特開 2022-16777 電動回転翼航空機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022016777

(43)【公開日】2022-01-25

(54)【発明の名称】電動回転翼航空機

(51)【国際特許分類】

   B64C 27/06 20060101AFI20220118BHJP

   B64C 27/12 20060101ALI20220118BHJP

   B64D 27/24 20060101ALI20220118BHJP

   H02P 5/46 20060101ALI20220118BHJP

   F16H 1/06 20060101ALI20220118BHJP

   F16H 1/12 20060101ALI20220118BHJP

【ＦＩ】

B64C27/06

B64C27/12

B64D27/24

H02P5/46 H

F16H1/06

F16H1/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020119712

(22)【出願日】2020-07-13

(71)【出願人】

【識別番号】520031346

【氏名又は名称】ｅＶＴＯＬ Ｊａｐａｎ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】特許業務法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】御法川 学

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 健司

(72)【発明者】

【氏名】三浦 義広

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 静

【テーマコード（参考）】

3J009

5H572

【Ｆターム（参考）】

3J009EA11

3J009EA15

3J009EA21

3J009EA23

3J009EA37

3J009FA30

5H572AA20

5H572BB03

5H572BB07

5H572CC04

5H572CC08

5H572EE03

5H572GG02

5H572HB07

5H572JJ03

5H572JJ17

5H572LL14

5H572LL22

5H572MM11

5H572PP01

(57)【要約】

【課題】内燃機関に相当する部分を、航空機のバランスを考慮し小型化された伝動機構に置き換えた電動回転翼航空機を提供すること。
【解決手段】電動回転翼航空機であって、第１の出力軸と、前記第１の出力軸に設けられ、前記第１の出力軸の軸中心に対して回転可能なローターシステムと、前記第１の出力軸に動力を伝達する動力軸と、前記動力軸に接続され、前記ローターシステムを駆動する第１のモーターと、前記動力軸に接続され、前記ローターシステムを駆動する第２のモーターと、前記第１のモーターに接続され、前記第１のモーターの回転数を第１の回転数に保つように、前記第１のモーターを制御する第１のモーター制御装置と、前記第２のモーター及び前記第１のモーター制御装置に接続され、前記第２のモーターの回転数を前記第１の回転数に保つように、前記第２のモーターを制御する第２のモーター制御装置と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の出力軸と、
前記第１の出力軸に設けられ、前記第１の出力軸の軸中心に対して回転可能なローターシステムと、
前記第１の出力軸に動力を伝達する動力軸と、
前記動力軸に接続され、前記ローターシステムを駆動する第１のモーターと、
前記動力軸に接続され、前記ローターシステムを駆動する第２のモーターと、
前記第１のモーターに接続され、前記第１のモーターの回転数を第１の回転数に保つように、前記第１のモーターを制御する第１のモーター制御装置と、
前記第２のモーター及び前記第１のモーター制御装置に接続され、前記第２のモーターの回転数を前記第１の回転数に保つように、前記第２のモーターを制御する第２のモーター制御装置と、
を有する電動回転翼航空機。

【請求項2】

前記動力軸に接続される第１のモーター出力軸を有し
前記第１のモーターと前記第２のモーターとは、
前記第１のモーター出力軸を用いて直列に接続され、
第１のモーター出力軸及び前記動力軸を前記動力軸の軸中心に対して回転させ、前記第１の出力軸に動力を伝達し、前記ローターシステムを駆動する、
請求項１に記載の電動回転翼航空機。

【請求項3】

第１の歯車と、
前記第１の歯車に連結する第２の歯車及び第３の歯車と
前記第２の歯車に第１の端部が接続され、前記第１のモーターに第２の端部が接続される第２のモーター出力軸と、
前記第３の歯車に第１の端部が接続され、前記第２のモーターに第２の端部が接続される第３のモーター出力軸と、
を有し、
前記第１のモーターと前記第２のモーターとは、向かい合い、かつ、並列に設けられ、
前記動力軸と、前記第２のモーター出力軸と、前記第３のモーター出力軸とは、平行に設けられ、
前記第１のモーターは、前記第２のモーター出力軸を前記第２のモーター出力軸の軸中心に対して回転させ、かつ、前記第２の歯車を回転させ、
前記第２のモーターは、前記第３のモーター出力軸を前記第３のモーター出力軸の軸中心に対して回転させ、かつ、前記第３の歯車を回転させ、
前記第２の歯車および前記第３の歯車が回転することで前記第１の歯車が回転し、前記動力軸に動力を伝達し、前記ローターシステムを駆動し、
前記第２の歯車の回転方向は、前記第３の歯車の回転方向と同一であり、前記第１の歯車の回転方向と異なる、
請求項１に記載の電動回転翼航空機。

【請求項4】

第１の歯車と、
前記第１の歯車に連結する第２の歯車及び第３の歯車と
前記第２の歯車に第１の端部が接続され、前記第１のモーターに第２の端部が接続される第２のモーター出力軸と、
前記第３の歯車に第１の端部が接続され、前記第２のモーターに第２の端部が接続される第３のモーター出力軸と、
を有し、
前記第１のモーターと前記第２のモーターとは、向かい合い、かつ、並列に設けられ、
前記第２の歯車と前記第３の歯車とは、向かい合い、かつ、並列に設けられ、
前記第２のモーター出力軸及び前記第３のモーター出力軸の軸中心は、前記動力軸に対して、垂直に設けられ、
前記第１のモーターは、前記第２のモーター出力軸を前記第２のモーター出力軸の軸中心に対して回転させ、かつ、前記第２の歯車を回転させ、
前記第２のモーターは、前記第３のモーター出力軸を前記第３のモーター出力軸の軸中心に対して回転させ、かつ、前記第３の歯車を回転させ、
前記第２の歯車および前記第３の歯車が回転することで前記第１の歯車が回転し、前記動力軸に動力を伝達し、前記ローターシステムを駆動する、
請求項１に記載の電動回転翼航空機。

【請求項5】

前記第１のモーター制御装置および前記第２のモーター制御装置に電気的に接続される飛行制御装置を有し、
前記飛行制御装置は、前記第１のモーター制御装置および前記第２のモーター制御装置に、前記第１の回転数のデータを送信し、
前記第１のモーター制御装置は、前記第１のモーターの前記回転数を測定し、前記第１のモーターの前記回転数を前記第１の回転数に調整し、
前記第２のモーター制御装置は、前記第２のモーターの前記回転数を測定し、前記第２のモーターの前記回転数を前記第１の回転数に調整する、
を有する請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の電動回転翼航空機。

【請求項6】

前記第１のモーター制御装置に電気的に接続され、前記第１のモーター及び前記第１のモーター制御装置に電力を供給する第１のバッテリーと、
前記第２のモーター制御装置に電気的に接続され、前記第２のモーター及び前記第２のモーター制御装置に電力を供給する第２のバッテリーと、
を有する請求項５に記載の電動回転翼航空機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動回転翼航空機に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車の電動化と並行し、小型航空機の電動化が注目されている。例えば、電動化された垂直離着陸可能な小型航空機は、化石燃料を使用せずに電動モーターを使用し動力を得ることができる。電動化された垂直離着陸可能な小型航空機は、化石燃料を使用しないため、内燃機関を有する航空機と比較して、ＣＯ₂排出量が少なく、エネルギー補給が容易であり、システム全体の小型化が可能であり、操作性及び静音性が優れている。例えば、ヘリコプターは、垂直離着陸可能な小型航空機の一つである。電動化されたヘリコプターは、例えば、電動ヘリコプター、電動回転翼航空機などと呼ばれる。

