(57)【要約】【課題】ロボット等の電動装置における作業効率を向上させる。【解決手段】無線給電ユニットは、送電モジュールと、受電モジュールとを備える。前記送電モジュールは、スイッチを介して電源に接続される第１のインバータ回路と、前記第１のインバータ回路に接続された第１の送電コイルと、前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される第２のインバータ回路と、前記第２のインバータ回路に接続された第２の送電コイルと、前記第１および第２のインバータ回路を制御する送電制御回路とを有する。前記受電モジュールは、前記第１の送電コイルに対向する第１の受電コイルと、前記第２の送電コイルに対向する第２の受電コイルとを有する。前記送電制御回路は、前記第１および第２のインバータ回路の動作中、前記第１のインバータ回路への給電が停止した場合であっても、前記第２のインバータ回路の制御を維持する。【選択図】図６
2018093706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電モジュールと、
受電モジュールと、
を備え、
前記送電モジュールは、
スイッチを介して電源に接続される第１のインバータ回路であって、供給された電力を第１の交流電力に変換して出力する第１のインバータ回路と、
前記第１のインバータ回路に接続され、前記第１の交流電力を送出する第１の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される第２のインバータ回路であって、供給された電力を第２の交流電力に変換して出力する第２のインバータ回路と、
前記第２のインバータ回路に接続され、前記第２の交流電力を送出する第２の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される送電制御回路であって、前記第１および第２のインバータ回路を制御する送電制御回路と、
を有し、
前記受電モジュールは、
前記第１の送電コイルに対向して前記第１の交流電力の少なくとも一部を受け取る第１の受電コイルと、
前記第２の送電コイルに対向して前記第２の交流電力の少なくとも一部を受け取る第２の受電コイルと、
を有し、
前記第１の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、負荷に供給され、
前記第２の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、前記負荷を制御する負荷制御回路に供給され、
前記送電制御回路は、前記第１および第２のインバータ回路の動作中、前記スイッチがオフにされて前記第１のインバータ回路への給電が停止した場合であっても、前記第２のインバータ回路の制御を維持する、
無線給電ユニット。
【請求項２】
前記送電制御回路は、前記第１のインバータ回路に供給される電力を監視し、前記電力の供給が停止したことを検出したとき、前記第２のインバータ回路の制御を維持しながら、前記第１のインバータ回路の制御を停止する、請求項１に記載の無線給電ユニット。
【請求項３】
前記送電制御回路は、前記第１のインバータ回路の制御を停止した後、前記第１のインバータ回路への電力の供給が再開したことを検出したとき、前記第１のインバータ回路の制御を再開する、請求項２に記載の無線給電ユニット。
【請求項４】
前記送電モジュールは、前記負荷を制御するための信号を送信する第１の通信回路をさらに備え、
前記受電モジュールは、前記第１の通信回路から送信された前記信号を受信して前記負荷制御回路に送信する第２の通信回路をさらに備え、
前記第１および第２の通信回路は、前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続され、
前記送電制御回路は、前記第１のインバータ回路に供給される電力を監視し、前記電力の供給が停止したことを検出したとき、前記第２のインバータ回路の制御を維持しながら、前記第１の通信回路に、前記負荷を停止させる信号を送信させる、
請求項１から３のいずれかに記載の無線給電ユニット。
【請求項５】
前記送電制御回路は、前記第１の通信回路に前記負荷を停止させる信号を送信させた後、前記第１のインバータ回路への電力の供給が再開したことを検出したとき、前記第１の通信回路に、前記負荷の動作を再開させる信号を送信させる、
請求項４に記載の無線給電ユニット。
【請求項６】
前記第１および第２の送電コイルは平面コイルであり、前記第１および第２の送電コイルの一方は、前記第１および第２の送電コイルの他方の内側に配置され、
前記第１および第２の受電コイルは平面コイルであり、前記第１および第２の受電コイルの一方は、前記第１および第２の受電コイルの他方の内側に配置されている、
請求項１から５のいずれかに記載の無線給電ユニット。
【請求項７】
前記第１および第２の受電コイルの各々は、磁性体によって覆われ、
前記第１の受電コイルを覆う前記磁性体と、前記第２の受電コイルを覆う前記磁性体との間には間隙がある、
請求項６に記載の無線給電ユニット。
【請求項８】
前記受電モジュールは、
前記第１の受電コイルに接続され、前記第１の受電コイルが受け取った交流電力を第１の直流電力に変換して出力する第１の整流回路と、
前記第２の受電コイルに接続され、前記第２の受電コイルが受け取った交流電力を第２の直流電力に変換して出力する第２の整流回路と、
をさらに備え、
前記第１の整流回路から出力された前記第１の直流電力の少なくとも一部は、前記負荷に供給され、
前記第２の整流回路から出力された前記第２の直流電力の少なくとも一部は、前記負荷制御回路に供給される、
請求項１から７のいずれかに記載の無線給電ユニット。
【請求項９】
第２の送電モジュールと、
第２の受電モジュールと、
をさらに備え、
前記第２の送電モジュールは、
前記第１の整流回路に接続された第３のインバータ回路であって、前記第１の直流電力を第３の交流電力に変換して出力する第３のインバータ回路と、
前記第３のインバータ回路に接続され、前記第３の交流電力を送出する第３の送電コイルと、
前記第１の整流回路または前記第２の整流回路に接続された第４のインバータ回路であって、前記第１の直流電力または前記第２の直流電力を第４の交流電力に変換して出力する第４のインバータ回路と、
前記第４のインバータ回路に接続され、前記第４の交流電力を送出する第４の送電コイルと、
前記第３のインバータ回路および前記第４のインバータ回路を制御する第２の送電制御回路と、
を有し、
前記第２の受電モジュールは、
前記第３の送電コイルに対向して前記第３の交流電力の少なくとも一部を受け取る第３の受電コイルと、
前記第４の送電コイルに対向して前記第４の交流電力の少なくとも一部を受け取る第４の受電コイルと、
を有し、
前記第３の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、他の負荷を駆動する他の負荷に供給され、
前記第４の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、前記他の負荷を制御する他の負荷制御回路に供給される、
請求項８に記載の無線給電ユニット。
【請求項１０】
前記負荷は電気モータを含む、請求項１から９のいずれかに記載の無線給電ユニット。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の無線給電ユニットと、
前記負荷および前記負荷制御回路を有する装置と、
を備える無線電力伝送システム。
【請求項１２】
前記負荷は、電気モータを含み、
前記装置は、前記電気モータを駆動するモータ駆動回路をさらに有するアクチュエータであり、
前記負荷制御回路は、前記モータ駆動回路を制御するモータ制御回路であり、
