特開 2024-67864 電動航空機

(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】P2024067864

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】電動航空機

(51)【国際特許分類】

   B64D 27/40 20240101AFI20240510BHJP

   B64D 27/24 20240101ALI20240510BHJP

   B64C 27/04 20060101ALI20240510BHJP

   B64C 1/00 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

B64D27/26

B64D27/24

B64C27/04

B64C1/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178242

(22)【出願日】2022-11-07

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100136504

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 毅彦

(72)【発明者】

【氏名】生出 理子

(72)【発明者】

【氏名】松井 勇樹

(72)【発明者】

【氏名】平林 大輔

(57)【要約】

【課題】ｅＶＴＯＬ等の電動航空機の重量を軽減することである。
【解決手段】電動航空機は、胴体と、少なくとも１つのロータと、前記胴体に前記ロータを連結する連結構造と、前記ロータを回転させる電動モータと、前記胴体に取付けられ、前記電動モータに電流を供給するバッテリとを備え、前記バッテリと前記電動モータを電気的に接続する配線の少なくとも一部を前記連結構造の少なくとも一部を構成する剛体の導体とし、前記剛体の導体で少なくとも１つの前記ロータから前記胴体にかかる荷重の少なくとも一部を受けるようにしたものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

胴体と、
少なくとも１つのロータと、
前記胴体に前記ロータを連結する連結構造と、
前記ロータを回転させる電動モータと、
前記胴体に取付けられ、前記電動モータに電流を供給するバッテリと、
を備え、
前記バッテリと前記電動モータを電気的に接続する配線の少なくとも一部を前記連結構造の少なくとも一部を構成する剛体の導体とし、前記剛体の導体で少なくとも１つの前記ロータから前記胴体にかかる荷重の少なくとも一部を受けるようにした電動航空機。

【請求項2】

前記連結構造は、
パネルと、
前記パネルを補強する補強部材と、
を少なくとも一部に有し、
前記補強部材を前記剛体の導体とした請求項１記載の電動航空機。

【請求項3】

前記補強部材を絶縁性を有する繊維強化プラスチックからなる絶縁材料で被覆した請求項２記載の電動航空機。

【請求項4】

前記パネルを炭素繊維強化プラスチックで構成する一方、前記補強部材をアルミニウム又は銅で構成し、前記絶縁材料で被覆された前記補強部材を接着剤で前記パネルに接着した請求項３記載の電動航空機。

【請求項5】

前記連結構造をパイプ状のアームとし、
前記アームの一部を前記補強部材で補強した前記パネルで構成する一方、前記アームの別の一部をサンドイッチ構造で構成した請求項２乃至４のいずれか１項に記載の電動航空機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電動航空機に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機の一種として、電動垂直離着陸機（ｅＶＴＯＬ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔａｋｅ－Ｏｆｆ ａｎｄ Ｌａｎｄｉｎｇ ａｉｒｃｒａｆｔ）や電動短距離離着陸機（ｅＳＴＯＬ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｈｏｒｔ Ｔａｋｅ‐Ｏｆｆ ａｎｄ Ｌａｎｄｉｎｇ ａｉｒｃｒａｆｔ）に代表される電動航空機が知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

【0003】

ｅＶＴＯＬに分類される回転翼航空機としては、電動式のヘリコプタ及びマルチコプタが挙げられる。ヘリコプタは、メインロータとテールロータを有する回転翼航空機であるのに対して、マルチコプタは、４つのロータを有するクワッドコプタや６つのロータを有するヘキサコプタのように３つ以上のロータを有する回転翼航空機である。近年ではヘリコプタやマルチコプタ等の無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ）がドローンと呼ばれるのに対して、マルチコプタからなる有人航空機は空飛ぶクルマとも呼ばれる場合もある。

【0004】

ヘリコプタ及びマルチコプタ等の電動式の回転翼航空機は、複数のロータをそれぞれ回転させるための救数の電動モータと、各電動モータに電力を供給するためのバッテリを搭載している。典型的な回転翼航空機の場合には、胴体に配置された共通のバッテリから、各ロータの下方に配置される電動モータに電力が供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－２２２０３１号公報

【特許文献2】特開２０２１－０６６３３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、バッテリから各電動モータに大電流を供給する場合、断面積が大きい配線を電動航空機の胴体から各電動モータに向かって敷設することが必要となる。このため、電動航空機の重量増加に繋がる。

