JP7148013B1 - 空中移動体および無線送電システム - Google Patents

Abstract

【課題】回転翼を有する空中移動体に、回転翼が発生させる下降気流を妨げないように受電アンテナを配置する。【解決手段】空中移動体は、回転して揚力を発生させる回転翼８と、回転翼８が設けられる機体１３と、電力を伝送する電波を受信する線状の受電アンテナ２Ｆと、回転翼８の回転軸に平行な方向である回転軸方向Ｚに略平行であり、下側の側面に受電アンテナ２Ｆが接続する基板３１に設けられた、受電アンテナ２Ｆが受信した電波の電力を直流電力に変換する変換器と、直流電力を蓄える蓄電池と、変換器が変換する直流電力、あるいは蓄電池に蓄えられた直流電力が供給されて、回転翼８を回転させる動力を発生させる電動機とを備える。【選択図】図３６

Description

本開示は、電波により無線で電力を送電される空中移動体、および空中移動体へ無線で電力を送電する無線送電システムに関する。

ドローンなどの空中移動体に無線送電するワイヤレス電力伝送(Wireless Power Transmission、ＷＰＴ)システムが開発されている。ここで、ドローンとは、遠隔操作や自動制御によって飛行（空中移動）できる無人あるいは有人の航空機の総称である。ワイヤレス電力伝送されるドローンを使用して、橋梁や工場や電力系統などの長時間の連続点検および監視への活用などが見込まれる（例えば、非特許文献１参照）。ワイヤレス電力伝送されるドローンにより、社会インフラのメンテナンス技術の根本的革新が実現され、メンテナンスに係る労力の大幅な削減などに貢献することが期待されている。

無人飛行体(Unmanned Aerial Vehicle、ＵＡＶ)は、ドローンの一種である。ＵＡＶを含む無人ビークルに、ワイヤレスでビーム給電する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

複数組の回転翼を持ち飛行するＵＡＶの周辺における３次元気流を数値シミュレーションする技術が開発されている（例えば、非特許文献２参照）。

ワイヤレス電力伝送における送電効率の理論的検討は、周知技術である（例えば、非特許文献３参照）。

特開２０１４－５００８２７

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 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 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

電動モータにより揚力を発生させるドローン（空中移動体）では、飛行中にエネルギが供給されない場合には、可能な連続飛行時間の上限はドローンに搭載したバッテリ（蓄電池）の容量により決まる。連続飛行時間は、空中移動体が着陸しないで連続して飛行できる時間である。バッテリ容量と重量はほぼ比例関係にあり、重量が増加すると飛行に要する電力が増大する。そのため、単にバッテリ容量を大きくするだけでは、連続飛行時間を長くすることは難しい。連続飛行時間を長くするために、ワイヤレス電力伝送を用いて、飛行中の空中移動体に給電する技術を活用することが期待される。空中移動体に搭載する受電装置は、空中移動体を浮揚させる下降気流を妨げず、下降気流に対して発生する抗力が小さくなるように配置するという制約がある。そのため、空中移動体は、下降気流を妨げない位置に小さい受電装置を備えている。

本開示は、回転翼が発生させる下降気流を妨げないように配置された受電アンテナを備えた空中移動体を得ることを目的とする。

本開示に係る空中移動体は、回転して揚力を発生させる回転翼と、回転翼が設けられる機体と、電力を伝送する電波を受信する線状の受電アンテナと、回転翼の回転軸に平行な方向である回転軸方向に略平行であり、下側の側面に受電アンテナが接続する基板に設けられた、受電アンテナが受信した電波の電力を直流電力に変換する変換器と、直流電力を蓄える蓄電池と、変換器が変換する直流電力、あるいは蓄電池に蓄えられた直流電力が供給されて、回転翼を回転させる動力を発生させる電動機とを備える。

本開示に係る空中移動体によれば、回転翼が発生させる下降気流を妨げないように配置された受電アンテナを備えた空中移動体を得ることができる。

実施の形態１に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図である。 実施の形態１に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する正面図である。 実施の形態１に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する側面図である。 実施の形態１に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する平面図である。 実施の形態１に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の底面図である。 実施の形態１に係る空中移動体への送電システムの機能構成を説明するブロック図である。 実施の形態１に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナの大きさを評価する模式図である。 比較例としての特許文献１で開示される無人ビークル（空中移動体）が有する受電アンテナの大きさを評価する模式図である。 実施の形態１に係る空中移動体への送電システムで空中移動体へ無線送電する手順を説明するフローチャートである。 実施の形態２に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図である。 実施の形態２に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する正面図である。 実施の形態２に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する側面図である。 実施の形態２に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する平面図である。 実施の形態２に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の底面図である。 実施の形態２に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の断面図である。 実施の形態２に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナの大きさを評価する模式図である。 実施の形態３に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図である。 実施の形態３に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する正面図である。 実施の形態３に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する側面図である。 実施の形態３に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する平面図である。 実施の形態３に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の底面図である。 実施の形態３に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する断面図である。 実施の形態２に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナの大きさを評価する模式図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する正面図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する側面図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する平面図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の断面図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムの機能構成を説明するブロック図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナでの仰角の変化に対する投影有効開口面積の変化を表すグラフである。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナでの角筒から突出する平面アンテナの長さが異なる場合での仰角の変化に対する投影有効開口面積の変化を表すグラフである。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の第１の変形例の構成を説明する平面図および正面図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナの第１の変形例の構成を説明する図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナの第２の変形例の構成を説明する図である。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで空中移動体へ無線送電する手順を説明するフローチャートである。 実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の第２の変形例の構成を説明する図である。 実施の形態５に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の構成を説明する正面図である。 実施の形態５に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の構成を説明する側面図である。 実施の形態５に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の構成を説明する平面図である。 実施の形態５に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の構成を説明する断面図である。 実施の形態５に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の変形例の構成を説明する平面図および正面図である。 実施の形態５に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナでの仰角の変化に対する投影有効開口面積の変化を表すグラフである。 実施の形態５に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナでの仰角の変化に対する投影有効開口面積の変化を実施の形態４での受電アンテナと比較して表すグラフである。 実施の形態６に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図である。 実施の形態６に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する正面図である。 実施の形態６に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する側面図である。 実施の形態６に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する平面図である。 実施の形態６に係る空中移動体への送電システムの機能構成を説明するブロック図である。 実施の形態６に係る空中移動体への送電システムで使用される送電装置の設置間隔を検討するための模式図である。 実施の形態６に係る空中移動体への送電システムで空中移動体へ無線送電する手順を説明するフローチャートである。

実施の形態１．
実施の形態１に係る空中移動体への送電システムの構成について、図１から図６を参照して説明する。図１から図４は、実施の形態１に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図、正面図、側面図および平面図である。図５は、送電される空中移動体の底面図である。図６は、実施の形態１に係る空中移動体への送電システムの機能構成を説明するブロック図である。空中移動体とは、ヘリコプタ（回転翼機）、ドローン、無人航空機、ＵＡＶ(Unmanned Aerial Vehicle）などを含み、地面や水面などから離れて空中を移動する物体である。

無線送電システム１００は、送電装置１(図６に図示)と、ドローン４とを主に有して構成される。ドローン４は、受電アンテナ２を含む受電装置３(図６に図示)を搭載する。送電装置１は、その上空の方向に送電電波５を放射する。送電電波５は、電力を送電するために放射される電波である。ドローン４は、電力を送電される送電対象である空中移動体である。送電装置１は、送電アンテナ６の開口面を天頂の方向に向けて設置されている。図１から図４では、ドローン４が送電アンテナ６の真上の空間に存在する場合を示す。送電装置１は、地上に設置される。場合によっては、送電装置１は海底に基礎を設けた塔などの上に設置される。地面および水面（海底）に設置される場合、地面や水面（海底）に設けられた建築物あるいは構造物などに設置される場合を、地上に設置されると呼ぶ。送電電波５は、送電アンテナ６から決められた放射方向に決められた半値幅を有する送電ビームとして放射される。放射方向は、送電アンテナ６の正面方向に対して、角度θ₀（例えばθ₀＝３０度程度）まで変更することができる。送電アンテナ６の正面方向は、平面である開口面の法線の方向である。送電方向は、送電電波５（送電ビーム）が放射される方向である。送電アンテナ６において、送電電波５が放射される方向を送電アンテナ６の指向方向とも呼ぶ。送電アンテナ６の正面方向を基準指向方向とも呼ぶ。送電アンテナ６は、正面方向を含む決められた方向範囲で指向方向を変更できる。

送電アンテナ６は、フェーズドアレイアンテナである。送電アンテナ６は、複数の素子送電アンテナ７をマトリクス状に配列して構成される。図５に示すように、送電アンテナ６の開口面は、素子送電アンテナ７の領域を区分する線を付して表示する。図５に示す送電アンテナ６では、１個の素子送電アンテナ７は１個の長方形の領域の中に存在する。素子送電アンテナ７は、送電アンテナ６の正面方向を向く。素子送電アンテナ７を、素子アンテナとも呼ぶ。

ドローン４は、受電装置３、複数組の回転翼８、モータ９、飛行制御装置１０、バッテリ１１、電源回路１２、機体１３を有する。モータ９は、回転翼８ごとに設けられる。受電装置３は、受電アンテナ２、整流回路１５、電力合成回路１６を有する。受電アンテナ２は、複数の素子受電アンテナ１４を有する。整流回路１５は、素子受電アンテナ１４ごとに設けられる。素子受電アンテナ１４は、送電電波５を受信して、送電電波５が有するエネルギに応じた交流電力を発生させる。整流回路１５は、素子受電アンテナ１４が発生する交流電力を直流電力に変換する。整流回路１５は、素子受電アンテナ１４の裏面側のすぐ近くに配置する。素子受電アンテナ１４の裏面は、開口面でない側の面である。素子受電アンテナ１４を、素子アンテナとも呼ぶ。

整流回路１５は、受電アンテナ２が受信した送電電波５の電力を直流電力に変換する変換器である。電力合成回路１６は、複数の整流回路１５が出力する直流電力を合成する。受電装置３は、整流回路１５が直流電力に変換し、電力合成回路１６が合成した直流電力を出力する。受電装置３が出力する直流電力は、電源回路１２を介して、モータ９に供給される、あるいはバッテリ１１に蓄電される。バッテリ１１は、モータ９に供給される直流電力を蓄える蓄電池である。電源回路１２は、バッテリ１１に蓄えられた電力をモータ９に供給する。電源回路１２は、モータ９が必要とする電力をモータ９に供給し、バッテリ１１の充電および放電を制御する。モータ９には、整流回路１５が変換する直流電力、あるいはバッテリ１１に蓄えられた直流電力が供給される。

機体１３は、本体部１３Ａと翼支持部１３Ｂとを有する。本体部１３Ａは、略直方体の外形を有する。本体部１３Ａは、略正方形の上面および底面を有する。本体部１３Ａは、飛行制御装置１０、バッテリ１１、電源回路１２を搭載する。受電装置３は、本体部１３Ａの下側に接続する。本体部１３Ａと受電装置３の接続角度は固定である。本体部１３Ａが傾いても受電装置３が鉛直方向に垂れ下がるように、受電装置３を本体部１３Ａとの接続角度が変更可能に接続してもよい。翼支持部１３Ｂは、本体部１３Ａから本体部１３Ａの上面および底面に平行に出る棒状の部材である。翼支持部１３Ｂの先端に、モータ９および回転翼８が設けられる。

ドローン４についての直交座標系として、ＸＹＺ座標系を定義する。本体部１３Ａの上面および底面の正方形の縦横は、Ｘ軸およびＹ軸に平行である。４組の回転翼８の回転軸は、Ｚ軸方向から見て本体部１３Ａの正方形を含むより大きな正方形の頂点に配置する。回転軸が配置される正方形の辺は、Ｘ軸およびＹ軸に平行である。Ｘ軸は、平面図である図４における左右方向である。図４における右向きを、Ｘ軸の正の向きとする。Ｙ軸は、図４における上下方向である。図４における上向きを、Ｙ軸の正の向きとする。Ｚ軸は、正面図である図２における上下方向である。図２における上向きを、Ｚ軸の正の向きとする。Ｚ軸は、回転軸方向に平行である。なお、ドローン４は、どの方向へも移動できる。

回転翼８は、回転して揚力を発生させる。回転翼８が回転することで、回転翼８の下側に下降気流１７が発生する。下降気流１７により、自分を浮揚させる揚力をドローンは得る。回転翼８は、機体１３に設けられる。回転翼８は、例えば４組設けられる。１組の回転翼８は、例えば４枚羽の回転翼を有する。ドローン４は、Ｚ軸方向から見て分散して配置した複数組（４組）の回転翼８を有する。ＸＹ平面において、４組の回転翼８はＸ軸およびＹ軸に対称に設けられる。

モータ９は、回転翼８を回転させる動力を発生させる電動機である。モータ９は、回転翼８の回転軸に直結して設けられる。複数組の回転翼８の回転軸は、互いに平行である。回転翼８の回転軸に平行な方向を回転軸方向と呼ぶ。回転軸方向は、Ｚ軸に平行である。

