专利文献3：篠原真毅監修電子情報通信学会編“宇宙太陽発電”株式会社
オーム
社出版平成24年7月25日p118
10.对于通过电动机产生升力的无人机(空中移动体)，在飞行中没有能量供给的情况下，能够连续飞行时间的上限由无人机所搭载的电池(蓄电池)的容量决定。连续飞行时间是指空中移动体能够不着陆地连续飞行的时间。电池容量与重量成大致正比关系，若重量增加则飞行所需的电力增大。因此，仅增大电池容量，难以延长连续飞行时间。为了延长连续飞行时间，期待使用无线电力传输来对飞行中的空中移动体供电的技术的活用。空中移动体所搭载的受电装置存在要配置为不妨碍使空中移动体漂浮的下降气流而对下降气流产生的阻力小这样的限制。因此，空中移动体在不妨碍下降气流的位置具备小型的受电装置。


技术实现要素：

11.本公开的目的在于，获得能够使受电天线的开口面积比以往大的空中移动体。
12.本公开所涉及的空中移动体具备：旋转翼，通过旋转而产生升力；机体，设置有旋转翼；受电天线，具有受电面和减少阻力构造，上述受电面接收传输电力的电波且具有比将
机体投影于旋转轴垂直平面而得的面积大的面积，上述旋转轴垂直平面是与平行于旋转翼的旋转轴的方向亦即旋转轴方向垂直的平面，上述减少阻力构造减少对由旋转翼的旋转而产生的下降气流产生的阻力；转换器，将受电天线所接收的电波的电力转换为直流电力；蓄电池，存储直流电力；以及电动机，被供给转换器所转换的直流电力或者蓄电池中存储的直流电力而产生使旋转翼旋转的动力。
13.根据本公开所涉及的空中移动体，能够使受电天线的开口面积比以往大。
附图说明
14.图1是说明实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图。
15.图2是说明实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的主视图。
16.图3是说明实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的侧视图。
17.图4是说明实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的俯视图。
18.图5是由实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的仰视图。
19.图6是说明实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统的功能结构的框图。
20.图7是评价由实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体所具有的受电天线的大小的示意图。
21.图8是评价作为比较例的专利文献1所公开的无人载具(空中移动体)所具有的受电天线的大小的示意图。
22.图9是说明由实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统来向空中移动体无线送电的步骤的流程图。
23.图10是说明实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图。
24.图11是说明实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的主视图。
25.图12是说明实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的侧视图。
26.图13是说明实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的俯视图。
27.图14是由实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的仰视图。
28.图15是由实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的剖视图。
29.图16是评价由实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体所具有的受电天线的大小的示意图。
30.图17是说明实施方式3所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图。
31.图18是说明实施方式3所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的主视图。
32.图19是说明实施方式3所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的侧视图。
33.图20是说明实施方式3所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的俯视图。
34.图21是由实施方式3所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的仰视图。
35.图22是说明实施方式3所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的剖视图。
36.图23是评价由实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空
中移动体所具有的受电天线的大小的示意图。
37.图24是说明实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图。
38.图25是说明实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的主视图。
39.图26是说明实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的侧视图。
40.图27是说明实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的俯视图。
41.图28是由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的剖视图。
42.图29是说明实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统的功能结构的框图。
43.图30是表示由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体所具有的受电天线的与仰角的变化对应的投影有效开口面积的变化的图表。
44.图31是表示由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体所具有的受电天线的从方筒突出的平面天线的长度不同的情况下的与仰角的变化对应的投影有效开口面积的变化的图表。
45.图32是说明由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的第1变形例的结构的俯视图及主视图。
46.图33是说明由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体所具有的受电天线的第1变形例的结构的图。
47.图34是说明由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体所具有的受电天线的第2变形例的结构的图。
48.图35是说明由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统对空中移动体无线送电的步骤的流程图。
49.图36是说明由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的第2变形例的结构的图。
50.图37是说明由实施方式5所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的结构的主视图。
51.图38是说明由实施方式5所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的结构的侧视图。
52.图39是说明由实施方式5所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的结构的俯视图。
53.图40是说明由实施方式5所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的结构的剖视图。
54.图41是说明由实施方式5所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的变形例的结构的俯视图及主视图。
55.图42是表示由实施方式5所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体所具有的受电天线的与仰角的变化对应的投影有效开口面积的变化的图表。
56.图43是将由实施方式5所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体所具有的受电天线的与仰角的变化对应的投影有效开口面积的变化与实施方式4的受电天线进行比较并示出的图表。
57.图44是说明实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图。
58.图45是说明实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的主视图。
59.图46是说明实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的侧视图。
60.图47是说明实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的俯视图。
61.图48是说明实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统的功能结构的框图。
62.图49是用于研究实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统所使用的送电装置的设置间隔的示意图。
63.图50是说明由实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统对空中移动体无线送电的步骤的流程图。
具体实施方式
64.实施方式1
65.参照图1～图6来说明实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构。图1～图4是说明实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图、主视图、侧视图以及俯视图。图5是被送电的空中移动体的仰视图。图6是说明实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统的功能结构的框图。空中移动体包括直升机(旋翼机)、无人机、无人飞行器、uav(unmanned aerial vehicle)等，是离开地面、水面等而在空中移动的物体。
66.无线送电系统100构成为主要具有送电装置1(如图6所示)和无人机4。无人机4搭载包括受电天线2在内的受电装置3(如图6所示)。送电装置1向其上空的方向辐射送电电波5。送电电波5是为了输送电力而辐射的电波。无人机4是作为被输送电力的送电对象的空中移动体。送电装置1设置为送电天线6的开口面朝向天顶的方向。在图1～图4中，示出无人机4处于送电天线6的正上方的空间的情况。送电装置1设置于地上。根据情况，送电装置1设置于在海底设置有基础的塔等之上。将设置于地面以及水面(海底)的情况、设置于在地面、水面(海底)设置的建筑物或者构造物等的情况称为设置于地上。送电电波5作为具有已决定的半值宽度的送电波束从送电天线6向已决定的辐射方向辐射。辐射方向能够相对于送电天线6的正面方向变更到角度θ0(例如θ0＝30度左右)。送电天线6的正面方向是作为平面的开口面的法线的方向。送电方向是送电电波5(送电波束)所辐射的方向。在送电天线6，送电电波5所辐射的方向也称为送电天线6的指向方向。送电天线6的正面方向也称为基准指向方向。送电天线6能够在包括正面方向在内的已决定的方向范围内变更指向方向。
67.送电天线6是相位阵列天线。送电天线6是将多个元件送电天线7呈矩阵状排列而构成的。如图5所示，送电天线6的开口面通过附加将元件送电天线7的区域划分开的线来表示。在图5所示的送电天线6中，一个元件送电天线7处于一个长方形的区域中。元件送电天线7朝向送电天线6的正面方向。元件送电天线7也称为元件天线。