【0007】

そこで本発明は、ｅＶＴＯＬ等の電動航空機の重量を軽減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施形態に係る電動航空機は、胴体と、少なくとも１つのロータと、前記胴体に前記ロータを連結する連結構造と、前記ロータを回転させる電動モータと、前記胴体に取付けられ、前記電動モータに電流を供給するバッテリとを備え、前記バッテリと前記電動モータを電気的に接続する配線の少なくとも一部を前記連結構造の少なくとも一部を構成する剛体の導体とし、前記剛体の導体で少なくとも１つの前記ロータから前記胴体にかかる荷重の少なくとも一部を受けるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る電動航空機の構成例を示す斜視図。

【図2】図１に示す配線を含むアームの構造例を示す横断面図。

【図3】図２に示す剛体の導体の接点における構造例を示す上面図。

【図4】図３に示す剛体の導体の位置Ａ－Ａにおける横断面図。

【図5】図３に示す剛体の導体の位置Ｂ－Ｂにおける横断面図。

【図6】単純なパネル構造を有する従来のアームの横断面図。

【図7】パネルをストリンガで補強した従来のアームの横断面図。

【図8】本発明の第２の実施形態に係る電動航空機のアームの構造例を示す横断面図。

【図9】本発明の第３の実施形態に係る電動航空機のアームの構造例を示す横断面図。

【図10】ハニカムサンドイッチ構造を有する従来のアームの横断面図。

【図11】本発明の第４の実施形態に係る電動航空機のアームの構造例を示す横断面図。

【図12】本発明の第５の実施形態に係る電動航空機のアームの構造例を示す横断面図。

【図13】本発明の第６の実施形態に係る電動航空機のアームに補強部材として取付けられる剛体の導体を含む配線図。

【図14】図１３の位置Ｃ－Ｃにおける剛体の導体を含むアームの横断面図。

【図15】本発明の第７の実施形態に係る電動航空機に設けられる剛体の導体を含む配線図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態に係る電動航空機について添付図面を参照して説明する。

【0011】

（第１の実施形態）
（構成及び機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係る電動航空機１の構成例を示す斜視図である。

【0012】

電動航空機１は、胴体２に少なくとも１つのロータ３を連結した回転翼航空機である。ロータ３は、ファン又はプロペラと呼ばれる場合もある。図１には６つのロータ３を有するヘキサコプタが例示されているがロータ３の数は任意である。

【0013】

従って、電動航空機１は、マルチコプタに限らず電動式のヘリコプタでも良い。典型的なヘリコプタは、メインロータとテールロータを有するが、二重反転ヘリコプタのようにテールロータが無いヘリコプタやエアの吹き出し口を形成することによってテールロータを省略し、単一のロータ３を有するヘリコプタも知られている。このため、電動航空機１は、少なくとも１つのロータ３を有することになる。但し、以降では図１を参照して複数のロータ３を有する電動航空機１を例に説明する。

【0014】

電動航空機１は、ドローンとも呼ばれるＵＡＶ、空飛ぶクルマとも呼ばれる有人航空機及びＯＰＶ（Ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ Ｐｉｌｏｔｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）のいずれであっても良い。ＯＰＶはパイロットが搭乗して操縦することも可能な無人航空機であり、有人航空機と無人航空機のハイブリッド航空機である。電動航空機１は、複数のロータ３の回転数やブレードのピッチ角を制御することによって垂直離着陸、推力の発生及び姿勢制御を行うことができる。このため、電動航空機１は、ｅＶＴＯＬに分類することができる。

【0015】

各ロータ３は、連結構造４で胴体２に連結される。図１に示す例では、各ロータ３をそれぞれ支持するパイプ状のアーム５で連結構造４が構成されているが、連結構造４はロータ３ごとに明瞭に分離していなくても良い。具体例として、アーム５間をリブで連結して補強したり、アーム５をカウルプレートで覆ったりしても良い。

【0016】

各ロータ３は電動式であるため、各ロータ３の下方にはそれぞれロータ３を回転させるための電動モータ６が配置される。通常、電動モータ６の出力シャフトは、ロータ３の回転シャフトと一体化される。すなわち、電動モータ６の出力シャフトの回転軸と、ロータ３の回転シャフトの回転軸が同一直線上となるようにロータ３に電動モータ６が固定される。そして、複数のロータ３は複数の電動モータ６の駆動によって回転する。

【0017】

胴体２には、複数の電動モータ６に電流を供給するバッテリ７が取付けられる。バッテリ７は、複数の配線８で複数の電動モータ６と電気的に接続される。従って、ロータ３及び電動モータ６を支持する各アーム５に沿って配線８が敷設される。アーム５が中空である場合には、アーム５の内部に配線８を配置することができる。一方、バッテリ７には、ロータ３及び配線８の数に応じた端子が設けられる。もちろん、ロータ３及び配線８の数に応じて複数のバッテリ７を胴体２に搭載することができる。