前記アクチュエータは、前記第１の送電コイルと前記第１の受電コイルとが対向し、前記第２の送電コイルと前記第２の受電コイルとが対向している状態を維持しながら、前記受電モジュールを、前記送電モジュールに対して移動または回転させる、請求項１１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれかに記載の無線給電ユニットと、
前記スイッチと、
を備える無線電力伝送システム。
【請求項１４】
前記スイッチは、直接開路動作機構を備えている、請求項１３に記載の無線電力伝送システム。
【請求項１５】
請求項１から１０のいずれかに記載の無線給電ユニットにおける送電モジュール。
【請求項１６】
請求項１から１０のいずれかに記載の無線給電ユニットにおける受電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線給電ユニット、送電モジュール、受電モジュールおよび無線電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
１つまたは複数のアームの先端に接続されたエンドエフェクタを用いて様々な動作を行う電動装置（例えばロボットハンド装置）が開発されている。そのような電動装置は、例えば工場における物品の運搬などの各種の作業に利用されている。
【０００３】
特許文献１は、回転可能な複数の関節を介して複数のアームを直列に連結した垂直多関節型のロボット装置を開示している。このロボット装置では、各関節における回転機構、およびアームの先端のエンドエフェクタに、ケーブルを介して電力が供給される。
【０００４】
一方で、近年、無線（非接触）で電力を伝送する無線電力伝送技術の開発が進められている。例えば特許文献２、３は、送電用のコイルと受電用のコイルとを２組備える非接触給電装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１０４７６４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／０１９４７８号明細書
【特許文献３】特開２０１４−１８００７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、可動部を有するロボット等の電動装置における作業効率を向上させる新規な無線電力伝送技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る無線給電ユニットは、送電モジュールと、受電モジュールと、を備える。前記送電モジュールは、スイッチを介して電源に接続される第１のインバータ回路であって、供給された電力を第１の交流電力に変換して出力する第１のインバータ回路と、前記第１のインバータ回路に接続され、前記第１の交流電力を送出する第１の送電コイルと、前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される第２のインバータ回路であって、供給された電力を第２の交流電力に変換して出力する第２のインバータ回路と、前記第２のインバータ回路に接続され、前記第２の交流電力を送出する第２の送電コイルと、前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される送電制御回路であって、前記第１および第２のインバータ回路を制御する送電制御回路と、を有する。前記受電モジュールは、前記第１の送電コイルに対向して前記第１の交流電力の少なくとも一部を受け取る第１の受電コイルと、前記第２の送電コイルに対向して前記第２の交流電力の少なくとも一部を受け取る第２の受電コイルと、を有する。前記第１の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、負荷に供給される。前記第２の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、前記負荷を制御する負荷制御回路に供給される。前記送電制御回路は、前記第１および第２のインバータ回路の動作中、前記スイッチがオフにされて前記第１のインバータ回路への給電が停止した場合であっても、前記第２のインバータ回路の制御を維持する。
【０００８】
上記の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、記録媒体で実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一態様によれば、可動部を有するロボット等の装置における作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、複数の可動部（例えば関節部）を有するロボットアーム装置の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、ケーブルによって給電する従来の構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、図２に示す従来の構成の具体例を示す図である。
【図４】図４は、各関節部における電力伝送を無線で行うロボットの構成例を示す図である。
【図５】図５は、無線電力伝送を適用したロボットアーム装置の一例を示す図である。
【図６】図６は、本開示の例示的な実施形態１における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図７Ａ】図７Ａは、無線給電ユニット１００における送電コイル１１、１２、および受電コイル２１、２２の等価回路の例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、無線給電ユニット１００における送電コイル１１、１２、および受電コイル２１、２２の等価回路の他の例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、送電コイル１１、１２および受電コイル２１、２２の配置関係の一例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、送電コイル１１、１２および受電コイル２１、２２の他の構成例を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、送電コイル１１、１２および受電コイル２１、２２のさらに他の構成例を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、シールド板の一例を示す図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、シールド板の他の例を示す図である。
【図９】図９は、アームの直動部におけるコイル１１、１２、２１、２２の配置例を示す斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、フルブリッジ型のインバータ回路の構成例を示している。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、ハーフブリッジ型のインバータ回路の構成例を示している。
【図１１】図１１は、送電を開始してから非常停止スイッチ４００が押されてモータ３１への通電が停止し、その後、復旧するまでの制御の流れの例を示すフローチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、１つの無線給電ユニット１００を備える無線電力伝送システムを示している。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、電源２００と末端の負荷装置３００Ｂとの間に、２つの無線給電ユニット１００Ａ、１００Ｂが設けられた無線電力伝送システムを示している。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、電源２００と末端の負荷装置３００Ｘとの間に、多数の無線給電ユニット１００Ａ〜１００Ｘが設けられた無線電力伝送システムを示している。