飛行制御装置１０は、指令にしたがってドローン４が飛行するように各モータ９および電源回路１２を制御する。

送電電波５によりドローン４が必要とする電力を送電できる場合には、バッテリ１１の容量は、ドローン４が飛行するのに要する電力を例えば３０分間程度（無給電飛行時間と呼ぶ）は蓄えられる容量とする。なお、バッテリ１１の容量を大きくするとバッテリ１１が重くなり、ドローン４が飛行することに要する電力も大きくなる。バッテリ１１の容量とドローン４が飛行できる時間の間の関係は複雑である。例えば、バッテリ１１をできるだけ軽くし、ドローン４が飛行することに要する電力を小さくした上で、無給電飛行時間が決められた時間以上になるように、バッテリ１１の容量、ドローン４の重量、モータ９の出力などを決める。

受電アンテナ２は、送電電波５を受信する開口面を有する。受電アンテナ２では、その開口面が下側を向くようにドローン４の下側に搭載される。受電アンテナ２は、２枚の長方形の平面アンテナを、その上辺を隣接させて配置する。受電アンテナにおいて、開口面の反対側の面を背面と呼ぶ。平面アンテナは、その背面が垂直上方に対して約１２０度の角度をなすように傾けて配置する。２枚の平面アンテナの下側を向いた開口面は、互いに約１２０度の角度をなす。平面アンテナが向く方向は、開口面に平行な平面の法線ベクトルが向く方向である。開口面が下側を向くように受電アンテナ２を設けることで、地面あるいは水面に設置された送電装置１が上向きに放射する送電電波５を受電アンテナ２が受信できる。地面あるいは水面などは、地球表面の一部である。受電アンテナ２において下側は、地球表面を向く側である。

ドローン４は、４組の回転翼８を有する。図４に示すように、ドローン４を回転軸方向に垂直な平面（回転軸垂直平面、ＸＹ平面）に投影した際に、ドローン４が存在する範囲よりも受電アンテナ２が存在する範囲の方が大きい。投影する際には、投影される点と投影された点を結ぶ直線が、投影される平面に垂直になるように投影する。受電アンテナ２の背面が回転軸上方の方向に対して約１２０度の角度をなすように設けられているので、回転翼８が発生させる下降気流１７に対して受電アンテナ２が発生させる抗力を低減できる。回転翼８と受電アンテナ２との間の距離、受電アンテナ２と回転軸方向とがなす角度を適切に決めることで、下降気流１７に対して受電アンテナ２が発生させる抗力を十分に低下させることができる。受電アンテナ２では、その背面が下降気流１７に対して傾斜して配置されている構造が、下降気流１７に対して発生する抗力を低減する抗力低減構造である。

送電装置１は、送電アンテナ６および送電制御装置１８を有する。送電アンテナ６は、フェーズドアレイアンテナである。送電アンテナ６は、複数の素子送電アンテナ７、複数の素子モジュール１９、１個の送信信号生成部２０、分配回路２１を有する。素子モジュール１９は、素子送電アンテナ７ごとに設けられる。２個以上の素子送電アンテナ７ごとに素子モジュール１９を設けてもよい。１個または２個以上の決められた個数の素子送電アンテナ７ごとに素子モジュール１９を設ければよい。素子モジュール１９は、対応する素子送電アンテナ７の近くに設ける。送電アンテナ６の開口面には、複数の素子送電アンテナ７が存在する。素子送電アンテナ７は、マトリクス状に配置される。送電アンテナ６の開口面には、素子送電アンテナ７ごとの領域を区分する線を示す。送信信号生成部２０は、各素子送電アンテナ７が送電電波５として放射する決められた周波数の送信信号を生成する。分配回路２１は、送信信号生成部２０が生成する送信信号を、各素子モジュール１９に分配する。各素子モジュール１９は、送信信号の位相を変更し増幅する。各素子モジュール１９は、増幅した送信信号を対応する素子送電アンテナ７に出力する。素子送電アンテナ７は、増幅された送信信号を素子電波として放射する。各素子送電アンテナ７が放射する素子電波の位相は、送電電波５を指示された方向に放射するように素子モジュール１９で調整されている。送電制御装置１８は、外部から入力される存在方向に送電電波５を放射するように、各素子モジュール１９を制御する。存在方向とは、送電アンテナ６から見てドローン４が有する受電アンテナ２が存在する方向である。送電制御装置１８は、存在方向に送電アンテナ６の指向方向を向ける指向方向変更部である。

素子モジュール１９は、移相器２２および増幅器２３を有する。移相器２２は、送信信号の位相を指令値だけ変化させる。移相器２２は、位相の分解能を決めるビット数で決まる位相回転の刻み幅で離散的に位相を変化させる。例えば５ビット移相器の場合は、３６０°／２^５＝１１．２５°の刻み幅で位相を回転させる。移相器２２は、連続的に位相を変化させるものでもよい。素子送電アンテナ７の配置に応じて、移相器２２で位相を変化させる量（移相量）すなわち各素子送電アンテナ１４が放射する素子電波の位相を制御することで、送電アンテナ６の指向方向を存在方向に向けることができる。増幅器２３は、送信信号を増幅する。増幅器２３の増幅率は、送電アンテナ６が決められた電力を放射できるように決める。

送電アンテナ６が放射する送電電波５を受電アンテナ２が効率よく受電するためには、送電アンテナ６と受電アンテナ２との間のビーム伝送効率を高くすることが重要である。ビーム伝送効率ηは、受電アンテナ２の開口面で受信される電力Ｐrを、送電アンテナ６の開口面から送信される電力Ｐtで割った比率（η＝Ｐr/Ｐt）である。ビーム伝送効率ηは、送電アンテナ６と受電アンテナ２との間の距離と、送電アンテナ６と受電アンテナ２の開口面の面積（開口面積）により算出できる（例えば、非特許文献２参照）。送電アンテナ６の開口面を送電面と呼ぶ。受電アンテナ２の開口面を受電面と呼ぶ。

ビーム伝送効率ηを計算する公式として、フリスの公式である以下に示す式（１）がよく知られている。

ここで、λは、送電電波５の波長である。Ｄは、送電距離（送電アンテナ６と受電アンテナ２の間の距離）である。Ａ_ｔは、送電アンテナ６の有効な開口面積である。Ａ_ｒは、受電アンテナ２の有効な開口面積である。ｄ_ｔは、開口面積Ａ_ｔを有する円形の送電アンテナ６の直径（開口径）である。ｄ_ｒは、開口面積Ａ_ｒを有する円形の受電アンテナ２の直径（開口径）である。

送電距離Ｄと比較して、送電アンテナ６と受電アンテナ２の少なくとも一方が大きく、開口面における電力密度が一定とはならない領域では、以下の式（２）および式（３）が成立する。

無線送電では、送電アンテナ６および受電アンテナ２が互いに正対するように配置した上で、送電距離Ｄおよび送電アンテナ６および受電アンテナ２のアンテナ開口径を最適化することが重要である。式（１）あるいは式（２）から分かるように、ビーム伝送効率ηを大きくするには、受電アンテナ２の開口面積Ａ_ｒすなわち開口径ｄ_ｒを大きくすることが有効である。

受電アンテナ２は、回転軸方向に対して傾斜した２枚の平面アンテナである。受電アンテナ２を構成する平面アンテナは、略長方形の開口面および背面を有する。２枚の平面アンテナでは、その長方形の一辺が上側で互いに近接するように配置される。２枚の平面アンテナの長方形の一辺は、Ｙ軸に平行に近接して配置される。つまり、２枚の平面アンテナの長方形の一辺は、回転軸方向に略垂直にかつ互いに平行になるように配置される。２枚の平面アンテナは、ＹＺ平面に関して対称に配置される。なお、２枚の平面アンテナの開口面および背面の何れか一方は長方形でなくてもよい。２枚の平面アンテナは、ＹＺ平面あるいはＺ軸を含む平面に対称でなくてもよい。受電アンテナは、上側で互いに近接するように異なる方向に傾斜して配置された２枚の平面アンテナを有すればよい。

受電アンテナ２では、４組の回転翼８による４個の下降気流１７が、傾斜した平面アンテナの上方でＸ軸に平行な方向において中央側から外側に２個ずつ流れる。分散して配置された回転翼８が発生させる下降気流１７が分散して流れる。受電アンテナ２は、下降気流１７の流路が回転軸方向から見て分散して配置されるように設けられている。そのため、下降気流１７に対して発生する受電アンテナ２による抗力を低減できる。また、下降気流１７が分散して流れるので、下降気流１７により受電アンテナ２を回転させるような力が発生しない。

図７を参照して、ドローン４が有する受電アンテナ２の開口面積の大きさを評価する。図７は、実施の形態１に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体が有する受電アンテナの大きさを評価する模式図である。図７は、ドローン４を上側から見た平面図である。なお、ドローン４が有する回転翼８の回転軸方向は、図７において紙面に垂直な方向である。

図７に、機体投影範囲Ｖを細い実線で示す。機体投影範囲Ｖは、回転軸方向に垂直な平面(回転軸垂直平面)に投影した機体１３を囲む凸な範囲の中で最小の範囲である。ドローン４の場合での機体投影範囲Ｖは、４本の翼支持部１３Ｂの先端を囲む略長方形の範囲である。４個の回転翼投影範囲Ｒを破線で示す。回転翼投影範囲Ｒは、回転する回転翼８が存在する範囲を回転軸垂直平面に垂直に投影した範囲である。回転翼投影領域Ｓを、一点鎖線で示す。回転翼投影領域Ｓは、回転軸垂直平面において４個の回転翼投影範囲Ｒを含む凸な領域である。機体投影範囲Ｖの面積を、変数Ａvで表す。面積Ａvは、機体１３を回転軸垂直平面に投影した機体投影面積である。回転翼投影領域Ｓの面積を、変数Ａsで表す。面積Ａsを、回転翼および機体を回転軸垂直平面に投影した回転翼投影面積と呼ぶ。

図７において、受電面投影範囲Ｗ_１は、受電アンテナ２の開口面（受電面）の外形線で囲まれた範囲である。受電面投影範囲Ｗ_１は、受電アンテナ２の受電面を回転軸垂直平面に垂直に投影した範囲である。受電面投影範囲Ｗ_１の面積を、変数Ａw_１で表す。受電アンテナ２の受電面の面積（受電面積）を、変数Ａr_１で表す。受電アンテナ２では、面積に関して以下の関係がある。ここで、受電アンテナ２の受電面が回転軸垂直平面となす角度を、変数δで表す。δは、例えば３０度程度以上とする。式(５)から分かるように、傾斜角度δが大きくなると、同じ受電面投影面積Ａ_ｗ１を得るために必要な開口面の面積Ａ_ｒ１は大きくなる。
Ａw_１＞Ａs＞Ａv （４）
Ａr_１＝Ａw_１/cosδ＞Ａw_１ （５）

比較例として、特許文献１での無人ビークル４Ｘ（空中移動体）が有する受電アンテナを、図８を参照して説明する。図８は、比較例としての特許文献１で開示される無人ビークルが有する受電アンテナの大きさを評価する模式図である。図８（Ａ）は、無人ビークル４Ｘを上側から見た平面図である。図８（Ｂ）に、無人ビークル４Ｘの正面図を示す。無人ビークル４Ｘは、受電アンテナ２Ｘ以外はドローン４と同じ形状を有する。受電アンテナ２Ｘは、回転軸垂直平面に平行に設けられる。図８（Ａ）では、受電アンテナ２Ｘの受電面を回転軸垂直平面に垂直に投影した範囲である受電面投影範囲Ｗ_Ｘを、長破線で示す。受電面投影範囲Ｗ_Ｘは、機体投影範囲Ｖおよび回転翼投影領域Ｓに含まれる。受電面投影範囲Ｗ_Ｘの面積を、変数Ａw_Ｘで表す。受電アンテナ２Ｘでは、面積に関して以下の関係がある。
Ａr_Ｘ＝Ａw_Ｘ＜Ａv＜Ａs （６）

受電アンテナ２の開口面積と比較例である受電アンテナ２Ｘの開口面積について、検討する。以下の条件で検討する。ドローン４では、正方形の４個の頂点に４個の回転翼８の回転軸が配置される。回転翼８の回転軸間の距離の半分を、変数Ｌ_Ｂで表す。回転翼８の半径を、変数Ｌ_Ｐで表す。受電アンテナ２の受電面投影範囲Ｗ_１は、正方形である。受電面投影範囲Ｗ_１の１辺の長さの半分を、変数Ｌ_１で表す。受電アンテナ２Ｘは、正方形の開口面を有する。受電アンテナ２Ｘの開口面の１辺の長さの半分を、変数Ｌ_Ｘで表す。受電アンテナ２Ｘの受電面投影範囲Ｗ_Ｘが回転翼投影範囲Ｒと重なる領域を、干渉領域Ｋ_Ｘと呼ぶ。干渉領域Ｋ_Ｘの面積を、変数Ｂ_Ｘで表す。干渉領域の面積を、干渉面積と呼ぶ。受電アンテナ２の受電面投影範囲Ｗ_１が回転翼投影範囲Ｒと重なる領域を干渉領域Ｋ_１と呼ぶ。干渉領域Ｋ_１の面積を、変数Ｂ_１で表す。受電アンテナ２Ｘにおいて下降気流１７が発生させる抗力を、変数Ｆ_Ｘで表す。受電アンテナ２において下降気流１７が発生させる抗力を、変数Ｆ_１で表す。抗力Ｆ_Ｘを干渉面積Ｂ_Ｘで割った比率を、変数ξ_Ｘで表す。抗力Ｆ_１を干渉面積Ｂ_１で割った比率を、変数ξ_１で表す。ここで、ξ_１＜ξ_Ｘである。ξ_Ｘおよびξ_１を、抗力発生係数と呼ぶ。抗力発生係数は、抗力を干渉面積で割った比率である。抗力Ｆ_１および抗力発生係数ξ_１は、受電アンテナ２の傾斜角度δが大きくなるほど小さくなる。受電アンテナ２の傾斜角度δは、抗力Ｆ_１および抗力発生係数ξ_１ができるだけ小さくなり、かつ必要な受電面投影面積Ａ_ｗ１が得られる値に決める。