【0018】

電動モータ６としては、直流（ＤＣ：ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）モータを用いれば交流（ＡＣ：ａｌｔｅｒｎａｔｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）モータと比較して安価で小型化が容易となる。加えて、ＤＣモータは、電圧に対する回転特定が安定していることから速度制御を行う場合に適している。このため、電動モータ６としてＤＣモータを用いれば、配線８の数は図１に例示されるように１つの電動モータ６につき正負の２本となる。

【0019】

尚、各電動モータ６をバッテリ７と個別に接続せずに、複数の電動モータ６をバッテリ７と並列に接続しても良い。図１に示す例では、機体の右側に配置される前後一対の電動モータ６がバッテリ７と並列に接続されている。同様に、機体の左側に配置される前後一対の電動モータ６がバッテリ７と並列に接続されており、機体の中央に配置される前後一対の電動モータ６がバッテリ７と並列に接続されている。

【0020】

この場合、６つの電動モータ６と接続される配線８の数は正負を別々に数えると６本となる。このため、単一又は複数のバッテリ７に６つの端子を設け、各端子と配線８を電気的に接続すれば良いことになる。

【0021】

図２は図１に示す配線８を含むアーム５の構造例を示す横断面図である。

【0022】

各ロータ３を胴体２に連結する連結構造４を構成するアーム５は、図２に例示されるように横断面が角丸四角形、すなわちＲ面取りを施した四角形等となっている中空かつ棒状のパネル１０と、パネル１０を補強する補強部材１１で構成することができる。上述したように連結構造４にはアーム５以外の構造部材を設けても良い。このため、連結構造４は、パネル１０と、パネル１０を補強する補強部材１１を少なくとも一部に有する構造とすることができる。

【0023】

補強部材１１は、アーム５の長さ方向を長さ方向とする長尺構造を有する棒状の部材である。長尺構造を有する補強部材１１は、形状や配置される位置に応じてストリンガ、スパー、フレーム或いはリブと呼ばれる。胴体２から機体の端部に向かう補強部材１１は、ストリンガと呼ばれる場合が多い。

【0024】

中空構造を形成するパネル１０を補強するためのストリンガ等の補強部材１１は、通常、図２に示すように外部に露出しないようにパネル１０の内側に固定されるが、パネル１０の外側に固定しても良い。すなわち、図２に示す例では、補強部材１１がアーム５の内部に配置されているが、アーム５の外部に取付けても良い。

【0025】

アーム５を構成するパネル１０は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）で構成することができる。ＦＲＰは、複合材とも呼ばれ、金属よりも比強度及び比剛性が高い。このため、電動航空機１の軽量化を図ることができる。

【0026】

一方、アーム５を構成する補強部材１１は、剛体の導体１２で構成し、バッテリ７から電動モータ６に電流を供給する配線８の一部とすることができる。つまり、荷重を受けるための補強部材１１に電流を流すことができる。

【0027】

そのために、補強部材１１を兼ねる剛体の導体１２の横断面における断面積は、荷重を受けるために必要であり、かつ電流を流すために必要な断面積に決定される。また、補強部材１１を兼ねる剛体の導体１２の横断面における形状は、図２に例示されるように矩形とする他、強度を確保するためにハット型、Ｉ字型、逆Ｔ字型、捩りを設けたブレード型など所望の形状とすることができる。

【0028】

補強部材１１を兼ねる剛体の導体１２を構成する材料としては、アルミニウムが適している。これは、アルミニウムは良導体でありながら比強度が高いためである。但し、補強部材１１を兼ねる剛体の導体１２を構成する材料として銅を用いれば、アルミニウムを用いる場合に比べて電気抵抗が小さく、かつ強度が高いため断面積を小さくすることができる。具体的には、補強部材１１を兼ねる剛体の導体１２を銅で構成する場合、原理的には、従来の銅線と同じ断面積があれば必要な電流を流すことができるため、荷重を受けるために必要な断面積を確保できれば良いことになる。

【0029】

このため、干渉がある場合など狭隘部に補強部材１１を兼ねる剛体の導体１２を配置する場合には銅を用いても良い。逆に、補強部材１１を兼ねる剛体の導体１２を配置するスペースに制約が無ければ、鉄よりも比重が大きい銅を用いるよりも、比重が小さいアルミニウムを用いることが電動航空機１の重量軽減に繋がる。従って、補強部材１１を少なくともアルミニウムで構成し、必要に応じて局所的に銅を用いることができる。