68.无人机4具有受电装置3、多组旋转翼8、马达9、飞行控制装置10、电池11、电源电路12和机体13。针对每个旋转翼8都设有马达9。受电装置3具有受电天线2、整流电路15和电力合成电路16。受电天线2具有多个元件受电天线14。针对每个元件受电天线14都设置有整流电路15。元件受电天线14接收送电电波5，产生与送电电波5所具有的能量相应的交流电力。
整流电路15将元件受电天线14所产生的交流电力转换为直流电力。整流电路15配置在紧邻元件受电天线14的背面侧的位置。元件受电天线14的背面是非开口面侧的面。元件受电天线14也称为元件天线。
69.整流电路15是将受电天线2所接收的送电电波5的电力转换为直流电力的转换器。电力合成电路16合成由多个整流电路15所输出的直流电力。受电装置3输出由整流电路15转换为直流电力并经电力合成电路16合成的直流电力。受电装置3所输出的直流电力经由电源电路12向马达9供给，或者存储于电池11。电池11是存储向马达9供给的直流电力的蓄电池。电源电路12将电池11中存储的电力向马达9供给。电源电路12向马达9供给马达9所需的电力，并控制电池11的充电以及放电。向马达9供给由整流电路15转换的直流电力、或者电池11中存储的直流电力。
70.机体13具有主体部13a和翼支承部13b。主体部13a具有大致长方体的外形。主体部13a具有大致正方形的上表面以及底面。主体部13a搭载飞行控制装置10、电池11和电源电路12。受电装置3与主体部13a的下侧连接。主体部13a与受电装置3的连接角度是固定的。也可以以即便主体部13a发生倾斜受电装置3也沿铅垂方向下垂的方式将受电装置3连接为与主体部13a之间的连接角度可变。翼支承部13b是从主体部13a以与主体部13a的上表面以及底面平行的方式伸出的棒状的部件。在翼支承部13b的末端设置马达9以及旋转翼8。
71.作为无人机4的正交坐标系，定义xyz坐标系。主体部13a的上表面以及底面的正方形的纵横与x轴以及y轴平行。从z轴方向观察时，4组旋转翼8的旋转轴配置在将主体部13a的正方形包含在内的更大的正方形的顶点。配置旋转轴的正方形的边与x轴以及y轴平行。x轴是作为俯视图的图4中的左右方向。图4中的右方向为x轴正方向。y轴是图4中的上下方向。图4中的上方向为y轴正方向。z轴是作为主视图的图2中的上下方向。图2中的上方向为z轴正方向。z轴与旋转轴方向平行。此外，无人机4能够向任意方向移动。
72.旋转翼8通过旋转而产生升力。通过旋转翼8的旋转，而向旋转翼8的下侧产生下降气流17。通过下降气流17，无人机获得使自己漂浮的升力。旋转翼8设置于机体13。旋转翼8例如设置有4组。一组旋转翼8例如具有4片叶片的旋转翼。无人机4具有从z轴方向观察时分散地配置的多组(4组)旋转翼8。在xy平面中，4组旋转翼8设置为在x轴以及y轴上对称。
73.马达9是产生使旋转翼8旋转的动力的电动机。马达9设置为与旋转翼8的旋转轴直接连结。多组旋转翼8的旋转轴相互平行。将与旋转翼8的旋转轴平行的方向称为旋转轴方向。旋转轴方向与z轴平行。
74.飞行控制装置10控制各马达9以及电源电路12，以使无人机4按照指令飞行。
75.在能够通过送电电波5输送无人机4所需的电力的情况下，电池11的容量为存储例如30分钟左右(称为无供电飞行时间)的无人机4的飞行所需的电力的容量。此外，若增大电池11的容量，则电池11变重，无人机4的飞行所需的电力也变大。电池11的容量与无人机4能够飞行的时间之间的关系是复杂的。例如，以尽可能减轻电池11来减小无人机4的飞行所需电力的基础上使无供电飞行时间成为已决定的时间以上的方式，决定电池11的容量、无人机4的重量、马达9的输出等。
76.受电天线2具有接收送电电波5的开口面。受电天线2以其开口面朝向下侧的方式搭载于无人机4的下侧。受电天线2是将两片长方形的平面天线使其上边邻接地配置而成。受电天线中，与开口面相反的一侧的面称为背面。平面天线倾斜地配置为其背面相对于垂
直上方成大约120度的角度。两片平面天线的朝向下侧的开口面相互成大约120度的角度。平面天线所朝方向是与开口面平行的平面的法线矢量所朝方向。通过以开口面朝向下侧的方式设置受电天线2，而使得受电天线2能够接收由设置于地面或者水面的送电装置1向上辐射的送电电波5。地面或者水面等是指地球表面的一部分。受电天线2的下侧是指朝向地球表面的一侧。
77.无人机4具有4组旋转翼8。如图4所示，在将无人机4投影于与旋转轴方向垂直的平面(旋转轴垂直平面，xy平面)时，与无人机4所在的范围相比，受电天线2所在的范围更大。投影时，以将被投影的点与投影后的点连接的直线与投影的平面垂直的方式进行投影。由于以受电天线2的背面相对于旋转轴上方的方向成大约120度的角度的方式设置，因此能够减小受电天线2对旋转翼8所产生的下降气流17产生的阻力。通过适当地决定旋转翼8与受电天线2之间的距离、受电天线2与旋转轴方向所成的角度，由此能够充分地减小受电天线2对下降气流17产生的阻力。对于受电天线2，其背面相对于下降气流17倾斜地配置的构造为减小对下降气流17产生的阻力的减少阻力构造。
78.送电装置1具有送电天线6以及送电控制装置18。送电天线6是相位阵列天线。送电天线6具有多个元件送电天线7、多个元件模块19、一个发送信号生成部20和分配电路21。针对每个元件送电天线7都设置有元件模块19。也可以针对每两个以上的元件送电天线7而设置元件模块19。只要针对每一个或者每两个以上的已决定个数的元件送电天线7设置元件模块19即可。元件模块19设置于对应的元件送电天线7的附近。在送电天线6的开口面存在多个元件送电天线7。元件送电天线7呈矩阵状配置。在送电天线6的开口面示出将每个元件送电天线7的区域划分开的线。发送信号生成部20生成由各元件送电天线7作为送电电波5所辐射的已决定的频率的发送信号。分配电路21将由发送信号生成部20生成的发送信号分配给各元件模块19。各元件模块19将发送信号的相位变更而放大。各元件模块19将放大后的发送信号向对应的元件送电天线7输出。元件送电天线7将放大后的发送信号作为元件电波辐射。各元件送电天线7所辐射的元件电波的相位被元件模块19调整为将送电电波5向所指示的方向辐射。送电控制装置18以向从外部输入的所在方向辐射送电电波5的方式控制各元件模块19。所在方向是指从送电天线6观察时无人机4所具有的受电天线2所在的方向。送电控制装置18是使送电天线6的指向方向朝向所在方向的指向方向变更部。
79.元件模块19具有移相器22以及放大器23。移相器22使发送信号的相位变化指令值。移相器22使相位以由决定相位的分辨率的位数决定的相位旋转的步幅离散地变化。例如在5位移相器的情况下，使相位以360
°
/25＝11.25
°
的步幅旋转。移相器22也可以使相位连续变化。根据元件送电天线7的配置，控制由移相器22使相位变化的量(移相量)即由各元件送电天线14辐射的元件电波的相位，由此能够使送电天线6的指向方向朝向所在方向。放大器23将发送信号放大。放大器23的放大率定为送电天线6能够辐射已决定的电力。
80.为了使送电天线6所辐射的送电电波5被受电天线2高效地接收，提高送电天线6与受电天线2之间的波束传输效率是重要的。波束传输效率η是在受电天线2的开口面处接收的电力pr除以从送电天线6的开口面发送的电力pt的比率(η＝pr/pt)。波束传输效率η能够通过送电天线6与受电天线2之间的距离、和送电天线6与受电天线2的开口面的面积(开口面积)来计算(例如，参照非专利文献2)。将送电天线6的开口面称为送电面。将受电天线2的开口面称为受电面。
81.作为计算波束传输效率η的公式，已知作为弗里斯公式的以下所示的式(1)。
82.【数1】
[0083][0084]
这里，λ是送电电波5的波长。d是送电距离(送电天线6与受电天线2之间的距离)。a
t
是送电天线6的有效开口面积。ar是受电天线2的有效开口面积。d
t
是具有开口面积a
t
的圆形的送电天线6的直径(开口径)。dr是具有开口面积ar的圆形的受电天线2的直径(开口径)。
[0085]
与送电距离d相比较，送电天线6与受电天线2中的至少一方大，开口面处的电力密度不恒定的区域中，以下的式(2)以及式(3)成立。
[0086]
【数2】
[0087][0088][0089]
对于无线送电，在将送电天线6以及受电天线2配置为相互正对的基础上，使送电距离d以及送电天线6和受电天线2的天线开口径最佳是重要的。由式(1)或者式(2)可知，为了增大波束传输效率η，增大受电天线2的开口面积ar即开口径dr是有效的。
[0090]
受电天线2是相对于旋转轴方向倾斜的两片平面天线。构成受电天线2的平面天线具有大致长方形的开口面以及背面。两片平面天线配置为其长方形的一边在上侧相互接近。两片平面天线的长方形的一边配置为与y轴平行地接近。即，两片平面天线的长方形的一边配置为与旋转轴方向大致垂直且相互平行。两片平面天线配置为相对于yz平面对称。此外，两片平面天线的开口面以及背面中的任一方也可以不是长方形。两片平面天线也可以相对于yz平面或者包含z轴的平面不对称。受电天线只要具有以在上侧相互接近的方式向不同方向倾斜地配置的两片平面天线即可。
[0091]
在受电天线2，由4组旋转翼8产生的4个下降气流17在倾斜的平面天线的上方在平行于x轴的方向上从中央侧向外侧各有两个下降气流17流动。分散配置的旋转翼8所产生的下降气流17分散地流动。受电天线2设置为从旋转轴方向观察时下降气流17的流路分散地配置。因此，能够减小受电天线2对下降气流17产生的阻力。另外，由于下降气流17分散地流动，因此不会由下降气流17产生使受电天线2旋转的力。
[0092]
参照图7，评价无人机4所具有的受电天线2的开口面积的大小。图7是评价由实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体所具有的受电天线的大小的示意图。图7是从上侧观察无人机4而得到的俯视图。此外，无人机4所具有的旋转翼8的旋转轴方向在图7中是与纸面垂直的方向。
[0093]
图7用细实线示出机体投影范围v。机体投影范围v是将向与旋转轴方向垂直的平面(旋转轴垂直平面)投影的机体13包围的凸出的范围中最小的范围。无人机4的情况下的机体投影范围v是将4根翼支承部13b的末端包围的大致长方形的范围。4个旋转翼投影范围r用虚线示出。旋转翼投影范围r是将旋转的旋转翼8所在的范围垂直地投影于旋转轴垂直平面的范围。旋转翼投影区域s用单点划线示出。旋转翼投影区域s是在旋转轴垂直平面将4
个旋转翼投影范围r包含在内的凸出的区域。机体投影范围v的面积用变量av表示。面积av是机体13投影于旋转轴垂直平面而得的机体投影面积。旋转翼投影区域s的面积用变量as表示。将面积as称为将旋转翼以及机体投影于旋转轴垂直平面而得的旋转翼投影面积。
[0094]
在图7中，受电面投影范围w1是由受电天线2的开口面(受电面)的外形线围起的范围。受电面投影范围w1是将受电天线2的受电面垂直地投影于旋转轴垂直平面而得的范围。受电面投影范围w1的面积用变量aw1表示。受电天线2的受电面的面积(受电面积)用变量a
r1
表示。对于受电天线2，面积具有以下的关系。这里，受电天线2的受电面与旋转轴垂直平面所成的角度用变量δ表示。δ例如为大约30度以上。从式(5)可知，若倾斜角度δ变大，则为了获得相同的受电面投影面积aw1而所需的开口面的面积a
r1
变大。
[0095]
aw1＞as＞av
ꢀꢀꢀ
(4)
[0096]ar1
＝aw1/cosδ＞aw1ꢀꢀꢀ
(5)
[0097]
作为比较例，参照图8对专利文献1中的无人载具4x(空中移动体)所具有的受电天线进行说明。图8是评价作为比较例的专利文献1所公开的无人载具所具有的受电天线的大小的示意图。图8的(a)是从上侧观察无人载具4x而得的俯视图。图8的(b)示出无人载具4x的主视图。无人载具4x除了受电天线2x之外具有与无人机4相同的形状。受电天线2x设置为与旋转轴垂直平面平行。图8的(a)中，将受电天线2x的受电面垂直地投影于旋转轴垂直平面而得的范围亦即受电面投影范围w
x
用长虚线示出。受电面投影范围w
x
被包含于机体投影范围v以及旋转翼投影区域s。受电面投影范围w
x
的面积用变量aw
x
表示。对于受电天线2x，面积具有以下的关系。
[0098]
ar
x
＝aw
x
＜av＜as
ꢀꢀꢀ
(6)
[0099]
对受电天线2的开口面积和作为比较例的受电天线2x的开口面积进行研究。按照以下的条件进行研究。无人机4在正方形的4个顶点配置4个旋转翼8的旋转轴。旋转翼8的旋转轴之间的距离的一半用变量lb表示。旋转翼8的半径用变量l
p
表示。受电天线2的受电面投影范围w1为正方形。受电面投影范围w1的一边的长度的一半用变量l1表示。受电天线2x具有正方形的开口面。受电天线2x的开口面的一边的长度的一半用变量l