【0003】

例えば、特許文献１乃至４は電動ヘリコプターの構成または制御方法を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第８９３１７３２号明細書

【特許文献2】米国特許第９１６９０２７号明細書

【特許文献3】国際公開２０１６／００９８２４号

【特許文献4】国際公開２０１５／１４６６０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の課題の一つは、従来の内燃機関を使用する航空機に対して、内燃機関に相当する部分を、航空機のバランスを考慮し小型化された伝動機構に置き換えた電動回転翼航空機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

電動回転翼航空機であって、第１の出力軸と、前記第１の出力軸に設けられ、前記第１の出力軸の軸中心に対して回転可能なローターシステムと、前記第１の出力軸に動力を伝達する動力軸と、前記動力軸に接続され、前記ローターシステムを駆動する第１のモーターと、前記動力軸に接続され、前記ローターシステムを駆動する第２のモーターと、前記第１のモーターに接続され、前記第１のモーターの回転数を第１の回転数に保つように、前記第１のモーターを制御する第１のモーター制御装置と、前記第２のモーター及び前記第１のモーター制御装置に接続され、前記第２のモーターの回転数を前記第１の回転数に保つように、前記第２のモーターを制御する第２のモーター制御装置と、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一実施形態によれば、内燃機関に相当する部分を、航空機のバランスを考慮し小型化された伝動機構に置き換えた電動回転翼航空機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機の構成を示す平面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るモーター部の配置を示す斜視図である。

【図4】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るモーター部の他の構成を示すブロック図である。

【図5】図５（Ａ）は図４（Ａ）に示すモーター部の配置を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は図４（Ｂ）に示すモーター部の配置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状、構成等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。さらに、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にａ、ｂ、Ａ，Ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。なお、各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。

【0010】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機は、例えば、高速複合回転翼航空機、二重反転式回転翼航空機、同軸反転式回転翼航空機である。また、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機は、有人または無人の何れの構成も備えることができる。本明細書では、電動回転翼航空機が、有人型の電動ヘリコプターを例に説明する。
＜１．第１実施形態＞
＜１－１．電動回転翼航空機１０の構成＞

【0011】

図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０の構成を示す平面図である。図２は本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０の構成を示すブロック図である。図１及び図２に示す電動回転翼航空機１０の構成は一例であって、電動回転翼航空機１０の構成は、図１及び図２に示す構成に限定されない。

【0012】

図１に示されるように、電動回転翼航空機１０は、電動回転翼航空機体２０、及びメインローターシステム３０を有する。電動回転翼航空機体２０は延長テール４０を有し、メインローターシステム３０を支持する。また、電動回転翼航空機１０は、電動回転翼航空機体２０内部に、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂを有するモーター部１００、第１のモーター制御装置１０２Ａ、第２のモーター制御装置１０２Ｂ、後部隔壁１０４、ワンウェイクラッチ１０５、第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａ、第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂ、第１のバッテリー１２０Ａ、第２のバッテリー１２０Ｂ、飛行制御装置１３０、操縦装置１４０、減速機１５０、ドライブシャフト１５２、モーターシャフト１５３、メインローターシャフト１５４、テールローターシャフト１５６、メインローター１６０、ローターブレード１７０、及びテールローター１８０を有する。

【0013】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０において、ドライブシャフト１５２は動力軸または第１の動力軸、メインローターシャフト１５４は出力軸または第１の出力軸、テールローターシャフト１５６は出力軸または第２の出力軸、モーターシャフト１５３はモーター出力軸または第１のモーター出力軸と呼ぶことがある。また、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０において、モーター部１００、第１のモーター制御装置１０２Ａ、及び第２のモーター制御装置１０２Ｂを伝動機構と呼ぶことがある。さらに、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０において、第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａ、第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂ、第１のバッテリー１２０Ａ及び第２のバッテリー１２０Ｂは、電力供給部と呼ぶことがある。また、伝動機構は、ドライブシャフト１５２を含んでもよく、電力供給部を含んでもよい。

【0014】

メインローターシステム３０は、メインローター１６０、及びメインローター１６０に設けられた複数のローターブレード１７０を含む。延長テール４０は、テールローター１８０を含む。詳細は後述するが、後部隔壁１０４は、例えば、延長テール４０と主体部（図示は省略）との隔壁と、電動回転翼航空機体２０の内側の底部との間に設けられ、モーター部１００を支持する役割を有する。また、例えば、後部隔壁１０４周辺の領域が、従来の内燃機関を使用する航空機における内燃機関に相当する部分が設けられている領域である。

【0015】

図２に示されるように、メインローター１６０は、メインローターシャフト１５４に接続され、メインローターシャフト１５４の回転軸を中心に回転可能である。テールローター１８０はテールローターシャフト１５６に接続され、テールローターシャフト１５６の回転軸を中心に回転可能である。

【0016】

モーター部１００は、モーターシャフト１５３、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂを有する。第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂは、モーターシャフト１５３に接続する。第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂは、モーターシャフト１５３の回転軸を中心に回転可能である。

【0017】

ドライブシャフト１５２の第１の端部は減速機１５０（図２）またはワンウェイクラッチ１０５（図２）に接続され、ドライブシャフト１５２の第２の端部はモーター部１００に接続される。第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂを有するモーター部１００は、ドライブシャフト１５２に接続される。具体的には、ドライブシャフト１５２の第２の端部はモーターシャフト１５３に接続される。すなわち、ドライブシャフト１５２の回転軸とモーターシャフト１５３の回転軸とは、同一直線上または略同一直線上に設けられる。また、第１のモーター１００Ａと前記第２のモーターｌ００Ｂとは、モーターシャフト１５３を用いて直接に接続される。すなわち、ドライブシャフト１５２、モーターシャフト１５３、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂは同軸に接続される。よって、第１のモーター１００Ａは、モーターシャフト１５３及びドライブシャフト１５２をドライブシャフト１５２の回転軸の中心に対して回転し、メインローターシャフト１５４及びテールローターシャフト１５６に動力を伝達し、メインローターシステム３０及びテールローター１８０を駆動する。第２のモーター１００Ｂは、モーターシャフト１５３及びドライブシャフト１５２に対して第１のモーター１００Ａと直列に設けられ、第１のモーター１００Ａと同様に、モーターシャフト１５３及びドライブシャフト１５２をドライブシャフト１５２の回転軸の中心に対して回転し、メインローターシャフト１５４及びテールローターシャフト１５６に動力を伝達し、メインローターシステム３０及びテールローター１８０を駆動する。