【0030】

補強部材１１を剛体の導体１２で構成する場合、剛体の導体１２を絶縁することが必要となる。そこで、補強部材１１を兼ねる剛体の導体１２を絶縁材料１３で被覆することができる。従って、パネル１０には、絶縁材料１３で被覆された状態で剛体の導体１２が接合されることになる。

【0031】

絶縁材料１３としては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）に代表される絶縁性を有するＦＲＰを用いると、後述するようにパネル１０への接着が容易となる。絶縁性を有するＦＲＰとしては他にケブラー（登録商標）とも呼ばれるアラミド繊維で樹脂を強化したアラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ：Ａｒａｍｉｄ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）や天然繊維で樹脂を強化した天然繊維強化プラスチック（ＮＦＲＰ：Ｎａｔｕｒａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）が挙げられるが、ここではＧＦＲＰを用いる場合を例に説明する。

【0032】

具体的には、剛体の導体１２にＧＦＲＰを積層し、硬化することによって剛体の導体１２を兼ねた補強部材１１をＧＦＲＰからなる絶縁材料１３で被覆することができる。尚、補強部材１１をＧＦＲＰで被覆しても荷重は補強部材１１を兼ねる剛体の導体１２にかかるため、ＧＦＲＰは構造部材としてではなく絶縁材料１３として機能する。

【0033】

補強部材１１を被覆するＧＦＲＰと、パネル１０を構成するＣＦＲＰは、一体成形せずに成形後に常温で二次接着することが適切である。すなわち、パネル１０を構成するパイプ状のＣＦＲＰについては、複数の断片に分割してＣＦＲＰを成形又は中間硬化した後、接着剤又は再硬化等で接合して組立てる製法の他、ＣＦＲＰの成形後に引き抜くことが可能なブラダーバッグ等の中子を中空の部分に挿入した状態でＣＦＲＰを一体成形する製法が可能であるが、ＧＦＲＰからなる絶縁材料１３で被覆された補強部材１１については、ＣＦＲＰと一体成形せずに接着剤１４でＣＦＲＰからなるパネル１０に接着することが適切である。

【0034】

これは、補強部材１１とＦＲＰとの間で無視できない熱膨張差があるためである。具体的には、アルミニウムや銅等の金属の熱膨張率は、ＣＦＲＰ等のＦＲＰの熱膨張率と比較して桁違いに大きい。このため、仮にアルミニウムを被覆するＧＦＲＰとＣＦＲＰを、ＦＲＰの成形温度である１３０℃からや１８０℃程度まで加熱して一体成形しようとすると、熱膨張差によってアルミニウムに反りが生じたり、ＧＦＲＰとＣＦＲＰの接合部分に亀裂が入って剥がれたりする不具合が生じる。

【0035】

ＧＦＲＰもＣＦＲＰもマトリクス（母材）はエポキシ樹脂に代表される公知の樹脂である。このため、絶縁材料１３としてＧＦＲＰを用いれば、ＦＲＰ同士を接着するための樹脂の種類に応じたエポキシ樹脂系接着剤やウレタン樹脂系接着剤等の適切な公知の接着剤１４で容易かつ安定的に常温で補強部材１１をパネル１０に接着することができる。すなわち、絶縁材料１３としてＧＦＲＰを用いれば、剛体の導体１２からの絶縁材料１３の剥がれと、パネル１０からの補強部材１１の剥がれを確実に防止することができる。

【0036】

尚、絶縁材料１３としては上述したＧＦＲＰの他、銅線を被覆する絶縁チューブと同様な絶縁チューブや公知の絶縁塗料を用いることも可能である。絶縁チューブを用いる場合には、剛体の導体１２が絶縁チューブでカバーされる。一方、絶縁塗料を用いる場合には、剛体の導体１２が絶縁塗料で塗布される。

【0037】

銅線を被覆する絶縁チューブと異なり、剛体の導体１２からなる補強部材１１を被覆する絶縁チューブは剥がれないように接着剤で接着することが適切である。また、絶縁チューブでカバーされた補強部材１１や絶縁塗料で被覆された補強部材１１を、接着剤１４でパネル１０に接着することが必要となる。このため、絶縁チューブや絶縁塗料の材質に応じた適切な接着剤１４を選定することが適切である。

【0038】

剛体の導体１２は絶縁材料１３で被覆することが適切であるが、電気的な接点では剛体の導体１２を絶縁材料１３で被覆せずに露出することが必要となる。すなわち、剛体の導体１２のうち、電動モータ６との接続部分と、バッテリ７との接続部分では、剛体の導体１２を銅線等と電気的に接続することが必要となる。