x
表示。受电天线2x的受电面投影范围w
x
与旋转翼投影范围r重叠的区域称为干扰区域k
x
。干扰区域k
x
的面积用变量b
x
表示。干扰区域的面积称为干扰面积。受电天线2的受电面投影范围w1与旋转翼投影范围r重叠的区域称为干扰区域k1。干扰区域k1的面积用变量b1表示。下降气流17在受电天线2x产生的阻力用变量f
x
表示。下降气流17在受电天线2产生的阻力用变量f1表示。阻力f
x
除以干扰面积b
x
而得的比率用变量ξ
x
表示。阻力f1除以干扰面积b1而得的比率用变量ξ1表示。这里，ξ1＜ξ
x
。ξ
x
以及ξ1称为阻力产生系数。阻力产生系数是阻力除以干扰面积而得的比率。对于阻力f1以及阻力产生系数ξ1，受电天线2的倾斜角度δ越大则越小。受电天线2的倾斜角度δ被定为阻力f1以及阻力产生系数ξ1尽可能小且能够得到必要的受电面投影面积aw1的值。
[0100]
以下的关系成立。
[0101]
av＝4
×
l
b2
ꢀꢀꢀ
(7)
[0102]
as＝4
×
lb×
(lb+2
×
l
p
)+π
×
l
p2
ꢀꢀꢀ
(8)
[0103]
ar
x
＝aw
x
＝4
×
l
x2
ꢀꢀꢀ
(9)
[0104]
aw1＝4
×
l
12
ꢀꢀꢀ
(10)
[0105]
ar1＝aw1/cosδ＝4
×
l
12
/cosδ
ꢀꢀꢀ
(11)
[0106]fx
＝ξ
x
×bx
ꢀꢀꢀ
(12)
[0107]
f1＝ξ1×
b1ꢀꢀ
(13)
[0108]
这里，若决定受电天线2的一边的长度的一半亦即l1，则干扰面积b1能够如以下这样计算。
[0109]
l1≤lb－(1/√(2))
×
l
p
，
[0110]
b1＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14-1)
[0111]
lb－(1/√(2))
×
l
p
≤l1，
[0112]
且l1≤lb+(1/√(2))
×
l
p
，
[0113]
b1＝(π－4
×
sin-1
((lb－l1)/l
p
)
×
l
p2
－4
×
(√(l
p2
－(lb－l1)2)-(lb－l1))
×
(lb－l1)
ꢀꢀꢀ
(14-2)
[0114]
lb+(1/√(2))
×
l
p
≤l1≤lb+l
p
，
[0115]
b1＝4
×
(π－2
×
cos-1
((l1－lb)/l
p
))
×
l
p2
+8
×
(√(l
p2
－(l1－lb)2)
×
(l1－lb))
ꢀꢀ
(14-3)
[0116]
lb+l
p
≤l1，
[0117]
b1＝4
×
π
×
l
p2
ꢀꢀꢀ
(14-4)
[0118]
若决定受电天线2x的一边的长度的一半亦即l
x
，则干扰面积b
x
也能够与干扰面积b1同样地计算。
[0119]
这里，为了使计算简单，假设4组旋转翼8的旋转轴位于正方形的顶点的位置，受电面投影范围w1为正方形。也可以是4个旋转轴配置于长方形、梯形、或者其他种类的四边形的顶点的位置。受电面投影范围w1也可以是长方形、平行四边形或者其他种类的四边形、三角形或者五边形以上的多边形。
[0120]
在无人机4中所能允许的阻力f1的上限用变量f
alow
表示。若适当地决定受电天线2与旋转翼8的在z方向上的距离、受电天线2的倾斜角度δ等，而能够使阻力产生系数ξ1充分小，则能够在使阻力f1为上限以下的基础上，增大受电天线2的开口面积aw1。通过使受电天线2的背面倾斜，而能够比不倾斜的情况减小阻力产生系数ξ1，能够在产生的阻力f1为f
alow
以下(f1≤f
alow
)的范围内增大受电天线2的开口面积。
[0121]
另一方面，在以往的受电天线2x中，其背面与旋转轴方向垂直，阻力产生系数ξ
x
大于ξ1(ξ
x
＞ξ1)。因此，为了使阻力f
x
为能够允许的阻力上限f
alow
以下，受电天线2x例如只能够在l
x
＜1.1
×
lb成立的范围内增大受电天线2x的开口面。
[0122]
受电天线2使用与以往相同的两片平面天线，并且使平面天线的背面相对于下降气流倾斜。通过倾斜，能够减小在受电天线2产生的对下降气流的阻力，能够比以往增大受电天线2的开口面。由于搭载具有比以往大的开口面的受电天线2，因此无人机4能够在飞行中接收比以往多的电力，从而能够比以往延长连续飞行时间。平面天线由于能够使用与以往相同的天线，因此能够降低开发成本。
[0123]
无人机可以具有将载人直升机缩小的形状的机体。即使是将载人直升机缩小的形状的机体，也只要使受电面投影范围w1包含机体投影范围v即可。即使在受电面投影范围w1没有包含整个机体投影范围v的情况下，也只要使受电面投影范围w1的面积a
w1
大于机体投影范围v的面积av(a
w1
＞av)即可。
[0124]
对动作进行说明。图9是说明由实施方式1所涉及的对空中移动体送电的送电系统
来对空中移动体无线送电的步骤的流程图。在步骤s01，在地上对无人机4所具有的电池11充电。在步骤s02，使无人机4起飞。在步骤s03，使用电池11中存储的电力，使无人机4在送电装置1附近的上空移动或者静止。在步骤s04，检查是否指示了无人机4着陆。在指示了着陆的情况下(在s04为“是”)，在步骤s05使无人机4着陆。在没有指示着陆的情况下(在s04为“否”)，返回s03。
[0125]
与s03并行地执行步骤s06～s08。在s06，控制送电电波5的相位，由送电装置1向无人机4所具有的受电天线2所在的方向辐射送电电波5。在步骤s07，由无人机4所具有的受电天线2接收送电电波5。在步骤s08，对由无人机4接收到的送电电波5进行整流，并向电池11充电。在s08之后，进入s04。
[0126]
无人机4具备具有比以往大的开口面积的受电天线2。在无人机4的受电电力大于消耗电力的情况下，无人机4无论多长时间都能够持续飞行，直到所需作业结束为止。即使是消耗电力大于受电电力的情况下，无人机4也能够比在飞行中没有进行无线送电的情况延长连续飞行时间。
[0127]
受电天线也可以使用3片以上的平面天线。也可以使受电天线的开口面与旋转轴方向垂直，并且使受电天线的背面相对于旋转轴方向倾斜。在实施方式1中，具有长方形的开口面的两片平面天线以其上端相互接近的方式配置。也可以将具有开口面为非长方形的形状的多片平面天线以其上端接近的方式且以向互不相同的方向倾斜的方式配置。
[0128]
受电天线也可以在平面天线设置有供空气通过的开口(贯通孔)。通过在具有与受电天线2相同的外形的平面天线设置有开口，能够减小受电天线因风的平行于y轴的成分所受的力。另外，能够减小在无人机向与y轴不同的方向移动时的空气阻力。
[0129]
以上，也适用于其他实施方式。
[0130]
实施方式2
[0131]
实施方式2是使用具有棱锥外形的受电天线的实施方式。参照图10～图15，对实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构进行说明。图10～图13是说明实施方式2所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图、主视图、侧视图以及俯视图。图14以及图15是被送电的空中移动体的仰视图以及剖视图。图15是图13所示的a－a剖面处的剖视图。
[0132]
无线送电系统100a构成为主要具有送电装置1和无人机4a。无人机4a搭载包括受电天线2a在内的受电装置3a。送电装置1与实施方式1中的送电装置相同。图10～图13示出无人机4a处于送电天线6的正上方空间的情况。
[0133]
受电天线2a是将6片大致三角形状的平面天线以外形成为六棱锥的方式组合而成的形状。各平面天线的两个侧面与其他的平面天线邻接。各平面天线配置为与邻接的平面天线设置有间隔。各平面天线配置为以开口面相对于旋转轴垂直平面成δ(＝大约30度)的角度的方式使开口面朝向下侧。受电天线2a的背面为六棱锥的锥面。如图14所示，受电天线2a的开口面附加将元件受电天线14的区域划分开的线来表示。在图14中，一个元件受电天线14处于一个等腰三角形的区域中。一个元件送电天线14所在区域的等腰三角形在向旋转轴垂直平面投影时成为正三角形。
[0134]
参照图16，评价受电天线2a的开口面积。受电天线2a的正六棱锥的底面的正六边形的一边的长度用变量l2表示。将受电天线2a的受电面垂直地投影于旋转轴垂直平面而得
的范围亦即受电面投影范围w2包含旋转翼投影区域s以及机体投影范围v。受电面投影范围w2的面积用变量aw2表示。受电天线2a的开口面的面积用变量ar2表示。受电面投影范围w2与旋转翼投影范围r重叠的区域称为干扰区域k2。干扰区域k2的面积用变量b2表示。下降气流17在干扰区域k2产生的阻力用变量f2表示。阻力f2除以干扰面积b2而得的比率亦即阻力产生系数用变量ξ2(＝f2/b2)表示。
[0135]
对于受电天线2a，面积具有以下的关系。
[0136]
aw2＝(3/2)
×
√(3)
×
l
22
＞as＞av
ꢀꢀꢀ
(4a)
[0137]
ar2＝aw2/cosδ
ꢀꢀꢀ
(5a)
[0138]
这里，若决定受电天线2a的底面的正六边形的一边的长度l2，则干扰面积b2能够如以下这样计算。
[0139]
l2≤(1+1/√(3))
×
lb－(2/√(3))
×
l
p
，
[0140]
b2＝0
ꢀꢀꢀ
(15-1)
[0141]
(1+1/√(3))
×
lb－(2/√(3))
×
l
p
≤l2≤(1+1/√(3))
×
lb+(2/√(3))
×
l
p
，
[0142]
b2＝8
×
cos-1
(((1/√(3)+1/3)
×
l
b-l2/(√(3))/l
p
)
×
l
p2
－8
×
((1/√(3)+1/3)
×
l
b-l2/(√(3))
×
√(l
p2
－((1/√(3)+1/3)
×
l
b-l2/(√(3))2)
ꢀꢀꢀ
(15-2)
[0143]
(1+1/√(3))
×
lb+(2/√(3))
×
l
p
≤l2，
[0144]
b2＝4
×
π
×
l
p2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15-3)
[0145]
无线送电系统100a与无线送电系统100同样地动作。受电天线2a由于将受下降气流17的背面形成为棱锥面，因此能够比受电天线2减小阻力。即，能够使阻力产生系数ξ2小于受电天线2的情况下的ξ1(ξ2＜ξ1)。由于能够减小阻力，因此无人机4a的飞行性能得到提高。或者，能够使受电天线2a比受电天线2大。受电天线2a无论送电电波5从哪个方向过来都能够获得大致相同大小的有效开口面积，从而比受电天线2提高波束传输效率η。
[0146]
受电天线也可以具有三棱锥、四棱锥、五棱锥、七棱锥等外形。也可以不是棱锥，而是具有圆锥的外形。受电天线也可以不是棱锥或者圆锥的锥体，而是具有棱锥台或者圆台的外形。受电天线只要具有锥体或者锥台的外形即可。受电天线的开口面也可以设置于锥体或者锥台的底，而不是设置于与锥体或者锥台的锥面即背面相反的一侧(里侧)的面。
[0147]
以上，也适用于其他实施方式。
[0148]
实施方式3
[0149]
实施方式3是使用具有圆锥外形的受电天线的实施方式。参照图17～图22，对实施方式3所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构进行说明。图17～图20是说明实施方式3所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图、主视图、侧视图以及俯视图。图21以及图22是被送电的空中移动体的仰视图以及剖视图。图22是图20中所示的b－b剖面处的剖视图。
[0150]
无线送电系统100b构成为主要具有送电装置1和无人机4b。无人机4b搭载包括受电天线2b在内的受电装置3b。图17～图20示出无人机4b处于送电天线6的正上方空间的情况。
[0151]
受电天线2b具有圆锥外形。受电天线2b在圆锥的底面具有圆形的平面天线。受电天线2b的开口面朝向下侧，与开口面相反的一侧的面的背面成为圆锥的锥面。在受电天线2b的开口面设置有元件受电天线14，在每个正六边形的区域设置有一个元件受电天线14。
虽未图示，但在受电天线2b的开口面以及背面设置有供空气通过的开口。圆锥的锥面以相对于旋转轴垂直平面成δ(＝大约30度)的角度的方式配置。在圆锥的内部设置有将圆锥面与底面连接的构造部件。
[0152]
参照图23，评价受电天线2b的开口面积。受电天线2b的圆锥的底面的圆的半径用变量l3表示。将受电天线2b的受电面垂直地投影于旋转轴垂直平面而得的范围亦即受电面投影范围w3包含旋转翼投影区域s以及机体投影范围v。受电面投影范围w3的面积用变量aw3表示。受电天线2a的开口面的面积用变量ar3表示。受电面投影范围w3与旋转翼投影范围r重叠的区域称为干扰区域k3。干扰区域k3的面积用变量b3表示。下降气流17在干扰区域k3产生的阻力用变量f3表示。阻力f3除以干扰面积b3而得的比率(f3/b3)称为阻力产生系数ξ3。