以下の関係が成立する。
Ａv＝４*Ｌ_Ｂ ^２ （７）
Ａs＝４*Ｌ_Ｂ*(Ｌ_Ｂ+２*Ｌ_Ｐ)+π*Ｌ_Ｐ ^２ （８）
Ａr_Ｘ＝Ａw_Ｘ＝４*Ｌ_Ｘ ^２ （９）
Ａw_１＝４*Ｌ_１ ^２ （10）
Ａr_１＝Ａ_ｗ１/cosδ＝４*Ｌ_１ ^２/cosδ （11）
Ｆ_Ｘ＝ξ_Ｘ*Ｂ_Ｘ （12）
Ｆ_１＝ξ_１*Ｂ_１ （13）

ここで、干渉面積Ｂ_１は、受電アンテナ２の１辺の長さの半分であるＬ_１を決めると、以下のように計算できる。
Ｌ_１≦Ｌ_Ｂ－(１/√(２))*Ｌ_ｐで、
Ｂ_１＝０ (14-1)
Ｌ_Ｂ－(１/√(２))*Ｌ_ｐ≦Ｌ_１、
かつＬ_１≦Ｌ_Ｂ＋(１/√(２))*Ｌ_ｐで、
Ｂ_１＝(π－４*sin^-1((Ｌ_Ｂ－Ｌ_１)/Ｌ_ｐ)*Ｌ_ｐ ^２
－４*(√(Ｌ_ｐ ^２－(Ｌ_Ｂ－Ｌ_１)^２)
‐(Ｌ_Ｂ－Ｌ_１))*(Ｌ_Ｂ－Ｌ_１) (14-2)
Ｌ_Ｂ＋(１/√(２))*Ｌ_ｐ≦Ｌ_１≦Ｌ_Ｂ＋Ｌ_ｐで、
Ｂ_１＝４*(π－２*cos^-1((Ｌ_１－Ｌ_Ｂ)/Ｌ_ｐ))*Ｌ_ｐ ^２
＋８*(√(Ｌ_ｐ ^２－(Ｌ_１－Ｌ_Ｂ)^２)
*(Ｌ_１－Ｌ_Ｂ)) (14-3)
Ｌ_Ｂ＋Ｌ_ｐ≦Ｌ_１で、
Ｂ_１＝４*π*Ｌ_ｐ ^２ (14-4)
干渉面積Ｂ_Ｘについても、受電アンテナ２Ｘの１辺の長さの半分であるＬ_Ｘを決めると、干渉面積Ｂ_１と同様に計算できる。

ここでは、計算を簡単にするために、４組の回転翼８の回転軸が正方形の頂点の位置にあり、受電面投影範囲Ｗ_１が正方形であると仮定した。４個の回転軸が長方形、台形、あるいは他の種類の四角形の頂点の位置に配置されてもよい。受電面投影範囲Ｗ_１が長方形、平行四辺形あるいは他の種類の四角形、三角形あるいは五角形以上の多角形でもよい。

ドローン４において許容できる抗力Ｆ_１の上限を、変数Ｆ_ALOWで表す。受電アンテナ２と回転翼８とのＺ方向での距離、受電アンテナ２の傾斜角度δなどを適切に決めて、抗力発生係数ξ_１を十分に小さくできれば、抗力Ｆ_１を上限以下にした上で、受電アンテナ２の開口面積Ａw_１を大きくできる。受電アンテナ２の背面を傾斜させることで、傾斜させない場合よりも抗力発生係数ξ_１を小さくでき、発生する抗力Ｆ_１がＦ_ALOW以下（Ｆ_１≦Ｆ_ALOW）の範囲で受電アンテナ２の開口面積を大きくできる。

一方、従来の受電アンテナ２Ｘでは、その背面が回転軸方向に対して垂直であり、抗力発生係数ξ_Ｘがξ_１よりも大きい(ξ_ｘ＞ξ_１)。そのため、抗力Ｆ_Ｘが許容できる抗力の上限Ｆ_ALOW以下であるためには、受電アンテナ２Ｘでは、例えばＬ_Ｘ＜１．１*Ｌ_Ｂが成立する範囲までしか受電アンテナ２Ｘの開口面を大きくできない。

受電アンテナ２では、従来と同様な２枚の平面アンテナを使用して、平面アンテナの背面を下降気流に対して傾斜させる。傾斜させることで、下降気流に対して受電アンテナ２で発生する抗力を低減でき、従来よりも受電アンテナ２の開口面を大きくできる。従来よりも大きい開口面を有する受電アンテナ２を搭載するので、ドローン４は飛行中に従来よりも多くの電力を受信でき、連続飛行時間を従来よりも長くできる。平面アンテナは、従来と同様なものを使用できるので、開発コストを低減できる。

ドローンは、有人のヘリコプタを縮小した形状の機体を有するものでもよい。有人ヘリコプタを縮小した形状の機体でも、受電面投影範囲Ｗ_１が機体投影範囲Ｖを含むようにしてやればよい。受電面投影範囲Ｗ_１が、機体投影範囲Ｖのすべてを含まない場合でも、受電面投影範囲Ｗ_１の面積Ａ_Ｗ１を、機体投影範囲Ｖの面積Ａ_Ｖよりも大きく(Ａ_ｗ１＞Ａ_ｖ)すればよい。

動作を説明する。図９は、実施の形態１に係る空中移動体への送電システムで空中移動体へ無線送電する手順を説明するフローチャートである。ステップＳ０１で、地上でドローン４が有するバッテリ１１を充電する。ステップＳ０２で、ドローン４が離陸する。ステップＳ０３で、バッテリ１１に蓄えられた電力を使用してドローン４が送電装置１付近の上空で移動または静止する。ステップＳ０４で、ドローン４が着陸を指示されたかチェックする。着陸を指示された場合（Ｓ０４でＹＥＳ）は、ステップＳ０５でドローン４が着陸する。着陸を指示されていない場合（Ｓ０４でＮＯ）は、Ｓ０３へ戻る。

Ｓ０３と並列して、ステップＳ０６からＳ０８を実行する。Ｓ０６で、送電電波５の位相を制御してドローン４が有する受電アンテナ２が存在する方向に送電装置１が送電電波５を放射する。ステップＳ０７で、ドローン４が有する受電アンテナ２が送電電波５を受信する。ステップＳ０８で、ドローン４で受信した送電電波５を整流してバッテリ１１を充電する。Ｓ０８の後は、Ｓ０４へ進む。

ドローン４は、従来よりも大きい開口面積を有する受電アンテナ２を備える。ドローン４が受電する電力が消費する電力よりも大きい場合は、ドローン４は、どんなに長い時間であっても、必要な作業が終了するまで飛行を継続できる。受電する電力よりも消費する電力が大きい場合でも、飛行中に無線送電されない場合よりも、ドローン４は連続飛行時間を長くできる。

受電アンテナは、３枚以上の平面アンテナを使用するものでもよい。受電アンテナの開口面を回転軸方向に垂直にして、受電アンテナの背面を回転軸方向に傾斜させてもよい。実施の形態１では、長方形の開口面を有する２枚の平面アンテナを、その上端が互いに近接するように配置した。開口面が長方形でない形状を有する複数枚の平面アンテナを、その上端が近接するように、かつ互いに異なる方向に傾斜するように配置してもよい。

受電アンテナは、平面アンテナに空気を通す開口（貫通穴）を設けてもよい。受電アンテナ２と同じ外形を有する平面アンテナに開口を設けることで、風のＹ軸に平行な成分により受電アンテナが受ける力を低減できる。また、ドローンがＹ軸とは異なる方向に移動する際の空気抵抗を低減できる。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。

実施の形態２．
実施の形態２は、角錐の外形を有する受電アンテナを使用する実施の形態である。実施の形態２に係る空中移動体への送電システムの構成について、図１０から図１５を参照して説明する。図１０から図１３は、実施の形態２に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図、正面図、側面図および平面図である。図１４および図１５は、送電される空中移動体の底面図および断面図である。図１５は、図１３に示すＡ－Ａ断面での断面図である。

無線送電システム１００Ａは、送電装置１と、ドローン４Ａとを主に有して構成される。ドローン４Ａは、受電アンテナ２Ａを含む受電装置３Ａを搭載する。送電装置１は、実施の形態１でのものと同様である。図１０から図１３では、ドローン４Ａが送電アンテナ６の真上の空間に存在する場合を示す。

受電アンテナ２Ａは、６枚の略三角形状の平面アンテナを外形が六角錐になるように組み合わせた形状である。各平面アンテナは、２個の側面が他の平面アンテナと隣接する。各平面アンテナは、隣接する平面アンテナと間隔を設けて配置される。各平面アンテナは、回転軸垂直平面に対して開口面がδ（＝約３０度）の角度をなすように、開口面を下側に向けて配置される。受電アンテナ２Ａの背面が、六角錐の錐面になる。図１４に示すように、受電アンテナ２Ａの開口面は、素子受電アンテナ１４の領域を区分する線を付して表示する。図１４では、１個の素子受電アンテナ１４は１個の二等辺三角形の領域の中に存在する。１個の素子送電アンテナ１４が存在する領域の二等辺三角形は、回転軸垂直平面に投影すると正三角形になる。

図１６を参照して、受電アンテナ２Ａの開口面積を評価する。受電アンテナ２Ａの正六角錐の底面の正六角形の一辺の長さを、変数Ｌ_２で表す。受電アンテナ２Ａの受電面を回転軸垂直平面に垂直に投影した範囲である受電面投影範囲Ｗ_２は、回転翼投影領域Ｓおよび機体投影範囲Ｖを含む。受電面投影範囲Ｗ_２の面積を、変数Ａw_２で表す。受電アンテナ２Ａの開口面の面積を、変数Ａr_２で表す。受電面投影範囲Ｗ_２が回転翼投影範囲Ｒと重なる領域を干渉領域Ｋ_２と呼ぶ。干渉領域Ｋ_２の面積を、変数Ｂ_２で表す。干渉領域Ｋ_２で下降気流１７が発生させる抗力を、変数Ｆ_２で表す。抗力Ｆ_２を干渉面積Ｂ_２で割った比率である抗力発生係数を、変数ξ_２(＝Ｆ_２/Ｂ_２)で表す。

受電アンテナ２Ａでは、面積に関して以下の関係がある。
Ａw_２＝(３/２)*√(３)*Ｌ_２ ^２＞Ａs＞Ａv (４Ａ)
Ａr_２＝Ａw_２/cosδ (５Ａ)

ここで、干渉面積Ｂ_２は、受電アンテナ２Ａの底面の正六角形の１辺の長さＬ_２を決めると、以下のように計算できる。
Ｌ_２≦(１+１/√(３))*Ｌ_Ｂ－(２/√(３))*Ｌ_ｐで、
Ｂ_２＝０ (15-1)
(１+１/√(３))*Ｌ_Ｂ－(２/√(３))*Ｌ_ｐ≦Ｌ_２
≦(１+１/√(３))*Ｌ_Ｂ＋(２/√(３))*Ｌ_ｐで、
Ｂ_２＝８*cos^-1(((１/√(３)＋１/３)
*Ｌ_Ｂ‐Ｌ_２/(√(３))/Ｌ_ｐ)*Ｌ_ｐ ^２
－８*((１/√(３)＋１/３)*Ｌ_Ｂ‐Ｌ_２/(√(３))
*√(Ｌ_ｐ ^２－((１/√(３)＋１/３)*Ｌ_Ｂ
‐Ｌ_２/(√(３))^２) (15-2)
(１+１/√(３))*Ｌ_Ｂ＋(２/√(３))*Ｌ_ｐ≦Ｌ_２で、
Ｂ_２＝４*π*Ｌ_ｐ ^２ (15-3)

無線送電システム１００Ａは、無線送電システム１００と同様に動作する。受電アンテナ２Ａでは、下降気流１７を受ける背面を角錐面にしているので、受電アンテナ２よりも抗力を低減できる。すなわち抗力発生係数ξ_２を、受電アンテナ２での場合のξ_１よりも小さく(ξ_２＜ξ_１)できる。抗力を低減できるので、ドローン４Ａの飛行性能が向上する。あるいは、受電アンテナ２Ａを、受電アンテナ２よりも大きくすることができる。受電アンテナ２Ａでは、送電電波５がどの方向から来る場合でもほぼ同様な大きさの有効開口面積を得ることができ、受電アンテナ２よりもビーム伝送効率ηが向上する。

受電アンテナは、三角錐、四角錐、五角錐、七角錐などの外形を有するものでもよい。角錐ではなく円錐の外形を有するものでもよい。受電アンテナは、角錐あるいは円錐の錐体ではなく、角錐台あるいは円錐台の外形を有するものでもよい。受電アンテナは、錐体または錐台の外形を有すればよい。受電アンテナの開口面は、錐体あるいは錐台の錐面である背面の反対側（裏側）の面ではなく、錐体または錐台の底面に設けてもよい。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。