【図１３】図１３は、２つの無線給電ユニット１００Ａ、１００Ｂを備える無線電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、本開示の他の実施形態における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本開示の基礎となった知見）
本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。
【００１２】
図１は、複数の可動部（例えば関節部）を有するロボットアーム装置の一例を模式的に示す図である。各可動部は、電気モータ（以下、単に「モータ」と称することがある。）を含むアクチュエータによって回転または伸縮できるように構成されている。このような装置を制御するためには、複数のモータに個別に電力を供給して制御する必要がある。電源から複数のモータへの給電は、従来は多数のケーブルによって行われていた。
【００１３】
図２は、そのような従来の構成を模式的に示す図である。図２に示す構成では、有線のバス接続によって電源から複数のモータに電力が供給される。各モータは、不図示の制御装置（コントローラ）によって制御される。
【００１４】
図３は、図２に示す従来の構成の具体例を示す図である。この例におけるロボットは２つの関節部を有している。各関節部は、サーボモータＭによって駆動される。各サーボモータＭは、３相交流によって駆動される。コントローラは、制御するモータＭの数に応じた数のモータ駆動回路９００を備えている。各モータ駆動回路９００は、コンバータと、３相インバータと、制御回路とを有する。コンバータは、電源からの交流（ＡＣ）電力を直流（ＤＣ）電力に変換する。３相インバータは、コンバータから出力された直流電力を３相交流電力に変換してモータＭに供給する。制御回路は、モータＭに必要な電力を供給するように３相インバータを制御する。モータ駆動装置９００は、モータＭから回転位置および回転速度に関する情報を取得し、その情報に応じて各相の電圧を調整する。このような構成により、各関節部の動作が制御される。
【００１５】
しかし、このような構成では、モータの数に応じた数だけケーブルを敷設する必要がある。そのため、ケーブルの引っ掛かりによる事故が発生し易く、可動域が制限され、部品交換が容易にできない、という課題が生じる。また、ケーブルの屈曲が繰り返されることによってケーブルが劣化したり、断線が生じたりするという課題も生じる。そこで、本発明者らは、無線電力伝送技術を適用して、可動部におけるケーブルを削減することを検討した。
【００１６】
図４は、各関節部における電力伝送を無線で行うロボットの例を示す図である。この例では、モータＭを駆動する３相インバータおよび制御回路が、外部のコントローラではなくロボットの内部に設けられている。各関節部において、送電コイルと受電コイルとの間の磁界結合を利用した無線電力伝送が行われる。このロボットは、関節部ごとに、無線給電ユニット６００および機電一体モータ７００を備えている。各機電一体モータ７００は、モータＭと、３相インバータと、制御回路とを有している。各無線給電ユニット６００は、送電回路と、送電コイルと、受電コイルと、受電回路とを有している。送電回路は、インバータ回路を含む。受電回路は、整流回路を含む。図４における左側の無線給電ユニット６００における送電回路は、電源と送電コイルとの間に接続され、供給された直流電力を交流電力に変換して送電コイルに供給する。受電回路は、受電コイルが送電コイルから受け取った交流電力を直流電力に変換して出力する。受電回路から出力された直流電力は、機電一体モータ７００だけでなく、他の関節部に設けられた無線給電ユニット６００における送電回路にも供給される。これにより、他の関節部を駆動する機電一体モータ７００にも電力が供給される。
【００１７】
図５は、上記のような無線電力伝送を適用したロボットアーム装置の一例を示す図である。このロボットアーム装置は、関節部Ｊ１〜Ｊ６を有している。このうち、関節部Ｊ２、Ｊ４には、前述の無線電力伝送が適用されている。一方、関節部Ｊ１、Ｊ３、Ｊ５、Ｊ６には、従来の有線による電力伝送が適用されている。ロボットアーム装置は、関節部Ｊ１〜Ｊ６をそれぞれ駆動する複数のモータＭ１〜Ｍ６と、モータＭ１〜Ｍ６のうち、モータＭ３〜Ｍ６をそれぞれ制御するモータ制御回路Ｃｔｒ３〜Ｃｔｒ６と、関節部Ｊ２、Ｊ４にそれぞれ設けられた２つの無線給電ユニット（インテリジェントロボットハーネスユ
ニット：ＩＨＵと称することもある）ＩＨＵ２、ＩＨＵ４とを備えている。モータＭ１、Ｍ２をそれぞれ駆動するモータ制御回路Ｃｔｒ１、Ｃｔｒ２は、ロボットの外部の制御装置５００に設けられている。
【００１８】
制御装置５００は、モータＭ１、Ｍ２、および無線給電ユニットＩＨＵ２に有線で電力を供給する。無線給電ユニットＩＨＵ２は、一対のコイルを介して関節部Ｊ２において電力を無線で伝送する。伝送された電力は、モータＭ３、Ｍ４、制御回路Ｃｔｒ３、Ｃｔｒ４、および無線給電ユニットＩＨＵ４に供給される。無線給電ユニットＩＨＵ４も、一対のコイルを介して関節部Ｊ４において電力を無線で伝送する。伝送された電力は、モータＭ５、Ｍ６、および制御回路Ｃｔｒ５、Ｃｔｒ６に供給される。このような構成により、関節部Ｊ２、Ｊ４において、電力伝送用のケーブルを排除することができる。
【００１９】
ところで、図５に示すような産業用のロボットにおいては、安全のために、非常停止用のスイッチを設ける必要がある。より具体的には、直接開路動作機構を備えた非常停止用スイッチ（押しボタン）を設ける必要があることが規格で定められている。直接開路動作機構とは、ボタンを押下したときの力によってノーマルクローズ（ＮＣ）接点が開き、電流を遮断する構造である。このような安全規格上の要請から、図５に示す例においても、直接開路動作機構を備える非常停止用スイッチ４００が、制御装置５００とロボットとの間に設けられている。スイッチ４００を押す（オフにする）ことにより、ロボットの各モータへの給電が強制的に遮断される。このため、ロボットを安全に停止させることができる。
【００２０】
しかしながら、スイッチ４００をオフにすることによってロボットへの通電を遮断した場合、モータＭ１〜Ｍ６だけでなく、制御回路Ｃｔｒ３〜Ｃｔｒ６への給電も停止されてしまう。このため、通電が再開されたとき、各制御回路の再起動に伴う初期動作が再び行われ、復帰までに長い時間を要するという課題が発生する。例えば、ロボットの各アームおよびハンド（エンドエフェクタ）が、強制的に初期位置まで戻ってから動作を再開する、といった動作が発生し得る。このような動作のため、ロボットが停止した状態から作業を直ちに再開することができず、作業効率の低下を招く。
【００２１】
以上の課題は、モータによって駆動される装置に限らず、電力によって動作する負荷と、当該負荷を制御する制御回路とを備える任意の機器においても同様に発生し得る。
【００２２】
本発明者らは、以上の課題を見出し、この課題を解決するための構成を検討した。本発明者らは、非常停止スイッチによってモータなどの負荷への給電が停止された場合であっても、当該負荷を制御する負荷制御回路への給電を維持できる新規な構成に想到し、本開示の技術を完成させた。以下、本開示の技術の概要を説明する。
【００２３】
本開示の一態様に係る無線給電ユニットは、
送電モジュールと、
受電モジュールと、
を備え、
前記送電モジュールは、