[0153]
对于受电天线2b，面积具有以下的关系。
[0154]
ar3＝aw3＞as＞av
ꢀꢀꢀ
(4b)
[0155]
这里，若决定受电天线2b的底面的圆的半径l3，则干扰面积b3能够如以下这样计算。
[0156]
l3≤√(2)
×
lb－l
p
，
[0157]
b3＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16-1)
[0158]
√(2)
×
lb－l
p
≤l3≤√(2)
×
lb+l
p
，
[0159]
b3＝4
×
cos-1
((2
×
l
b2
+l
32
－l
p2
)/(2√(2)
×
lb×
l3))
×
l
32
+4
×
cos-1
((2
×
l
b2
+l
p2
－l
32
)/(2√(2)
×
lb×
l
p
))
×
l
p2
－2
×
√((√(2)
×
lb+l
p
)2－l
32
)
×
√(l
32
－(√(2)
×
lb－l
p
)2)
ꢀꢀꢀ
(16-2)
[0160]
√(2)
×
lb+l
p
≤l3，
[0161]
b3＝4
×
π
×
l
p2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16-3)
[0162]
无线送电系统100b与无线送电系统100同样地动作。受电天线2b由于将受下降气流17的背面形成为圆锥面，因此比受电天线2以及受电天线2a更能够减小阻力。阻力产生系数ξ3(＝f3/b3)小于ξ1以及ξ2(ξ3＜ξ2＜ξ1)。由于能够减小阻力，所以无人机4b的飞行性能得到提高。或者，能够使受电天线2b大于受电天线2。受电天线2b由于在底面配置了圆形的开口面，因此，无论送电电波5从哪个方向过来都能够成为大致相同大小的有效开口面积，从而提高波束传输效率η。
[0163]
也可以在受电天线2b的开口面设置有供空气通过的通气口。也可以在圆锥面的背面也设置通气口，以使空气在受电天线2b的内部与外部之间流通。也可以具有使空气在开口面与背面之间流通或者空气在背面与背面之间穿过的构造。通过具有空气在受电天线2b的内部与外部之间流通的通气构造，能够在无人机4移动时减小因受电天线产生的空气阻力。另外，在刮风的情况下，能够减小受电天线从风受到的力。
[0164]
以上，也适用于其他实施方式。
[0165]
实施方式4
[0166]
实施方式4是由被设置为与铅垂方向大致平行的多个平面天线构成受电天线的情况。大致平行是指与平行的情况的角度差为大约几度以下的情况。在受电天线2c中，多个平面天线沿在水平面正交的两个方向配置。在两个方向分别配置多个平面天线。受电天线2c构成为：从与旋转翼的旋转轴平行的方向观察的情况下，平面天线配置为平面天线的侧面看起来呈格子状。参照图24～图29，对实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统的
结构进行说明。图24是说明实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图。图25～图27是说明由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的结构的主视图、侧视图以及俯视图。图28是被送电的空中移动体的剖视图。图28是图27所示的c－c剖面处的剖视图。图29是说明实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统的功能结构的框图。
[0167]
无线送电系统100c构成为主要具有送电装置1c和无人机4c。无人机4c搭载包括受电天线2c在内的受电装置3c。受电天线2c在从斜下方被送电的情况下能够接收送电电波5的开口面的面积变大。送电装置1c具有容易向斜上方辐射送电电波5的构造。图24～图27示出从在无人机4c的x轴方向侧的地上设置的送电装置1c向斜上方辐射送电电波5的情况。
[0168]
受电天线2c具有大致长方体的外形。受电天线2c构成为将平行于xz平面的3片平面天线和平行于yz平面的3片平面天线以从z轴方向观察时呈格子状的方式组合。各平面天线能够通过表面以及背面这两面接收送电电波5。受电天线2c也可以具有表面和背面中的仅一方能够接收送电电波5的平面天线。在接收天线2c中，与下降气流17的流动方向平行地设置有开口面。接收天线2c几乎不对下降气流17产生阻力。因此，在受电天线2c中，能够不考虑对下降气流17的影响地设计开口面的大小。
[0169]
在受电天线2c中，与x轴正方向平行的方向为xy平面(旋转轴垂直平面)的第1表方向。与y轴正方向平行的方向为在xy平面中与第1表方向交叉的第2表方向。第1表方向与第2表方向所交叉的角度也可以不是直角。与x轴负方向平行的方向为朝向与第1表方向相反的方向的第1背方向。与y轴负方向平行的方向为朝向与第2表方向相反的方向的第2背方向。与yz平面平行且朝向x轴正方向的平面天线开口面为第1表方向受电面。与xz平面平行且朝向y轴正方向的平面天线开口面为第2表方向受电面。与yz平面平行且朝向x轴负方向的平面天线开口面为在与第1表方向受电面相反的一侧的面设置的第1背方向受电面。与xz平面平行且朝向y轴负方向的平面天线开口面为在与第2表方向受电面相反的一侧的面设置的第2背方向受电面。
[0170]
如图25所示，受电天线2c具有：在4个方筒的内表面位置配置的16片平面天线、在方筒的外表面位置配置的8片平面天线、和以从方筒突出的方式配置的24片平面天线。受电天线2c的高度用变量h4表示。方筒的内表面的一边的长度用变量l4表示，从方筒突出的平面天线的长度用变量l
4s
表示。在受电天线2c中，l
4s
＝l4。受电天线2c中，将具有l4×
h4的开口面积的平面天线称为单位平面天线。l4称为单位长度。h4称为单位高度。将在x轴方向或者y轴方向排列配置的单位平面天线的数量称为排列数。对于受电天线2c，从与x轴平行的方向观察时具有6个开口面的平面天线完全重叠，从与y轴平行的方向观察时具有6个开口面的平面天线完全重叠。受电天线只要设置为从与x轴平行的方向以及与y轴平行的方向中的至少一方观察时排列配置的多个平面天线的至少一部分重叠即可。
[0171]
受电天线2c的开口面的面积用变量ar4表示。开口面积ar4能够如以下这样计算。受电天线2c具有与48片单位平面天线相当的开口面积。
[0172]
ar4＝48
×
l4×
h4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0173]
此外，受电天线2c无法由彼此具有表背的位置关系的两片平面天线同时接收送电电波5。因此，受电天线2c中实际能够使用的最大的开口面的面积(称为有效最大开口面积)用变量ar
41
表示。开口面积ar
41
能够如以下这样计算。
[0174]
ar
41
＝24
×
l4×
h4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0175]
根据送电天线6c与受电天线2c的位置关系，排列配置的近前侧的平面天线将进深侧的平面天线遮挡。关于遮挡，将在后文进行研究。
[0176]
送电装置1c具有送电天线6c、旋转架台24以及送电控制装置18c。送电天线6c以使开口面倾斜的方式设置在旋转架台24之上。旋转架台24绕铅垂的方位角旋转轴旋转。送电控制装置18c对送电天线6c以及旋转架台24进行控制，而变更送电天线6c的指向方向的方位角。
[0177]
送电天线6c具有4个送电天线单元25。4个送电天线单元25以纵向两个以及横向两个的方式相接近地配置。由4个送电天线单元25构成一个送电天线6c。也可以由两个、3个或者5个以上的送电天线单元构成送电天线。
[0178]
送电天线单元25具有1级元件模块19p和2级元件模块19s这样的两种元件模块19。送电天线单元25具有一个发送信号生成部20、多个元件送电天线7、一个1级元件模块19p、一个分配电路21、以及多个2级元件模块19s。2级元件模块19s的个数与元件送电天线7的数量相同。1级元件模块19p以及2级元件模块19s是相同的构造。1级元件模块19p以及2级元件模块19s具有移相器22和放大器23。发送信号生成部20所输出的发送信号输入1级元件模块19p。1级元件模块19p所输出的发送信号由分配电路21分配而输入各2级元件模块19s。各2级元件模块19s所输出的发送信号向对应的一个元件送电天线7输入。
[0179]
送电装置1c具有旋转架台24。旋转架台24能够绕铅垂的方位角旋转轴旋转。旋转架台24能够顺时针以及逆时针无限旋转。送电天线6c设置在旋转架台24之上。送电天线6c以开口面与水平面成例如60度的角度的方式设置在旋转架台24之上。当旋转架台24旋转时，送电天线6c旋转。送电控制装置18c也对旋转架台24进行控制。
[0180]
旋转架台24是通过使送电天线6c以机械方式旋转而变更辐射方向的送电天线驱动装置。旋转架台24以水平面为基准平面，相对于基准平面倾斜地支承送电天线6c。旋转架台24使送电天线6c绕垂直于基准平面的旋转轴亦即方位角旋转轴旋转。
[0181]
在无线送电系统100c中，无人机4c在从送电天线6c观察时的仰角成为已决定的范围、例如10度～50度左右的位置移动以及静止。无人机4c处于相对于送电天线6c成为已决定的范围的仰角的位置，由此受电天线2c能够接收更多的送电电波5。受电天线2c配置为朝向水平方向的多个开口面在水平方向上重叠。从无人机4c的正下方向铅垂方向的上方辐射的送电电波5无法被受电天线2c接收。沿水平方向辐射的送电电波5仅能够被沿送电电波5的辐射方向排列的受电天线2c的最靠近送电装置1c的1片开口面接收。从斜下方辐射来的送电电波5能够被受电天线2c的多片开口面接收。
[0182]
研究根据送电天线6c与受电天线2c的位置关系，受电天线2c能够接收的送电电波5的量。为了简化计算，假设如下。
[0183]
(a)送电电波5从与xz平面平行的方向朝向受电天线2c辐射。
[0184]
(b)在xz平面，与仰角ζ的方向平行地辐射送电电波5。
[0185]
受电天线2c的将遮挡考虑在内的有效开口面积用变量a
r4a
表示。投影有效开口面积是将受电天线的有效开口面积投影于与送电电波5的辐射方向垂直的平面而得的面积。受电天线2c的投影有效开口面积用变量a
r4b
表示。
[0186]
若决定仰角ζ，则有效开口面积a
r4a
能够如以下这样计算。
[0187]
ζ≤tan-1
(h4/l4)，
[0188]ar4a
＝l4×
(4
×
h4+8
×
l4×
tanζ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19-1)
[0189]
tan-1
(h4/l4)≤ζ，
[0190]ar4a
＝12
×
l4×
h4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19-2)
[0191]
投影有效开口面积a
r4b
与有效开口面积a
r4a
之间具有以下的关系。
[0192]ar4b
＝a
r4a
×
cosζ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0193]
将式(20)代入式(19-1)、式(19-2)，能够得到以下的式子。
[0194]
ζ≤tan-1
(h4/l4)，
[0195]ar4b
＝l4×
(4
×
h4×
cosζ+8
×
l4×
sinζ)
ꢀꢀ
(21-1)
[0196]
tan-1
(h4/l4)≤ζ，
[0197]ar4b
＝12
×
l4×
h4×
cosζ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21-2)
[0198]
式(21-1)、式(21-2)的右边除以24
×
l4×
h4，则如下。
[0199]
ζ≤tan-1
(h4/l4)，
[0200]ar4b
＝(1/6)
×
cosζ+(1/3)
×
(l4/h4)
×
sinζ
ꢀꢀꢀ
(22-1)
[0201]
tan-1
(h4/l4)≤ζ，
[0202]ar4b
＝(1/2)
×
cosζ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22-2)
[0203]
由式(22-1)、式(22-2)计算的投影有效开口面积a
r4b
称为归一化后的投影有效开口面积。
[0204]