【0039】

図３は図２に示す剛体の導体１２の接点における構造例を示す上面図、図４は図３に示す剛体の導体１２の位置Ａ－Ａにおける横断面図、図５は図３に示す剛体の導体１２の位置Ｂ－Ｂにおける横断面図である。

【0040】

図３乃至図５に示すように剛体の導体１２の接点では絶縁材料１３を除去して剛体の導体１２を局所的に露出させることができる。露出させた剛体の導体１２の部分には、下孔加工と下孔へのタップ加工によって雌ねじを形成し、図示されるような典型的なボルト２０やスタッドボルト等で電線押え金具２１を剛体の導体１２に固定することができる。そして、電動モータ６又はバッテリ７の端子と接続するための銅線等の電線２２の端部を電線押え金具２１で挟み込んで固定することができる。

【0041】

以上のような電動航空機１は、バッテリ７から電動モータ６に電流を供給するための配線８の少なくとも一部を、ロータ３を胴体２に連結する連結構造４の少なくとも一部を構成する剛体の導体１２とし、剛体の導体１２で少なくとも１つのロータ３から胴体２にかかる荷重の少なくとも一部を受けるようにしたものである。

【0042】

（効果）
このため、電動航空機１によれば、従来、連結構造４とは別に敷設することが必要であった銅線を不要にすることができる。その結果、電動航空機１の軽量化を図ることができる。加えて、連結構造４の中に銅線を通したり、連結構造４に銅線を固定したりする銅線の敷設作業も不要にできることから、電動航空機１の組立に要する労力を削減することが可能となる。

【0043】

また、補強部材１１は強度を確保するための断面積を有しており、補強部材１１の断面積を、電流を流すための断面積としても有効活用することができる。すなわち、電流を流すための断面積を容易に確保し、電気抵抗を小さくすることができる。

【0044】

図６は単純なパネル構造を有する従来のアーム３０の横断面図である。

【0045】

従来の最も単純なアーム３０の構造は、図６に示すようにストリンガが無いパネル３１のみの構造である。この場合、アーム３０は凹凸の無いパイプ状の構造となり、内部に銅線３２が配置される。従来のアーム３０についてもＣＦＲＰで構成すればアルミニウム等の金属で構成する場合に比べて重量を軽減できる。

【0046】

これに対して、図２に示すように補強部材１１で補強したパネル１０の場合には、パネル１０のみならず補強部材１１で荷重を受けることができる。従って、素材が同じであれば、従来のパネル３１のみからなるアーム３０の断面積よりも、パネル１０の断面積を小さくすることができる。従って、比強度が高いアルミニウム棒で補強部材１１を構成すれば、パネル１０に補強部材１１を付加したアーム５であっても、アルミニウムよりも比重が大きい銅線３２が不要となるので、従来のアーム３０と比較して重量を軽減することができる。

【0047】

或いは、補強部材１１で補強されたパネル１０の断面積を従来のパネル３１の断面積と同等にする場合には、補強部材１１でも荷重を受けることが可能となるため、より出力の大きい電動モータ６を支持することが可能となる。その結果、ロータ３で発生させる揚力を大きくすることが可能となる。

【0048】

図７はパネル３１をストリンガ３３で補強した従来のアーム３０Ａの横断面図である。

【0049】

従来のアーム３０Ａの構造として、図７に示すようにストリンガ３３でパネル３１を補強した構造も知られている。この場合も、ストリンガ３３及びパネル３１をＣＦＲＰで構成すれば、アルミニウム等の金属で構成する場合に比べて重量を軽減できる。パネル３１をストリンガ３３で補強した従来のアーム３０Ａにおいても、内部に銅線３２が配置される。

【0050】

これに対して、図２に示すように補強部材１１をアルミニウムからなる剛体の導体１２にすれば、アルミニウムからなる補強部材１１の重量がＣＦＲＰからなる従来のストリンガ３３の重量よりも大きくなったとしても、比重が大きい銅線３２を不要にできるので、パネル３１をストリンガ３３で補強した従来のアーム３０Ａと比較して重量を軽減することができる。

【0051】

尚、従来のアーム３０Ａに取付けられるストリンガ３３の断面積が、電流を流すために必要となる断面積よりも小さい場合には、従来のアーム３０に取付けられるストリンガ３３の断面積よりも大きな断面積を有する補強部材１１をパネル１０に取付けるだけでなく、従来のアーム３０に取付けられるストリンガ３３の数よりも多くの補強部材１１をパネル１０に取付けるようにしても良い。