スイッチを介して電源に接続される第１のインバータ回路であって、供給された電力を第１の交流電力に変換して出力する第１のインバータ回路と、
前記第１のインバータ回路に接続され、前記第１の交流電力を送出する第１の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される第２のインバータ回路であって、供給された電力を第２の交流電力に変換して出力する第２のインバータ回路と、
前記第２のインバータ回路に接続され、前記第２の交流電力を送出する第２の送電コイ
ルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される送電制御回路であって、前記第１および第２のインバータ回路を制御する送電制御回路と、
を有し、
前記受電モジュールは、
前記第１の送電コイルに対向して前記第１の交流電力の少なくとも一部を受け取る第１の受電コイルと、
前記第２の送電コイルに対向して前記第２の交流電力の少なくとも一部を受け取る第２の受電コイルと、
を有し、
前記第１の受電コイルが受け取った電力の少なくとも一部は、負荷に供給され、
前記第２の受電コイルが受け取った電力の少なくとも一部は、前記負荷を制御する負荷制御回路に供給され、
前記送電制御回路は、前記第１および第２のインバータ回路の動作中、前記スイッチがオフにされて前記第１のインバータ回路への給電が停止した場合であっても、前記第２のインバータ回路の制御を維持する。
【００２４】
上記構成によれば、前記負荷に供給される電力（以下、「駆動用電力」または「駆動系電力」と称することがある。）を生成する前記第１のインバータ回路は、前記スイッチを介して前記電源に接続される。一方、前記負荷制御回路に供給される電力（以下、「制御用電力」または「制御系電力」と称することがある。）を生成する前記第２のインバータ回路、および前記送電制御回路は、前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される。このため、前記スイッチがオフにされて前記第１のインバータ回路による送電が停止した場合でも、前記第２のインバータ回路による送電を継続し、前記負荷制御回路への給電を維持することができる。したがって、前記スイッチがオンにされて前記モータへの給電が復旧した後、直ちにモータの動作を再開することができる。
【００２５】
本明細書において「負荷」とは、電力によって動作するあらゆる機器を意味する。「負荷」には、例えばモータ、カメラ（撮像素子）、光源、二次電池、および電子回路（例えば電力変換回路またはマイクロコントローラ）などの機器が含まれ得る。負荷と、当該負荷を制御する回路とを含む装置を、「負荷装置」と称することがある。
【００２６】
以下、本開示のより具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素については、同じ参照符号を付している。
【００２７】
（実施形態１）
図６は、本開示の例示的な実施形態１における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。この無線電力伝送システムは、例えば工場内で物品の運搬に使用されるロボットアーム装置などの電動機械に適用され得る。本実施形態における無線電力伝送システムは、無線給電ユニット１００と、無線給電ユニット１００に接続される電源２００、非常停止スイッチ４００、アクチュエータ（負荷装置の一例）３００、およびコントローラ（制御装置）５００とを備えている。なお、電源２００、スイッチ４００、コントローラ５００、およびアクチュエータ３００の少なくとも１つは、無線電力伝送システムの外部の要素であってもよい。図６において、太い線は電力供給ラインを示しており、矢印は信号供給ラインを示している。
【００２８】
無線給電ユニット１００は、送電モジュール１０と、受電モジュール２０とを備えている。送電モジュール１０は、第１のインバータ回路（「駆動用インバータ」とも称する。）１３と、第１の送電コイル１１と、第２のインバータ回路（「制御用インバータ」とも称する。）１４と、第２の送電コイル１２と、送電制御回路１５と、第１の通信回路１６とを有している。駆動用インバータ１３は、スイッチ４００を介して電源２００に接続され、供給された電力を第１の交流電力に変換して出力する。第１の送電コイル１１は、駆動用インバータ１３に接続され、第１の交流電力を送出する。制御用インバータ１４は、スイッチ４００を介さずに電源２００に接続され、供給された電力を第２の交流電力に変換して出力する。第２の送電コイル１２は、制御用インバータ１４に接続され、第２の交流電力を送出する。送電制御回路１５は、スイッチ４００を介さずに電源２００に接続され、駆動用インバータ１３、制御用インバータ１４、および第１の通信回路１６を制御する。第１の通信回路１６は、スイッチ４００を介さずに電源２００に接続される。第１の通信回路１６は、アクチュエータ３００におけるモータ３１（負荷の一例）を制御するための信号を送信する。モータ３１を制御するための信号は、例えばモータ３１の回転速度などの指令値を示す信号であり得る。当該信号は、外部のコントローラ５００から送電モジュール１０に供給される。
【００２９】
受電モジュール２０は、第１の受電コイル２１と、第１の整流回路（「駆動用整流器」とも称する）２３と、第２の受電コイル２２と、第２の整流回路（「制御用整流器」とも称する）２４と、受電制御回路２５と、第２の通信回路２６とを有する。第１の受電コイル２１は、第１の送電コイル１１に対向して配置される。第１の受電コイル２１は、第１の送電コイル１１から送出された第１の交流電力の少なくとも一部を受け取る。駆動用整流器２３は、第１の受電コイル２１に接続され、第１の受電コイル２１が受け取った交流電力を第１の直流電力に変換して出力する。第２の受電コイル２２は、第２の送電コイル１２に対向して配置される。第２の受電コイル２２は、第２の送電コイル１２から送電された第２の交流電力の少なくとも一部を受け取る。制御用整流器２４は、第２の受電コイル２２に接続され、第２の受電コイル２２が受け取った交流電力を第２の直流電力に変換して出力する。受電制御回路２５は、制御用整流器２４から出力された第２の直流電圧によって駆動され、第２の通信回路２６を制御する。第２の通信回路２６は、送電側の第１の通信回路１６およびアクチュエータ３００におけるモータ制御回路３５との間で通信を行う。第２の通信回路２６は、第１の通信回路１６から送信された信号を受信してモータ制御回路３５に送信する。第２の通信回路２６は、モータ制御回路３５からの要求に応じて、例えばモータ３１の負荷変動を補償する動作を行うための信号を第１の通信回路１６に送信してもよい。当該信号に基づき、送電制御回路１５は、駆動用インバータ１３を制御して駆動系電力を調整することができる。これにより、例えば、アクチュエータ３００におけるモータインバータ３３に常に一定の電圧を与えることができる。
【００３０】
本実施形態におけるアクチュエータ３００は、受電モジュール２０を、送電モジュール１０に対して移動または回転させる。この動作の際、第１の送電コイル１１と第１の受電コイル２１とが対向し、第２の送電コイル１２と第２の受電コイル２２とが対向した状態は維持される。アクチュエータ３００は、３相交流によって駆動されるサーボモータ３１と、モータ３１を駆動するモータアンプ３０とを有している。モータアンプ３０は、駆動用整流器２３から出力された直流電力を３相交流電力に変換してモータ３１に供給するモータインバータ（モータ駆動回路）３３と、モータインバータ３３を制御するモータ制御回路３５とを有している。モータ制御回路３５は、モータ３１の動作中、回転位置および回転速度の情報を、例えばロータリエンコーダによって検出し、その情報に基づいて、所望の回転動作を実現するようにモータインバータ３３を制御する。なお、モータ３１は、必ずしも３相交流によって駆動されるモータである必要はない。モータ３３が直流で駆動されるモータである場合には、３相インバータに代えて、そのモータの構成に応じたモータ駆動回路が使用される。