作为另一种情况，研究以下假设情况。
[0205]
(c)从与包含与x轴成45度的角度的处于xy平面上的直线以及z轴的平面(斜交xz平面)平行的方向，向受电天线2c辐射送电电波5。
[0206]
(d)在斜交xz平面，送电电波5与仰角ζ的方向平行地辐射。
[0207]
在上述(c)以及(d)成立的情况下的受电天线2c的有效开口面积用变量a
r4c
表示。投影有效开口面积用变量a
r4d
表示。
[0208]
若决定仰角ζ，则有效开口面积a
r4c
能够如以下这样计算。
[0209]
ζ≤tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))，
[0210]ar4c
＝l4×
(6
×
h4+18√(2)
×
l4×
tanζ)
ꢀꢀꢀ
(23-1)
[0211]
tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))≤ζ，
[0212]ar4c
＝l4×
h4×
(24-9
×
(h4/(√(2)
×
l4×
tanζ)))
ꢀꢀꢀ
(23-2)
[0213]
在投影有效开口面积a
r4d
与有效开口面积a
r4c
之间，具有以下的关系。
[0214]ar4d
＝a
r4c
×
(1/√(2))
×
cosζ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(24)
[0215]
将式(24)代入式(23-1)、式(23-2)，能够得到以下的式子。
[0216]
ζ≤tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))，
[0217]ar4d
＝l4×
((6/√(2))
×
h4×
cosζ+9
×
l4×
sinζ)
ꢀꢀꢀ
(25-1)
[0218]
tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))≤ζ，
[0219]ar4d
＝l4×
h4×
(12√(2)-(9/2)
×
(h4/(l4×
tanζ)))
×
cosζ
ꢀꢀꢀ
(25-2)
[0220]
若式(25-1)、式(25-2)的右边除以24
×
l4×
h4而归一化，则如下。
[0221]
ζ≤tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))，
[0222]ar4d
＝(1/4√(2))
×
cosζ+(3/8)
×
(l4/h4)
×
sinζ
ꢀꢀꢀ
(26-1)
[0223]
tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))≤ζ，
[0224]ar4d
＝((1/√(2))-(3/16)
×
(h4/(l4×
tanζ)))
×
cosζ
ꢀꢀꢀ
(26-2)
[0225]
图30示出表示设定为h4/l4＝0.5和h4/l4＝1.0、归一化后的投影有效开口面积a
r4b
以及a
r4d
与仰角ζ的变化对应的变化的曲线。粗实线是表示h4/l4＝0.5时的a
r4d
的变化的曲线。细实线是表示h4/l4＝0.5时的a
r4b
的变化的曲线。粗长虚线是表示h4/l4＝1.0时的a
r4d
的变化的曲线。细长虚线是表示h4/l4＝1.0时的a
r4b
的变化的曲线。对于已决定的h4/l4以及ζ的值，在改变辐射送电电波5的在xy平面上的方向的情况下，a
r4b
成为投影有效开口面积的最小值，a
r4d
成为投影有效开口面积的最大值。送电电波5从相对于x轴以及y轴倾斜的方向入射受电天线2c的情况下的受电天线2c的投影有效开口面积为夹在a
r4d
和a
r4b
之间的区域中存在的值。假设在计算投影有效开口面积时送电电波5平行。实际上，送电天线6c与受电天线2c之间的距离d是成为近场的距离，送电电波5存在扩散地辐射的情况。在送电电波5扩散地辐射的情况下，遮挡率大于这里示出的值。对于这里示出的计算式，即使在距离d小于近场的上限的情况下，在不大幅度偏离上限的范围内，也推断为误差不大。
[0226]
参见图30可知，对于受电天线2c，在构成受电天线的单位平面天线的开口面积(l4×
h4)相同的情况下，在h4/l4小的情况下，能够增大投影有效开口面积。从旋转轴方向观察到的受电天线的尺寸(称为xy尺寸)由无人机的大小决定。单位长度l4根据xy尺寸和排列数来决定。以投影有效开口面积尽可能大的方式，决定xy尺寸、排列数、单位长度l4以及单位高度h4。虽然受电天线的在x轴上的长度和在y轴上的长度被设置为相同，但也可以不同。单位长度l4、单位高度h4以及排列数中的至少一者也可以在x轴方向以及y轴方向上不同。也可以具有与单位平面天线不同的形状的平面天线。也可以按照被划分开的各平面天线使长度以及高度中的至少一方变化。
[0227]
对受电天线2c的改变从构成方筒的部分突出的平面天线的长度l
4s
的情况下的经归一化后的a
r4d
进行研究。l
4s
＝0的情况下的a
r4d
能够通过以下的式子计算。此外，即使l
4s
的值变化，a
r4b
也不变化。
[0228]
ζ≤tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))，
[0229]ar4d
＝(1/3√(2))
×
cosζ+(1/3)
×
(l4/h4)
×
sinζ
ꢀꢀꢀ
(27-1)
[0230]
tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))≤ζ，
[0231]ar4d
＝((1/√(2))-(1/6)
×
(h4/(l4×
tanζ)))
×
cosζ
ꢀꢀꢀ
(27-2)
[0232]
l
4s
＝l4/2的情况下的a
r4d
能够通过以下的式子计算。
[0233]
ζ≤tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))，
[0234]ar4d
＝(5√(2)/36)
×
cosζ+(7/24)
×
(l4/h4)
×
sinζ)
ꢀꢀꢀ
(28-1)
[0235]
tan-1
(h4/(√(2)
×
l4))≤ζ
[0236]
且ζ≤tan-1
((√(2)
×
h4)/l4)，
[0237]ar4d
＝((13√(2)/36)-(1/9)
×
(h4/(l4×
tanζ)))
×
cosζ+(5/72)
×
(l4/h4)
×
sinζ)
ꢀꢀꢀ
(28-2)
[0238]
tan-1
((√(2)
×
h4)/l4)≤ζ，
[0239]ar4d
＝((1/√(2)-(1/4)
×
(h4/(l4×
tanζ)))
×
cosζ
ꢀꢀꢀ
(28-3)
[0240]
图31示出表示受电天线2c的从方筒突出的平面天线的长度不同的情况下的与仰角的变化对应的投影有效开口面积的变化的曲线。图31示出h4/l4＝0.5时a
r4b
和l
4s
＝l4、l
4s
＝l4/2、l
4s
＝0的情况下的a
r4d
的仰角ζ的变化的曲线。a
r4b
用细实线示出。对于a
r4d
，l
4s
＝l4的情况用粗实线示出，l
4s
＝0的情况用单点划线示出，l
4s
＝l4/2的情况用长虚线示出。无论仰角ζ是什么值，l
4s
＝0的情况下的a
r4d
都为最大。另外，在ζ＞8度左右的情况下，l
4s
＝l4的情况下的a
r4d
大于l
4s
＝l4/2的情况下的a
r4d
。对于受电天线2c，不可能被其他平面天线遮挡的部分的面积的比例越大，a
r4d
越大。
[0241]
在图24～图27所示的无人机4c中，受电天线2c以开口面与x轴以及y轴平行的方式连接于机体13。受电天线2c的开口面相对于机体13的在xy平面上的角度也可以不是图27等所示的角度。例如，将受电天线2c的开口面相对于x轴以及y轴成45度的角度的情况下的无人机4c1称为无人机4c的第1变形例。无人机4c1的俯视图以及主视图如图32所示。图32的(a)是无人机4c1的俯视图，图32的(b)是无人机4c1的主视图。无人机4c1能够与无人机4c同样地接收送电电波5。
[0242]
在受电天线2c中，沿x轴方向以及y轴方向排列地配置的平面天线的高度设为相同。受电天线也可以具有高度不同的平面天线。也可以使排列的平面天线的下端对齐，而使不会被遮挡的位置的平面天线的高度高于会被遮挡的平面天线的高度。也可以使在x轴方向以及y轴方向中的至少一方被配置于中央的位置的平面天线的高度高，下端比其他向下伸出。此时，也可以不在会被中央位置的平面天线遮挡的位置设置平面天线。
[0243]
示出受电天线2c的两个变形例。图33示出第1变形例的受电天线2c1。在受电天线2c1中，平面天线仅构成4个方筒。使处于方筒内表面的会被遮挡的位置的平面天线的高度较低的情况下的图33的(a)示出俯视图，图33的(b)示出主视图，图33的(c)示出侧视图，图33的(d)示出剖视图。图33的(d)是图33的(c)中所示的m－m剖面处的剖视图。对于受电天线2c1的xy尺寸以及高度，与受电天线2c相同。受电天线2c1由于不具有从方筒突出的平面天线，因此受电天线2c1的单位长度l4是受电天线2c的情况下的值的2倍。图33的(a)中用虚线示出机体13以及旋转翼8。
[0244]
图34示出第2变形例的受电天线2c2。受电天线2c2的xy尺寸与受电天线2c1相同。受电天线2c2的高度高于受电天线2c1。受电天线2c2中，使在x轴方向以及y轴方向上配置在中央位置的平面天线的z方向的长度较长，而使下端比其他部分的平面天线向下伸出。图34的(a)示出俯视图，图34的(b)示出主视图，图34的(c)示出侧视图，图34的(d)示出剖视图。图34的(d)是图34的(c)中所示的n－n剖面处的剖视图。在图34的(b)所示的主视图以及图34的(c)所示的侧视图中，在受电天线2c2的下侧的一半，在受电天线2c2的图中的中央位置能够看到平面天线的侧面。
[0245]
在受电天线2c1、2c2中，不会被遮挡的平面天线的比例大于受电天线2c的情况。因此，受电天线2c1、2c2的情况下的归一化后的投影有效开口面积大于受电天线2c的情况下的值。
[0246]
对动作进行说明。图35是说明由实施方式4所涉及的对空中移动体送电的送电系统对空中移动体无线送电的步骤的流程图。关于图35，对与实施方式1的情况下的图9不同之处进行说明。在步骤s03c，使用电池11中存储的电力，使无人机4c在从送电装置1c观察时成为已决定的范围的仰角的上空移动或者静止。在步骤s06c，控制旋转架台52的方位角以及送电电波5的相位，使送电装置1c向无人机4c所具有的受电天线2c所在方向辐射送电电波5。
[0247]
无人机4c具备具有比以往大的开口面积的受电天线2c。在无人机4c的受电电力大于消耗电力的情况下，无人机4无论多长时间都能够持续飞行，直到所需作业结束为止。即使是消耗电力大于受电电力的情况下，无人机4d也能够比在飞行中没有进行无线送电的情况延长连续飞行时间。
[0248]
对于受电天线2c，与铅垂方向大致平行地设置的多个平面天线构成四方筒。四方筒是指剖面为四边形的筒。在受电天线2c中，平面天线所构成的四方筒的剖面为正方形。四方筒的剖面也可以是长方形、平行四边形、梯形或者任意的四边形。也可以由平面天线构成三角筒或者六角筒。虽然会产生死区，但也可以构成剖面为八边形的八角筒。受电天线也可以是虽然具有与铅垂方向大致平行地设置的多个平面天线但不构成筒的形状。
[0249]
以上，也适用于其他实施方式。
[0250]
对空中移动体4c的第2变形例进行说明。空中移动体4f配置有基板31，并设置有线状的受电天线2f，该基板31与旋转轴方向(铅垂方向)大致平行地设置有整流电路等，该受电天线2f连接于基板的下侧的侧面。空中移动体4f搭载包括受电天线2f在内的受电装置3f。受电天线2f接收传输电力的送电电波5。基板31以及受电天线2f配置为从旋转轴方向观察时呈格子状。图36示出对作为空中移动体4c的第2变形例的空中移动体4f的结构进行说明的图。图36的(a)是俯视图，图36的(b)是主视图，图36的(c)是仰视图。基板31以与旋转轴方向(铅垂方向)大致平行的方式设置为格子状。线状的受电天线2f以与基板31的下端所延伸的方向平行的方式处于基板31的下端。受电天线2f是剖面为圆形棒状的天线。从侧面观察时，受电天线2f的长度比格子状基板的一个格子的间隔稍短。受电天线2f的中央部被固定于基板31的下侧的侧面。基板31以及受电天线2f不会妨碍由旋转翼8产生的下降气流。
[0251]
空中移动体4f也以与空中移动体4c相同的步骤被无线送电。
[0252]
