(57)【要約】      （修正有）【課題】ドローンの着陸時に高効率で確実に無線給電する無線送電装置を提供する。【解決手段】無線送電装置１は、水平面回転翼により飛行可能であり、少なくとも一部に中空のフレーム２０３を有するドローン２に対して電力を伝送するものであって、ドローン２のフレーム２０３の内側に挿入可能な凸構造を少なくとも含む筐体１０１と、凸構造に巻装される送電コイル１０３とを備える。筐体１０１は、ドローン２が上方から降下する際に、凸構造の上部がドローン２のフレーム２０３の内側に入り始めるときに、ドローン２が搭載する水平面回転翼Ｐと筐体１０１の設置面との距離が水平面回転翼Ｐの直径以上となる形状を有するものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面回転翼により飛行可能であり少なくとも一部に中空のフレームを有するドローンに対して、電力を伝送するための無線送電装置であって、
前記ドローンのフレームの内側に挿入可能な凸構造を少なくとも含む筐体と、
前記凸構造に巻装される送電コイルと、
を備え、
前記筐体は、前記ドローンが前記筐体の上方から降下する際に、前記凸構造の上部が前記ドローンのフレームの内側に入り始めるときに、前記ドローンが搭載する水平面回転翼と前記筐体の設置面との距離が前記水平面回転翼の直径以上となる形状を有する無線送電装置。
【請求項２】
前記筐体の設置場所の周囲の領域の少なくとも一部において、
前記ドローンが前記筐体の上方から降下し、かつ前記凸構造の少なくとも上部が前記ドローンのフレームの内側に入り、かつ前記ドローンのフレームが前記凸構造の上面または周面に当接したときの前記ドローンのフレームの最下部の位置よりも高い高さに、前記水平面回転翼からの風が通過可能な構造を有するカバーを配備する請求項１に記載の無線送電装置。
【請求項３】
前記凸構造は、上方から下方に向かって断面の外側形状が大きくなり、かつ、前記ドローンのフレームの内側形状と概ね相似であり、
前記筐体は、前記ドローンが前記筐体の上方から降下し、かつ前記凸構造の少なくとも上部が前記ドローンのフレームの内側に入り、かつ前記ドローンのフレームが前記凸構造の上面または周面に当接したときに、前記ドローンが搭載する水平面回転翼と前記筐体の設置面との距離が前記水平面回転翼の直径以上となる形状を有する請求項１に記載の無線送電装置。
【請求項４】
前記筐体の設置場所の周囲の領域の少なくとも一部において、前記筐体の設置面より高い高さで、前記フレームが前記凸構造の周面に当接したときのドローンのフレームの最下部の高さよりも高い高さに、前記水平面回転翼からの風が通過可能な構造を有するカバーを配備する請求項３に記載の無線送電装置。
【請求項５】
前記凸構造の内側に位置するものであって、
前記ドローンが前記筐体の上方から降下し、かつ前記凸構造の少なくとも上部が前記ドローンのフレームの内側に入り、かつ前記ドローンのフレームが前記凸構造の上面または周面に当接したときの、前記ドローンの受電コイルの高さを少なくとも含む縦方向に連続した領域に、前記送電コイルが巻装される磁性体をさらに備える請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無線送電装置。
【請求項６】
前記筐体または前記フレームは、互いに接触する領域の少なくとも一箇所に凸部を備える請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の無線送電装置。
【請求項７】
さらに、前記磁性体の端部延長上に配置され、導電性を有するループコイルを備える請求項５記載の無線送電装置。
【請求項８】
前記筐体は、前記ドローンの着陸時に前記フレームの全体を載置する平面部を備える請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の無線送電装置。
【請求項９】
水平面回転翼により飛行可能であり少なくとも一部に中空のフレームを有するドローンに対して、電力を伝送するための無線送電装置であって、前記ドローンのフレームの内側に挿入可能な凸構造を少なくとも含む筐体と、前記凸構造に巻装される送電コイルと、
を備える無線送電装置に用いられ、
前記筐体を、前記ドローンが前記筐体の上方から降下する際に、前記凸構造の上部が前記ドローンのフレームの内側に入り始めるときに、前記ドローンが搭載する水平面回転翼と前記筐体の設置面との距離が前記水平面回転翼の直径以上となる高さとする無線送電方法。