実施の形態３．
実施の形態３は、円錐の外形を有する受電アンテナを使用する実施の形態である。実施の形態３に係る空中移動体への送電システムの構成について、図１７から図２２を参照して説明する。図１７から図２０は、実施の形態３に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図、正面図、側面図および平面図である。図２１および図２２は、送電される空中移動体の底面図および断面図である。図２２は、図２０に示すＢ－Ｂ断面での断面図である。

無線送電システム１００Ｂは、送電装置１と、ドローン４Ｂとを主に有して構成される。ドローン４Ｂは、受電アンテナ２Ｂを含む受電装置３Ｂを搭載する。図１７から図２０では、ドローン４Ｂが送電アンテナ６の真上の空間に存在する場合を示す。

受電アンテナ２Ｂは、円錐の外形を有する。受電アンテナ２Ｂは、円錐の底面に円形の平面アンテナを有する。受電アンテナ２Ｂの開口面は下側を向き、開口面の反対側の面である背面が円錐の錐面になっている。受電アンテナ２Ｂの開口面には、素子受電アンテナ１４が正六角形の領域ごとに１個の素子受電アンテナ１４が設けられている。図示していないが、受電アンテナ２Ｂの開口面および背面には、空気が通る開口を設けている。円錐の錐面は、回転軸垂直平面に対してδ（＝約３０度）の角度をなすように配置される。円錐の内部には、円錐面と底面を接続する構造部材が設けられている。

図２３を参照して、受電アンテナ２Ｂの開口面積を評価する。受電アンテナ２Ｂの円錐の底面の円の半径を、変数Ｌ_３で表す。受電アンテナ２Ｂの受電面を回転軸垂直平面に垂直に投影した範囲である受電面投影範囲Ｗ_３は、回転翼投影領域Ｓおよび機体投影範囲Ｖを含む。受電面投影範囲Ｗ_３の面積を、変数Ａw_３で表す。受電アンテナ２Ａの開口面の面積を、変数Ａr_３で表す。受電面投影範囲Ｗ_３が回転翼投影範囲Ｒと重なる領域を干渉領域Ｋ_３と呼ぶ。干渉領域Ｋ_３の面積を、変数Ｂ_３で表す。干渉領域Ｋ_３で下降気流１７が発生させる抗力を、変数Ｆ_３で表す。抗力Ｆ_３を干渉面積Ｂ_３で割った比率（Ｆ_３／Ｂ_３）を、抗力発生係数ξ_３と呼ぶ。

受電アンテナ２Ｂでは、面積に関して以下の関係がある。
Ａr_３＝Ａw_３＞Ａs＞Ａv （４Ｂ）

ここで、干渉面積Ｂ_３は、受電アンテナ２Ｂの底面の円の半径Ｌ_３を決めると、以下のように計算できる。
Ｌ_３≦√(２)*Ｌ_Ｂ－Ｌ_ｐで、
Ｂ_３＝０ (16-1)
√(２)*Ｌ_Ｂ－Ｌ_ｐ≦Ｌ_３≦√(２)*Ｌ_Ｂ＋Ｌ_ｐで、
Ｂ_３＝４*cos^-1((２*Ｌ_Ｂ ^２＋Ｌ_３ ^２－Ｌ_ｐ ^２)
/(２√(２)*Ｌ_Ｂ*Ｌ_３))*Ｌ_３ ^２
＋４*cos^-1((２*Ｌ_Ｂ ^２＋Ｌ_ｐ ^２－Ｌ_３ ^２)
/(２√(２)*Ｌ_Ｂ*Ｌ_ｐ))*Ｌ_ｐ ^２
－２*√((√(２)*Ｌ_Ｂ＋Ｌ_ｐ)^２－Ｌ_３ ^２)
*√(Ｌ_３ ^２－(√(２)*Ｌ_Ｂ－Ｌ_ｐ)^２) (16-2)
√(２)*Ｌ_Ｂ＋Ｌ_ｐ≦Ｌ_３で、
Ｂ_３＝４*π*Ｌ_ｐ ^２ (16-3)

無線送電システム１００Ｂは、無線送電システム１００と同様に動作する。受電アンテナ２Ｂでは、下降気流１７を受ける背面を円錐面にしているので、受電アンテナ２および受電アンテナ２Ａよりも抗力を低減できる。抗力発生係数ξ_３(＝Ｆ_３/Ｂ_３)は、ξ_１およびξ_２よりも小さい(ξ_３＜ξ_２＜ξ_１)。抗力を低減できるので、ドローン４Ｂの飛行性能が向上する。あるいは、受電アンテナ２Ｂを、受電アンテナ２よりも大きくすることができる。受電アンテナ２Ｂでは、底面に円形の開口面を配置しているので、送電電波５がどの方向から来る場合でもほぼ同じ大きさの有効開口面積になり、ビーム伝送効率ηが向上する。

受電アンテナ２Ｂの開口面に空気を通す通気口を設けてもよい。円錐面の背面にも通気口を設けて、受電アンテナ２Ｂの内部と外部とで空気が通るようにしてもよい。開口面と背面の間で空気が流れる、あるいは背面と背面の間で空気が通り抜ける構造を有してもよい。受電アンテナ２Ｂの内部と外部とで空気が通る通気構造を有することで、ドローン４が移動する際に、受電アンテナによる空気抵抗を低減できる。また、風が吹く場合に、受電アンテナが風から受ける力を小さくできる。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。

実施の形態４．
実施の形態４は、鉛直方向に略平行に設けた複数の平面アンテナで受電アンテナを構成する場合である。略平行とは、平行な場合との角度差が数度程度以下である場合である。受電アンテナ２Ｃでは、複数の平面アンテナを水平面では直交する２方向に配置する。２方向のそれぞれで複数の平面アンテナを配置する。受電アンテナ２Ｃでは、回転翼の回転軸に平行な方向から見る場合に、平面アンテナの側面が格子状に見えるように平面アンテナを配置して構成する。実施の形態４に係る空中移動体への送電システムの構成について、図２４から図２９を参照して説明する。図２４は、実施の形態４に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図である。図２５から図２７は、実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の構成を説明する正面図、側面図および平面図である。図２８は、送電される空中移動体の断面図である。図２８は、図２７に示すＣ－Ｃ断面での断面図である。図２９は、実施の形態４に係る空中移動体への送電システムの機能構成を説明するブロック図である。

無線送電システム１００Ｃは、送電装置１Ｃと、ドローン４Ｃとを主に有して構成される。ドローン４Ｃは、受電アンテナ２Ｃを含む受電装置３Ｃを搭載する。受電アンテナ２Ｃは、斜め下から送電される場合に送電電波５を受信できる開口面の面積が大きくなる。送電装置１Ｃは、斜め上に送電電波５を放射しやすくする構造を有する。図２４から図２７では、ドローン４ＣのＸ軸方向の側の地上に設置された送電装置１Ｃから斜め上に送電電波５が放射される場合を示す。

受電アンテナ２Ｃは、略直方体の外形を有する。受電アンテナ２Ｃは、ＸＺ平面に平行な３枚の平面アンテナと、ＹＺ平面に平行な３枚の平面アンテナをＺ軸の方向から見て格子状に組み合わせて構成する。各平面アンテナは、表面および裏面の両面で送電電波５を受信できる。受電アンテナ２Ｃは、表面または裏面のどちらか一方だけで送電電波５を受信できる平面アンテナを有してもよい。受信アンテナ２Ｃでは、下降気流１７が流れる方向に平行に開口面が設けられる。受信アンテナ２Ｃは、下降気流１７に対して抗力をほとんど発生しない。そのため、受電アンテナ２Ｃでは、下降気流１７への影響を考慮することなく開口面の大きさを設計できる。

受電アンテナ２Ｃでは、Ｘ軸の正の方向に平行な方向がＸＹ平面（回転軸垂直平面）における第１表方向である。Ｙ軸の正の方向に平行な方向がＸＹ平面において第１表方向と交差する第２表方向である。第１表方向と第２表方向が交差する角度は、直角でなくてもよい。Ｘ軸の負の方向に平行な方向が、第１表方向の反対の方向を向いた第１裏方向である。Ｙ軸の負の方向に平行な方向が、第２表方向の反対の方向を向いた第２裏方向である。ＹＺ平面に平行でありかつＸ軸の正の方向を向いた平面アンテナの開口面が、第１表方向受電面である。ＸＺ平面に平行でありかつＹ軸の正の方向を向いた平面アンテナの開口面が、第２表方向受電面である。ＹＺ平面に平行でありかつＸ軸の負の方向を向いた平面アンテナの開口面が、第１表方向受電面の反対側の面に設けられた第１裏方向受電面である。ＸＺ平面に平行でありかつＹ軸の負の方向を向いた平面アンテナの開口面が、第２表方向受電面の反対側の面に設けられた第２裏方向受電面である。

図２５に示すように、受電アンテナ２Ｃでは４個の角筒の内面の位置に配置された１６枚の平面アンテナと、角筒の外面の位置に配置された８枚の平面アンテナと、角筒から突出するように配置された２４枚の平面アンテナを有する。受電アンテナ２Ｃの高さを、変数Ｈ_４で表す。角筒の内面の１辺の長さを変数Ｌ_４で表し、角筒から突出する平面アンテナの長さを変数Ｌ_４Ｓで表す。受電アンテナ２Ｃでは、Ｌ_４Ｓ＝Ｌ_４とする。受電アンテナ２Ｃにおいて、Ｌ_４*Ｈ_４の開口面積を有する平面アンテナを単位平面アンテナと呼ぶ。Ｌ_４を単位長さと呼ぶ。Ｈ_４を単位高さと呼ぶ。Ｘ軸方向またはＹ軸方向において並んで配置される単位平面アンテナの数を並列数と呼ぶ。受電アンテナ２Ｃは、Ｘ軸に平行な方向から見ると６個の開口面を有する平面アンテナが完全に重なり、Ｙ軸に平行な方向から見ても６個の開口面を有する平面アンテナが完全に重なる。受電アンテナでは、Ｘ軸およびＹ軸に平行な方向の少なくとも一方から見て、並んで配置された複数の平面アンテナの少なくとも一部が重なるように設けられていればよい。

受電アンテナ２Ｃの開口面の面積を、変数Ａr_４で表す。開口面積Ａr_４は、以下のように計算できる。受電アンテナ２Ｃは、４８枚の単位平面アンテナに相当する開口面積を有する。
Ａr_４＝４８*Ｌ_４*Ｈ_４ (17)
なお、受電アンテナ２Ｃでは、互いに表および裏の位置関係を有する２枚の平面アンテナが同時に送電電波５を受信することはできない。そのため、受電アンテナ２Ｃで実際に使用できる最大の開口面の面積（有効最大開口面積と呼ぶ）を、変数Ａr_４１で表す。開口面積Ａr_４１は、以下のように計算できる。
Ａr_４１＝２４*Ｌ_４*Ｈ_４ (18)
送電アンテナ６Ｃと受電アンテナ２Ｃの位置関係によっては、並んで配置された手前側の平面アンテナが奥側の平面アンテナを遮蔽する。遮蔽に関しては、後で検討する。

送電装置１Ｃは、送電アンテナ６Ｃ、回転架台２４および送電制御装置１８Ｃを有する。送電アンテナ６Ｃは、開口面を傾斜させて回転架台２４の上に設置される。回転架台２４は、鉛直な方位角回転軸の回りに回転する。送電制御装置１８Ｃは、送電アンテナ６Ｃおよび回転架台２４を制御して、送電アンテナ６Ｃの指向方向の方位角を変更する。

送電アンテナ６Ｃは、４個の送電アンテナユニット２５を有する。４個の送電アンテナユニット２５が、縦に２個、横に２個近接して配置される。４個の送電アンテナユニット２５で、１個の送電アンテナ６Ｃを構成する。２個、３個あるいは５個以上の送電アンテナユニットで、送電アンテナを構成してもよい。

送電アンテナユニット２５は、１段素子モジュール１９Ｐと、２段素子モジュール１９Ｓという、２種類の素子モジュール１９を有する。送電アンテナユニット２５は、１個の送信信号生成部２０と、複数個の素子送電アンテナ７と、１個の１段素子モジュール１９Ｐと、１個の分配回路２１と、複数個の２段素子モジュール１９Ｓとを有する。２段素子モジュール１９Ｓの個数は、素子送電アンテナ７と同数である。１段素子モジュール１９Ｐおよび２段素子モジュール１９Ｓは、同じ構造である。１段素子モジュール１９Ｐおよび２段素子モジュール１９Ｓは、移相器２２と増幅器２３を有する。送信信号生成部２０が出力する送信信号は、１段素子モジュール１９Ｐに入力される。１段素子モジュール１９Ｐが出力する送信信号は、分配回路２１により分配されて各２段素子モジュール１９Ｓに入力される。各２段素子モジュール１９Ｓが出力する送信信号は、対応する１個の素子送電アンテナ７に入力される。

送電装置１Ｃは、回転架台２４を有する。回転架台２４は、鉛直な方位角回転軸の回りに回転できる。回転架台２４は、時計回りおよび反時計回りに無限に回転できる。送電アンテナ６Ｃは、回転架台２４の上に設置される。送電アンテナ６Ｃは、水平面に対して開口面が例えば６０度の角度をなすように、回転架台２４の上に設置される。回転架台２４が回転すると、送電アンテナ６Ｃは回転する。送電制御装置１８Ｃは、回転架台２４も制御する