【００３１】
駆動用整流器２３から出力された第１の直流電力の少なくとも一部は、モータインバータ３３に供給される。制御用整流器２４から出力された第２の直流電力の少なくとも一部は、モータ制御回路３５に供給される。送電制御回路１５は、駆動用インバータ１３および制御用インバータ１４の動作中、スイッチ４００がオフにされて駆動用インバータ１３への給電が停止した場合であっても、制御用インバータ１４の制御を維持する。これにより、モータインバータ３３への給電が停止しても、モータ制御回路３５への給電が維持される。モータ制御回路３５は、モータ３１の停止時の動作状態を記憶しているため、スイッチ４００が再度オンになって通電が再開された場合に、迅速にアクチュエータ３００の動作を再開することができる。
【００３２】
上記の動作を実現するために、送電制御回路１５は、駆動用インバータ１３に供給される電力を監視しながら送電制御を行う。送電制御回路１５は、駆動用インバータ１３に入力される電力値の低下を検出することにより、非常停止スイッチ４００が押された（すなわちスイッチ４００がオフになった）ことを検出する。当該電力の供給の低下（または停止）を検出したとき、送電制御回路１５は、制御用インバータ１４の制御を維持しながら、駆動用インバータ１３の制御を停止する。このとき、送電制御回路１５は、通信回路１６に、予め決められた信号（例えばモータ停止指令）をモータ制御回路３５に送信するように指示してもよい。この信号を受けて、モータ制御回路３５は、モータインバータ３３の制御を停止することができる。これにより、駆動系への電力が停止した場合に、不要なインバータ制御を継続することが回避される。
【００３３】
このように、本実施形態では、モータ制御用の電力は、モータ駆動用の電力とは独立に入力される。また、無線給電ユニット１００における制御および通信用の電力は、駆動用の電力とは独立に入力される。このため、非常停止スイッチ４００によってアクチュエータ３００のモータ３１への通電が遮断した場合でも、制御系および通信系への電源の供給が可能となる。その結果、駆動系電力が停止している間の安全を確保し、非常停止が解除された場合には、通常動作に安全かつ迅速に復帰することが可能となる。
【００３４】
次に、本実施形態における各構成要素の構成をより詳細に説明する。
【００３５】
図７Ａは、無線給電ユニット１００における送電コイル１１、１２、および受電コイル２１、２２の等価回路の一例を示す図である。図示されるように、各コイルは、インダクタンス成分とキャパシタンス成分とを有する共振回路として機能する。互いに対向する２つのコイルの共振周波数を近い値に設定することにより、高い効率で電力を伝送することができる。送電コイルには、インバータ回路から交流電力が供給される。この交流電力によって送電コイルから発生する磁界により、受電コイルに電力が伝送される。この例では、送電コイル１１、１２、および受電コイル２１、２２の両方が、直列共振回路として機能する。
【００３６】
図７Ｂは、無線給電ユニット１００における送電コイル１１、１２、および受電コイル２１、２２の等価回路の他の例を示す図である。この例では、送電コイル１１、１２は、直列共振回路として機能し、受電コイル２１、２２は、並列共振回路として機能する。他にも、送電コイル１１、１２が並列共振回路を構成する形態も可能である。
【００３７】
各コイルは、例えば、回路基板上に形成された平面コイルもしくは積層コイル、または、銅線、リッツ線、もしくはツイスト線などを用いた巻き線コイルであり得る。共振回路における各キャパシタンス成分は、各コイルの寄生容量によって実現されていてもよいし、例えばチップ形状またはリード形状を有するキャパシタを別途設けてもよい。
【００３８】
共振回路の共振周波数ｆ０は、典型的には、電力伝送時の伝送周波数ｆに一致するように設定される。共振回路の各々の共振周波数ｆ０は、伝送周波数ｆに厳密に一致していなくてもよい。各々の共振周波数ｆ０は、例えば、伝送周波数ｆの５０〜１５０％程度の範囲内の値に設定されていてもよい。電力伝送の周波数ｆは、例えば５０Ｈｚ〜３００ＧＨｚ、より好ましくは２０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚ、さらに好ましくは２０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚ、さらに好ましくは２０ｋＨｚ〜７ＭＨｚに設定され得る。これらの周波数帯域の中から、駆動系電力の周波数と、制御系電力の周波数とが選択され得る。駆動系電力の周波数と、制御系電力の周波数とは、異なる値に設定される。
【００３９】
図８Ａは、送電コイル１１、１２および受電コイル２１、２２の配置関係の一例を示す図である。この例における構造は、ロボットの関節部のような回転する可動部に設けられるコイルに適用され得る。受電コイル２１、２２は、実際には送電コイル１１、１２にそれぞれ対向しているが、図８Ａでは、わかり易くするために、これらのコイルを並べた状態を示している。この例では、送電コイル１１、１２および受電コイル２１、２２は、いずれも円形の平面コイルである。送電コイル１１、１２は、同心円状に配置され、送電コイル１１の内側に送電コイル１２が配置されている。同様に、受電コイル２１、２２は、同心円状に配置され、受電コイル２１の内側に受電コイル２２が配置されている。この例とは逆に、送電コイル１１が送電コイル２１の内側に配置され、受電コイル２１が受電コイル２２の内側に配置されていてもよい。この例における送電コイル１１、１２および受電コイル２１、２２の各々は、磁性体によって覆われている。
【００４０】
図８Ｂは、送電コイル１１、１２および受電コイル２１、２２の他の構成例を示す図である。図８Ｂの例では、送電コイル１１を覆う磁性体と、送電コイル２１を覆う磁性体との間、および受電コイル２１を覆う磁性体と、受電コイル２２を覆う磁性体との間には間隙（空隙）が存在する。このような空隙を設けることにより、コイル間の電磁干渉を抑制することができることがわかった。
【００４１】
図８Ｃは、送電コイル１１、１２および受電コイル２１、２２のさらに他の構成例を示す図である。図８Ｃの例では、図８Ｂに示す構成に加えて、さらにシールド板が追加されている。図示されるシールド板は、磁性体間の間隙の内部に設けられたリング状の導電性部材である。空隙の内部にシールド板を追加することにより、コイル間の電磁干渉をさらに抑制できることがわかった。
【００４２】
シールド板は、例えば図８Ｄに示すようなリング状であり得る。シールド板は、図８Ｅに示すような、１つ以上のスリットを有するリング状であってもよい。スリットを設けることにより、コイルが発生する磁界によってシールド板に誘起される渦電流を抑制できる。つまり、コイルのＱ値の低下を抑制できる。
【００４３】
シールド板の材料は、例えば銅またはアルミニウムなどの金属であり得る。他にも、以下の構成をシールド板またはその代替として利用してもよい。
・導電性塗料（銀塗料、銅塗料など）を磁性体間の空隙の側壁に塗装した構成
・導電テープ（銅テープ、アルミニウムテープなど）を磁性体間の空隙の側壁に貼付けた構成
・導電性プラスチック（金属フィラーをプラスチックに練込んだ素材）
【００４４】
これらは、いずれも上記のシールド板と同等の機能を実現し得る。これらの構成をまとめて「シールド」と称する。シールドの形状は、図示されるリング状に限定されない。シールドは、例えば多角形または楕円形状を有していてもよい。複数枚の金属板を接合してシールドを構成してもよい。