【請求項１０】
前記筐体の設置場所の周囲の領域の少なくとも一部において、前記ドローンが前記筐体の上方から降下し、かつ前記凸構造の少なくとも上部が前記ドローンのフレームの内側に入り、かつ前記ドローンのフレームが前記凸構造の上面または周面に当接したときの前記ドローンのフレームの最下部の位置よりも高い高さに、前記水平面回転翼からの風が通過可能な構造を有するカバーを配備する請求項９に記載の無線送電方法。
【請求項１１】
前記凸構造は、上方から下方に向かって断面の外側形状が大きくなり、かつ、前記ドローンのフレームの内側形状と概ね相似であり、
前記筐体は、前記ドローンが前記筐体の上方から降下し、かつ前記凸構造の少なくとも上部が前記ドローンのフレームの内側に入り、かつ前記ドローンのフレームが前記凸構造の上面または周面に当接したときに、前記ドローンが搭載する水平面回転翼と前記筐体の設置面との距離が前記水平面回転翼の直径以上となる形状とする
請求項９に記載の無線送電方法。
【請求項１２】
前記筐体の設置場所の周囲の領域の少なくとも一部において、前記筐体の設置面より高い高さで、前記フレームが前記凸構造の周面に当接したときのドローンのフレームの最下部の高さよりも高い高さに、前記水平面回転翼からの風が通過可能な構造を有するカバーを配備する請求項１１に記載の無線送電方法。
【請求項１３】
前記凸構造の内側に位置するものであって、前記ドローンが前記筐体の上方から降下し、かつ前記凸構造の少なくとも上部が前記ドローンのフレームの内側に入り、かつ前記ドローンのフレームが前記凸構造の上面または周面に当接したときの、前記ドローンの受電コイルの高さを少なくとも含む縦方向に連続した領域に、前記送電コイルが巻装される磁性体を配置する請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の無線送電方法。
【請求項１４】
前記筐体または前記フレームは、互いに接触する領域の少なくとも一箇所に凸部を形成する請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の無線送電方法。
【請求項１５】
さらに、前記磁性体の端部延長上に導電性を有するループコイルを配置する請求項１３記載の無線送電方法。
【請求項１６】
前記筐体は、前記ドローンの着陸時に前記フレームの全体を載置する平面部を備える請求項９乃至請求項１５のいずれか１項に記載の無線送電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線送電装置及び無線送電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるドローンと称される移動体（以下、ドローンと称する）は、搭載電池を駆動源とし、プロペラの回転を制御することで空中を飛行する。ドローンの長距離移動を可能とするため、飛行経路の中継地点または目的地点に配置したステーションにドローンを着陸させて、無線給電によって効率よく充電する無線給電システムが開発されている。
【０００３】
上記無線給電システムでは、ステーションにおいて、地上側（設置面）に無線送電装置を配置し、ドローンが無線送電装置の上部に着陸したときに、無線送電装置からドローン側の無線受電装置に給電する。これにより、ドローンの搭載電池を無線給電によって充電することができる。
【０００４】
上記無線給電システムでは、ドローンの着陸時に、無線送電装置と無線受信装置との位置合わせが必要となる。ところが、ドローンは、設置面の近傍では周囲から吹き上がる風によってあおりを受けるため、下降時に設置面間近において姿勢が不安定となる（この現象は一般に「地面効果」と称されている）。このため、従来の無線給電システムでは、ドローンの着陸時の無線送電装置と無線受信装置との位置合わせが極めて困難であり、位置ずれによって正常に給電できない虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１３５８８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２７８３１８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】幸尾・岡「地面近くでホバリングするヘリコプタロータに関する実験」航空宇宙技術研究所報告  TR-113、1966年8月