【0052】

また、パネル３１をストリンガ３３で補強した従来のアーム３０Ａの場合には、パネル３１とストリンガ３３をいずれもＣＦＲＰで構成することによって一体成形できるのに対して、剛体の導体１２をパネル１０に取付けたアーム５の場合には、上述したように剛体の導体１２とパネル１０との間において熱膨張係数の差が大きくなることから、ＣＦＲＰからなるパネル１０と、ＧＦＲＰで絶縁被覆した剛体の導体１２を別々に成形した後、接着剤１４で接着することになる。

【0053】

（第２の実施形態）
図８は本発明の第２の実施形態に係る電動航空機１Ａのアーム５の構造例を示す横断面図である。

【0054】

図８に示された第２の実施形態における電動航空機１Ａは、複数のロータ３をそれぞれ胴体２に連結するアーム５の構造が第１の実施形態における電動航空機１と相違する。第２の実施形態における電動航空機１Ａの他の構成及び作用については第１の実施形態における電動航空機１と実質的に異ならないためアーム５の構造例を示す横断面のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0055】

剛体の導体１２で構成される補強部材１１の断面積が電流を流すために十分な断面積となっており、強度を確保するための断面積に対して不足する場合には、図８に示すようにＣＦＲＰからなる補強部材４０と、剛体の導体１２で構成される補強部材１１の双方でパネル１０を補強するようにしても良い。これにより、剛体の導体１２で構成される補強部材１１のみで強度を確保する場合と比較してアーム５の重量を軽減することができる。

【0056】

（第３の実施形態）
図９は本発明の第３の実施形態に係る電動航空機１Ｂのアーム５の構造例を示す横断面図である。

【0057】

図９に示された第３の実施形態における電動航空機１Ｂは、複数のロータ３をそれぞれ胴体２に連結するアーム５の構造が第１の実施形態における電動航空機１と相違する。第３の実施形態における電動航空機１Ｂの他の構成及び作用については第１の実施形態における電動航空機１と実質的に異ならないためアーム５の構造例を示す横断面のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0058】

図９に示すようにパネル１０の一部を補強部材１１で補強する代わりにハニカムサンドイッチ構造５０で構成しても良い。すなわち、アーム５の一部を剛体の導体１２で構成される補強部材１１で補強したパネル１０で構成する一方、アーム５の別の一部をハニカムサンドイッチ構造５０で構成しても良い。

【0059】

パネル１０を補強する補強部材１１の長さ方向は、アーム５の長さ方向となる。従って、アーム５は、図９に示すようにアーム５の横断面において、ハニカムサンドイッチ構造５０で構成される部分と、補強部材１１で補強したパネル１０で構成される部分に分割される。換言すれば、アーム５の外周方向においてアーム５の一部がハニカムサンドイッチ構造５０で構成され、アーム５の別の一部が補強部材１１で補強したパネル１０で構成される。

【0060】

ハニカムサンドイッチ構造５０は、ハニカム構造を有するコア材、すなわちハニカムコア５１を２枚のパネル５２で挟んだ構造体である。典型的なハニカムコア５１はアルミニウム、ＣＦＲＰやＧＦＲＰ等のＦＲＰ、アラミド紙に樹脂を含浸させたノーメックス（登録商標）等で構成される。一方、ハニカムコア５１を挟むパネル５２は、アルミニウムやＣＦＲＰ等で構成される。

【0061】

尚、曲率が小さい場合にはハニカムコア５１をある程度曲げ成形することができるが、アーム５の横断面において曲率が大きくなるＲ面取り部分については、図９に例示されるようにハニカムコア５１を配置せずにＣＦＲＰやアルミニウム等からなるパネルのみとしても良い。

【0062】

また、第１の実施形態においても説明したように、絶縁材料１３で被覆した剛体の導体１２で構成される補強部材１１は、アーム５の外側に固定しても良い。図９に示す例では、横断面がＴ字型の補強部材１１がアーム５の外側に固定されている。この場合、補強部材１１のフランジの一部を絶縁材料１３で被覆せずに露出させ、典型的なボルト２０やスタッドボルト等で電線押え金具２１を固定することによって電気的な接点とすることができる。

【0063】

このように補強部材１１をアーム５の外側に配置すれば、補強部材１１のパネル１０への接着が容易となるのみならず、補強部材１１を兼ねた剛体の導体１２の接点と電線２２との接続作業も容易となる。尚、補強部材１１をアーム５の外側に固定する場合には、補強部材１１が大気側に露出しないようにフェアリング（カウル）で覆ったり、別の構造物を連結したりしても良い。