【0018】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、ドライブシャフト１５２がモーターシャフト１５３と剛結合される。例えば、ドライブシャフト１５２はスプライン（スプライン軸とも呼ぶ、図示は省略）を有し、スプラインがモーターシャフト１５３に設けられたモーター回転子（図示は省略）と結合される。この構造を用いることで、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂの回転数の差は生じることがなく、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂの回転数を一定に保つことができる。また、この構造を用いることで、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂはコギングの影響を抑制可能なモーターである。また、この構造を用いることで、ドライブシャフト１５２は、フリーローテーションが可能であり、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０はオートローテーション可能な構成を有する。また、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーターｌ００Ｂは、例えば、クラッチプレート（例えば、スリップリング）を有し、ドライブシャフト１５２に接続されてもよい。また、ドライブシャフト１５２はフレキシブルカップリング（図示は省略）を有し、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４とテールローターシャフト１５６とは、フレキシブルカップリングを用いて、接続されてもよい。フレキシブルカップリングを用いることで、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４とテールローターシャフト１５６とを接続する際の取付誤差を緩和することができるため、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４とテールローターシャフト１５６との接続のずれに伴う動力の伝達の損失を抑制することができる。また、フレキシブルカップリングを用いることで、ドライブシャフト１５２の回転に伴う振動を抑制し、ドライブシャフト１５２の振動に伴う動力の伝達の損失を抑制することができる。さらに、フレキシブルカップリングを用いることで、例えば、モーター部１００で発生する熱を吸収することができるため、熱がドライブシャフト１５２を経由して、メインローターシャフト１５４とテールローターシャフト１５６に伝導し、熱に伴う動力の伝達の損失を抑制することができる。

【0019】

ドライブシャフト１５２の第１の端部、メインローターシャフト１５４、及びテールローターシャフト１５６は、減速機１５０に接続される。ドライブシャフト１５２は、モーター部１００が生成する動力によって、ドライブシャフト１５２の回転軸を中心に回転可能である。

【0020】

ここで、例えば、地面が、第１の軸（Ｄ１）と第２の軸（Ｄ２）とで設けられる平面（Ｄ１Ｄ２平面）または略平面（略Ｄ１Ｄ２平面）であるとした場合、第３の軸（Ｄ３）は、当該平面または当該略平面に交差し、当該平面または当該略平面に対して垂直または略垂直に設けられる。電動回転翼航空機１０の側面視において、ドライブシャフト１５２は、第３の軸に対して平行または略平行に設けられる。また、電動回転翼航空機１０の側面視において、ドライブシャフト１５２を第３の軸に延長した線と、メインローターシャフト１５４を延長した線とがなす角度は、角度αとなる。角度αは、例えば、１２０度以上１８０度以下である。例えば、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４とをユニバーサルジョイントなどのような、柔軟性を有する可変可能なカップリング機構を用いて接続することで、電動回転翼航空機１０の仕様や用途などに応じて、角度αを適宜変えることができる。なお、角度αを固定したのち、固定部材を用いて、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４とカップリング機構とを固定してもよい。例えば、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４とをカップリング機構を用いて接続することで、電動回転翼航空機１０が不安定な気流の中を飛行する場合、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４との間は気流に応じて柔軟に変化する。その結果、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４とを固定する場合と比較して、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４との間にかかる力（例えば、電動回転翼航空機１０が不安定な気流の中で受ける衝撃力）を分散、減衰、または緩和させ、ドライブシャフト１５２に接続されたモーターシャフト１５３及びモーター部１００にかかる負荷を軽減することができる。

【0021】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、従来の内燃機関を使用する航空機に対して、内燃機関に相当する部分を、伝動機構で置き換えることができる。伝動機構では、第１の信号、第２の信号、回転数のデータを含む信号などの電気信号を用いて動力を各ローターに伝達することができるため、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、従来の内燃機関を使用する回転翼航空機よりも、動力を各ローターに速く伝達することができる。また、伝動機構の大きさは、内燃機関に相当する部分に対して小さいため、伝動機構を用いることで、航空機を動かす動力部を小型化することができる。本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０はドライブシャフト１５２を第３の軸に延長した線と、メインローターシャフト１５４を延長した線とがなす角度（角度α）を調整可能である。例えば、角度αを略１３０度とすることで、伝動機構を、テールローターシャフト１５６を回避し、電動回転翼航空機体２０略中央の下方の凸の部分に設けることができるため、従来の内燃機関を設けていた広い空間を有効利用することができる。また、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、例えば、角度αを１８０度または略１８０度の場合、メインローターシャフト１５４の回転軸と、ドライブシャフト１５２の回転軸と、モーターシャフト１５３の回転軸とを同一直線上または略同一直線上に設けることができる。その結果、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、回転軸を同一直線上または略同一直線上に設けない場合と比較して、動力伝達時のモーターの回転またはシャフトの回転などに伴う振動または衝撃を抑制することができる。その結果、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、出力軸と動力軸とに屈曲部がなく同軸で動力を伝達することを可能とし、本発明の一実施形態に係る構成を用いることで、簡素な伝動機構を有し、動力を伝達するときの損失が少ない電動回転翼航空機を実現することができる。

【0022】

ドライブシャフト１５２が回転することに伴い、モーター部１００が生成する動力を、メインローターシャフト１５４、及びテールローターシャフト１５６に伝達することができる。すなわち、モーター部１００が生成する動力を、一つのドライブシャフト１５２から、複数のローターシャフト（ここでは、メインローターシャフト１５４、及びテールローターシャフト１５６）に伝達することができる。その結果、メインローターシャフト１５４がメインローターシャフト１５４の回転軸を中心に回転し、メインローターシャフト１５４に接続されたメインローター１６０及び複数のローターブレード１７０が回転し、電動回転翼航空機１０を浮上させる揚力を発生することができる。また、テールローターシャフト１５６がテールローターシャフト１５６の回転軸を中心に回転し、テールローターシャフト１５６に接続されたテールローター１８０が回転し、電動回転翼航空機１０の反トルクを抑制することができる。また、テールローター１８０は、例えば、メインローター１６０の回転で複数のローターブレード１７０が回転することにより発生するトルク（反トルク）を抑制することができる。

【0023】

減速機１５０は、複数の歯車（図示は省略）を有する。複数の歯車の大きさ、歯数などは、一部の歯車において異なってもよく、一部の歯車において同じでもよい。複数の歯車は、少なくともドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４、ドライブシャフト１５２とテールローターシャフト１５６の間に設けられる。ここで、ドライブシャフト１５２の回転数は、メインローターシャフト１５４の回転数、メインローター１６０及びメインローター１６０に設けられる複数のローターブレード１７０の回転数、テールローターシャフト１５６の回転数、及びテールローター１８０の回転数よりも極端に多い。減速機１５０は、大きさ、歯数などの異なる歯車を有することで、メインローターシャフト１５４の回転数及びとテールローターシャフト１５６の回転数を、ドライブシャフト１５２の回転数よりも少ない回転数に変化させることができる。その結果、減速機１５０は、各ローターの回転速度を減速することができる。