【非特許文献２】井星他「有限な斜面上でホバリングするロータの地面効果とブレードフラッピング運動」日本航空宇宙学会論文集、Vol. 50, No. 582, pp264-271, 2002年
【非特許文献３】Naohiro Iboshi, et al.,“Ground Effect of a Rotor Hovering above a Confined Area” Frontiers in Aerospace Engineering, Vol. 3, Issue 1, Feb. 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、電動モーターでプロペラやロータなどの水平面回転翼を駆動して飛行するドローンの着陸時に高効率で確実に無線給電することのできる無線送電装置及び無線送電方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に係る無線送電装置は、水平面回転翼により飛行可能であり、少なくとも一部に中空のフレームを有するドローンに対して電力を伝送するものであって、前記ドローンのフレームの内側に挿入可能な凸構造を少なくとも含む筐体と、前記凸構造に巻装される送電コイルとを備える。前記筐体は、前記ドローンが上方から降下する際に、前記凸構造の上部が前記ドローンのフレームの内側に入り始めるときに、前記ドローンが搭載する水平面回転翼と前記筐体の設置面との距離が前記水平面回転翼の直径以上となる形状を有するものとする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る無線送電装置を用いた無線給電システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の無線給電システムに用いられる無線受電装置を搭載したドローンの構成を示す図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係る無線送電装置を用いた無線給電システムの構成を示す側面図である。
【図４】図４（Ａ），（Ｂ）は、第３の実施形態として、第１の実施形態に係る無線送電装置が配置されるステーションのドローンポートを示す側面図及び上面図である。
【図５】図５（Ａ），（Ｂ）は、第４の実施形態として、第２の実施形態に係る無線送電装置が配置されるステーションのドローンポートを示す側面図及び上面図である。
【図６】図６は、第５の実施形態として、無線送電装置の筐体にドローン側のフレームを点接触で当接させる構造を示す断面図である。
【図７】図７（Ａ），（Ｂ）は、第６の実施形態として、第１、第２の実施形態において、ダミーコイルを利用した場合の構成を示す側面図である。
【図８】図８は、第７の実施形態に係る無線送電装置を用いた無線給電システムの構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。  
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図面において同一または同等の要素には同一の符号を付して、説明は適宜省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る無線送電装置を用いてドローン側の無線受電装置に給電する無線給電システムの構成を示す図で、図１（Ａ）は側面図、（Ｂ）は上面図である。また、図２は、第１の実施形態に適用されるドローンを示す図で、図２（Ａ）はドローンの側面図、図２（Ｂ）はドローンの上面図、図２（Ｃ）はドローンにおけるフレーム及び受電コイル等を取り出して示した上面図、図２（Ｄ）はドローンにおけるフレームを示す上面図である。以下では、まず図２のドローン１を説明し、その後、図１の無線送電装置１を説明する。
【００１２】
図２（Ａ）のドローン２は、ドローン本体２０１と、フレーム２０３と、無線受電装置を備えている。無線受電装置は、受電コイル２０２と、受電コイル２０２の受電電力を受けて、使用する受電処理装置２０４を備えている。
【００１３】