【0064】

図１０はハニカムサンドイッチ構造３４を有する従来のアーム３０Ｂの横断面図である。

【0065】

ハニカムサンドイッチ構造３４を採用した従来のアーム３０Ｂは、中空のパイプ状であり、内部に銅線３２が配置される。ｅＶＴＯＬ等の小型機の場合には、図６に示す単一パネル構造のアーム３０か図１０に示すハニカムサンドイッチ構造３４を有するアーム３０Ｂが採用される場合が多い。

【0066】

これに対して、図９に示すようにハニカムサンドイッチ構造５０で構成されるアーム５の一部を補強部材１１で補強したパネル１０で構成し、かつ補強部材１１を剛体の導体１２で構成すれば、ハニカムサンドイッチ構造３４を有する従来のアーム３０Ｂと同等な強度をアーム５に付与しつつ、銅線３２の敷設を不要にできることから、ハニカムサンドイッチ構造３４を有する従来のアーム３０Ｂと比較して、アーム５の重量を軽減することができる。

【0067】

（第４の実施形態）
図１１は本発明の第４の実施形態に係る電動航空機１Ｃのアーム５の構造例を示す横断面図である。

【0068】

図１１に示された第４の実施形態における電動航空機１Ｃは、サンドイッチ構造６０のコア材をハニカムコア５１とせずにフォームコア６１とした点が第３の実施形態における電動航空機１Ｂと相違する。第４の実施形態における電動航空機１Ｃの他の構成及び作用については第３の実施形態における電動航空機１Ｂと実質的に異ならないためアーム５の構造例を示す横断面のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0069】

図１１に示すように、サンドイッチ構造６０は２枚のパネル６２でフォームコア６１を挟んだ構造体とすることもできる。フォームコア６１は、サンドイッチ構造６０のコア材として用いられる発泡体である。図９に例示されるハニカムサンドイッチ構造５０と、図１１に例示されるフォームコア６１をパネル６２で挟んだサンドイッチ構造６０（フォームコアサンドイッチ構造）を総称してサンドイッチ構造と呼ぶことが多い。フォームコア６１の材質の具体例としては、ＰＭＩ（ポリメタクリルイミド）をベースとした発泡体が挙げられるが他の材質の発泡体を用いても良い。

【0070】

（第５の実施形態）
図１２は本発明の第５の実施形態に係る電動航空機１Ｄのアーム５の構造例を示す横断面図である。

【0071】

図１２に示された第５の実施形態における電動航空機１Ｄは、複数のロータ３をそれぞれ胴体２に連結するアーム５の構造が第１の実施形態における電動航空機１と相違する。第３の実施形態における電動航空機１Ｄの他の構成及び作用については第１の実施形態における電動航空機１と実質的に異ならないためアーム５の構造例を示す横断面のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0072】

図１２に示すようにアーム５をアルミニウム製の導体パネル７０で構成し、電流を流すための剛体の導体１２として導体パネル７０を用いることもできる。この場合、導体パネル７０が絶縁材料１３で被覆される。尚、正負の電流を流す必要があることから、それぞれＧＦＲＰ等の絶縁材料１３で被覆された少なくとも２枚の導体パネル７０が連結金具や接着剤で連結されることになる。或いは、複数の導体パネル７０を被覆するＧＦＲＰを一体成形しても良い。

【0073】

図１２に示す例では、サイズが小さいパイプ状の導体パネル７０が、サイズが大きいパイプ状の導体パネル７０の内部に配置されており、各導体パネル７０の厚さを調整することによって断面積は互いに同等となっている。もちろん、１枚のパイプ状のアーム５を複数の断片に分割し、それぞれ絶縁材料１３で被覆された複数の導体パネル７０を連結金具や接着剤で連結しても良い。或いは、複数の導体パネル７０を被覆するＧＦＲＰを一体成形してパイプ状にしても良い。

【0074】

導体パネル７０の接点については、図１２に示す２層の例であれば内側の導体パネル７０の長さを外側の導体パネル７０の長さよりも長くすることによって内側の導体パネル７０の両端を外側の導体パネル７０から突出させたり、外側の導体パネル７０に貫通孔を形成したりすれば、内側の導体パネル７０と外側の導体パネル７０の双方を局所的に絶縁材料１３で被覆せずに露出させることができる。また、導体パネル７０を１層として複数の断片に分割する場合であれば、各断片を局所的に絶縁材料１３で被覆せずに露出させることができる。

【0075】

また、必要に応じて補強部材を追加しても良い。その場合には、図２に示す第１の実施形態と同様に絶縁材料１３で被覆されたアルミニウム製又は銅製の補強部材１１を導体パネル７０に取付け、導体パネル７０のみならず補強部材１１も剛体の導体１２として使用することができる。