【0024】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、ワンウェイクラッチ１０５が減速機１５０とモーター部１００との間に設けられてもよい。ワンウェイクラッチ１０５は、例えば、モーター部１００で発生するコギングまたは逆起電力などのブレーキ力を、モーターシャフト１５３から、メインローター１６０及びテールローター１８０に伝達されることを抑制する。また、ワンウェイクラッチ１０５は、例えば、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂが故障した場合、ドライブシャフト１５２の回転を抑制し、動力がメインローター１６０及びテールローター１８０に伝達されることを抑制する。したがって、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂが故障した場合、ドライブシャフト１５２は、フリーローテーションが可能であり、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０はオートローテーション可能な構成を有する。また、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、カップリング機構を有するため、ドライブシャフト１５２とメインローターシャフト１５４と同様に、ワンウェイクラッチ１０５にかかる力（例えば、電動回転翼航空機１０が不安定な気流の中で受ける衝撃力）を分散、減衰、または緩和させ、ワンウェイクラッチ１０５にかかる負荷を軽減することができる。

【0025】

従来の内燃機関を使用する回転翼航空機では、メインローター及びテールローターの回転数が、飛行状態に関わらず一定または略一定の回転数になるように操縦される。しかし、回転数が一定または略一定であっても、トルク（出力）は飛行状態により増減する。その結果、内燃機関のスロットル（出力を調整する絞り弁)が、適宜調整される。従来の内燃機関を使用する回転翼航空機では、例えば、スロットルガバナーおよびスロットル制御回路を用いて、回転数が一定または略一定に保たれるように、スロットルが調整される。

【0026】

一方、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、第１のモーター制御装置１０２Ａは、第１のモーター１００Ａ及び第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａに電気的に接続され、第１のモーター１００Ａの駆動を制御する。本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、例えば、従来の内燃機関に備えられたスロットルガバナーと同様の構成を含むスロットルガバナー（図示は省略）を有してもよい。また、第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂは、従来の内燃機関に備えられたスロットル制御回路と同様の構成を含んでもよい。本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、例えば、当該スロットルガバナーと、第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂと、第１のインバーター１０８Ａ（図３）及び第２のインバーター１０８Ｂ（図３）とを用いて、メインローター１６０の回転数、及びテールローター１８０の回転数を一定に保つことができる。例えば、トルク（出力）を制御するスロットル信号が、飛行制御装置１３０から第１のモーター制御装置１０２Ａに含まれる第１のインバーター１０８Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂに含まれる第２のインバーター１０８Ｂに送信され、第１のインバーター１０８Ａ及び第２のインバーター１０８Ｂの出力周波数を制御する。その結果、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、トルク（出力）を制御し、メインローター１６０の回転数、及びテールローター１８０の回転数を一定に保つことができる。

【0027】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、従来の内燃機関に備えられたスロットルガバナー及びスロットル制御回路と同様の構成を含むため、従来の内燃機関に備えられたスロットルガバナー及びスロットル制御回路の構成に基づき、回転翼航空機の飛行に関連するデータ及び構成、並びに、操縦に関連するデータ及び構成を利用することができる。なお、第１のモーター１００Ａまたは第２のモーター１００Ｂ、並びに、第１のインバーター１０８Ａまたは第２のインバーター１０８Ｂが、電動回転翼航空機１０の飛行に必要な十分なトルク（出力）を発生し、メインローター１６０の回転数、及びテールローター１８０の回転数を一定または略一定に制御することができる場合、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、従来の内燃機関に備えられたスロットルガバナー及びスロットル制御回路と同様の構成を含まなくてもよい。

【0028】

また、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、第１のモーター制御装置１０２Ａは、例えば、第１のインバーター１０８Ａ（図３）、回転数検出装置（図示は省略）、回転数比較装置（図示は省略）、及び回転数フィードバック装置（図示は省略）を有してもよい。

【0029】

第１のインバーター１０８Ａ（図３）は、例えば、インバーター回路（図示は省略）、インバーター回路と第１のインバーター１０８Ａとの間に設けられるコンデンサー（図示は省略）などを含む。第１のインバーター１０８Ａは、例えば、第１のバッテリー１２０Ａから供給された電力（直流）を、コンデンサーに蓄電し、インバーター回路で電力（交流）に変換する。第１のインバーター１０８Ａは、変換された電力電力（交流）を第１のモーター１００Ａに供給する。

【0030】

回転数検出装置は、例えば、メインローター１６０の回転数、テールローター１８０の回転数、第１のモーター１００Ａの回転数と電流値とを対応付けしたルックアップテーブルを含む。ルックアップテーブルは、例えば、電流値から回転数を算出するための比例定数、後述するトルクからモーター出力を算出するための比例定数またはゲインなどが設定されたプログラムマップでもよい。回転数検出装置は、第１のモーター１００Ａに流れる電流値を計測し、計測した電流値からルックアップテーブルに基づき、第１のモーター１００Ａの回転数、メインローター１６０の回転数、及びテールローター１８０の回転数を検出することができる。回転数比較装置は、設定されたメインローター１６０の回転数、設定されたテールローター１８０の回転数、設定された第１のモーター１００Ａの回転数を記憶する記憶装置を含んでもよい。回転数比較装置は、回転数検出装置から、検出された第１のモーター１００Ａの回転数を受信し、検出した第１のモーター１００Ａの回転数を、設定された第１のモーター１００Ａの回転数と比較することができる。その結果、回転数比較装置は、検出した第１のモーター１００Ａの回転数が、設定された第１のモーター１００Ａの回転数と同じ場合、検出した第１のモーター１００Ａの回転数を回転数フィードバック装置に送信し、検出した第１のモーター１００Ａの回転数が、設定された第１のモーター１００Ａの回転数と異なる場合、検出した第１のモーター１００Ａの回転数を設定された第１のモーター１００Ａの回転数に補正し、回転数フィードバック装置に送信する。回転数フィードバック装置は、回転数検出装置と同様に、例えば、メインローター１６０の回転数、テールローター１８０の回転数、第１のモーター１００Ａの回転数と電流値とを対応付けしたルックアップテーブルを含む。回転数フィードバック装置は、検出した第１のモーター１００Ａの回転数または設定された第１のモーターの回転数を回転数比較装置から受信する。回転数フィードバック装置は、ルックアップテーブルに基づき、受信した第１のモーター１００Ａの回転数を、第１のモーター１００Ａの電流値を求めることができる。回転数フィードバック装置は、求めた第１のモーター１００Ａの電流値を第１のモーター１００Ａに流すことによって、第１のモーター１００Ａの回転数を一定に保つことができる。その結果、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、メインローター１６０の回転数、及びテールローター１８０の回転数を一定に保つことができるため、安定した飛行を続けることができる。