ドローン本体２０１の本体フレームは、天板２０１ａと脚部２０１ｂとを含む。本体フレームは、主として非金属材料（例えばカーボン、プラスチック、ガラス繊維、カーボン及びプラスチックの混合等）により構成されている。ただし、一部（結合部やねじなど）が金属材料で構成されていてもよい。天板２０１ａの裏面には、受電処理装置２０４が配置されている。受電処理装置２０４は、受電コイル２０２を介して無線送電装置から無線（ワイヤレス）で電力を受電する受電回路と、受電回路で受電された電力を使用する負荷（電気機器）とを含む。
【００１４】
電気機器は、例えば、蓄電池（充電池）、または電力を消費する機器等である。蓄電池はリチウムイオン電池等の２次電池である。電力を消費する機器の例として、ドローン１の回転翼（ローター）を駆動するモーター、モーターの駆動を制御する制御装置、または移動を制御するコンピュータがある。ドローン本体２０１の４隅には、モーターにより駆動される回転翼（ローター）Ｐが設けられている。
【００１５】
フレーム２０３は、受電処理装置２０４の下方に配置されている。図２（Ｄ）に示すように、フレーム２０３は、内側形状２０３ａが非真円形の環状のフレームである。図１の例では、フレーム２０３の内側形状２０３ａは長方形である。外側形状２０３ｂも２０３ａと短辺と長辺の比が概ね等しい長方形である。フレーム２０３は、天板２０１ａに概ね平行である。またフレーム２０３の内部は中空である。これによりフレーム２０３を軽量化できる。なお、フレーム２０３の内部が中空であることは構成の一例であり、中空でなくてもよい。フレーム２０３は、非金属材料（例えばカーボン、プラスチック、ガラス繊維、カーボン及びプラスチックの混合等)により構成されている。ただし、フレーム２０３に非金属材料以外の材料が含まれることを排除しない。
【００１６】
フレーム２０３は、複数（図の例では４つ）の支持部材２０６によって天板２０１ａと脚部２０１ｂとに支持されている。また、フレーム２０３は、複数（図の例では４つ）の支持部材２０５によって本体フレームの脚部２０１ｂに固定され、これにより側方からも支持されている。これによりフレーム２０３は、ドローン本体２０１に対して固定されている。
【００１７】
フレーム２０３には受電コイル２０２が設けられている。図２（Ｃ）に示すように、フレーム２０３の上面において、フレーム２０３のループに沿って、受電コイル２０２が巻かれている。受電コイル２０２は、結束バンドまたは接着材等の任意の固定手段によってフレーム２０３に固定されている。受電コイル２０２が、フレーム２０３の中空部において、ループに沿って巻かれる構成も可能である。さらに非中空のフレームに中空なチューブ等を搭載し、このチューブ等の内部に受電コイル２０２を巻く構成も可能である。これらの２つの場合、受電コイル２０２を外部から保護できる。受電コイル２０２は、配線を介して受電処理装置２０４に接続されている。
【００１８】
図１（Ａ）は、図２のドローン２が着陸する直前の無線送電装置１の側面図を示し、図１（Ｂ）は、無線送電装置１の上面図を示す。無線送電装置１は、地面に設けられたドローンポート等のドローンを充電する場所に設置されている。図１（Ａ）の側面図において、筐体１０１内の送電コイル１０３及び磁性体１０２は透過的に表示されている。無線送電装置１は、ドローン載置用筐体（以下、筐体）１０１と、磁性体１０２と、送電コイル１０３と、送電回路１０４とを備える。
【００１９】
筐体１０１は、ドローンポート等のドローンを充電する場所に設置される。筐体１０１は、上方から下方に向かって断面の外側形状が大きくなる。なお、筐体１０１の上部は開口している。図では、一例として筐体１０１は、四角錐台であり、任意の高さの断面の外側形状Ｓは長方形である。筐体１０１の形状は、スロープになっている。筐体１０１は、一例として、非金属材料（例えばカーボン、プラスチック、カーボン及びプラスチックの混合、ガラス、ガラス繊維とプラスチックの混合、ＦＲＰ等）により構成されている。筐体１０１は概ね一定の厚みの板状部材により構成されていてもよいし、また、立体の一体型の構成でもよい。筐体１０１は、ドローンが充電のために着陸するためのものである。ドローン２のフレーム２０３のループが筐体１０１に係合することで、ドローン２を筐体１０１の充電用の位置に載置する。この際、筐体１０１の断面の外側形状が、フレーム２０３の内側形状と概ね相似であることにより、フレーム２０３が、所定の向きかつ所定の高さで、筐体１０１とセルフアラインにより嵌合する。概ね相似するとは、フレーム２０３が筐体１０１に特定の方向で嵌合する程度に形状が近似していれば、完全な相似でなくてもよいことを意味する。