【0076】

以上の第５の実施形態によれば、ＦＲＰを使用することが必須でないためアーム５の製造コストを低減しつつ、従来必要であった銅線３２を不要とすることによってアーム５の軽量化も図ることができる。

【0077】

（第６の実施形態）
図１３は本発明の第６の実施形態に係る電動航空機１Ｅのアーム５に補強部材１１として取付けられる剛体の導体１２を含む配線図であり、図１４は図１３の位置Ｃ－Ｃにおける剛体の導体１２を含むアーム５の横断面図である。

【0078】

図１３及び図１４に示された第６の実施形態における電動航空機１Ｅは、電動モータ６をＡＣモータ６Ａとした点が第１の実施形態における電動航空機１と相違する。第６の実施形態における電動航空機１Ｅの他の構成及び作用については第１の実施形態における電動航空機１と実質的に異ならないため配線図及びアーム５の構造例を示す横断面のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0079】

電動モータ６がＡＣモータ６Ａである場合においても、バッテリ７から電動モータ６に電流を供給するための配線８の少なくとも一部を、ロータ３を胴体２に連結する連結構造４の少なくとも一部を構成する補強部材１１を兼ねた剛体の導体１２とすることができる。バッテリ７から出力される電流は直流であるため、ＡＣモータ６Ａを使用する場合には、図１３に示すようにバッテリ７とＡＣモータ６Ａとの間に直流を三相交流に変換するインバータ８０が接続される。

【0080】

バッテリ７からインバータ８０までの直流電流が流れる範囲では、正負の少なくとも２本の配線８が必要となる。このため、直流電流が流れる範囲に補強部材１１を兼ねた剛体の導体１２を配置する場合には、第１の実施形態と同様に、剛体の導体１２も少なくとも２本配置することが必要となる。

【0081】

一方、インバータ８０からＡＣモータ６Ａまでの交流電流が流れる範囲では、図１３に示すように３本の配線８が必要となる。このため、交流電流が流れる範囲に補強部材１１を兼ねた剛体の導体１２を配置する場合には、図１３及び図１４に示すように少なくとも３本の剛体の導体１２を配置することが必要となる。

【0082】

（第７の実施形態）
図１５は本発明の第７の実施形態に係る電動航空機１Ｆに設けられる剛体の導体１２を含む配線図である。

【0083】

図１５に示された第７の実施形態における電動航空機１Ｆは、構造部材の一部を構成するストリンガ等の補強部材を兼ねた剛体の導体１２で弱電系の信号線９０を形成した点が第１の実施形態における電動航空機１と相違する。第７の実施形態における電動航空機１Ｆの他の構成及び作用については第１の実施形態における電動航空機１と実質的に異ならないため配線図のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0084】

上述した第１乃至第６の各実施形態では電力供給を目的とする強電系の配線８の一部を剛体の導体１２で構成する例について説明したが、図１５に示すように弱電系の信号線９０の一部を、ストリンガ等の荷重を受けるための補強部材を兼ねた剛体の導体１２で構成しても良い。すなわち、信号送信回路９１と信号受信回路９２とを接続する信号線９０の一部を荷重を受ける剛体の導体１２で構成することができる。

【0085】

信号送信回路９１は、電動モータ６のコントローラのように制御信号を送信する制御回路に限らず、気圧センサ、光学カメラ、高度計、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）センサ等の測定信号や検出信号を送信するセンサであっても良い、もちろん、信号を送受する信号送受回路に接続される信号線９０の一部を、荷重を受ける剛体の導体１２で構成することもできる。信号線９０で伝送される信号は直流及び交流のいずれであっても良く、信号線９０の本数に合わせて剛体の導体１２の本数を決定することができる。

【0086】

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

【符号の説明】

【0087】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 電動航空機
２ 胴体
３ ロータ
４ 連結構造
５ アーム
６ 電動モータ
６Ａ ＡＣモータ
７ バッテリ
８ 配線
１０ パネル
１１ 補強部材
１２ 剛体の導体
１３ 絶縁材料
１４ 接着剤
２０ ボルト
２１ 電線押え金具
２２ 電線
３０、３０Ａ、３０Ｂ 従来のアーム
３１ パネル
３２ 銅線
３３ ストリンガ
３４ ハニカムサンドイッチ構造
４０ 補強部材
５０ ハニカムサンドイッチ構造
５１ ハニカムコア
５２ パネル
６０ サンドイッチ構造
６１ フォームコア
６２ パネル
７０ 導体パネル
８０ インバータ
９０ 信号線
９１ 信号送信回路
９２ 信号受信回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】