【0031】

第２のモーター制御装置１０２Ｂは、第２のモーター１００Ｂ及び第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂに電気的に接続され、第２のモーター１００Ｂの駆動を制御する。第２のモーター制御装置１０２Ｂは、例えば、第２のインバーター１０８Ｂ（図３）、回転数検出装置（図示は省略）、回転数比較装置（図示は省略）、及び回転数フィードバック装置（図示は省略）を有する。第２のインバーター１０８Ｂは、変換された電力（交流）を第２のモーター１００Ｂに供給する。すなわち、第２のモーター制御装置１０２Ｂは、上述したような第１のモーター制御装置１０２Ａと同様の構成を有することができる。したがって、第２のモーター制御装置１０２Ｂは、求めた第２のモーター１００Ｂの電流値を第２のモーター１００Ｂに流すことによって、第２のモーター１００Ｂの回転数を一定に保つことができる。その結果、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、メインローター１６０の回転数、及びテールローター１８０の回転数を一定に保つことができるため、安定した飛行を続けることができる。なお、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０において、設定された第１のモーターの回転数は、第１の回転数と呼ばれることがあり、設定された第２のモーターの回転数は、第２の回転数と呼ばれることがある。

【0032】

また、第１の回転数は第２の回転数と同一である（剛結合であるため）。よって、メインローター１６０の回転数、及びテールローター１８０の回転数は、２つのモーターによって、より安定的に制御される。また、例えば、モーターの軸出力値は、回転数とモーターのトルクとを用いて算出することができ、モーターの出力値＝回転数×モーターのトルクである。第１のモーター１００Ａの回転数と第２のモーター１００Ｂの回転数とは同一であっても、それぞれのモーターのトルクを変えることで、ローターシステムの軸出力を変えることができる。例えば、軸出力を一定に保つ場合、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂのトルクを１／２倍にしてよく、第１のモーター１００Ａのトルクを変えずに第２のモーター１００Ｂのトルクを略０（ゼロ）にしてもよい。本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、第１のモーター１００Ａと第２のモーター１００Ｂとを交互に用いて軸出力を一定に保つことができ、また、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂの軸出力を半分にして軸出力を一定に保つことができるため、一方のモーターに負荷をかけることなく、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂの負荷を平均化することができる。したがって、１つのモーターを実装し１つのモーターを使用し続ける場合と比較して、モーターへの負荷を軽減可能であり、モーターの寿命も伸ばすことができる。

【0033】

第１のモーター制御装置１０２Ａと第２のモーター制御装置１０２Ｂとは互いに接続されてもよい。例えば、第１のモーター１００Ａの回転数及び電流値などのデータを、第２のモーター制御装置１０２Ｂが第１のモーター制御装置１０２Ａと共有してもよく、第２のモーター１００Ｂの回転数及び電流値などのデータを、第１のモーター制御装置１０２Ａが第２のモーター制御装置１０２Ｂと共有してもよい。例えば、第１のモーター制御装置１０２Ａが制御不能になっても、第２のモーター制御装置１０２Ｂが第１のモーター１００Ａを制御することが可能であり、第２のモーター制御装置１０２Ｂが制御不能になっても、第１のモーター制御装置１０２Ａが第２のモーター１００Ｂを制御することが可能である。また、例えば、第１のモーター制御装置１０２Ａが制御不能になった場合、第２のモーター制御装置１０２Ｂが第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂを制御してもよく、第２のモーター制御装置１０２Ｂが制御不能になった場合、第１のモーター制御装置１０２Ａが第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂを制御してもよい。

【0034】

具体的には、第１のモーター１００Ａまたは第２のモーター１００Ｂの一方が故障した場合、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂを用いて飛行している状態（デュアルモード）から、第１のモーター１００Ａまたは第２のモーター１００Ｂの故障していないモーターを用いて飛行する状態（シングルモード）に、飛行状態を変更してもよい。例えば、操縦士は操縦装置１４０を用いて、飛行状態をデュアルモードからシングルモードに変更する指示を入力し、当該指示に基づく信号が操縦装置１４０から飛行制御装置１３０に送信され、当該信号に基づき、第１のモーター１００Ａまたは第２のモーター１００Ｂの故障したモーターを停止し、第１のモーター１００Ａまたは第２のモーター１００Ｂの故障していないモーターを駆動するように変更される。ここで、例えば、第１のモーター１００Ａの連続最大出力は、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂの定格最大出力である。本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０において、一方のモーターまたは一方のモーター制御装置が故障した場合、故障していないモーターまたは故障していないモーター制御装置を用いて、飛行状態を制御することを、たすき掛けのモーター制御システムと呼ぶことがある。

【0035】

したがって、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、モーター制御装置の故障に対して、飛行に必要な動力を確保し、安全性を確保することができる。

【0036】

発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、第１のモーター制御装置１０２Ａが制御不能になった場合、第２のモーター制御装置１０２Ｂが第１のモーター１００Ａに接続されるように構成されていてもよく、第２のモーター制御装置１０２Ｂが制御不能になった場合、第１のモーター制御装置１０２Ａが第２のモーター１００Ｂに接続されるように構成されていてもよい。例えば、第１のモーター制御装置１０２Ａが制御不能になった場合、第２のモーター制御装置１０２Ｂが第１のモーター１００Ａに接続されることで、制御不能になった第１のモーター制御装置１０２Ａを介さないため、第２のモーター制御装置１０２Ｂと第１のモーター１００Ａとのデータの送受信または授受を、最小限の遅延で実行することができる。その結果、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、例えば、回転数のフィードバックを最小限の遅延で実行することができる。

【0037】

飛行制御装置１３０は、第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂに接続される。飛行制御装置１３０はＣＰＵ及び記憶装置などを有する。飛行制御装置１３０は、例えば、入力装置１４２に入力された信号に基づき、記憶装置に記憶された命令を読み出し、ＣＰＵによって命令を処理し、第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂに所望の信号を送信する。

【0038】

操縦装置１４０は、飛行制御装置１３０に接続される。操縦装置１４０は、入力装置１４２、表示装置１４４などを含む。入力装置１４２は、例えば、スタータースイッチ、推力制御レバーなどを含む。表示装置１４４は、例えば、第１のモーター１００Ａの回転数及び電流値、第２のモーター１００Ｂの回転数及び電流値、メインローター１６０の回転数及びテールローター１８０の回転数などのデータを時系列に表示するように構成される。

【0039】

電動回転翼航空機１０の操縦士は、操縦装置１４０を用いて所望の操作を入力する。操縦士は、例えば、第１のモーター１００Ａの第１の回転数を入力装置１４２に入力する。入力装置１４２は、第１の回転数を飛行制御装置１３０に送信する。飛行制御装置１３０は、第１のモーター制御装置１０２Ａおよび第２のモーター制御装置１０２Ｂに第１の回転数のデータを送信する。第１のモーター制御装置１０２Ａおよび第２のモーター制御装置１０２Ｂには、第１の回転数のデータが格納（記憶）される。例えば、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂの回転数を調整する場合、操縦士は、回転数を調整するための操作を入力装置１４２に入力し、入力装置１４２が回転数を調整するための操作に対応した第１の信号を飛行制御装置１３０に送信する。飛行制御装置１３０は第１の信号を受信し、第１の信号に基づき、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂの回転数を検出する第２の信号を第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂに送信する。第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂは第２の信号を受信し、第２の信号に基づき、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂの回転数を検出する。飛行制御装置１３０、第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂは、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂの回転数を一定または略一定になるように制御する。また、に送信する。第１のモーター制御装置１０２Ａは第２の信号を受信し、第２の信号に基づき、第１のモーター１００Ａの回転数を検出する。また、電動回転翼航空機１０の制御においては、操縦士が操縦装置１４０を用いて所望の操作を入力し、電動回転翼航空機１０を制御することが優先される。