在从旋转轴方向观察的情况下，基板的侧面也可以形成菱形或者长方形的格子或者蜂窝构造。也可以使多个基板31平行地设置。只要将多个基板31配置为与旋转轴方向大致平行，并且将线状的受电天线以与基板平行的方式设置于基板31的下侧的侧面即可。只要以存在朝向与旋转轴方向垂直的xy平面中的第1方向的基板31、以及朝向xy平面中的与第1方向交叉的方向即第2方向的基板31的方式配置多个基板31即可。
[0253]
实施方式5
[0254]
实施方式5是受电天线构成为将与铅垂方向大致平行地设置的多个平面天线配置为从与旋转翼的旋转轴平行的方向观察的情况下呈蜂窝状的情况。参照图37～图40，对实施方式5所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构进行说明。图37～图39是说明由实施方式5所涉及的对空中移动体送电的送电系统来进行送电的空中移动体的结构的主视图、侧视图以及俯视图。图40是被送电的空中移动体的剖视图。图40是图39所示的d－d剖面处的剖视图。
[0255]
无线送电系统100d构成为主要具有送电装置1c和无人机4d。无人机4d搭载包括受电天线2d在内的受电装置3d。图37～图39示出无人机4d和送电装置1c之间的位置关系与图24～图27所示的无人机4c和送电装置1c之间的位置关系相同的情况。
[0256]
受电天线2d具有蜂窝构造。受电天线2d构成为：将与yz平面平行的7片平面天线、与包含处于xy平面上且与x轴正方向逆时针成60度(+60度)的角度的直线和z轴在内的平面平行的6片平面天线、以及与包含处于xy平面上且与x轴正方向顺时针成60度(－60度)的角
度的直线和z轴在内的平面平行的6片平面天线，组合成从z轴方向观察时呈蜂窝构造。各平面天线能够通过表面以及背面这两面来接收送电电波5。
[0257]
从与x轴平行的方向观察时，与yz平面平行的7片平面天线被分成两片、三片、两片这3组，各组的平面天线完全重叠。与包含处于xy平面上且与x轴正方向成+60度的角度的直线和z轴在内的平面平行的6片平面天线被分成每组3片的两组，从xy平面中的与x轴正方向成+60度的角度的方向观察时，各组的平面天线完全重叠。与包含处于xy平面上且与x轴正方向成－60度的角度的直线和z轴在内的平面平行的6片平面天线被分成每组3片的两组，从xy平面中的与x轴正方向成－60度的角度的方向观察时，各组的平面天线完全重叠。
[0258]
受电天线2d也可以具有仅表面和背面中的一方能够接收送电电波5的平面天线。对于受电天线2d，各平面天线的开口面设置为与下降气流17的流动方向平行。接收天线2d对下降气流17几乎不产生阻力。因此，受电天线2d能够不考虑对下降气流17的影响地设计开口面的大小。接收天线2d也可以具有不构成蜂窝构造的开口面。
[0259]
在受电天线2d中，与x轴正方向平行的方向为xy平面(旋转轴垂直平面)中的第1表方向。xy平面中，与x轴正方向逆时针成60度(+60度)的角度的方向为第2表方向。xy平面中，与x轴正方向顺时针成60度(－60度)的角度的方向为第3表方向。与第1表方向相反的一侧的方向为xy平面中的第1背方向。与第2表方向相反的一侧的方向为xy平面中的第2背方向。与第3表方向相反的一侧的方向为xy平面中的第3背方向。与yz平面平行且朝向x轴正方向(第1表方向)的平面天线的开口面为第1表方向受电面。与yz平面平行且朝向x轴负方向(第1背方向)的平面天线的开口面为第1背方向受电面。朝向第2表方向的平面天线的开口面为第2表方向受电面。朝向第2背方向的平面天线的开口面为第2背方向受电面。第2表方向受电面以及第2背方向受电面是与同yz平面成－60度的角度且包含z轴在内的平面平行的平面天线的表侧以及背侧的开口面。朝向第3表方向的平面天线的开口面为第3表方向受电面。朝向第3背方向的平面天线的开口面为第3背方向受电面。第3表方向受电面以及第3背方向受电面是与同yz平面成+60度的角度且包含z轴在内的平面平行的平面天线的表侧以及背侧的开口面。
[0260]
受电天线2d中，第1表方向和第2表方向在xy平面中相互成60度的角度。第1表方向和第2表方向只要是在xy平面中相互交叉的方向即可。受电天线2d中，第1表方向和第3表方向在xy平面中相互成60度的角度。第1表方向和第3表方向只要是在xy平面中相互交叉的方向即可。第1表方向受电面和第2表方向受电面只要是相互邻接的受电面即可。第3表方向受电面只要是在与第1表方向受电面和第2表方向受电面邻接的一侧相反的一侧，与第1表方向受电面邻接的受电面即可。以在从第1表方向、第2表方向以及第3表方向中的任意的至少一个方向观察的情况下朝向该方向的多个平面天线的至少一部分重叠的方式设置多个平面天线即可。
[0261]
受电天线2d也可以变更相对于机体13的在xy平面中的角度。与图39等所示的情况相比，使受电天线2d绕z轴顺时针旋转45度的情况下，成为图41所示的无人机4d1。图41是说明实施方式5中被送电的空中移动体的变形例的结构的俯视图以及侧视图。图41的(a)是无人机4d1的俯视图。图41的(b)是无人机4d1的主视图。在无人机4d1中，由旋转翼8产生的下降气流17被受电天线2d所具有的4个六角筒划分开而流动。在无人机4d1中，与无人机4d相比，对下降气流17产生的阻力变小。
[0262]
如图39所示，受电天线2d具有被配置于4个六角筒的内表面位置的24片平面天线、和被配置于六角筒的外表面位置的14片平面天线。六角筒的内表面的一边的长度用变量l5表示。受电天线2d的高度用变量h5表示。受电天线2d的开口面的面积用变量ar5表示。开口面积ar5能够如以下这样计算。
[0263]
ar5＝38
×
l5×
h5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(29)
[0264]
此外，送电电波5由于从一个方向辐射，因此具有表背位置关系的两片平面天线中仅一方能够受电。受电天线2d的有效最大开口面积用变量ar
51
表示。开口面积ar
51
能够如以下这样计算。
[0265]
ar
51
＝19
×
l5×
h5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(30)
[0266]
根据送电天线6c与受电天线2c的位置关系，以沿已决定的方向排列的方式配置的近前侧的平面天线将进深侧的平面天线遮挡。
[0267]
在使受电天线2d的在x轴方向上的长度与受电天线2c的在x轴方向上的长度相同的情况下，l5＝(2/√(3))
×
l4。受电天线2d中，正对的受电面的间隔为√(3)
×
l5。l5＝(2/√(3))
×
l4的情况下，√(3)
×
l5＝2
×
l4。即，受电天线2d中的正对的受电面的间隔为受电天线2c中的间隔(l4)的2倍。
[0268]
研究根据送电天线6c与受电天线2d的位置关系，受电天线2d能够接收的送电电波5的量。为了简化计算，假设如下。
[0269]
(a)送电电波5从与xz平面平行的方向朝向受电天线2d辐射。
[0270]
(b)在xz平面，与仰角ζ的方向平行地辐射送电电波5。
[0271]
受电天线2d的将遮挡考虑在内的有效开口面积用变量a
r5a
表示。受电天线2d的投影有效开口面积用变量a
r5b
表示。
[0272]
若决定仰角ζ，则受电天线2d的有效开口面积a
ra
能够如以下这样计算。
[0273]
ζ≤tan-1
(h5/(√(3)
×
l5))，
[0274]ar5a
＝(7
×
h5+8
×
√(3)
×
l5×
tanζ)
×
l5ꢀꢀꢀ
(31-1)
[0275]
tan-1
(h5/(√(3)
×
l5))≤ζ，
[0276]ar5a
＝(19－4
×
(h5/(√(3)
×
l5×
tanζ))
×
h5×
l5ꢀꢀꢀ
(31-2)
[0277]
若决定仰角ζ，则受电天线2d的投影有效开口面积a
r5b
能够如以下这样计算。
[0278]
ζ≤tan-1
(h5/(√(3)
×
l5))，
[0279]ar5b
＝(5
×
h5×
cosζ+6
×
√ (3)
×
l5×
sinζ)
×
l5ꢀꢀꢀ
(32-1)
[0280]
tan-1
(h5/(√(3)
×
l5))≤ζ，
[0281]ar5b
＝(13－2
×
(h5/(√(3)
×
l5×
tanζ))
×
h5×
l5×
cosζ
ꢀꢀꢀ
(32-2)
[0282]
若a
r5b
除以19
×
l5×
h5进行归一化，则如下。
[0283]
ζ≤tan-1
(h5/(√(3)
×
l5))，
[0284]ar5b
＝(5/19)
×
cosζ+(6√(3)/19)
×
(l5/h5)
×
sinζ
ꢀꢀꢀ
(33-1)
[0285]
tan-1
(h5/(√(3)
×
l5))≤ζ，
[0286]ar5b
＝(13/19)
×
cosζ-(2/(19√(3)))
×
(h5/l5)
×
(cosζ/tanζ)
ꢀꢀꢀ
(33-2)
[0287]
作为另一种情况，研究以下假设情况。
[0288]
(c)从与包含相对于y轴成30度的角度的处于xy平面上的直线和z轴在内的平面(斜交yz平面)平行的方向，向受电天线2d辐射送电电波5。
[0289]
(d)在斜交yz平面，与仰角ζ的方向平行地辐射送电电波5。
[0290]
上述(c)以及(d)成立的情况下的受电天线2d的有效开口面积用变量a
r5c
表示。投影有效开口面积用变量a
r5d
表示。
[0291]
若决定仰角ζ，则有效开口面积a
r4d
能够如以下这样计算。
[0292]
ζ≤tan-1
(h5/(2
×
l5))，
[0293]ar5c
＝(5
×
h5+8
×
l5×
tanζ)
×
l5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(34-1)
[0294]
tan-1
(h5/(2
×
l5))≤ζ，
[0295]ar5c
＝(13
×
l5－2
×
h5/tanζ)
×
h5ꢀꢀꢀ
(34-2)
[0296]
在投影有效开口面积a
r5d
与有效开口面积a
r5c
之间，具有以下的关系。
[0297]ar5d
＝a
r5c
×
(√(3)/2)
×
cosζ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(35)
[0298]
将式(35)代入式(34-1)、式(34-2)，能够得到以下的式子。
[0299]
ζ≤tan-1
(h5/(2
×
l5))，
[0300]ar5d
＝(√(3)/2)
×
(5
×
h5×
cosζ+8
×
l5×
sinζ)
×
l5ꢀꢀꢀ
(36-1)
[0301]
tan-1
(h5/(2
×
l5))≤ζ，
[0302]ar5d
＝(√(3)/2)
×
(13
×
l5－2
×
h5/tanζ)
×
h5×
cosζ
ꢀꢀꢀ
(36-2)
[0303]
若a
r5d
除以19
×
l5×
h5进行归一化，则如下。
[0304]
ζ≤tan-1
(h5/(2
×
l5))，
[0305]ar5d
＝(√(3)/38)
×
(5
×
cosζ+8
×
(l5/h5)
×
sinζ)
ꢀꢀꢀ
(37-1)
[0306]
tan-1
(h5/(2
×
l5))≤ζ，
[0307]ar5d
＝(√(3)/38)
×
(13－2
×
h5/(l5×
tanζ))
×
cosζ
ꢀꢀꢀ
(37-2)
[0308]
图42示出表示受电天线2d的与仰角ζ的变化对应的投影有效开口面积的变化的曲线。图42示出h5/l5＝0.5的情况下和h5/l5＝1.0的情况下的a
r5b
以及a
r5d
。图43将在h5/l5＝0.5的情况下受电天线2d的投影有效开口面积a
r5b
以及a
r5d
的与仰角ζ的变化对应的变化、和受电天线2c的投影有效开口面积a
r4b
以及a
r4d
的与仰角ζ的变化对应的变化一起示出。h5/l5＝0.5的情况下的a
r5b
用粗实线示出，a
r5d
用细实线示出。图42中，h5/l5＝1.0的情况下的a
r5b
用粗单点划线示出，a
r5d
用细单点划线示出。图43中，h4/l4＝0.5的情况下的a
r4b
用粗单点划线示出，a
r4d
用细单点划线示出。
[0309]
参见图42可知，对于受电天线2d，在单位平面天线的开口面积(h5×
l5)相同的情况下，受电天线2d也是在h5/l5的比率小的情况下能够增大投影有效开口面积。参见图43，受电天线2d能够比受电天线2c增大投影有效开口面积。其原因在于：邻接的平面天线之间的角度在受电天线2d的情况下为120度，比受电天线2c的情况下的90度大，无论送电电波5从何角度照射过来能够接收的开口面都变多。另外，相互对置的平面天线的间隔在受电天线2d的情况下为√(3)
×
l5，比受电天线2c的情况下的l4大。在使受电天线2d的在x轴方向上的长度与受电天线2c的情况相同的情况下，√(3)
×