回転架台２４は、送電アンテナ６Ｃを機械的に回転させることで放射方向を変更する送電アンテナ駆動装置である。回転架台２４は、水平面を基準平面として、基準平面に対して傾斜させて送電アンテナ６Ｃを支持する。回転架台２４は、基準平面に垂直な回転軸である方位角回転軸の回りに送電アンテナ６Ｃを回転させる。

無線送電システム１００Ｃでは、ドローン４Ｃは、送電アンテナ６Ｃから見た場合の仰角が決められた範囲、例えば１０度から５０度程度になる位置で移動および静止する。ドローン４Ｃが送電アンテナ６Ｃに対して決められた範囲の仰角になる位置に存在することで、受電アンテナ２Ｃがより多くの送電電波５を受信できる。受電アンテナ２Ｃでは、水平方向を向いた複数の開口面が水平方向に重なるように配置されている。ドローン４Ｃの真下から鉛直方向の上方に放射される送電電波５は、受電アンテナ２Ｃでは受信できない。水平方向に放射される送電電波５は、送電電波５が放射される方向に並んだ受電アンテナ２Ｃの最も送電装置１Ｃに近い１枚の開口面だけで受信できる。斜め下から放射される送電電波５は、受電アンテナ２Ｃは複数枚の開口面で受信できる。

送電アンテナ６Ｃと受電アンテナ２Ｃとの位置関係により、受電アンテナ２Ｃが受信できる送電電波５の量について検討する。計算を簡単にするために、以下を仮定する。
(A)受電アンテナ２Ｃに対して、送電電波５はＸＺ平面に平行な方向から放射される。
(B)ＸＺ平面で送電電波５は、仰角ζの方向に平行に放射される。
受電アンテナ２Ｃにおいて遮蔽を考慮した有効開口面積を、変数Ａ_ｒ４ａで表す。投影有効開口面積は、受電アンテナの有効開口面積を、送電電波５の放射方向に対して垂直な平面に投影した面積である。受電アンテナ２Ｃの投影有効開口面積を、変数Ａ_ｒ４ｂで表す。

仰角ζを決めると、有効開口面積Ａ_ｒ４ａは以下のように計算できる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_４/Ｌ_４)で、
Ａ_ｒ４ａ＝Ｌ_４*(４*Ｈ_４+８*Ｌ_４*tanζ) (19-1)
tan^-1(Ｈ_４/Ｌ_４)≦ζで、
Ａ_ｒ４ａ＝１２*Ｌ_４*Ｈ_４ (19-2)
投影有効開口面積Ａ_ｒ４ｂと有効開口面積Ａ_ｒ４ａの間には、以下の関係がある。
Ａ_ｒ４ｂ＝Ａ_ｒ４ａ*cosζ (20)

式(20)を式(19-1),(19-2)に代入して、以下の式が得られる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_４/Ｌ_４)で、
Ａ_ｒ４ｂ＝Ｌ_４*(４*Ｈ_４*cosζ+８*Ｌ_４*sinζ) (21-1)
tan^-1(Ｈ_４/Ｌ_４)≦ζで、
Ａ_ｒ４ｂ＝１２*Ｌ_４*Ｈ_４*cosζ (21-2)
式(21-1),(21-2)の右辺を、２４*Ｌ_４*Ｈ_４で割ると、以下となる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_４/Ｌ_４)で、
Ａ_ｒ４ｂ＝(１/６)*cosζ
+(１/３)*(Ｌ_４/Ｈ_４)*sinζ (22-1)
tan^-1(Ｈ_４/Ｌ_４)≦ζで、
Ａ_ｒ４ｂ＝(１/２)*cosζ (22-2)
式(22-1),(22-2)で計算される投影有効開口面積Ａ_ｒ４ｂを、正規化した投影有効開口面積と呼ぶ。

別のケースとして、以下を仮定する場合についても検討する。
(C)受電アンテナ２Ｃに対して、Ｘ軸に対して４５度の角度をなすＸＹ平面上に存在する直線およびＺ軸を含む平面（斜交ＸＺ平面）に平行な方向から、送電電波５は放射される。
(D)斜交ＸＺ平面で送電電波５は、仰角ζの方向に平行に放射される。
上記(C)および(D)が成立する場合での受電アンテナ２Ｃの有効開口面積を、変数Ａ_ｒ４ｃで表す。投影有効開口面積を、変数Ａ_ｒ４ｄで表す。

仰角ζを決めると、有効開口面積Ａ_ｒ４ｃは以下のように計算できる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))で、
Ａ_ｒ４ｃ＝Ｌ_４*(６*Ｈ_４
+１８√(２)*Ｌ_４*tanζ) (23-1)
tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))≦ζで、
Ａ_ｒ４ｃ＝Ｌ_４*Ｈ_４*(２４‐９*(Ｈ_４/(√(２)
*Ｌ_４*tanζ))) (23-2)
投影有効開口面積Ａ_ｒ４ｄと有効開口面積Ａ_ｒ４ｃの間には、以下の関係がある。
Ａ_ｒ４ｄ＝Ａ_ｒ４ｃ*(１/√(２))*cosζ (24)

式(24)を式(23-1),(23-2)に代入して、以下の式が得られる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))で、
Ａ_ｒ４ｄ＝Ｌ_４*((６/√(２))*Ｈ_４*cosζ
+９*Ｌ_４*sinζ) (25-1)
tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))≦ζで、
Ａ_ｒ４ｄ＝Ｌ_４*Ｈ_４
*(１２√(２)
‐(９/２)*(Ｈ_４/(Ｌ_４*tanζ)))
*cosζ (25-2)

式(25-1),(25-2)の右辺を、２４*Ｌ_４*Ｈ_４で割って正規化すると、以下となる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))で、
Ａ_ｒ４ｄ＝(１/４√(２))*cosζ
+(３/８)*(Ｌ_４/Ｈ_４)*sinζ (26-1)
tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))≦ζで、
Ａ_ｒ４ｄ＝((１/√(２))
‐(３/１６)*(Ｈ_４/(Ｌ_４*tanζ)))
*cosζ (26-2)

図３０に、Ｈ_４/Ｌ_４＝０．５とＨ_４/Ｌ_４＝１．０に設定して、仰角ζの変化に対する正規化した投影有効開口面積Ａ_ｒ４ｂおよびＡ_ｒ４ｄの変化を表すグラフを示す。太い実線が、Ｈ_４/Ｌ_４＝０．５でのＡ_ｒ４ｄの変化を表すグラフである。細い実線が、Ｈ_４/Ｌ_４＝０．５でのＡ_ｒ４ｂの変化を表すグラフである。太い長破線が、Ｈ_４/Ｌ_４＝１．０でのＡ_ｒ４ｄの変化を表すグラフである。細い長破線が、Ｈ_４/Ｌ_４＝１．０でのＡ_ｒ４ｂの変化を表すグラフである。決められたＨ_４/Ｌ_４およびζの値に対して、送電電波５を放射させるＸＹ平面での方向を変化させた場合に、Ａ_ｒ４ｂは投影有効開口面積の最小値になり、Ａ_ｒ４ｄは投影有効開口面積の最大値になる。送電電波５が受電アンテナ２Ｃに対して、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜した方向から入射する場合での受電アンテナ２Ｃの投影有効開口面積は、Ａ_ｒ４ｄとＡ_ｒ４ｂに挟まれた領域に存在する値になる。投影有効開口面積を計算する際に送電電波５が平行であると仮定した。実際には、送電アンテナ６Ｃと受電アンテナ２Ｃの間の距離Ｄは近傍界になる距離であり、送電電波５が拡散して放射される場合がある。送電電波５が拡散して放射される場合には、遮蔽率はここで示した値よりも大きくなる。ここで示した計算式は、距離Ｄが近傍界の上限未満の場合においても上限から大きく離れない範囲では誤差が大きくないと推定される。

図３０を見ると、受電アンテナ２Ｃでは、受電アンテナを構成する単位平面アンテナの開口面積(Ｌ_４*Ｈ_４)が同じ場合には、Ｈ_４/Ｌ_４が小さい場合に、投影有効開口面積が大きくできることが分かる。回転軸方向から見た受電アンテナの寸法（ＸＹ寸法と呼ぶ）は、ドローンの大きさに応じて決まる。単位長さＬ_４は、ＸＹ寸法と並列数から決まる。投影有効開口面積ができるだけ大きくなるように、ＸＹ寸法、並列数、単位長さＬ_４および単位高さＨ_４を決める。受電アンテナのＸ軸での長さとＹ軸での長さを同じにしたが、異なってもよい。単位長さＬ_４、単位高さＨ_４および並列数の少なくとも一つは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向で異なってもよい。単位平面アンテナとは異なる形状の平面アンテナを有してもよい。区分された平面アンテナごとに長さおよび高さの少なくとも一方が変化してもよい。

受電アンテナ２Ｃにおいて、角筒を構成する部分から突出する平面アンテナの長さＬ_４ｓを変化させた場合の正規化したＡ_ｒ４ｄについて検討する。Ｌ_４ｓ＝０の場合のＡ_ｒ４ｄは、以下の式で計算できる。なお、Ａ_ｒ４ｂは、Ｌ_４ｓの値が変化しても変化しない。
ζ≦tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))で、
Ａ_ｒ４ｄ＝(１/３√(２))*cosζ
+(１/３)*(Ｌ_４/Ｈ_４)*sinζ (27-1)
tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))≦ζで、
Ａ_ｒ４ｄ＝((１/√(２))
‐(１/６)*(Ｈ_４/(Ｌ_４*tanζ)))
*cosζ (27-2)

Ｌ_４ｓ＝Ｌ_４/２の場合のＡ_ｒ４ｄは、以下の式で計算できる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))で、
Ａ_ｒ４ｄ＝(５√(２)/３６)*cosζ
+(７/２４)*(Ｌ_４/Ｈ_４)*sinζ) (28-1)
tan^-1(Ｈ_４/(√(２)*Ｌ_４))≦ζ
かつ、ζ≦tan^-1((√(２)*Ｈ_４)/Ｌ_４)で、
Ａ_ｒ４ｄ＝((１３√(２)/３６)
‐(１/９)*(Ｈ_４/(Ｌ_４*tanζ)))*cosζ
＋(５/７２)*(Ｌ_４/Ｈ_４)*sinζ) (28-2)
tan^-1((√(２)*Ｈ_４)/Ｌ_４)≦ζで、
Ａ_ｒ４ｄ＝((１/√(２)
‐(１/４)*(Ｈ_４/(Ｌ_４*tanζ)))
*cosζ (28-3)

図３１に、受電アンテナ２Ｃでの角筒から突出する平面アンテナの長さが異なる場合での仰角の変化に対する投影有効開口面積の変化を表すグラフを示す。図３１では、Ｈ_４/Ｌ_４＝０．５において、Ａ_ｒ４ｂとＬ_４s＝Ｌ_４、Ｌ_４s＝Ｌ_４/２、Ｌ_４s＝０の場合のＡ_ｒ４ｄの仰角ζの変化に対するグラフを示す。Ａ_ｒ４ｂを細い実線で示す。Ａ_ｒ４ｄは、Ｌ_４s＝Ｌ_４の場合を太い実線で、Ｌ_４s＝０の場合を一点鎖線で、Ｌ_４s＝Ｌ_４/２の場合を長破線で示す。仰角ζがどの値であっても、Ｌ_４s＝０の場合のＡ_ｒ４ｄが最大になる。また、ζ＞約８度では、Ｌ_４s＝Ｌ_４の場合のＡ_ｒ４ｄが、Ｌ_４s＝Ｌ_４/２の場合のＡ_ｒ４ｄよりも大きい。受電アンテナ２Ｃでは、他の平面アンテナに遮蔽される可能性が無い部分の面積の割合が大きいほど、Ａ_ｒ４ｄが大きくなる。

図２４から図２７に示すドローン４Ｃでは、受電アンテナ２Ｃを開口面がＸ軸およびＹ軸に平行になるように機体１３に接続している。受電アンテナ２Ｃの開口面と機体１３に対するＸＹ平面における角度は、図２７などに示す角度でなくてもよい。例えば、受電アンテナ２Ｃの開口面がＸ軸およびＹ軸と４５度の角度をなす場合であるドローン４Ｃ１をドローン４Ｃの第１の変形例と呼ぶ。ドローン４Ｃ１の平面図および正面図を、図３２に示す。図３２(A)がドローン４Ｃ１の平面図であり、図３２(B)がドローン４Ｃ１の正面図である。ドローン４Ｃ１は、ドローン４Ｃと同様に送電電波５を受信できる。

受電アンテナ２Ｃでは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に並ぶように配置した平面アンテナの高さを同じにした。受電アンテナは、高さが異なる平面アンテナを有してもよい。並ぶ平面アンテナの下端を揃えて、遮蔽されない位置の平面アンテナの高さを遮蔽される平面アンテナの高さよりも高くしてもよい。Ｘ軸方向およびＹ軸方向の少なくとも一方で中央の位置に配置される平面アンテナの高さを高くして、下端が他よりも下に出るようにしてもよい。その際には、中央の位置の平面アンテナにより遮蔽される位置には、平面アンテナを配置しないようにしてもよい。