【0040】

第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａは、第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第１のバッテリー１２０Ａに接続される。第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａは、第１のバッテリー１２０Ａの残量などを制御し、第１のバッテリー１２０Ａから、第１のモーター制御装置１０２Ａに電力を供給する。第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂは、第２のモーター制御装置１０２Ｂ及び第２のバッテリー１２０Ｂに接続される。第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂは、第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａと同様に、第２のバッテリー１２０Ｂの残量などを制御し、第２のバッテリー１２０Ｂから、第２のモーター制御装置１０２Ｂに電力を供給する。

【0041】

第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａと第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂとは互いに接続されてもよい。例えば、第１のバッテリー１２０Ａの残量などのデータを、第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂが第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａと共有してもよく、第２のバッテリー１２０Ｂの残量などのデータを、第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａが第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂと共有してもよい。例えば、第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａが制御不能になっても、第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂが第１のバッテリー１２０Ａを制御することが可能であり、第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂが制御不能になっても、第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａが第２のバッテリー１２０Ｂを制御することが可能である。また、例えば、第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａが制御不能になった場合、第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂが第１のバッテリー１２０Ａ及び第２のバッテリー１２０Ｂを制御してもよく、第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂが制御不能になった場合、第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａが第１のバッテリー１２０Ａ及び第２のバッテリー１２０Ｂを制御してもよい。

【0042】

具体的には、第１のバッテリーマネジメントシステム１１０Ａまたは第２のバッテリーマネジメントシステム１１０Ｂの一方が故障した場合、第１のバッテリー１２０Ａ及び第２のバッテリー１２０Ｂを用いて飛行している状態（デュアルバッテリーモード）から、第１のバッテリー１２０Ａ及び第２のバッテリー１２０Ｂの故障していないバッテリーを用いて飛行する状態（シングルバッテリーモード）に、飛行状態を変更してもよい。例えば、操縦士は操縦装置１４０を用いて、飛行状態をデュアルバッテリーモードからシングルバッテリーモードに変更する指示を入力し、当該指示に基づく信号が操縦装置１４０から飛行制御装置１３０に送信され、当該信号に基づき、第１のバッテリー１２０Ａまたは第２のバッテリー１２０Ｂの故障したバッテリーから第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂなどへの電力の供給を停止し、第１のバッテリー１２０Ａまたは第２のバッテリー１２０Ｂの故障していないバッテリーから第１のモーター制御装置１０２Ａ及び第２のモーター制御装置１０２Ｂなどへ電力を供給するように変更される。本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０において、一方のバッテリーまたは一方のバッテリーマネジメントシステムが故障した場合、故障していないバッテリーまたは故障していないバッテリーマネジメントシステムを用いて、飛行状態を制御することを、たすき掛けのバッテリー制御システムと呼ぶことがある。

【0043】

したがって、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、バッテリーマネジメントシステムの故障に対しても、飛行に必要な電力をモーター制御装置に供給し、動力を確保し、安全性を確保することができる。

【0044】

以上説明したように、飛行制御装置１３０は第１のモーター制御装置１０２Ａおよび第２のモーター制御装置１０２Ｂに電気的に接続される。また、飛行制御装置１３０は、第１のモーター制御装置１０２Ａおよび第２のモーター制御装置１０２Ｂに第１の回転数のデータを送信する。第１のモーター制御装置１０２Ａは、第１のモーター１００Ａの回転数を検出し、第１のモーター１００Ａの回転数を第１の回転数に調整する。さらに、第２のモーター制御装置１０２Ｂは、第２のモーター１００Ｂの回転数を測定し、第２のモーター１００Ｂの回転数を第１の回転数に調整する。以上のような操作によって、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０のメインローター１６０またはテールローター１８０の回転数を一定に保つことができる。

【0045】

以上説明したように、内燃機関を使用する従来の回転翼航空機は、内燃機関によって動力を生成し、生成された動力をローターシャフトに伝達する。内燃機関を動力とする場合、例えば、内燃機関における燃料の不完全燃焼に伴う動力の低下、飛行環境における不安定な動力供給が生じる可能性がある。その結果、ローターの回転数を一定に保つこと、または、ローターの回転数を細かく制御することは、困難であった。一方、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、電気的制御可能な電動モーターによって動力を発生するため、燃料の性能によって動力を左右されることがない。したがって、電動回転翼航空機１０は、従来の内燃機関を使用する回転翼航空機と比較して、ローターシャフトに伝達する動力を安定的に供給することができる。その結果、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、ローターの回転数を一定に保つこと、または、ローターの回転数を細かく制御することができる。

【0046】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、２つの電動モーターを有する例を示すが電動モーターの数は２つに限定されない。例えば、電動回転翼航空機１０は、３つ以上の電動モーターを有してもよい。その結果、電動回転翼航空機１０は、少なくとも２つの電動モーターが故障しても、飛行に必要な動力を確保し、安全性を確保することができる。また、電動回転翼航空機１０は、より多くの電動モーターを有することで、メインローター１６０、または、テールローター１８０に、飛行高度、天候、気温などによらず安定的に、動力を伝達することができる。その結果、電動回転翼航空機１０は、メインローター１６０の回転数、または、テールローター１８０の回転数をより安定化することができる。
＜１－２．モーター部１００の配置＞

【0047】

図３を参照し、本発明の一実施形態に係るモーター部１００の配置について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るモーター部１００の配置を示す斜視図である。図３は、本発明の一実施形態に係るモーター部１００を、電動回転翼航空機体２０の機体内部の左斜め後方から見た斜視図である。図３に示すモーター部１００の配置は一例であって、モーター部１００の配置は図３に示す構成に限定されない。図１及び図２と同一、又は類似する構成については説明を省略することがある。

【0048】

図３に示されるように、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、図１及び図２に示した構成に加え、例えば、マウントプレート１０６、第１のマウントフレーム１０７Ａ、第２のマウントフレーム１０７Ｂ、開口部１０９を有する。

【0049】

第１のマウントフレーム１０７Ａ及び第２のマウントフレーム１０７Ｂは、後部隔壁１０４に接続され、マウントプレート１０６、第１のインバーター１０８Ａ及び第２のインバーター１０８Ｂを支持する。なお、第１のインバーター１０８Ａ及び第２のインバーター１０８Ｂは、例えば、ボルトなどの接続部材によって、後部隔壁１０４にも接続される。

【0050】

マウントプレート１０６の左右は、第１のマウントフレーム１０７Ａ及び第２のマウントフレーム１０７Ｂに支持される。マウントプレート１０６は、例えば、ボルトなどの接続部材によって、ドライブシャフト１５２、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂを含むモーター部１００を固定し、ドライブシャフト１５２、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂを含むモーター部１００を支持する。よって、マウントプレート１０６、第１のマウントフレーム１０７Ａ、及び第２のマウントフレーム１０７Ｂは、ドライブシャフト１５２、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂを含むモーター部１００の落下を抑制することができる。