【００２０】
なお、図の例では、筐体１０１の上部が開口しているが、内部に異物が入ることを防ぐために、開口を形成せず、非金属材料で塞ぐ構成をとってもよい。また、ドローンの中央部に搭載されるカメラ等の搭載物を収納できるように、一部を開口し、筐体の収納物が保護されるように壁面を設ける構成をとってもよい。
【００２１】
磁性体１０２が、筐体１０１内において、上下方向に連続するように配置されている。磁性体１０２は、筒状（パイプ状）に形成されている。磁性体１０２は一例としてフェライトにより構成される。磁性体１０２の一端は、筐体１０１の底面付近に位置しており、他端は、筐体１０１の開口部と概ね同じ高さに位置している。ただし、磁性体１０２の他端は、開口部より低くてもよいし、開口部より高くてもよい。磁性体１０２の筒の部材の厚みは、送電に使用する周波数に応じた表皮深さ（skin depth）よりも概ね大きい厚みであればよい。これにより、磁界特性を犠牲にすることなく、磁性体１０２を中空としない場合に比較し、軽量で低コスト化を図ることができる。断面を一定の形状とすることで、製造が容易にしてもよい。ただし、磁性体１０２が筒状でなく、内部が磁性体材料で埋められていても問題はない。さらに、筒状のほか、筐体に概ね沿うように上方から下方に向かって広がるように形成してもよい。加えて、左右方向に間隔を空けて形成してもよい。
【００２２】
送電コイル１０３は、筐体１０１の内部に配置されており、上方から見て筐体１０１の内周に沿って巻かれている。送電コイル１０３は、磁性体１０２の周囲を囲んでいる。すなわち、送電コイル１０３の内側を、磁性体１０２が上下方向に貫通している。ドローンのフレーム２０３が筐体１０１に嵌合したときに、受電コイル２０２が送電コイル１０３に高い結合係数で結合する位置になるように、送電コイル１０３は筐体１０１のスロープの途中に設置されている。
【００２３】
送電回路１０４は、送電コイル１０３へ交流電流を供給し、交番磁界を発生させる。交流電流は、例えば9kHz，85kHz，6.78MHzといった高周波の交流電流である。
【００２４】
上記構成において、ドローン２が無線送電装置１の筐体１０１に着陸し、または筐体１０１に載置された状態で無線給電が行われる。ドローン２が着陸するとは、ドローン２が自動運転や操縦者による操縦により筐体１０１に降下し、充電用の位置に停止することであり、ドローン２を載置するとは、人または機械がドローン２を筐体１０１における充電用の位置に載置することである。以下、ドローン２が着陸する場合を想定して説明するが、ドローン２を人や機械等が載置する場合は適宜記載を読み変えればよい。
【００２５】
上述のように筐体１０１の断面の外側形状は、上方から見てフレーム２０３の内側形状と概ね相似であり、上方から下方に向かって外側形状が大きくなる。このため、ドローン２の着陸時、多少の水平方向の位置ずれ、角度ずれ、またはこれらの両方がある場合でも、フレーム２０３の内側形状と筐体１０１の断面の外側形状とが、自ら同じ向きになるようにセルフアラインする。これによりフレーム２０３が筐体１０１と嵌合し、ドローン２は充電用の位置にセットされる。したがって、着陸の際、位置ずれ・角度ずれが生じない、もしくは生じにくい。磁性体１０２は、フレーム２０３の内側及び受電コイル２０２の内側を貫通している。ただし、磁性体１０２は筐体１０１の内部に存在するのに対し、フレーム２０３及び受電コイル２０２は筐体１０１の外部に存在する。受電コイル２０２と送電コイル１０３は同じ磁性体１０２の周囲を巻回した状態で、互いにフレーム２０３を介して対向している。
【００２６】
この状態で、送電回路１０４が、送電コイル１０３へ高周波電流を供給し、交番磁界を発生させる。交番磁界により生ずる磁束のうち、多くの磁束は、磁性体１０２を通過する。この磁束による電磁誘導作用により、受電コイル２０２へ、高周波電流と同一周波数の交流電流が流れる。この交流電流が受電コイル２０２の出力として受電処理装置２０４に入力される。交流電流は、受電処理装置２０４において、必要に応じて直流に変換され、あるいは周波数変換され、ドローン２に搭載されている電気機器に供給される。これにより、ワイヤレス電力伝送が行われる。
【００２７】