【００４５】
表１は、図８Ｂおよび図８Ｃの構成において、磁性体間の空隙の幅を変化させたときに、駆動用の送電コイル１１と駆動用の受電コイル１１との間の結合係数（Ｌｔｘｐ−ＬＲｘｐ）、および制御用の送電コイル１２と駆動用の受電コイル２１との間の結合係数（Ｌｔｘｃ−ＬＲｘｐ）がどのように変化するかを解析した結果を示している。コイル間のギャップを２ｍｍ、駆動用の各コイル１１、２１の直径を５０ｍｍ、制御用の各コイル１２、２２の直径を２５ｍｍ、シールド板の材質をアルミニウム、シールド板の厚さを０．５ｍｍとし、電磁界解析によって結合係数を求めた。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
表１の結果からわかるように、磁性体間の空隙を大きくすることにより、制御用の送電コイル１２と駆動用の受電コイル２１との間の結合係数（Ｌｔｘｃ−Ｌｒｘｐ）を小さくすることができることがわかる。空隙が無い場合（０ｍｍの場合）でもコイル１２、２１間の干渉は十分に小さいが、空隙を大きくすることにより、干渉をさらに抑制できる。特に、シールド板を設けた場合には、制御用送電コイル１２と駆動用受電コイル２１との間の結合係数（Ｌｔｘｃ−Ｌｒｘｐ）をより小さくでき、両者間の干渉をさらに小さくすることが可能となる。なお、表１には示されていないが、駆動用の送電コイル１１と制御用の受電コイル２２との間の干渉についても、空隙を大きくすること、およびシールド板を設けることによって抑制できる。
【００４８】
送電コイル１１、１２の組み合わせ、および受電コイル２１、２２の組み合わせの一方を、図８Ａに示すように磁性体に空隙がない構成にし、他方を、図８Ｂに示すように磁性体に空隙がある構成にしてもよい。また、送電コイル１１、１２の組み合わせ、および受電コイル２１、２２の組み合わせの一方を、図８Ｃに示すように磁性体間の空隙にシールド板がある構成にし、他方を、図８Ａまたは図８Ｂに示すようにシールド板がない構成にしてもよい。そのような構成においても、コイル間の電磁干渉を抑制する効果が得られる。
【００４９】
なお、送電コイル１１、１２、および受電コイル２１、２２の形状および配置関係は、図８Ａ、８Ｂに示す例に限らず、様々な構造が可能である。例えば、ロボットアームにおける直動（例えば伸縮）する部位には、矩形形状のコイルが使用され得る。
【００５０】
図９は、アームの直動部におけるコイル１１、１２、２１、２２の配置例を示す斜視図である。この例では、各コイル１１、１２、２１、２２は、アームが移動する方向に長い矩形形状を有する。送電コイル１１、１２は、それぞれ、受電コイル２１、２２よりも大きい。また、送電コイル１１は、送電コイル１２よりも大きく、受電コイル２１は、受電コイル２２よりも大きい。このような構成により、受電モジュールが送電モジュールに対して移動しても、コイル間の対向状態が維持される。なお、図９に示す構成において、送電コイル１１が送電コイル１２よりも小さく、受電コイル２１が受電コイル２２よりも小さくてもよい。
【００５１】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、各インバータ回路１３、１４の構成例を示す図である。図１０Ａは、フルブリッジ型のインバータ回路の構成例を示している。この例では、送電制御回路１５は、インバータ回路１３、１４に含まれる４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオン／オフを制御することにより、入力された直流電力を所望の周波数ｆおよび電圧Ｖ（実効値）をもつ交流電力に変換する。この制御を実現するために、送電制御回路１５は、各スイッチング素子に制御信号を供給するゲートドライバ回路を含み得る。図１０Ｂは、ハーフブリッジ型のインバータ回路の構成例を示している。この例では、送電制御回路１５は、インバータ回路１３、１４に含まれる２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２のオン／オフを制御することにより、入力された直流電力を所望の周波数ｆおよび電圧Ｖ（実効値）をもつ交流電力に変換する。インバータ回路１３、１４は、図１０Ａ、１０Ｂに示す構成とは異なる構造を有していてもよい。
【００５２】
送電制御回路１５、受電制御回路２５、およびモータ制御回路３５は、例えばマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）などの、プロセッサとメモリとを備える回路によって実現され得る。メモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、各種の制御を行うことができる。送電制御回路１５、受電制御回路２５、およびモータ制御回路３５は、本実施形態の動作を実行するように構成された専用のハードウェアによって構成されていてもよい。
【００５３】
通信回路１６、２６は、例えば公知の無線通信技術、光通信技術、または変調技術（周波数変調、負荷変調など）を用いて、信号を送受信することができる。通信回路１６、２６による通信方式は任意であり、特定の方式に限定されない。
【００５４】
モータ３１は、例えば永久磁石同期モータまたは誘導モータなどの、３相交流によって駆動されるモータであり得るが、これに限定されない。モータ３１は、直流モータ等の他の種類のモータでもよい。その場合には、３相インバータ回路であるモータインバータ３３に代えて、モータ３１の構造に応じたモータ駆動回路が使用される。
【００５５】
電源２００は、直流電源を出力する任意の電源であり得る。電源２００は、例えば、商用電源、一次電池、二次電池、太陽電池、燃料電池、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）電源、高容量のキャパシタ（例えば電気二重層キャパシタ）、商用電源に接続された電圧変換器などの任意の電源であってよい。図６に示す例では、駆動用イ
ンバータ１３の電源と、制御用インバータ１４、送電制御回路１５、および通信回路１６の電源とが共通であるが、これらの電源が異なっていてもよい。
【００５６】
スイッチ４００は、非常停止用のスイッチであり、前述の直接開路動作機構を備える。ただしこれに限定されず、本開示の技術は、他の種類のスイッチにも適用できる。スイッチ４００は、電源２００と駆動用インバータ１３との間の導通／非導通を切り替える。
【００５７】
コントローラ５００は、無線電力伝送システムに含まれる各負荷の動作を制御する制御装置である。コントローラ５００は、アクチュエータ３００におけるモータ３１の動作状態を決定する負荷指令値（回転速度およびトルク等）を決定して通信回路１６に送信する。
【００５８】
次に、本実施形態における送電制御回路１５による動作をより詳細に説明する。
【００５９】
図１１は、送電を開始してから非常停止スイッチ４００が押されてモータ３１への通電が停止し、その後、復旧するまでの制御の流れの例を示すフローチャートである。まずステップＳ１０１において、送電制御回路１５は、駆動用インバータ１３および制御用インバータ１４を駆動して、送電を開始する。その後、送電制御回路１５は、駆動用インバータ１３への入力電力を監視しながら、制御用インバータ１４を制御する。ステップＳ１０２において、駆動用インバータ１３への入力電力が所定の閾値（第１閾値）を下回ったことを検出すると、送電制御回路１５は、スイッチ４００による非常停止が行われたと判断する。その場合、ステップＳ１０３において、送電制御回路１５は、駆動用インバータ１３の制御を停止し、モータ停止指令を示す信号を、通信回路１６に送信させる。この信号は、通信回路２６を介してモータ制御回路３５に伝達される。この信号を受けて、モータ制御回路３５は、モータインバータ３３の制御を停止する。これにより、駆動用インバータ１３およびモータインバータ３３に電力が供給されなくなるだけでなく、制御も停止する。