受電アンテナ２Ｃの２個の変形例を示す。図３３に、第１の変形例の受電アンテナ２Ｃ１を示す。受電アンテナ２Ｃ１では、平面アンテナが４個の角筒だけを構成する。角筒の内面に存在する遮蔽される位置の平面アンテナの高さを低くする場合である図３３(A)に平面図を示し、図３３(B)に正面図を示し、図３３(C)に側面図を示し、図３３(D)に断面図を示す。図３３(D)は、図３３(c)に示すＭ－Ｍ断面での断面図である。受電アンテナ２Ｃ１のＸＹ寸法および高さは、受電アンテナ２Ｃと同じである。受電アンテナ２Ｃ１では、角筒から突出する平面アンテナを有しないので、受電アンテナ２Ｃ１の単位長さＬ_４は受電アンテナ２Ｃでの値の２倍である。図３３(A)には、機体１３および回転翼８を破線で示す。

図３４に、第２の変形例の受電アンテナ２Ｃ２を示す。受電アンテナ２Ｃ２のＸＹ寸法は、受電アンテナ２Ｃ１と同じである。受電アンテナ２Ｃ２の高さは、受電アンテナ２Ｃ１よりも高い。受電アンテナ２Ｃ２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向で中央の位置に配置される平面アンテナのＺ方向の長さを長くして、下端が他の部分の平面アンテナよりも下に出るようにしている。図３４(A)に平面図を示し、図３４(B)に正面図を示し、図３４(C)に側面図を示し、図３４(D)に断面図を示す。図３４(D)は、図３４(c)に示すＮ－Ｎ断面での断面図である。図３４(B)に示す正面図および図３４(C)に示す側面図では、受電アンテナ２Ｃ２の下側の半分に、受電アンテナ２Ｃ２の図における中央の位置に平面アンテナの側面が見える。

受電アンテナ２Ｃ１、２Ｃ２では、遮蔽されることが無い平面アンテナの割合が、受電アンテナ２Ｃの場合よりも大きい。そのため、受電アンテナ２Ｃ１、２Ｃ２での正規化した投影有効開口面積は、受電アンテナ２Ｃでの値よりも大きい。

動作を説明する。図３５は、実施の形態４に係る空中移動体への送電システムで空中移動体へ無線送電する手順を説明するフローチャートである。図３５について、実施の形態１の場合の図９と相異する点を説明する。ステップＳ０３Ｃで、バッテリ１１に蓄えられた電力を使用してドローン４Ｃが送電装置１Ｃから見て決められた範囲の仰角になる上空で移動または静止する。ステップＳ０６Ｃで、回転架台５２の方位角および送電電波５の位相を制御して、ドローン４Ｃが有する受電アンテナ２Ｃが存在する方向に送電装置１Ｃが送電電波５を放射する。

ドローン４Ｃは、従来よりも大きい開口面積を有する受電アンテナ２Ｃを備える。ドローン４Ｃが受電する電力が消費する電力よりも大きい場合は、ドローン４は、どんなに長い時間であっても、必要な作業が終了するまで飛行を継続できる。受電する電力よりも消費する電力が大きい場合でも、飛行中に無線送電されない場合よりも、ドローン４Ｄは連続飛行時間を長くできる。

受電アンテナ２Ｃでは、鉛直方向に略平行に設けた複数の平面アンテナが四角筒を構成する。四角筒とは、断面が四角形である筒である。受電アンテナ２Ｃでは、平面アンテナが構成する四角筒の断面が正方形である。四角筒の断面は、長方形、平行四辺形、台形あるいは任意の四角形でもよい。平面アンテナが三角筒あるいは六角筒を構成してもよい。デッドスペースが発生するが、断面が八角形になる八角筒を構成してもよい。受電アンテナは、鉛直方向に略平行に設けた複数の平面アンテナを有するが、筒を構成しない形状のものでもよい。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。

空中移動体４Ｃの第２の変形例を説明する。空中移動体４Ｆは、回転軸方向（鉛直方向）に略平行に整流回路などを設けた基板３１を配置し、基板の下側の側面に接続した線状の受電アンテナ２Ｆを設ける。空中移動体４Ｆは、受電アンテナ２Ｆを含む受電装置３Ｆを搭載する。受電アンテナ２Ｆは、電力を伝送する送電電波５を受信する。基板３１および受電アンテナ２Ｆは、回転軸方向から見て格子状に配置する。図３６に、空中移動体４Ｃの第２の変形例である空中移動体４Ｆの構成を説明する図を示す。図３６(A)が平面図であり、図３６(B)が正面図であり、図３６(C)が底面図である。基板３１は、回転軸方向（鉛直方向）に略平行に格子状に設けられる。基板３１の下端には、基板３１の下端が延在する方向に平行に線状の受電アンテナ２Ｆが存在する。受電アンテナ２Ｆは、断面が円形の棒状のアンテナである。受電アンテナ２Ｆの長さは、側面から見て格子状の基板の１個の格子の間隔よりも少し短い。基板３１の下側の側面に、受電アンテナ２Ｆの中央部が固定される。基板３１および受電アンテナ２Ｆは、回転翼８が発生させる下降気流を妨げない。

空中移動体４Ｆでも、空中移動体４Ｃと同様な手順で無線送電される。

回転軸方向から見た場合に、基板の側面がひし形あるいは長方形の格子あるいはハニカム構造を形成するようにしてもよい。複数の基板３１を、平行に設けるようにしてもよい。複数の基板３１を回転軸方向に略平行に配置し、基板３１の下側の側面に線状の受電アンテナを基板に平行に設けるものであればよい。回転軸方向に垂直なＸＹ平面における第１の方向を向く基板３１、およびＸＹ平面において第１の方向と交差する方向である第２の方向を向く基板３１が存在するように複数の基板３１を配置すればよい。

実施の形態５．
実施の形態５は、受電アンテナを、鉛直方向に略平行に設けた複数の平面アンテナを回転翼の回転軸に平行な方向から見る場合にハニカム状に配置して構成する場合である。実施の形態５に係る空中移動体への送電システムの構成について、図３７から図４０を参照して説明する。図３７から図３９は、実施の形態５に係る空中移動体への送電システムで送電される空中移動体の構成を説明する正面図、側面図および平面図である。図４０は、送電される空中移動体の断面図である。図４０は、図３９に示すＤ－Ｄ断面での断面図である。

無線送電システム１００Ｄは、送電装置１Ｃと、ドローン４Ｄとを主に有して構成される。ドローン４Ｄは、受電アンテナ２Ｄを含む受電装置３Ｄを搭載する。図３７から図３９には、ドローン４Ｄと送電装置１Ｃとの位置関係が、図２４から図２７に示すドローン４Ｃと送電装置１Ｃとの位置関係と同じである場合を示す。

受電アンテナ２Ｄは、ハニカム構造を有する。受電アンテナ２Ｄは、ＹＺ平面に平行な７枚の平面アンテナと、ＸＹ平面上に存在しＸ軸の正の方向と反時計回りに６０度（＋６０度）の角度をなす直線およびＺ軸を含む平面に平行な６枚の平面アンテナ、およびＸＹ平面上に存在しＸ軸の正の方向と時計回りに６０度（－６０度）の角度をなす直線およびＺ軸を含む平面に平行な６枚の平面アンテナをＺ軸の方向から見てハニカム構造になるように組み合わせて構成する。各平面アンテナは、表面および裏面の両面で送電電波５を受信できる。

ＹＺ平面に平行な７枚の平面アンテナは、Ｘ軸に平行な方向から見ると、２枚、３枚、２枚の３組に分かれて、それぞれの組の平面アンテナは完全に重なる。ＸＹ平面上に存在しＸ軸の正の方向と＋６０度の角度をなす直線およびＺ軸を含む平面に平行な６枚の平面アンテナは、３枚ずつの２組に分かれて、ＸＹ平面においてＸ軸の正の方向と＋６０度の角度をなす方向から見ると、それぞれの組の平面アンテナは完全に重なる。ＸＹ平面上に存在しＸ軸の正の方向と－６０度の角度をなす直線およびＺ軸を含む平面に平行な６枚の平面アンテナは、３枚ずつの２組に分かれて、ＸＹ平面においてＸ軸の正の方向と－６０度の角度をなす方向から見ると、それぞれの組の平面アンテナは完全に重なる。

受電アンテナ２Ｄは、表面または裏面のどちらか一方だけで送電電波５を受信できる平面アンテナを有してもよい。受電アンテナ２Ｄでは、各平面アンテナの開口面が、下降気流１７が流れる方向に平行に設けられる。受信アンテナ２Ｄは、下降気流１７に対して抗力をほとんど発生しない。そのため、受電アンテナ２Ｄでは、下降気流１７への影響を考慮することなく、開口面の大きさを設計できる。受信アンテナ２Ｄは、ハニカム構造を構成しない開口面を有してもよい。

受電アンテナ２Ｄでは、Ｘ軸の正の方向に平行な方向がＸＹ平面（回転軸垂直平面）における第１表方向である。ＸＹ平面においてＸ軸の正の方向と反時計回りに６０度（＋６０度）の角度をなす方向が第２表方向である。ＸＹ平面においてＸ軸の正の方向と時計回りに６０度（－６０度）の角度をなす方向が第３表方向である。第１表方向と反対側の方向が、ＸＹ平面における第１裏方向である。第２表方向と反対側の方向が、ＸＹ平面における２裏方向である。第３表方向と反対側の方向が、ＸＹ平面における第３裏方向である。ＹＺ平面に平行でありかつＸ軸の正の方向（第１表方向）を向いた平面アンテナの開口面が、第１表方向受電面である。ＹＺ平面に平行でありかつＸ軸の負の方向（第１裏方向）を向いた平面アンテナの開口面が、第１裏方向受電面である。第２表方向を向く平面アンテナの開口面が、第２表方向受電面である。第２裏方向を向く平面アンテナの開口面が、第２裏方向受電面である。第２表方向受電面および第２裏方向受電面は、ＹＺ平面に－６０度の角度をなしてＺ軸を含む平面に平行な平面アンテナの表側および裏側の開口面である。第３表方向を向く平面アンテナの開口面が、第３表方向受電面である。第３裏方向を向く平面アンテナの開口面が、第３裏方向受電面である。第３表方向受電面および第３裏方向受電面は、ＹＺ平面に＋６０度の角度をなしてＺ軸を含む平面に平行な平面アンテナの表側および裏側の開口面である。

受電アンテナ２Ｄでは、第１表方向と第２表方向はＸＹ平面において互いに６０度の角度をなす。第１表方向と第２表方向は、ＸＹ平面において互いに交差する方向であればよい。受電アンテナ２Ｄでは、第１表方向と第３表方向は、ＸＹ平面において互いに６０度の角度をなす。第１表方向と第３表方向は、ＸＹ平面において互いに交差する方向であればよい。第１表方向受電面と第２表方向受電面は、互いに隣接する受電面であればよい。第３表方向受電面は、第１表方向受電面と第２表方向受電面とが隣接する側とは反対側で、第１表方向受電面と隣接する受電面であればよい。第１表方向、第２表方向および第３表方向の何れか少なくとも１つの方向から見る場合に、その方向を向く複数の平面アンテナが少なくとも一部が重なるように複数の平面アンテナを設ければよい。

受電アンテナ２Ｄは、機体１３に対するＸＹ平面における角度を変更してもよい。図３９などに示す場合よりも受電アンテナ２ＤをＺ軸の回りに４５度だけ時計回りに回転させる場合には、図４１に示すドローン４Ｄ１となる。図４１は、実施の形態５で送電される空中移動体の変形例の構成を説明する平面図および側面図である。図４１(A)が、ドローン４Ｄ１の平面図である。図４１(B)がドローン４Ｄ１の正面図である。ドローン４Ｄ１では、回転翼８による下降気流１７が、受電アンテナ２Ｄが有する４個の六角筒に分かれて流れる。ドローン４Ｄ１では、ドローン４Ｄよりも下降気流１７に対して発生する抗力が小さくなる。

図３９に示すように、受電アンテナ２Ｄでは４個の六角筒の内面の位置に配置された２４枚の平面アンテナと、六角筒の外面の位置に配置された１４枚の平面アンテナとを有する。六角筒の内面の１辺の長さを、変数Ｌ_５で表す。受電アンテナ２Ｄの高さを、変数Ｈ_５で表す。受電アンテナ２Ｄの開口面の面積を、変数Ａr_５で表す。開口面積Ａr_５は、以下のように計算できる。
Ａr_５＝３８*Ｌ_５*Ｈ_５ (29)
なお、送電電波５は、１方向から放射されるので、表および裏の位置関係を有する２枚の平面アンテナの中で一方だけで受電できる。受電アンテナ２Ｄの有効最大開口面積を、変数Ａr_５１で表す。開口面積Ａr_５１は、以下のように計算できる。
Ａr_５１＝１９*Ｌ_５*Ｈ_５ (30)
送電アンテナ６Ｃと受電アンテナ２Ｃの位置関係によっては、決められた方向に並ぶように配置された手前側の平面アンテナが奥側の平面アンテナを遮蔽する。

受電アンテナ２ＤのＸ軸方向での長さを、受電アンテナ２ＣのＸ軸方向での長さと同じにする場合には、Ｌ_５＝(２/√(３))*Ｌ_４である。受電アンテナ２Ｄでは、正対する受電面の間隔は√(３)*Ｌ_５である。Ｌ_５＝(２/√(３))*Ｌ_４である場合には、√(３)*Ｌ_５＝２*Ｌ_４である。つまり、受電アンテナ２Ｄでの正対する受電面の間隔は、受電アンテナ２Ｃでの間隔（Ｌ_４）の２倍になる。