l5＝2l4，在受电天线2d中，间隔变成2倍。因此，在受电天线2d中，相同仰角ζ时的遮挡的影响小于受电天线2c。
[0310]
无线送电系统100d与无线送电系统100c同样地动作。受电天线2d具有与邻接的开口面成60度的角度的朝向6种方向的开口面。因此，即使送电天线6c与受电天线2d的位置关系变化，受电天线2d也能够比受电天线2c接收更多的送电电波5。
[0311]
受电天线2d仅具有构成蜂窝构造的平面天线。受电天线也可以具有不构成蜂窝构
造的平面天线。蜂窝构造也可以由剖面不是正六边形的六角筒构成。在剖面的六边形中，也可以存在长度不同的边，或者存在角度与120度不同的内角。也可以不使用平面天线，而是使用在蜂窝构造的部分配置基板等、且在基板的下侧具备线状天线这样的受电天线。受电天线只要具有构成蜂窝构造的部分即可。
[0312]
实施方式6
[0313]
实施方式6是从具有送电天线的多个送电装置向具有开口面设置为与铅垂方向大致平行的受电天线的空中移动体送电的情况，该送电天线具有与铅垂方向大致平行的开口面。参照图44～图48，对实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构进行说明。图44～图47是说明实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统的结构的立体图、主视图、侧视图、俯视图。图48是说明实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统的功能结构的框图。
[0314]
无线送电系统100e构成为主要具有多个送电装置1e和无人机4e。无人机4e搭载包括受电天线2e在内的受电装置3e。图44～图47示出在受电天线2e与送电天线6e大致相同的高度处开口面与yz平面平行、且送电天线6e相对于受电天线2e位于y轴正方向侧的情况。
[0315]
受电天线2e配置为开口面与铅垂方向大致平行。铅垂方向是与无人机4e的旋转翼8的旋转轴方向平行的方向。受电天线2e的开口面朝向大致水平方向。受电天线2e能够高效地接收沿大致水平的方向辐射的送电电波5。旋转翼8所产生的下降气流17在受电天线2e的开口面侧以及背面侧流动。受电天线2e几乎不会对下降气流17产生阻力。受电天线2e中，开口面设置为与旋转轴方向大致平行的构造为减少阻力构造。
[0316]
送电装置1e具有开口面配置为与铅垂方向大致平行的送电天线6e。送电天线6e设置为开口面的正面方向与水平方向的角度差为已决定的上限值以下。多个送电装置1e在无人机4e飞行时受电天线2e所在的高度处以已决定的间隔配置。多个送电装置1e以即使无人机4e移动也能够持续地送电的方式以已决定的间隔配置。也可以由一台送电装置1e和具备受电天线2e的一架无人机4e构成无线送电系统。
[0317]
无人机4e以受电天线2e与送电天线6e正对这样的姿势飞行。无人机4e沿距送电天线6e的距离成为已决定的送电距离d的飞行路径飞行或者在空中静止。以无人机4e无论位于飞行路径上的哪个位置都能够从任意送电装置1e向无人机4e送电的方式配置多个送电装置1e。
[0318]
受电天线2e的外形为长方形形状。受电天线2e是通过将纵长的长条的平面天线以已决定的间隔配置而构成的。这样，即使在刮强风的情况下，也能够减小受电天线2e从风受到的力。即使在刮风的状况下，无人机4e也能够更容易地飞行或者静止。受电天线2e也可以具有比受电天线2e的高度短的开口。受电天线可以具有供空气在受电面与背面之间流通的通气构造。
[0319]
无人机4e具有导频发送机26和导频发送天线27。导频发送机26生成用于对送电装置1e指示辐射方向的导频信号28。导频发送天线27向相对于平面天线2e的正面方向决定的角度的范围辐射导频信号28。
[0320]
送电装置1e具有送电天线6e、送电控制装置18e、导频接收天线29以及到来方向检测装置30。导频接收天线29接收导频信号28。导频接收天线29例如如图44所示呈十字状地配置于送电装置1e的呈矩阵状地配置的元件送电天线7的中央部。到来方向检测装置30被
输入由导频接收天线29接收的导频信号28，例如通过单脉冲法来决定导频信号28的到来方向。到来方向是从送电装置1e来看的导频信号28到来的方向。朝向到来方向的方向是从送电天线6e来看的受电天线2e所在的方向(所在方向)。到来方向检测装置30所检测到的到来方向数据被输入送电控制装置18e。送电控制装置18e是根据到来方向数据来决定所在方向的所在方向决定部。送电控制装置18e控制各元件模块19，以能够朝向送电天线6e所在方向发送送电电波5。
[0321]
送电装置1e能够将送电电波5的辐射方向相对于送电天线6e的正面方向变更到角度θ0。将能够变更包括正面方向在内的指向方向的范围称为送电装置1e的方向范围。送电装置1e的方向范围是预先决定好的。参照图49，研究送电装置1e的设置间隔g。多个送电装置1e以送电天线6e在相同的高度处位于同一平面上的方式以间隔g设置。无人机4e以与多个送电天线6e所在的平面保持距离d、且使受电天线2e位于与送电天线6e相同的高度的方式移动。送电装置1e在与送电天线6e的开口面平行且距离d的平面(称为假定受电平面)能够送电的范围(称为能够送电范围)的半径用变量le表示。半径le能够通过下式来计算。
[0322]
le＝d
×
tanθ0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(38)
[0323]
此外，能够送电范围是送电天线6e的圆锥状的方向范围与假定受电平面交叉的范围。
[0324]
在邻接的送电装置1e的在假定受电平面处的能够送电范围具有重叠部分的情况下，包含假定受电平面且距送电装置1e的距离处于已决定的范围的空间即受电空间成为连续的空间。即，以邻接配置的送电装置1e的受电空间具有重复部分的方式，配置送电装置1e。这里，受电空间是距送电装置1e为已决定的距离的范围的空间，且是被送电装置1e的方向范围所包含的空间。若无人机4e处于受电空间内，则无论无人机4e在受电空间内的什么位置，受电装置3e都能够接受到来自送电装置1e的送电电波5。为了达到这一点的条件如下。
[0325]
g≤2
×
leꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(39)
[0326]
将式(38)代入式(39)，如下。
[0327]
g≤2
×d×
tanθ0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(40)
[0328]
在距离d＝100m、θ0＝10度的情况下，间隔g≤35.3m。在邻接的送电天线6e的设置高度不同的情况下，关于送电天线6e的正面方向与假定受电平面的交点，只要邻接的送电天线6e的交点的间隔g满足式(40)即可。由此，在送电装置1e的正面方向具有距离d的假定受电平面上，邻接的送电装置1e的能够送电范围具有重复的部分。在变更无人机4e所移动的路径的方向的部位，以将正面方向的不同也考虑在内的间隔g配置正面方向不同的送电天线6e即可。
[0329]
对动作进行说明。图50是说明由实施方式6所涉及的对空中移动体送电的送电系统来对空中移动体无线送电的步骤的流程图。关于图50，对与送电系统100的情况下的图9不同之处进行说明。
[0330]
在步骤s03e，无人机4e在任一送电装置1e的送电范围内移动或者静止。
[0331]
在s06e之前追加步骤s09～s14的处理。在s09，无人机4e发送导频信号28。步骤s10～s06e的处理由各送电装置1e执行。在s10，在无人机4e的附近配置的送电装置1e的导频接收天线29接收导频信号28。在步骤s11，检查在各送电装置1e是否接收到导频信号28。在送
电装置1e接收到导频信号28的情况下(在s11为“是”)，在步骤s12，由到来方向检测装置30检测导频信号28的到来方向。在步骤s13，计算到来方向与送电天线6e的正面方向的角度差θ。在步骤s14，检查是否为|θ|≤θ0。
[0332]
在|θ|≤θ0成立的情况下(在s14为“是”)，在步骤s06e，该送电装置1e控制送电电波5的相位，向θ的方向辐射送电电波5。在s07，无人机4e所具有的受电天线2e接收送电电波5。在s08，对由无人机4接收的送电电波5进行整流，并对电池11充电。s08之后，进入s04。在s11为“否”的情况下，在s14为“否”的情况下，也进入s04。
[0333]
无人机4e具备具有比以往大的开口面积的受电天线2e。在无人机4e的受电电力大于消耗电力的情况下，无人机4e无论多长时间都能够持续飞行，直到所需作业结束为止。即使是在消耗电力大于受电电力的情况下，无人机4e也能够比在飞行中没有进行无线送电的情况延长连续飞行时间。
[0334]
由于将多个送电装置1e配置为使受电空间连续，因此无人机4e能够在任一受电装置1e的受电空间移动或者在受电空间内静止。与从一个送电装置送电的情况相比，无人机能够在大范围移动。此外，也可以在多个送电装置1e的受电空间具有不连续的部位。多个送电装置的受电空间也可以彼此分离开。在多个送电装置的受电空间彼此分离开的情况下，将多个送电装置配置为在电池的余量变少的空中移动体所能飞行的距离内存在任一送电装置1e的受电空间即可。在无人机4e飞出无线送电装置1e的受电空间的外部时，无人机4e以在能够用电池的余量飞行的距离以内存在受电空间的方式飞行。在无线送电装置1e的受电空间的外部处的作业结束了的情况下、或者电池需要充电的情况下，无人机4e移动到受电空间，以接收送电电波。
[0335]
也可以用与导频信号不同的方法来求出所在方向。例如，空中移动体也可以搭载用于测定自己位置的例如gps接收机等设备，并将自己位置发送给送电装置。或者，也可以在地上设置用于测量空中移动体的位置的位置测量装置。也可以基于从空中移动体或者地上的位置测定装置发送来的空中移动体的位置和送电装置的位置，决定从送电装置观察时空中移动体所在的所在方向。
[0336]
能够进行各实施方式的自由组合、或者各实施方式的变形或省略一部分构成要素、或者进行了一部分构成要素的省略或变形的各实施方式的自由组合。
[0337]
附图标记说明
[0338]
100、100a、100b、100c、100d、100e
…
送电系统；1、1c、1e
…
送电装置(无线送电装置)；2、2a、2b、2c、2c1、2c2、2d、2e、2f
…
受电天线；3、3a、3b、3c、3d、3e、3f
…
受电装置；4、4a、4b、4c、4c1、4d、4d1、4f
…
无人机(空中移动体)；4e
…
无人机(空中移动体)；4x
…
无人载具(空中移动体)；5
…
送电电波(电波)；6、6c、6e
…
送电天线；7
…
元件送电天线(元件天线)；8
…
旋转翼；9
…
马达(电动机)；10
…
飞行控制装置；11
…
电池(蓄电池)；12
…
电源电路；13
…
机体；13a
…
主体部；13b
…
翼支承部；14
…
元件受电天线；15
…
整流电路(转换器)；16
…
电力合成电路；17
…
下降气流；18、18c、18e
…
送电控制装置(所在方向决定部)；19
…
元件模块；19p
…
一级元件模块(元件模块)；19s
…
二级元件模块(元件模块)；20
…
发送信号生成部；21
…
分配电路；22
…
移相器；23
…
放大器；24
…
旋转架台；25
…
送电单元；26
…
导频发送机；27
…
导频发送天线；28
…
导频信号；29
…
导频接收天线；30
…
到来方向检测装置；31
…
基板；δ
…
受电天线的开口面与旋转轴垂直平面所成的角度；ζ
…
辐射送电电波5的方向的仰角；
θ0…
送电电波5相对于送电天线6e的正面方向的辐射方向；v
…
机体投影范围；r
…
旋转翼投影范围；s
…
旋转翼投影区域；w1…
受电天线2的受电面投影范围；w
x
…
受电天线2x的受电面投影范围；w2…
受电天线2a的受电面投影范围；w3…
受电天线2b的受电面投影范围；k1…
受电天线2的干扰区域；k
x
…
受电天线2x的干扰区域；k2…
受电天线2a的干扰区域；k3…
受电天线2b的干扰区域；av
…
机体投影范围v的面积(机体投影面积)；as
…
旋转翼投影区域s的面积(旋转翼投影面积)；aw1…
受电面投影范围w1的面积(受电面投影面积)；aw
x
…
受电面投影范围w
x
的面积(受电面投影面积)；aw2…
受电面投影范围w2的面积(受电面投影面积)；aw3…
受电面投影范围w3的面积(受电面投影面积)；a
r1
…
受电天线2的开口面的面积(受电面积)；a
r2
…
受电天线2a的开口面的面积(受电面积)；a
r3
…
受电天线2b的开口面的面积(受电面积)；a
r4
…
受电天线2c的开口面的面积(受电面积)；a