【００６０】
モータ３１への給電が停止している間も、送電制御回路１５は、駆動用インバータ１３への入力電圧の監視を継続している。また、モータ制御回路３５は、停止直前のモータ３１の動作状態（回転位置および回転速度等）を、メモリに記憶している。
【００６１】
送電制御回路１５は、ステップＳ１０４において、駆動用インバータ１３への入力電力が上記第１閾値以上の第２閾値を上回ったことを検出すると、非常停止が解除されたと判断する。その場合、ステップＳ１０５において、駆動用インバータ１３の制御を再開し、モータを再び駆動すべき旨の指令を示す信号を、通信回路１６に送信させる。この信号は、通信回路２６を介してモータ制御回路３５に伝達される。この信号を受けて、モータ制御回路３５は、モータインバータ３３の制御を再開する。
【００６２】
以上の動作により、スイッチ４００によって駆動系が非常停止した場合でも、制御系の動作が継続され、駆動系への電力の復旧時に、アクチュエータ３００の動作を迅速に再開することができる。特に本実施形態においては、非常停止時に、駆動用インバータ１３およびモータインバータ３３に電力が供給されなくなるだけでなく、制御も停止されるため、非常停止をより安全に行うことができる。
【００６３】
（実施形態２）
次に、実施形態２における無線電力伝送システムを説明する。本実施形態の無線電力伝送システムは、直列に接続された複数の無線給電ユニットを備えている。実施形態１では、電源２００と末端の負荷装置３００との間に、無線給電ユニット１００が１つしか設けられていない。これに対して、本実施形態では、電源と末端の負荷装置との間に、２つ以
上の無線給電ユニットが設けられる。
【００６４】
図１２Ａから図１２Ｃは、本開示における無線電力伝送システムの構成の類型を模式的に示す図である。図１２Ａは、実施形態１と同様、１つの無線給電ユニット１００を備える無線電力伝送システムを示している。図１２Ｂは、電源２００と末端の負荷装置３００Ｂとの間に、２つの無線給電ユニット１００Ａ、１００Ｂが設けられた無線電力伝送システムを示している。この例では、第１の無線給電ユニット１００Ａにおける受電モジュール２０Ａの後段に、負荷装置３００Ａと、第２の無線給電ユニット１００Ｂにおける送電モジュール１０Ｂとが接続されている。図１２Ｃは、電源２００と末端の負荷装置３００Ｘとの間に、多数の無線給電ユニット１００Ａ〜１００Ｘが設けられた無線電力伝送システムを示している。図１２Ｂまたは図１２Ｃに示すような構成を採用することにより、例えば図５を参照しながら説明したように、複数の可動部（例えば関節部または伸縮部）において無線電力伝送を適用し、複数の負荷装置に給電することが可能になる。
【００６５】
図１３は、２つの無線給電ユニット１００Ａ、１００Ｂを備える無線電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。無線給電ユニット１００Ａ、１００Ｂの各々は、実施形態１における無線給電ユニット１００と同じ構成を有する。この無線電力伝送システムは、第１の無線給電ユニット１００Ａに接続された第１のアクチュエータ（負荷装置）３００Ａと、第２の無線給電ユニット１００Ｂに接続された第２のアクチュエータ（負荷装置）３００Ｂとを備えている。第１のアクチュエータ３００Ａは、第１の無線給電ユニット１００Ａにおける受電モジュール２０Ａに接続されている。第２のアクチュエータ３００Ｂは、第２の無線給電ユニット１００Ｂにおける受電モジュール２０Ｂに接続されている。
【００６６】
第１の無線給電ユニット１００Ａにおける駆動用整流器２３は、第２の無線給電ユニット１００Ｂにおける駆動用インバータ１３および第１のアクチュエータ３００Ａにおけるモータインバータ３３に接続されている。一方、第１の無線給電ユニット１００Ａにおける制御用整流器２４は、第２の無線給電ユニット１００Ｂにおける制御用インバータ１４および第１のアクチュエータ３００Ａにおけるモータ制御回路３５に接続されている。このため、非常停止スイッチ４００がオフになったとしても、各制御用インバータ１４および各モータ制御回路３５への給電は維持される。その結果、復旧時に迅速にアクチュエータ３００Ａ、３００Ｂの動作を再開することができる。
【００６７】
図１３の構成では、第２の送電モジュール１０Ｂにおける制御用インバータ１４、送電制御回路１５、および通信回路１６が、第１の受電モジュール２０Ａにおける制御用整流器２４に接続されているが、駆動用整流器２３に接続されていてもよい。そのような構成では、スイッチ４００がオフにされたときに、第２の無線給電ユニット１００Ｂおよび第２のアクチュエータ３００Ｂにおける制御系への給電が停止してしまう。しかし、第１のアクチュエータ３００Ａの制御系への給電は維持されるため、部分的ではあるが、本開示の効果が得られる。
【００６８】
なお、図１３の構成において、２つの無線給電ユニット１００Ａ、１００Ｂを、まとめて１つの給電ユニットとして扱ってもよい。言い換えれば、送電モジュールおよび受電モジュールの組を複数組有する無線給電ユニットを構成することができる。図１３に示す構成と同様の構成を、図１２Ｃに示す多段の構成に適用することもできる。
【００６９】
本開示の無線給電ユニット１００において、送電モジュール１０における通信回路１６、ならびに受電モジュール２０における駆動用整流器（第１の整流回路）２３、制御用整流器（第２の整流回路）２４、受電制御回路２５、および通信回路２６は、必須の構成要素ではない。これらの構成要素は、必要に応じて設ければよい。
【００７０】
図１４は、本開示の他の実施形態における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。この無線電力伝送システムにおいては、無線給電ユニット１００における送電モジュール１０は、通信回路１６を備えておらず、受電モジュール２０は、第１の整流回路２３、第２の整流回路２４、受電制御回路２５、および通信回路２６を備えていない。一方、負荷装置３００は、第１の受電コイル２１に接続される第１の整流回路２３と、第２の受電コイル２２に接続される第２の整流回路２４とを備えている。このような構成であっても、前述の効果を得ることができる。
【００７１】
なお、図１４に示す例における整流器２３、２４に代えて、他の種類の変換回路を用いてもよい。例えば、単相交流を三相交流に一括変換するマトリクスコンバータ等を用いてもよい。そのような変換回路は、受電モジュール２０およびアクチュエータ３００のいずれに設けられていてもよい。
【００７２】
以上のように、本開示は、以下の項目に記載の無線電力伝送装置を含む。
【００７３】
［項目１］
送電モジュールと、
受電モジュールと、
を備え、
前記送電モジュールは、
スイッチを介して電源に接続される第１のインバータ回路であって、供給された電力を第１の交流電力に変換して出力する第１のインバータ回路と、
前記第１のインバータ回路に接続され、前記第１の交流電力を送出する第１の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される第２のインバータ回路であって、供給された電力を第２の交流電力に変換して出力する第２のインバータ回路と、
前記第２のインバータ回路に接続され、前記第２の交流電力を送出する第２の送電コイルと、
前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続される送電制御回路であって、前記第１および第２のインバータ回路を制御する送電制御回路と、
を有し、
前記受電モジュールは、