すなわち、上記構成による無線給電システムは、ドローン２のステーションにおいて、着陸地点となるドローンポートを構築する。このドローンポートには、無線送電装置１として、磁性体１０２及び送電コイル１０３が収容された筐体１０１が設置される。ドローン２は、飛行してステーションの区域に入ると、上方からドローンポートに配置された無線送電装置１に向かって下降し、フレーム２０３の内側に筐体１０１の頭頂部が入り込むように操縦される。そして、フレーム２０３が筐体１０１の肩部に当接することで、ドローン２の着陸が完了する。このとき、送電コイルが１０３が磁性体１０２に沿って受電コイル２０２と対峙する。これにより、送電コイル１０３に交番電流を流すことで、受電コイル２０２に誘電電流が生じて電力の送受が行われる。
【００２８】
上記構成による無線給電システムにおいて、以下に第１の実施形態について説明する。
【００２９】
第１の実施形態では、筐体１０１の上部がフレーム２０３の内側に入る時点で、回転翼Ｐの設置面からの高さＨが回転翼Ｐの直径Ｌ以上となるように、筐体１０１の設置面からの高さを決定する。すなわち、ドローン２が搭載するフレーム２０３の高さとドローン載置用の筐体１０１の上端部の高さが揃った際の上記ドローン２の回転翼Ｐの接地面からの距離Ｈが回転翼Ｐの直径Ｌの１倍以上とする。このとき、ドローン２が地上に近づいた際に、周囲の面から吹き上がる風で姿勢が不安定になる「地面効果」は殆ど生じない。ドローン２は、上記の高さからさらに下降する際に、フレーム２０３が筐体１０１の肩部に沿って誘導されるので、地面効果が生じても、正常な載置の妨げを防止することができる。
【００３０】
さらに、具体的に説明する。  
前述のように、ドローンが地上に近づいてきた際に、周囲の面からの吹き上がりの風によってドローンの下降時に姿勢が不安定になる現象は、一般的に「地上効果」と呼ばれている。この地上効果については、以下に示すような報告がある。
【００３１】
例えば、非特許文献１の図６では、ロータ直径Ｄと対地高度（ロータ・ハブ中心面）Ｈとの比が1.0よりも小さくなると、トルクの変化が生じ始めることが示されている。
【００３２】
また、非特許文献２の267ページ左下の記述では、ロータ半径で正規化したロータ高さｈに関して、「地面効果外（ｈ＝2.66）」「第６図から、ｈ≧1.086の地面効果内では」という記述がある。また、第６図では、他の地面効果がある例としてｈ＝1.343が記されている。したがって、ロータ半径の2.66倍、すなわち直径の1.33倍では地面効果は生じず、ロータ半径の1.343倍、すなわち直径の0,671倍では、地面効果が生じることが示されている。
【００３３】
そこで、本実施形態では、ドローン２が搭載する上記フレーム２０３の高さとドローン載置用の筐体１０１の先端の高さが揃った際のドローン２の回転翼Ｐの地面からの高さＨを上記回転翼Ｐの直径Ｌの概ね１倍以上としている。このため、ドローン２が上記の高さに下降した際には、地面効果はほぼ生じないと予想される。その後は、フレーム２０３に筐体１０１がその内部に入るので、上記の高さよりさらにドローンが下降した場合に、仮に「地面効果」が生じてドローン２が水平方向に揺らいだ場合でも、フレーム２０３が筐体１０１の上端部以下の部分に当たることで、筐体１０１から外れないように抑制されるため、筐体１０１にフレーム２０３を正常に載置させることができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る無線送電装置１を用いた無線給電システムの構成を示す側面図である。
【００３５】
第２の実施形態に係る無線送電装置２は、筐体１０１の高さは、ドローン２が搭載するフレーム２０３の内部に筐体１０１の上部が入り、フレーム２０３が筐体１０１の肩部に当接した着陸状態で、上記ドローン２の回転翼Ｐの設置面からの高さＨが回転翼Ｐの直径Ｌの１倍以上となるようにする。
【００３６】
上記のように、本実施形態では、ドローン２のフレーム２０３が筐体１０１に当接した着陸状態で回転翼Ｐの設置面からの高さＨが回転翼Ｐの直径Ｌの１倍以上であるため、地上効果自体を回避することができ、ドローン２を正常に載置することができる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図４（Ａ），（Ｂ）は、第３の実施形態として、第２の実施形態に係る無線送電装置が配置されるステーションのドローンポートを示す側断面図及び上面図である。