【0051】

開口部１０９は、例えば、延伸されたドライブシャフト１５２を減速機１５０に接続するため、延伸されたドライブシャフト１５２を通す開口である。また、開口部１０９は、例えば、テールローターシャフト１５６を通す開口であってもよい。

【0052】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０の伝動機構は、従来の内燃機関を設けていた広い空間において、後部隔壁１０４に対して略左右対称にコンパクトに配置可能である。したがって、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０の構成によって、従来の内燃機関を使用する航空機に対して、内燃機関に相当する部分を、航空機のバランスを考慮し小型化された伝動機構に置き換えた電動回転翼航空機を提供することができる。
＜２．第２実施形態＞

【0053】

図４（Ａ）及び図５（Ａ）を参照し、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０の他の構成について説明する。図４（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るモーター部１００の他の構成を示すブロック図である。図５（Ａ）は、図４（Ａ）に示すモーター部１００の配置を示す斜視図である。図４（Ａ）に示すモーター部１００は、図２に示すモーター部１００と比較して、第１のモーター１００Ａと第２のモーター１００Ｂとが並列に設けられ、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂが歯車によってドライブシャフト１５２に接続されている点が異なる。ここでは、図４（Ａ）に示すモーター部１００と図２に示すモーター部１００との異なる部分を、主に説明する。図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すモーター部１００の構成は一例であって、モーター部１００の構成は図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示す構成に限定されない。図１乃至図３と同一、又は類似する構成については説明を省略することがある。

【0054】

図４（Ａ）に示すように、モーター部１００は、ギアボックス１６５を有する。ギアボックス１６５は、第１の歯車１６６、第２の歯車１６７、及び第３の歯車１６８を有する。ドライブシャフト１５２の第１の端部は減速機１５０（図２）またはワンウェイクラッチ１０５（図２）に接続され、ドライブシャフト１５２の第２の端部は第１の歯車１６６に接続される。第１の歯車１６６は第２の歯車１６７、及び第３の歯車１６８に連結される。モーターシャフト１６２の第１の端部は第２の歯車１６７に接続され、モーターシャフト１６２の第２の端部は第１のモーター１００Ａに接続される。モーターシャフト１６４の第１の端部は第３の歯車１６８に接続され、モーターシャフト１６４の第２の端部は第２のモーター１００Ｂに接続される。本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０において、モーターシャフト１６２は動力軸または第２の動力軸、モーターシャフト１６４は動力軸または第３の動力軸と呼ばれることがある。

【0055】

電動回転翼航空機１０の後方視において、ドライブシャフト１５２とモーターシャフト１６２とモーターシャフト１６４とは、第３の軸（Ｄ３）に対して、平行または略平行に設けられる。また、第１のモーター１００Ａと第２のモーター１００Ｂとは、ドライブシャフト１５２の延長線に対して、互いに向かい合い、かつ、並列または略並列に設けられる。

【0056】

第１のモーター１００Ａは、モーターシャフト１６２をモーターシャフト１６２の軸中心に対して回転させ、かつ、第２の歯車１６７を回転させる。第２のモーター１００Ｂは、モーターシャフト１６４をモーターシャフト１６４の軸中心に対して回転させ、かつ、第３の歯車１６８を回転させる。第２の歯車１６７および第３の歯車１６８が回転することで、第１の歯車１６６が回転する。その結果、第１のモーター１００Ａは、第１のバッテリー１２０Ａから供給された電力に基づいて、ドライブシャフト１５２に動力を伝達し、メインローターシステム３０およびテールローター１８０を駆動し、第２のモーター１００Ｂは、第２のバッテリー１２０Ｂから供給された電力に基づいて、ドライブシャフト１５２に動力を伝達し、メインローターシステム３０およびテールローター１８０を駆動する。このとき、第２の歯車１６７の回転方向１６７Ａは、第３の歯車１６８の回転方向１６８Ａと同一であり、第１の歯車１６６の回転方向１６６Ａと異なる。各歯車の回転方向は、それぞれに接続するシャフトの回転方向と同一である。なお、図４（Ａ）に示す回転方向は一例であって、それぞれの回転方向は逆の回転方向でもよい。

【0057】

図５（Ａ）に示すモーター部１００の配置は、図３に示すモーター部１００の配置と比較して、第１のモーター１００Ａと第２のモーター１００Ｂとが、ドライブシャフト１５２の延長線に対して互いに向かい合い、かつ、並列に、また、ギアボックス１６５に対しても並列に設けられる構成を有する。また、図５（Ａ）に示すモーター部１００の配置は、図３に示すモーター部１００の配置と比較して、第１のモーター１００Ａがモーターシャフト１６２に接続され、第２のモーター１００Ｂがモーターシャフト１６４に接続され、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂがギアボックス１６５を介してドライブシャフト１５２に接続される構成を有する。さらに、図５（Ａ）に示すモーター部１００の配置は、図２に示すモーター部１００の配置と比較して、第１のモーター１００Ａに関連する部分と、第２のモーター１００Ｂに関連する部分とがドライブシャフト１５２に対して平行に設けられる構成を有する。

【0058】

図５（Ａ）に示すモーター部１００の配置において、第１のマウントフレーム１０７Ａ、第２のマウントフレーム１０７Ｂ、マウントプレート１０６などを用いて、モーター部１００を後部隔壁１０４に接続する構成、および、第１のインバーター１０８Ａ及び第２のインバーター１０８Ｂを支持する構成などは、図２に示すモーター部１００の配置と同様であり、ここでの説明は省略する。

【0059】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０において、第１のモーター１００Ａと第２のモーター１００Ｂとが互い向かい合い、かつ、並列に設けられることで、伝動機構は、ドライブシャフト１５２に対して平行または略平行に設けることができる。本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０の構成を用いることで、従来の内燃機関を使用する航空機に対して、内燃機関に相当する部分を、航空機のバランスを考慮し小型化された伝動機構に置き換えた電動回転翼航空機を提供することができる。
＜３．第３実施形態＞

【0060】

図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）を参照し、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０の他の構成について説明する。図４（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るモーター部１００の他の構成を示すブロック図である。図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）に示すモーター部１００の配置を示す斜視図である。図４（Ｂ）に示すモーター部１００は、図２に示すモーター部１００と比較して、第１のモーター１００Ａと第２のモーター１００Ｂとが互い向かい合い、かつ、並列に設けられ、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂが歯車によってドライブシャフト１５２に接続されている点が異なる。また、図４（Ｂ）に示すモーター部１００は、図４（Ａ）に示すモーター部１００と比較して、第１のモーター１００Ａに関連する部分と、第２のモーター１００Ｂに関連する部分とが９０度回転し設けられる点が異なる。ここでは、図４（Ｂ）に示すモーター部１００と、図２及び図４（Ａ）に示すモーター部１００との異なる部分を、主に説明する。図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すモーター部１００の構成は一例であって、モーター部１００の構成は図４（Ｂ）及び図５に示す構成に限定されない。図１乃至図４（Ａ）、図５（Ａ）と同一、又は類似する構成については説明を省略することがある。