送電アンテナ６Ｃと受電アンテナ２Ｄの位置関係により、受電アンテナ２Ｄが受信できる送電電波５の量について検討する。計算を簡単にするために、以下を仮定する。
(A)受電アンテナ２Ｄに対して、送電電波５はＸＺ平面に平行な方向から放射される。
(B)ＸＺ平面で送電電波５は、仰角ζの方向に平行に放射される。
受電アンテナ２Ｄにおいて遮蔽を考慮した有効開口面積を、変数Ａ_ｒ５ａで表す。受電アンテナ２Ｄの投影有効開口面積を、変数Ａ_ｒ５ｂで表す。

仰角ζが決まると、受電アンテナ２Ｄの有効開口面積Ａ_ｒａは以下のように計算できる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_５/(√(３)*Ｌ_５))で、
Ａ_ｒ５ａ＝(７*Ｈ_５＋８*√(３)*Ｌ_５*tanζ)
*Ｌ_５ (31-1)
tan^-1(Ｈ_５/(√(３)*Ｌ_５))≦ζで、
Ａ_ｒ５ａ＝(１９－４*(Ｈ_５/(√(３)*Ｌ_５*tanζ))
*Ｈ_５*Ｌ_５ (31-2)

仰角ζが決まると、受電アンテナ２Ｄの投影有効開口面積Ａ_ｒ５ｂは以下のように計算できる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_５/(√(３)*Ｌ_５))で、
Ａ_ｒ５ｂ＝(５*Ｈ_５*cosζ＋６*√(３)
*Ｌ_５*sinζ)*Ｌ_５ (32-1)
tan^-1(Ｈ_５/(√(３)*Ｌ_５))≦ζで、
Ａ_ｒ５ｂ＝(１３－２*(Ｈ_５/(√(３)*Ｌ_５*tanζ))
*Ｈ_５*Ｌ_５*cosζ (32-2)

Ａ_ｒ５ｂを１９*Ｌ_５*Ｈ_５で割って正規化すると、以下となる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_５/(√(３)*Ｌ_５))で、
Ａ_ｒ５ｂ＝(５/１９)*cosζ
＋(６√(３)/１９)
*(Ｌ_５/Ｈ_５)*sinζ (33-1)
tan^-1(Ｈ_５/(√(３)*Ｌ_５))≦ζで、
Ａ_ｒ５ｂ＝(１３/１９)*cosζ
‐(２/(１９√(３)))
*(Ｈ_５/Ｌ_５)*(cosζ/tanζ) (33-2)

別のケースとして、以下を仮定する場合についても検討する。
(C)受電アンテナ２Ｄに対して、Ｙ軸に対して３０度の角度をなすＸＹ平面上に存在する直線およびＺ軸を含む平面（斜交ＹＺ平面）に平行な方向から、送電電波５は放射される。
(D)斜交ＹＺ平面で送電電波５は、仰角ζの方向に平行に放射される。
上記(C)および(D)が成立する場合での受電アンテナ２Ｄの有効開口面積を、変数Ａ_ｒ５ｃで表す。投影有効開口面積を、変数Ａ_ｒ５ｄで表す。

仰角ζが決まると、有効開口面積Ａ_ｒ５ｃは以下のように計算できる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_５/(２*Ｌ_５))で、
Ａ_ｒ５ｃ＝(５*Ｈ_５＋８*Ｌ_５*tanζ)*Ｌ_５ (34-1)
tan^-1(Ｈ_５/(２*Ｌ_５))≦ζで、
Ａ_ｒ５ｃ＝(１３*Ｌ_５－２*Ｈ_５/tanζ)
*Ｈ_５ (34-2)
投影有効開口面積Ａ_ｒ５ｄと有効開口面積Ａ_ｒ５ｃの間には、以下の関係がある。
Ａ_ｒ５ｄ＝Ａ_ｒ５ｃ*(√(３)/２)*cosζ (35)

式(35)を式(34-1),(34-2)に代入して、以下の式が得られる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_５/(２*Ｌ_５))で、
Ａ_ｒ５ｄ＝(√(３)/２)
*(５*Ｈ_５*cosζ＋８*Ｌ_５*sinζ)
*Ｌ_５ (36-1)
tan^-1(Ｈ_５/(２*Ｌ_５))≦ζで、
Ａ_ｒ５ｄ＝(√(３)/２)
*(１３*Ｌ_５－２*Ｈ_５/tanζ)
*Ｈ_５*cosζ (36-2)

Ａ_ｒ５ｄを１９*Ｌ_５*Ｈ_５で割って正規化すると、以下となる。
ζ≦tan^-1(Ｈ_５/(２*Ｌ_５))で、
Ａ_ｒ５ｄ＝(√(３)/３８)
*(５*cosζ
＋８*(Ｌ_５/Ｈ_５)*sinζ) (37-1)
tan^-1(Ｈ_５/(２*Ｌ_５))≦ζで、
Ａ_ｒ５ｄ＝(√(３)/３８)
*(１３－２*Ｈ_５/(Ｌ_５*tanζ))
*cosζ (37-2)

図４２に、受電アンテナ２Ｄでの仰角ζの変化に対する投影有効開口面積の変化を表すグラフを示す。図４２には、Ｈ_５/Ｌ_５＝０．５の場合とＨ_５/Ｌ_５＝１．０の場合で、Ａ_ｒ５ｂおよびＡ_ｒ５ｄを示す。図４３には、Ｈ_５/Ｌ_５＝０．５の場合で、受電アンテナ２Ｄで投影有効開口面積Ａ_ｒ５ｂおよびＡ_ｒ５ｄの仰角ζの変化に対する変化を、受電アンテナ２Ｃで投影有効開口面積Ａ_ｒ４ｂおよびＡ_ｒ４ｄの仰角ζの変化に対する変化とともに示す。Ｈ_５/Ｌ_５＝０．５の場合のＡ_ｒ５ｂを太い実線で示し、Ａ_ｒ５ｄを細い実線で示す。図４２では、Ｈ_５/Ｌ_５＝１．０の場合のＡ_ｒ５ｂを太い一点鎖線で示し、Ａ_ｒ５ｄを細い一点鎖線で示す。図４３では、Ｈ_４/Ｌ_４＝０．５の場合のＡ_ｒ４ｂを太い一点鎖線で示し、Ａ_ｒ４ｄを細い一点鎖線で示す。

図４２を見ると、受電アンテナ２Ｄでは、単位平面アンテナの開口面積(Ｈ_５*Ｌ_５)が同じ場合には、受電アンテナ２ＤでもＨ_５/Ｌ_５の比率が小さい場合に投影有効開口面積を大きくできることが分かる。図４３を見ると、受電アンテナ２Ｄでは受電アンテナ２Ｃよりも投影有効開口面積を大きくできる。その理由は、隣接する平面アンテナの間の角度が受電アンテナ２Ｄでは１２０度と、受電アンテナ２Ｃでの９０度よりも大きく、送電電波５がどの角度から照射される場合でも受信できる開口面が多くなるからである。また、向かい合う平面アンテナの間隔が、受電アンテナ２Ｄでは√(３)*Ｌ_５であり、受電アンテナ２Ｃの場合のＬ_４より大きい。受電アンテナ２ＤのＸ軸方向での長さを受電アンテナ２Ｃの場合と同じにする場合には、√(３)*Ｌ_５＝２Ｌ_４であり、受電アンテナ２Ｄでは間隔が２倍になる。そのため、受電アンテナ２Ｄでは、同じ仰角ζに対する遮蔽の影響が受電アンテナ２Ｃよりも小さくなる。

無線送電システム１００Ｄは、無線送電システム１００Ｃと同様に動作する。受電アンテナ２Ｄは隣接する開口面と６０度の角度をなす６種類の方向を向いた開口面を有する。そのため、送電アンテナ６Ｃと受電アンテナ２Ｄとの位置関係が変化しても、受電アンテナ２Ｄの方が受電アンテナ２Ｃよりも多くの送電電波５を受信できる。

受電アンテナ２Ｄは、ハニカム構造を構成する平面アンテナだけを有する。受電アンテナは、ハニカム構造を構成しない平面アンテナを有してもよい。ハニカム構造は、断面が正六角形でない六角筒で構成してもよい。断面の六角形において、長さが異なる辺が存在したり、１２０度とは異なる角度の内角が存在したりしてもよい。平面アンテナではなく、ハニカム構造の部分には基板などを配置し、基板の下側に線状アンテナを備えるような受電アンテナを使用してもよい。受電アンテナは、ハニカム構造を構成する部分を有すればよい。

実施の形態６．
実施の形態６は、開口面を鉛直方向に略平行に設けた受電アンテナを有する空中移動体に、鉛直方向に略平行な開口面を有する送電アンテナを有する複数の送電装置から送電する場合である。実施の形態６に係る空中移動体への送電システムの構成について、図４４から図４８を参照して説明する。図４４から図４７は、実施の形態６に係る空中移動体への送電システムの構成を説明する斜視図、正面図、側面図、平面図である。図４８は、実施の形態６に係る空中移動体への送電システムの機能構成を説明するブロック図である。

無線送電システム１００Ｅは、複数の送電装置１Ｅと、ドローン４Ｅとを主に有して構成される。ドローン４Ｅは、受電アンテナ２Ｅを含む受電装置３Ｅを搭載する。図４４から図４７では、受電アンテナ２Ｅと送電アンテナ６Ｅがほぼ同じ高度で開口面がＹＺ平面に平行になり、送電アンテナ６Ｅが、受電アンテナ２Ｅに対してＹ軸方向の正の側に位置する場合を示している。

受電アンテナ２Ｅは、開口面が鉛直方向に略平行に配置される。鉛直方向は、ドローン４Ｅの回転翼８の回転軸方向に平行な方向である。受電アンテナ２Ｅの開口面は、略水平方向を向く。受電アンテナ２Ｅは、略水平な方向に放射される送電電波５を効率よく受電できる。回転翼８が発生する下降気流１７は、受電アンテナ２Ｅの開口面側および背面側を流れる。受電アンテナ２Ｅは、下降気流１７に対してほとんど抗力を発生しない。受電アンテナ２Ｅでは、開口面が回転軸方向に略平行に設けられている構造が抗力低減構造である。

送電装置１Ｅは、開口面が鉛直方向に略平行に配置された送電アンテナ６Ｅを有する。送電アンテナ６Ｅは、開口面の正面方向が水平方向との角度差が決められた上限値以下であるように設置される。複数の送電装置１Ｅは、ドローン４Ｅが飛行する際に受電アンテナ２Ｅが存在する高度に決められた間隔で配置される。複数の送電装置１Ｅは、ドローン４Ｅが移動しても継続して送電できるように決められた間隔で配置される。１台の送電装置１Ｅと、受電アンテナ２Ｅを備えた１機のドローン４Ｅとで無線送電システムを構成してもよい。

ドローン４Ｅは、受電アンテナ２Ｅが送電アンテナ６Ｅと正対するような姿勢で飛行する。ドローン４Ｅは、送電アンテナ６Ｅからの距離が決められた送電距離Ｄとなる飛行経路を飛行するあるいは空中で静止する。ドローン４Ｅが飛行経路上のどの位置に存在する場合においても何れかの送電装置１Ｅからドローン４Ｅに送電できるように、複数の送電装置１Ｅは配置される。

受電アンテナ２Ｅは、外形が長方形の形状である。受電アンテナ２Ｅは、縦長の短冊の平面アンテナを決められた間隔で配置することで構成する。そうすることで、強風が吹く場合でも、受電アンテナ２Ｅが風から受ける力を軽減できる。風が吹く状況下でも、ドローン４Ｅがより容易に飛行または静止することができる。受電アンテナ２Ｅは、受電アンテナ２Ｅの高さよりも短い開口を有してもよい。受電面と背面の間で空気を通す通気構造を受電アンテナは、有すればよい。

ドローン４Ｅは、パイロット送信機２６と、パイロット送信アンテナ２７とを有する。パイロット送信機２６は、送電装置１Ｅに放射方向を指示するためのパイロット信号２８を生成する。パイロット送信アンテナ２７は、パイロット信号２８を平面アンテナ２Ｅの正面方向に対して決められた角度の範囲に放射する。

送電装置１Ｅは、送電アンテナ６Ｅ、送電制御装置１８Ｅ、パイロット受信アンテナ２９および到来方向検出装置３０を有する。パイロット受信アンテナ２９は、パイロット信号２８を受信する。パイロット受信アンテナ２９は、例えば図４４に示すように、送電装置１Ｅにおいてマトリクス状に配置した素子送電アンテナ７の中央部に十字状に配置する。到来方向検出装置３０は、パイロット受信アンテナ２９が受信するパイロット信号２８が入力されて、例えばモノパルス法によりパイロット信号２８の到来方向を決める。到来方向は、送電装置１Ｅから見てパイロット信号２８が到来する方向である。到来方向へ向かう方向は、送電アンテナ６Ｅから見て受電アンテナ２Ｅが存在する方向（存在方向）である。到来方向検出装置３０が検出した到来方向データは、送電制御装置１８Ｅに入力される。送電制御装置１８Ｅは、到来方向データから存在方向を決める存在方向決定部である。送電制御装置１８Ｅは、送電アンテナ６Ｅが存在方向に向けて送電電波５を送信できるように、各素子モジュール１９を制御する。