r5
…
受电天线2d的开口面的面积(受电面积)；a
r41
…
受电天线2c的有效最大开口面积；a
r51
…
受电天线2d的有效最大开口面积；a
r4a
…
受电天线2c的有效开口面积；a
r5a
…
受电天线2d的有效开口面积；a
r4b
…
受电天线2c的投影有效开口面积；a
r5b
…
受电天线2d的投影有效开口面积；a
r4c
…
受电天线2c的有效开口面积；a
r5c
…
受电天线2d的有效开口面积；a
r4d
…
受电天线2c的投影有效开口面积；a
r5d
…
受电天线2d的投影有效开口面积；b1…
干扰区域k1的面积(干扰面积)；b
x
…
干扰区域k
x
的面积(干扰面积)；b2…
干扰区域k2的面积(干扰面积)；b3…
干扰区域k3的面积(干扰面积)；f1…
下降气流17在受电天线2产生的阻力；f
x
…
下降气流17在受电天线2x产生的阻力；f2…
下降气流17在受电天线2a产生的阻力；f3…
下降气流17在受电天线2b产生的阻力；f
alow
…
能够允许的阻力f的上限；ξ1…
受电天线2的阻力产生系数；ξ
x
…
受电天线2x的阻力产生系数；ξ2…
受电天线2a的阻力产生系数；ξ3…
受电天线2b的阻力产生系数。

技术特征：
1.一种空中移动体，其中，具备：旋转翼，通过旋转而产生升力；机体，设置有上述旋转翼；受电天线，具有受电面和减少阻力构造，上述受电面接收传输电力的电波且具有比将上述机体投影于旋转轴垂直平面而得的面积大的面积，上述旋转轴垂直平面是与平行于上述旋转翼的旋转轴的方向亦即旋转轴方向垂直的平面，上述减少阻力构造减少对由上述旋转翼的旋转而产生的下降气流产生的阻力；转换器，将上述受电天线所接收的上述电波的电力转换为直流电力；蓄电池，存储直流电力；以及电动机，被供给上述转换器所转换的直流电力或者上述蓄电池中存储的直流电力而产生使上述旋转翼旋转的动力。2.根据权利要求1所述的空中移动体，其中，上述受电面朝向下侧，上述受电天线具有与上述受电面相反的一侧的面即背面，上述减少阻力构造是上述背面相对于上述下降气流倾斜地配置的构造。3.一种空中移动体，其中，具备：旋转翼，通过旋转而产生升力；受电天线，具有受电面和背面，上述受电面接收传输电力的电波且被设置为朝向下侧，上述背面是与上述受电面相反的一侧的面，且相对于由上述旋转翼的旋转而产生的下降气流倾斜地配置；转换器，将上述受电天线所接收的上述电波的电力转换为直流电力；蓄电池，存储直流电力；以及电动机，被供给上述转换器所转换的直流电力或者上述蓄电池中存储的直流电力而产生使上述旋转翼旋转的动力。4.根据权利要求2或3所述的空中移动体，其中，具备从上述旋转轴方向观察时分散地配置的多组上述旋转翼，上述背面设置为使由各上述旋转翼产生的上述下降气流的流路从上述旋转轴方向观察时分散地配置。5.根据权利要求2～4中任一项所述的空中移动体，其中，上述受电天线是以在上侧相互接近的方式向不同的方向倾斜地配置的两片平面天线。6.根据权利要求5所述的空中移动体，其中，上述平面天线具有大致长方形的上述受电面以及上述背面，两片上述平面天线配置为其一边与上述旋转轴方向大致垂直且相互平行。7.根据权利要求2～4中任一项所述的空中移动体，其中，上述受电天线的外形为锥体或者锥台，上述背面是上述锥体的锥面或者上述锥台的锥面。8.根据权利要求7所述的空中移动体，其中，上述背面是棱锥面。9.根据权利要求7所述的空中移动体，其中，
上述背面是圆锥面。10.根据权利要求7～9中任一项所述的空中移动体，其中，上述受电面配置于上述锥体的底面或者上述锥台的底面。11.根据权利要求7～9中任一项所述的空中移动体，其中，上述受电面配置于上述锥体的与上述锥面相反的一侧的面或者上述锥台的与上述锥面相反的一侧的面。12.根据权利要求2～11中任一项所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有供空气在上述受电面与上述背面之间流通的通气构造。13.根据权利要求10所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有供空气在上述背面穿过的构造。14.根据权利要求1所述的空中移动体，其中，上述减少阻力构造是上述受电面与上述旋转轴方向大致平行地设置的构造。15.一种空中移动体，其中，具备：旋转翼，通过旋转而产生升力；受电天线，具有受电面，上述受电面接收传输电力的电波，且与平行于上述旋转翼的旋转轴的方向亦即旋转轴方向大致平行地设置；转换器，将上述受电天线所接收的上述电波的电力转换为直流电力；蓄电池，存储直流电力；以及电动机，被供给上述转换器所转换的直流电力或者上述蓄电池中存储的直流电力而产生使上述旋转翼旋转的动力。16.根据权利要求14或15所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有供空气在上述受电面和与其相反的一侧的面即背面之间流通的通气构造。17.根据权利要求14～16中任一项所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有第1表方向受电面和第2表方向受电面，上述第1表方向受电面是朝向上述旋转轴垂直平面中的第1表方向的上述受电面，上述第2表方向受电面是朝向上述旋转轴垂直平面中的与上述第1表方向交叉的第2表方向的上述受电面。18.根据权利要求17所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有：以从上述第1表方向观察时至少一部分重叠的方式设置的多个上述第1表方向受电面、和以从上述第2表方向观察时至少一部分重叠的方式设置的多个上述第2表方向受电面。19.根据权利要求17或18所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有：设置于与上述第1表方向受电面相反的一侧的面且朝向与上述第1表方向相反的方向即第1背方向的上述受电面亦即上述第1背方向受电面、和设置于与上述第2表方向受电面相反的一侧的面且朝向与上述第2表方向相反的方向即第2背方向的上述受电面亦即上述第2背方向受电面。20.根据权利要求14～16中任一项所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有第1表方向受电面、第2表方向受电面以及第3表方向受电面，上述第1表方向受电面是朝向上述旋转轴垂直平面中的第1表方向的上述受电面，上述第2表方向
受电面是朝向上述旋转轴垂直平面中的与上述第1表方向交叉的第2表方向、且与上述第1表受电面邻接的上述受电面，上述第3表方向受电面是朝向上述旋转轴垂直平面中的与上述第1表方向交叉的第3表方向、且在与上述第1表受电面和上述第2表方向受电面所邻接的一侧相反的一侧与上述第1表受电面邻接的上述受电面。21.根据权利要求20所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有第1背方向受电面、第2背方向受电面以及第3背方向受电面，上述第1背方向受电面是设置于与上述第1表方向受电面相反的一侧的面、且朝向与上述第1表方向相反的方向即第1背方向的上述受电面，上述第2背方向受电面是设置于与上述第2表方向受电面相反的一侧的面、且朝向与上述第2表方向相反的方向即第2背方向的上述受电面，上述第3背方向受电面是设置于与上述第3表方向受电面相反的一侧的面、且朝向与上述第3表方向相反的方向即第3背方向的上述受电面。22.根据权利要求20或21所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有：以从上述第1表方向观察时至少一部分重叠的方式设置的多个上述第1表方向受电面、以从上述第2表方向观察时至少一部分重叠的方式设置的多个上述第2表方向受电面、以及以从上述第3表方向观察时至少一部分重叠的方式设置的多个上述第3表方向受电面。23.根据权利要求22所述的空中移动体，其中，上述受电天线具有从上述旋转轴方向观察时形成蜂窝构造的部分。24.一种空中移动体，其中，具备：旋转翼，通过旋转而产生升力；线状的受电天线，接收传输电力的电波；转换器，将上述受电天线所接收的上述电波的电力转换为直流电力，上述转换器与平行于上述旋转翼的旋转轴的方向亦即旋转轴方向大致平行，上述转换器设置于基板，上述受电天线连接于上述基板的下侧的侧面；蓄电池，存储直流电力；以及电动机，被供给上述转换器所转换的直流电力或者上述蓄电池中存储的直流电力而产生使上述旋转翼旋转的动力。25.根据权利要求24所述的空中移动体，其中，以存在朝向与上述旋转轴方向垂直的平面亦即旋转轴垂直平面中的第1方向的上述基板、以及朝向上述旋转轴垂直平面中的与上述第1方向交叉的方向即第2方向的上述基板的方式，配置多个上述基板。26.一种送电系统，向空中移动体送电，其中，上述送电系统具备：权利要求1～25中任一项所述的空中移动体；以及送电装置，该送电装置具有能够变更指向方向的送电天线、和使上述指向方向朝向上述受电天线所在的方向即所在方向的指向方向变更部。27.一种无线送电系统，其中，具备空中移动体和无线送电装置，上述空中移动体具有：旋转翼，通过旋转而产生升力；受电天线，具有受电面，上述受电
面接收电波，且与平行于上述旋转翼的旋转轴的方向亦即旋转轴方向大致平行地设置；转换器，将上述受电天线所接收的上述电波的电力转换为直流电力；蓄电池，存储直流电力；以及电动机，被供给上述转换器所转换的直流电力或者上述蓄电池中存储的直流电力而产生使上述旋转翼旋转的动力，上述无线送电装置具有：多个元件天线，辐射输送电力的上述电波，且朝向基准指向方向，上述基准指向方向与水平方向的角度差为已决定的上限值以下；送电天线，上述送电天线是相位阵列天线，该相位阵列天线具有多个元件模块，上述多个元件模块针对每决定个数的上述元件天线分别设置，具有使从上述元件天线作为上述电波辐射的发送信号的相位变化的移相器、以及将上述发送信号放大的放大器，上述送电天线能够在包括上述基准指向方向在内的已决定的方向范围内变更指向方向；所在方向决定部，决定所在方向，上述所在方向是作为送电对象的上述空中移动体所在的方向；指向方向变更部，通过控制上述移相器的移相量，而使上述送电天线的上述指向方向朝向上述所在方向；以及发送信号生成部，生成从上述送电天线作为上述电波发送的发送信号。28.根据权利要求27所述的无线送电系统，其中，具备以已决定的间隔配置的多个上述无线送电装置。29.一种无线送电系统，具备以已决定的间隔配置的多个无线送电装置，其中，上述无线送电装置具有：所在方向决定部，决定作为空中移动体所在的方向的所在方向，上述空中移动体具有受电天线，上述受电天线具有与铅垂方向大致平行地设置且接收电波的受电面；多个元件天线，辐射输送电力的上述电波，且朝向基准指向方向，上述基准指向方向与水平方向的角度差为已决定的上限值以下；送电天线，上述送电天线是相位阵列天线，上述相位阵列天线具有多个元件模块，上述多个元件模块针对每决定个数的上述元件天线分别设置，具有使从上述元件天线作为上述电波辐射的发送信号的相位变化的移相器、以及将上述发送信号放大的放大器，上述送电天线能够在包括上述基准指向方向在内的已决定的方向范围内变更指向方向；指向方向变更部，通过控制上述移相器的移相量，而使上述送电天线的上述指向方向朝向上述所在方向；以及发送信号生成部，生成从上述送电天线作为上述电波发送的发送信号。30.根据权利要求28或29所述的无线送电系统，其中，以受电空间在邻接配置的上述无线送电装置具有重复部分的方式配置有多个上述无线送电装置，上述受电空间是距上述无线送电装置为已决定的距离的范围的空间，且是被上述无线送电装置的上述方向范围包含的空间。

技术总结
被无线送电的空中移动体难以具有大的受电天线。空中移动体(4)具备：旋转翼(8)，通过旋转而产生升力；机体(13)，设置有旋转翼(8)；受电天线(2)，具有受电面和减少阻力构造，受电面接收传输电力的电波(5)，具有比将机体(13)投影于旋转轴垂直平面而得的面积大的面积，旋转轴垂直平面是与平行于旋转翼(8)的旋转轴的方向亦即旋转轴方向垂直的平面，减少阻力构造减少对由旋转翼(8)的旋转而产生的下降气流(17)产生的阻力；转换器(15)，将受电天线(2)所接收的电波(5)的电力转换为直流电力；蓄电池(11)，存储直流电力；和电动机(9)，被供给转换器(15)所转换的直流电力或者蓄电池(11)中存储的直流电力而产生使旋转翼(8)旋转的动力。流电力而产生使旋转翼(8)旋转的动力。流电力而产生使旋转翼(8)旋转的动力。


技术研发人员：马场健介 本间幸洋 楢崎翔太 川口昇
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：2021.08.18
技术公布日：2023/5/5