【0061】

図４（Ｂ）に示すように、電動回転翼航空機１０の後方視において、モーターシャフト１６２またはモーターシャフト１６２の軸中心は、ドライブシャフト１５２及び第３の軸（Ｄ３）に対して、垂直または略垂直に設けられる。モーターシャフト１６２またはモーターシャフト１６２の軸中心と同様に、モーターシャフト１６４またはモーターシャフト１６４の軸中心も、ドライブシャフト１５２及び第３の軸（Ｄ３）に対して、垂直または略垂直に設けられる。第１のモーター１００Ａと第２のモーター１００Ｂとは、ドライブシャフト１５２に対して、対称または略対称に互いに向かい合い、かつ、並列または略並列に設けられる。さらに、第２の歯車１６７と第３の歯車１６８とは、ドライブシャフト１５２に対して、対称または略対称に互いに向かい合い、かつ、並列または略並列に設けられる。

【0062】

第１のモーター１００Ａは、モーターシャフト１６２をモーターシャフト１６２の軸中心に対して回転させ、かつ、第２の歯車１６７を回転させる。第２のモーター１００Ｂは、モーターシャフト１６４をモーターシャフト１６４の軸中心に対して回転させ、かつ、第３の歯車１６８を回転させる。このとき、第２の歯車１６７の回転方向１６７Ｂは、第３の歯車１６８の回転方向１６８Ｂと逆方向である。第２の歯車１６７と第３の歯車１６８とが互いに逆方向に回転することで、第１の歯車１６６は回転方向１６６Ｂに回転する。各歯車の回転方向は、それぞれに接続するシャフトの回転方向と同一である。なお、図４（Ｂ）に示す回転方向は一例であって、それぞれの回転方向は逆の回転方向でもよい。

【0063】

以上説明した第１の歯車１６６と第３の歯車１６８、第１の歯車１６６と第２の歯車１６７の構成は、例えば、かさ歯車、ベベルギア、まがりばかさ歯車、冠歯車などと呼ばれる構成を組み合わせて構成される。また、ドライブシャフト１５２と第１の歯車１６６とを、例えば、ねじの溝をらせん状に設けた歯を円筒形の部材に設けたウォームギヤと呼ばれる部材で構成し、第２の歯車１６７および第３の歯車１６８をウォームギヤにかみ合わせて駆動するウォームホイールと呼ばれる部材で構成してもよい。これらを組み合わせて構成したギアを含むギアボックス１６５は、多段の変則ギアを設けることなく、ねじの溝をらせん状に設けた歯の数に基づき、減速された回転数を得ることでき、また、大きな動力をドライブシャフト１５２に伝動可能である。

【0064】

図５（Ｂ）に示すモーター部１００の配置は、図３に示すモーター部１００の配置と比較して、第１のモーター１００Ａと第２のモーター１００Ｂとが互いに向かい合い、並列に設けられ、かつ、ギアボックス１６５に対して対称または略対称に設けられる構成を有する。また、図５（Ｂ）に示すモーター部１００の配置は、図３に示すモーター部１００の配置と比較して、第１のモーター１００Ａがモーターシャフト１６２に接続され、第２のモーター１００Ｂがモーターシャフト１６４に接続され、第１のモーター１００Ａ及び第２のモーター１００Ｂがギアボックス１６５を介してドライブシャフト１５２に接続される構成を有する。さらに、図５（Ｂ）に示すモーター部１００の配置は、図２に示すモーター部１００の配置と比較して、第１のモーター１００Ａに関連する部分と、第２のモーター１００Ｂに関連する部分とがドライブシャフト１５２に対して９０度回転し設けられる構成を有する。

【0065】

図５（Ｂ）に示すモーター部１００の配置において、第１のマウントフレーム１０７Ａ、第２のマウントフレーム１０７Ｂ、マウントプレート１０６などを用いて、モーター部１００を後部隔壁１０４に接続する構成、および、第１のインバーター１０８Ａ及び第２のインバーター１０８Ｂを支持する構成などは、図２に示すモーター部１００の配置と同様であり、ここでの説明は省略する。

【0066】

本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０において、第１のモーター１００Ａと第２のモーター１００Ｂとが互い向かい合い（対向に）、かつ、並列に設けられることで、伝動機構は、ドライブシャフト１５２に対して平行または略平行に設けることができる。その結果、第１のモーター１００Ａによって発生するモーター回転の反トルクが、第２のモーター１００Ｂによって発生するモーター回転の反トルクによって抑制され、第２のモーター１００Ｂによって発生するモーター回転の反トルクが、第１のモーター１００Ａによって発生するモーター回転の反トルクによって抑制される。例えば、モーター回転の反トルクを抑制することで、マウントプレート１０６に作用するねじり荷重を抑制することができる。その結果、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０では、電動回転翼航空機１０の構造強度を節約し、電動回転翼航空機１０を軽量化することができる。また、本発明の一実施形態に係る電動回転翼航空機１０は、モーター部１００のコギングトルクによって発生する騒音を抑制することができる。

【0067】

本発明の実施形態として上述した各実施形態または各実施形態の一部は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。

【0068】

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる別の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0069】

１０：電動回転翼航空機、２０：電動回転翼航空機体、３０：メインローターシステム、４０：延長テール、１００：モーター部、１００Ａ：第１のモーター、ｌ００Ｂ：第２のモーター、１０２Ａ：第１のモーター制御装置、１０２Ｂ：第２のモーター制御装置、１０４：後部隔壁、１０５：ワンウェイクラッチ、１０６：マウントプレート（支持部材）、１０７Ａ：第１のマウントフレーム（支持部材）、１０７Ｂ：第２のマウントフレーム（支持部材）、１０８Ａ：第１のインバーター、１０８Ｂ：第２のインバーター、１０９：開口部、１１０Ａ：第１のバッテリーマネジメントシステム、１１０Ｂ：第２のバッテリーマネジメントシステム、１２０Ａ：第１のバッテリー、１２０Ｂ：第２のバッテリー、１３０：飛行制御装置、１４０：操縦装置、１４２：入力装置、１４４：表示装置、１５０：減速機、１５２：ドライブシャフト（動力軸）、１５３：モーターシャフト（第１のモーター出力軸）、１５４：メインローターシャフト（第１の出力軸）、１５６：テールローターシャフト（第２の出力軸）、１６０：メインローター、１６２：モーターシャフト（第２のモーター出力軸）、１６４：モーターシャフト（第３のモーター出力軸）、１６５：ギアボックス、１６６：第１の歯車、１６７：第２の歯車、１６８：第３の歯車、１６６Ａ、１６６Ｂ、１６７Ａ、１６７Ｂ、１６８Ａ、１６８Ｂ：回転方向、１６７：第２の歯車、１６８：第３の歯車、１７０：ローターブレード（プロペラ）、１８０：テールローター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】