【００３８】
第３の実施形態では、第２の実施形態に係る無線送電装置１が適用される場合に、筐体１０１が配置されるドローンポートを周囲の地面から一定の深さとなるように形成し、ドローンポート全体に周囲の地面と同じ高さでカバー３１を配備する。カバー３１は、アルミなど渦電流が発生しにくい材料で、回転翼Ｐからの風が抜ける程度のメッシュまたは格子状に形成したものである。これにより、回転翼Ｐのドローンポートの底面からの高さＨは回転翼Ｐの直径Ｌの１倍以上を確保することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、回転翼Ｐの回転中心軸からドローンポートの側面までの距離Ｄを回転翼Ｐの直径Ｌの約０．６２５倍とする。これにより、ドローンポートの側面から折り返される風の影響を避けることができる。
【００４０】
すなわち、非特許文献３のFIG.４では、側面の壁の高さが半径の0.5倍、0.75倍、1倍、すなわち、直径の0.25倍、0.375倍、0.5倍の三例ではあるが、ロータの両側にある側面の壁がトルクに与える影響が示されている。両側の側面の壁同士の距離が半径の2.5倍、ロータの位置からは半径の1.25倍、すなわち直径の0.625倍の場合は、これよりも壁が遠い場合に比べて、ドローン（回転翼）の高さに対するトルクの変化がやや特異な変化を示すことがわかる。
【００４１】
このような不安定要素を避けるために、ドローン２のポート設置個所に設ける側面の壁の位置を、回転翼Ｐの回転軸直下から直径の0.625倍以上離すことが望ましい。
【００４２】
（第４の実施形態）
図５（Ａ），（Ｂ）は、第４の実施形態として、第１の実施形態に係る無線送電装置が配置されるステーションのドローンポートを示す側面図及び上面図である。
【００４３】
第４の実施形態では、第１の実施形態に係る無線送電装置１が適用される場合に、筐体１０１が配置されるドローンポートを周囲の地面から一定の深さとなるように形成し、ドローンポート全体に周囲の地面と同じ高さでカバー３１を配備する。カバー３１は、第３の実施形態と同様に、アルミなど渦電流が発生しにくい材料で、回転翼Ｐからの風が抜ける程度のメッシュまたは格子状に形成したものである。
【００４４】
ここで、本実施形態では、ドローン２の脚部２０１ｂがカバー３１を貫通するように、予めカバー３１に切欠き部３２を形成しておく。これにより、回転翼Ｐのドローンポートの底面からの高さＨを回転翼Ｐの直径Ｌの１倍以上としつつ、ドローン２の脚部２０１ｂがカバー３１と干渉しないようにすることができ、地面効果による位置ずれを抑圧し、確実に着陸させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態においても、回転翼Ｐの回転中心軸からドローンポートの側面までの距離Ｄを回転翼Ｐの直径Ｌの約０．６２５倍とする。これにより、ドローンポートの側面から折り返される風の影響を避けることができる。
【００４６】
（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態として、無線送電装置１の筐体１０１にドローン２のフレーム２０３を点接触で当接させる構造を示す上面面である。
【００４７】
上記の実施形態では、いずれもリング状のフレーム２０３の内部に筐体１０１が入り込んで最終的に当接するため、フレーム２０３が筐体１０１の周面で嵌り込み、ドローン２が離陸する際にフレーム２０３が筐体１０１から外れ難くなってしまう虞がある。
【００４８】
そこで、本実施形態では、フレーム２０３の筐体１０１の周面が当接する複数個所に凸部２０３ａを形成し、フレーム２０３の当接時に点接触で筐体１０１がフレーム２０３を保持する構造とする。このように、点接触にすることで、外れ難くなることを防止することができる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、凸部をフレーム２０３に形成する場合を説明したが、筐体１０１のフレーム２０３の当接部分に形成するようにしても同様の効果が得られる。
【００５０】
（第６の実施形態）
図７（Ａ），（Ｂ）は、第６の実施形態として、第１、第２の実施形態において、放射エミッション低減のための磁気シールドとして、導体のループによるダミーコイルを利用した場合の構成を示す側面図である。
【００５１】