前記第１の送電コイルに対向して前記第１の交流電力の少なくとも一部を受け取る第１の受電コイルと、
前記第２の送電コイルに対向して前記第２の交流電力の少なくとも一部を受け取る第２の受電コイルと、
を有し、
前記第１の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、負荷に供給され、
前記第２の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、前記負荷を制御する負荷制御回路に供給され、
前記送電制御回路は、前記第１および第２のインバータ回路の動作中、前記スイッチがオフにされて前記第１のインバータ回路への給電が停止した場合であっても、前記第２のインバータ回路の制御を維持する、
無線給電ユニット。
【００７４】
［項目２］
前記送電制御回路は、前記第１のインバータ回路に供給される電力を監視し、前記電力の供給が停止したことを検出したとき、前記第２のインバータ回路の制御を維持しながら、前記第１のインバータ回路の制御を停止する、項目１に記載の無線給電ユニット。
【００７５】
［項目３］
前記送電制御回路は、前記第１のインバータ回路の制御を停止した後、前記第１のインバータ回路への電力の供給が再開したことを検出したとき、前記第１のインバータ回路の制御を再開する、項目２に記載の無線給電ユニット。
【００７６】
［項目４］
前記送電モジュールは、前記負荷を制御するための信号を送信する第１の通信回路をさらに備え、
前記受電モジュールは、前記第１の通信回路から送信された前記信号を受信して前記負荷制御回路に送信する第２の通信回路をさらに備え、
前記第１および第２の通信回路は、前記スイッチを介さずに前記電源または他の電源に接続され、
前記送電制御回路は、前記第１のインバータ回路に供給される電力を監視し、前記電力の供給が停止したことを検出したとき、前記第２のインバータ回路の制御を維持しながら、前記第１の通信回路に、前記負荷を停止させる信号を送信させる、
項目１から３のいずれかに記載の無線給電ユニット。
【００７７】
［項目５］
前記送電制御回路は、前記第１の通信回路に前記負荷を停止させる信号を送信させた後、前記第１のインバータ回路への電力の供給が再開したことを検出したとき、前記第１の通信回路に、前記負荷の動作を再開させる信号を送信させる、
項目４に記載の無線給電ユニット。
【００７８】
［項目６］
前記第１および第２の送電コイルは平面コイルであり、前記第１および第２の送電コイルの一方は、前記第１および第２の送電コイルの他方の内側に配置され、
前記第１および第２の受電コイルは平面コイルであり、前記第１および第２の受電コイルの一方は、前記第１および第２の受電コイルの他方の内側に配置されている、
項目１から５のいずれかに記載の無線給電ユニット。
【００７９】
［項目７］
前記第１および第２の受電コイルの各々は、磁性体によって覆われ、
前記第１の受電コイルを覆う前記磁性体と、前記第２の受電コイルを覆う前記磁性体との間には間隙がある、
項目６に記載の無線給電ユニット。
【００８０】
［項目８］
前記受電モジュールは、
前記第１の受電コイルに接続され、前記第１の受電コイルが受け取った交流電力を第１の直流電力に変換して出力する第１の整流回路と、
前記第２の受電コイルに接続され、前記第２の受電コイルが受け取った交流電力を第２の直流電力に変換して出力する第２の整流回路と、
をさらに備え、
前記第１の整流回路から出力された前記第１の直流電力の少なくとも一部は、前記負荷に供給され、
前記第２の整流回路から出力された前記第２の直流電力の少なくとも一部は、前記負荷制御回路に供給される、
項目１から７のいずれかに記載の無線給電ユニット。
【００８１】
［項目９］
第２の送電モジュールと、
第２の受電モジュールと、
をさらに備え、
前記第２の送電モジュールは、
前記第１の整流回路に接続された第３のインバータ回路であって、前記第１の直流電力を第３の交流電力に変換して出力する第３のインバータ回路と、
前記第３のインバータ回路に接続され、前記第３の交流電力を送出する第３の送電コイルと、
前記第１の整流回路または前記第２の整流回路に接続された第４のインバータ回路であって、前記第１の直流電力または前記第２の直流電力を第４の交流電力に変換して出力する第４のインバータ回路と、
前記第４のインバータ回路に接続され、前記第４の交流電力を送出する第４の送電コイルと、
前記第３のインバータ回路および前記第４のインバータ回路を制御する第２の送電制御回路と、
を有し、
前記第２の受電モジュールは、
前記第３の送電コイルに対向して前記第３の交流電力の少なくとも一部を受け取る第３の受電コイルと、
前記第４の送電コイルに対向して前記第４の交流電力の少なくとも一部を受け取る第４の受電コイルと、
を有し、
前記第３の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、他の負荷を駆動する他の負荷に供給され、
前記第４の受電コイルが受け取った交流電力の少なくとも一部は、前記他の負荷を制御する他の負荷制御回路に供給される、
項目８に記載の無線給電ユニット。
【００８２】
［項目１０］
前記負荷は電気モータを含む、項目１から９のいずれかに記載の無線給電ユニット。
【００８３】
［項目１１］
項目１から１０のいずれかに記載の無線給電ユニットと、
前記負荷および前記負荷制御回路を有する装置と、
を備える無線電力伝送システム。
【００８４】
［項目１２］
前記負荷は、電気モータを含み、
前記装置は、前記電気モータを駆動するモータ駆動回路をさらに有するアクチュエータであり、
前記負荷制御回路は、前記モータ駆動回路を制御するモータ制御回路であり、
前記アクチュエータは、前記第１の送電コイルと前記第１の受電コイルとが対向し、前記第２の送電コイルと前記第２の受電コイルとが対向している状態を維持しながら、前記受電モジュールを、前記送電モジュールに対して移動または回転させる、項目１１に記載の無線電力伝送システム。
【００８５】
［項目１３］
項目１から１０のいずれかに記載の無線給電ユニットと、
前記スイッチと、
を備える無線電力伝送システム。
【００８６】
［項目１４］
前記スイッチは、直接開路動作機構を備えている、項目１３に記載の無線電力伝送システム。
【００８７】
［項目１５］
項目１から１０のいずれかに記載の無線給電ユニットにおける送電モジュール。
【００８８】
［項目１６］
項目１から１０のいずれかに記載の無線給電ユニットにおける受電モジュール。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本開示の技術は、例えば工場などで用いられるロボットなどの電動装置に利用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１０  送電モジュール
１１  第１の送電コイル
１２  第２の送電コイル
１３  第１のインバータ回路（駆動用インバータ）
１４  第２のインバータ回路（制御用インバータ）
１５  送電制御回路
１６  送電側通信回路
２０  受電モジュール
２１  第１の受電コイル
２２  第２の受電コイル
２５  受電制御回路
１７  受電側通信回路
３０  モータアンプ
３１  モータ
３３  モータインバータ回路
３５  モータ制御回路
１００  無線給電ユニット
２００  電源
３００  アクチュエータ
４００  非常停止スイッチ
５００  制御装置
６００  無線給電ユニット
７００  機電一体モータ
９００  モータ駆動回路
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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