送電装置１Ｅは、送電アンテナ６Ｅの正面方向に対して角度θ₀まで送電電波５の放射方向を変更できる。正面方向を含み指向方向を変更できる範囲を、送電装置１Ｅの方向範囲と呼ぶ。送電装置１Ｅの方向範囲は、予め決められている。図４９を参照して、送電装置１Ｅの設置間隔Ｇについて検討する。複数の送電装置１Ｅが、送電アンテナ６Ｅが同じ高度で同一平面上に存在するように間隔Ｇで設置されている。ドローン４Ｅは、複数の送電アンテナ６Ｅが存在する平面に対して距離Ｄを保って、受電アンテナ２Ｅが送電アンテナ６Ｅと同じ高度に位置するように移動する。送電装置１Ｅが、送電アンテナ６Ｅの開口面に平行な距離Ｄの平面（想定受電平面と呼ぶ）で送電可能な範囲（送電可能範囲と呼ぶ）の半径を、変数Ｌ_Ｅで表す。半径Ｌ_Ｅは、次の式で計算できる。
Ｌ_Ｅ＝Ｄ*tanθ₀ (38)
なお、送電可能範囲は、送電アンテナ６Ｅの円錐状の方向範囲と想定受電平面とが交差する範囲である。

隣接する送電装置１Ｅの想定受電平面における送電可能範囲が重なる部分を持つ場合に、想定受電平面を含み送電装置１Ｅからの距離が決められた範囲にある空間である受電空間が、連続した空間になる。すなわち、隣接して配置された送電装置１Ｅの受電空間が重複した部分を持つように、送電装置１Ｅを配置する。ここで、受電空間は、送電装置１Ｅから決められた距離の範囲の空間であって、かつ送電装置１Ｅの方向範囲に含まれる空間である。ドローン４Ｅが受電空間内に存在すれば、ドローン４Ｅが受電空間内のどの位置においても、受電装置３Ｅが送電装置１Ｅからの送電電波５を受信できる。そのための条件は、以下となる。
Ｇ≦２*Ｌ_Ｅ (39)
式(38)を式(39)に代入して、以下となる。
Ｇ≦２*Ｄ*tanθ₀ (40)

距離Ｄ＝１００ｍ、θ₀＝１０度の場合には、間隔Ｇ≦３５．３ｍとなる。隣接する送電アンテナ６Ｅの設置高度が異なっている場合にも、送電アンテナ６Ｅの正面方向と想定受電平面との交点に関して、隣接する送電アンテナ６Ｅの交点の間隔Ｇが式(40)を満足すればよい。そうすることで、送電装置１Ｅの正面方向において距離Ｄを有する想定受電平面で隣接する送電装置１Ｅの送電可能範囲が重複する部分を有する。ドローン４Ｅが移動する経路の方向を変更する箇所では、正面方向を異ならせた送電アンテナ６Ｅを、正面方向の違いも考慮した間隔Ｇで配置すればよい。

動作を説明する。図５０は、実施の形態６に係る空中移動体への送電システムで空中移動体へ無線送電する手順を説明するフローチャートである。図５０について、送電システム１００の場合の図９とは異なる点を説明する。

ステップＳ０３Ｅで、何れかの送電装置１Ｅの送電範囲内でドローン４Ｅが移動または静止する。

Ｓ０６Ｅの前にステップＳ０９からＳ１４の処理を追加している。Ｓ０９で、ドローン４Ｅがパイロット信号２８を送信する。ステップＳ１０からＳ０６Ｅの処理は、各送電装置１Ｅで実行される。Ｓ１０で、ドローン４Ｅの近くに配置された送電装置１Ｅのパイロット受信アンテナ２９がパイロット信号２８を受信する。ステップＳ１１で、各送電装置１Ｅでパイロット信号２８を受信しているかチェックする。送電装置１Ｅがパイロット信号２８を受信している場合（Ｓ１１でＹＥＳ）は、ステップＳ１２で、到来方向検出装置３０がパイロット信号２８の到来方向を検出する。ステップＳ１３で、到来方向と送電アンテナ６Ｅの正面方向との角度差θが計算される。ステップＳ１４で、|θ|≦θ₀かどうかチェックする。

|θ|≦θ₀が成立する場合(Ｓ１４でＹＥＳ)は、ステップＳ０６Ｅで、その送電装置１Ｅが送電電波５の位相を制御して、θの方向へ送電電波５を放射する。Ｓ０７で、ドローン４Ｅが有する受電アンテナ２Ｅが送電電波５を受信する。Ｓ０８で、ドローン４で受信した送電電波５を整流してバッテリ１１を充電する。Ｓ０８の後は、Ｓ０４へ進む。Ｓ１１でＮＯの場合、Ｓ１４でＮＯの場合も、Ｓ０４へ進む。

ドローン４Ｅは、従来よりも大きい開口面積を有する受電アンテナ２Ｅを備える。ドローン４Ｅが受電する電力が消費する電力よりも大きい場合は、ドローン４Ｅは、どんなに長い時間であっても、必要な作業が終了するまで飛行を継続できる。受電する電力よりも消費する電力が大きい場合でも、飛行中に無線送電されない場合よりも、ドローン４Ｅは連続飛行時間を長くできる。

複数の送電装置１Ｅを受電空間が連続するように配置しているので、ドローン４Ｅは何れかの受電装置１Ｅの受電空間を移動できる、あるいは、受電空間内で静止できる。１個の送電装置から送電される場合と比較して、広い範囲をドローンは移動できる。なお、複数の送電装置１Ｅの受電空間に連続しない箇所があってもよい。複数の送電装置の受電空間のそれぞれが分離していてもよい。複数の送電装置の受電空間のそれぞれが分離している場合には、バッテリの残量が少なくなった空中移動体が飛行可能な距離に何れかの送電装置１Ｅの受電空間が存在するように、複数の送電装置を配置すればよい。ドローン４Ｅが無線送電装置１Ｅの受電空間の外部に出る際には、バッテリの残量により飛行できる距離以内に受電空間が存在するようにドローン４Ｅは飛行する。無線送電装置１Ｅの受電空間の外部での作業が終了した場合、あるいはバッテリの充電が必要な場合には、ドローン４Ｅが受電空間に移動して送電電波を受信する。

パイロット信号とは異なる方法で、存在方向を求めるようにしてもよい。例えば、空中移動体が自分の位置を測定する例えばＧＰＳ受信機などを搭載しておき、自分の位置を送電装置に送信するようにしてもよい。あるいは、空中移動体の位置を計測する位置計測装置を地上に設置してもよい。空中移動体あるいは地上の位置測定装置から送信されてきた空中移動体の位置と、送電装置の位置に基づき、送電装置から見て空中移動体が存在する存在方向を決めてもよい。

各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の変形や一部の構成要素を省略すること、あるいは一部の構成要素の省略や変形をした各実施の形態の自由な組み合わせが可能である。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ 送電システム、
１、１Ｃ、１Ｅ 送電装置（無線送電装置）、
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｃ１、２Ｃ２、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ 受電アンテナ、
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ 受電装置、
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｃ１、４Ｄ、４Ｄ１、４Ｆ ドローン（空中移動体）、
４Ｅ ドローン（空中移動体）、
４Ｘ 無人ビークル（空中移動体）、
５ 送電電波（電波）、
６、６Ｃ、６Ｅ 送電アンテナ、
７ 素子送電アンテナ（素子アンテナ）、
８ 回転翼、
９ モータ（電動機）、
１０ 飛行制御装置、
１１ バッテリ（蓄電池）、
１２ 電源回路、
１３ 機体、
１３Ａ 本体部、
１３Ｂ 翼支持部、
１４ 素子受電アンテナ、
１５ 整流回路（変換器）、
１６ 電力合成回路、
１７ 下降気流、
１８、１８Ｃ、１８Ｅ 送電制御装置（存在方向決定部）、
１９ 素子モジュール、
１９Ｐ 一段素子モジュール（素子モジュール）、
１９Ｓ 二段素子モジュール（素子モジュール）、
２０ 送信信号生成部、
２１ 分配回路、
２２ 移相器、
２３ 増幅器、
２４ 回転架台、
２５ 送電ユニット、
２６ パイロット送信機、
２７ パイロット送信アンテナ、
２８ パイロット信号、
２９ パイロット受信アンテナ、
３０ 到来方向検出装置、
３１ 基板、

δ 受電アンテナの開口面と回転軸垂直平面とがなす角度、
ζ 送電電波５が放射される方向の仰角、
θ_０ 送電アンテナ６Ｅの正面方向に対する送電電波５の放射方向、

Ｖ 機体投影範囲、
Ｒ 回転翼投影範囲、
Ｓ 回転翼投影領域、
Ｗ_１ 受電アンテナ２の受電面投影範囲、
Ｗ_Ｘ 受電アンテナ２Ｘの受電面投影範囲、
Ｗ_２ 受電アンテナ２Ａの受電面投影範囲、
Ｗ_３ 受電アンテナ２Ｂの受電面投影範囲、
Ｋ_１ 受電アンテナ２の干渉領域、
Ｋ_Ｘ 受電アンテナ２Ｘの干渉領域、
Ｋ_２ 受電アンテナ２Ａの干渉領域、
Ｋ_３ 受電アンテナ２Ｂの干渉領域、

Ａv 機体投影範囲Ｖの面積（機体投影面積）、
Ａs 回転翼投影領域Ｓの面積（回転翼投影面積）、
Ａw_１ 受電面投影範囲Ｗ_１の面積(受電面投影面積)、
Ａw_Ｘ 受電面投影範囲Ｗ_Ｘの面積(受電面投影面積)、
Ａw_２ 受電面投影範囲Ｗ_２の面積(受電面投影面積)、
Ａw_３ 受電面投影範囲Ｗ_３の面積(受電面投影面積)、

Ａ_ｒ１ 受電アンテナ２の開口面の面積（受電面積）、
Ａ_ｒ２ 受電アンテナ２Ａの開口面の面積（受電面積）、
Ａ_ｒ３ 受電アンテナ２Ｂの開口面の面積（受電面積）、
Ａ_ｒ４ 受電アンテナ２Ｃの開口面の面積（受電面積）、
Ａ_ｒ５ 受電アンテナ２Ｄの開口面の面積（受電面積）、
Ａ_ｒ４１ 受電アンテナ２Ｃの有効最大開口面積、
Ａ_ｒ５１ 受電アンテナ２Ｄの有効最大開口面積、
Ａ_ｒ４ａ 受電アンテナ２Ｃの有効開口面積、
Ａ_ｒ５ａ 受電アンテナ２Ｄの有効開口面積、
Ａ_ｒ４ｂ 受電アンテナ２Ｃの投影有効開口面積、
Ａ_ｒ５ｂ 受電アンテナ２Ｄの投影有効開口面積、
Ａ_ｒ４ｃ 受電アンテナ２Ｃの有効開口面積、
Ａ_ｒ５ｃ 受電アンテナ２Ｄの有効開口面積、
Ａ_ｒ４ｄ 受電アンテナ２Ｃの投影有効開口面積、
Ａ_ｒ５ｄ 受電アンテナ２Ｄの投影有効開口面積、

Ｂ_１ 干渉領域Ｋ_１の面積（干渉面積）、
Ｂ_Ｘ 干渉領域Ｋ_Ｘの面積（干渉面積）、
Ｂ_２ 干渉領域Ｋ_２の面積（干渉面積）、
Ｂ_３ 干渉領域Ｋ_３の面積（干渉面積）、

Ｆ_１ 受電アンテナ２において下降気流１７が発生させる抗力、
Ｆ_Ｘ 受電アンテナ２Ｘにおいて下降気流１７が発生させる抗力、
Ｆ_２ 受電アンテナ２Ａにおいて下降気流１７が発生させる抗力、
Ｆ_３ 受電アンテナ２Ｂにおいて下降気流１７が発生させる抗力、
Ｆ_ALOW 許容できる抗力Ｆの上限、
ξ_１ 受電アンテナ２での抗力発生係数、
ξ_Ｘ 受電アンテナ２Ｘでの抗力発生係数、
ξ_２ 受電アンテナ２Ａでの抗力発生係数、
ξ_３ 受電アンテナ２Ｂでの抗力発生係数。

Claims (3)

1. 回転して揚力を発生させる回転翼と、
   前記回転翼が設けられる機体と、
   電力を伝送する電波を受信する線状の受電アンテナと、
   前記回転翼の回転軸に平行な方向である回転軸方向に略平行であり、下側の側面に前記受電アンテナが接続する基板に設けられた、前記受電アンテナが受信した前記電波の電力を直流電力に変換する変換器と、
   直流電力を蓄える蓄電池と、
   前記変換器が変換する直流電力、あるいは前記蓄電池に蓄えられた直流電力が供給されて、前記回転翼を回転させる動力を発生させる電動機とを備えた空中移動体。
2. 前記回転軸方向に垂直な平面である回転軸垂直平面における第１の方向を向いた前記基板、および前記回転軸垂直平面において前記第１の方向と交差する方向である第２の方向を向く前記基板が存在するように、複数の前記基板が配置されている、請求項１に記載の空中移動体。
3. 請求項１または請求項２に記載の空中移動体と、
   指向方向を変更できる送電アンテナと、前記受電アンテナが存在する方向である存在方向に前記指向方向を向ける指向方向変更部とを有する送電装置とを備えた空中移動体への送電システム。

Images