本実施形態は、導電性を有するループコイルをダミーコイルとして採用し、漏洩磁界防止、すなわち放射エミッション低減のための磁気シールドとして用いる。
【００５２】
第１の実施形態に係る無線送電装置１を用いる場合には、図７（Ａ）に示すように、無線送電装置１の筐体１０１に、フレーム２０３が載置された時の受電コイル２０２と送電コイル１０３の高さよりも高い位置で磁性体１０２の上端部より上部にダミーコイル１０７を配置する。
【００５３】
また、第２の実施形態に係る無線送電装置２を用いる場合には、図７（Ｂ）に示すように、無線送電装置１の筐体１０１に、フレーム２０３が載置された時の受電コイル２０２と送電コイル１０３の高さよりも高い位置で磁性体１０２の上端部より上部にダミーコイル１０８を配置し、さらに基台１０５の上部で磁性体１０２の下端部より下部にダミーコイル１０９を配置する。
【００５４】
すなわち、ループコイル１０７〜１０９に、電力伝送に関与せず漏洩した磁界が通過すると、その漏洩磁界をキャンセルする方向に誘導電流が流れ、漏洩磁界を低減する。このように、送電時、ダミーコイルを交番磁束が交差すると、電磁誘導によってダミーコイルに交番磁束を打ち消すような交流電流が誘導されるため、放射磁界エミッションを低減することができる。
【００５５】
（第７の実施形態）
図８は、第７の実施形態に係る無線送電装置を用いた無線給電システムの構成を示す側面図である。
【００５６】
本実施形態では、無線送電装置１の筐体１０１の側面に、ドローン２のフレーム２０３が載置する平面部１１０を設けている。このような形状の筐体１０１を用いた場合、フレーム２０３の水平位置に関しては、例えば図４に示した例に比較して、やや位置ずれが生じる可能性はある。しかし、図４に示した例では、極端にドローン２が左右に傾いた状況で着陸を開始した場合でも、着陸後は、受電コイル２０２の高さは一定になるので、結合係数のずれが少なくなるという利点がある。
【００５７】
以上のように、上記実施形態に係る無線送電装置は、回転翼Ｐの設置面からの高さＨが回転翼Ｐの直径Ｌに対して１倍以上確保された状態で筐体１０１の上部がドローン２のフレーム２０３と係合する、または着陸状態となるため、地面効果の影響を回避することができ、送電位置と受電位置を確実に位置合わせして給電することができる。
【００５８】
なお、上記実施形態の説明において、無線電力伝送に関する筐体１０１の形状は、少なくとも上部を凸構造とすればよい。  
また、上記ドローン２の中空のフレーム２０３の形状とは、無線電力伝送に関する筐体１０１の凸構造の上部を挿入可能な構造であればどのようなものであってもよく、中空領域の上部が開放されていても覆われていてもよく、中空領域の横部の周囲の構造が円、楕円、四角形、三角形、五角形等どのような形状であってもよい。
【００５９】
また、上記筐体１０１の凸構造とは、周辺や、周囲、端の領域よりも突き出ている構造や膨らんでいる構造であればどのようなものであってもよい。
【００６０】
また、上記凸構造に巻装される送電コイル１０３とは、凸構造の内側、または外側にまかれたコイルであってもよく、凸構造内部の別の凸構造の内側、または外側に巻かれたコイルであってもよい。
【００６１】
また、カバー３１は、ドローン２に搭載される水平面回転翼Ｐからの風が通過可能な構造、すなわち水平面回転翼Ｐからの風の少なくとも一部が通過可能になり、ドローン２に対して風により加わる力が軽減される構造で有ればどのようなものであってもよく、メッシュや格子状の構造を含むものとする。
【００６２】
また、磁性体１０２は、給電時に十分な磁界特性が得られるのであれば、省略してもよい。
【００６３】
その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１：無線送電装置、１０１：筐体、１０２：磁性体、１０３：送電コイル、１０４：送電回路、１０７，１０８，１０９：ダミーコイル、１１０：平面部  
２：ドローン、２０１:ドローン本体、２０１ａ：天板、２０１ｂ：脚部、２０２：受電コイル、２０３：フレーム、２０３ａ：凸部、２０４：受電処理装置、２０５、２０６：支持部材、Ｐ：回転翼。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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