特許 7348774 電動航空機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-12

(45)【発行日】2023-09-21

(54)【発明の名称】電動航空機

(51)【国際特許分類】

   B64C 39/02 20060101AFI20230913BHJP

   B64D 27/24 20060101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

B64C39/02

B64D27/24

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019155148

(22)【出願日】2019-08-28

(65)【公開番号】P2021030960

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-07-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】平林 大輔

(72)【発明者】

【氏名】荻巣 敏充

【審査官】山本 賢明

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０５２０３４０３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００４８２６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１６８４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６００２５８４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

Ｂ６４Ｄ ２７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動モータで駆動するプロペラによって推進力を得る電動航空機において、
前記プロペラを駆動するための複数の電動モータをそれぞれ制御する複数のコントローラが、
翼の前縁部を構成する板状部材が当該複数のコントローラを冷却するヒートシンクとして機能するように、前記板状部材の内面側に直接又は間接的に取り付けられ、
前記翼の延在方向に沿って延在する主桁よりも、前記翼の前縁側に配置されている、
ことを特徴とする電動航空機。

【請求項2】

前記複数のコントローラは、前記翼の延在方向に沿って前記翼の前縁部の内面側にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動航空機。

【請求項3】

前記コントローラは、前記翼の前縁部を構成する板状部材の内面側に直接又は熱伝導性を有する治具を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動航空機。

【請求項4】

前記翼の前縁部より後方の表面部分に防氷塗料が塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動航空機。

【請求項5】

前記翼の前縁部の内面側が、前記コントローラごとに防火壁で仕切られていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動航空機。

【請求項6】

前記防火壁で仕切られた各空間の内壁面に防火塗料が塗布されていることを特徴とする請求項５に記載の電動航空機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動航空機に係り、特に電動モータで駆動するプロペラによって推進力を得る電動航空機に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機の翼に氷が付着すると、空気抵抗が増加したり揚力が減少するなど飛行性能が低下する場合があり、最悪の場合、事故につながる危険性がある。
そのため、航空機の翼への着氷を防止する技術すなわち防氷のための技術が種々開発されている。

【0003】

例えば、特許文献１では、航空機の翼の前縁部の内側と外側にそれぞれ電熱線層を配置し、各電熱線層にそれぞれ通電して発熱させることで、航空機の翼の前縁部への着氷を防止したり付着した氷を除去する防氷のための技術が開示されている。
また、この他にも、氷が付着しやすい翼の前縁部を圧縮エアによって部分的に膨らませたり翼の前縁部に温風を送るなどする翼の前縁部の防氷のための技術が種々開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－１７８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記のように、防氷のために電熱線層や、圧縮エアや温風の送風管等の新たな装置を航空機の翼に配置すると、翼部分の重量の増加につながるとともに、電動航空機の製造コストの高騰にもつながるおそれがある。

【0006】

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、翼に新たな装置等を配置することなく、翼の防氷を確実に行うことが可能な電動航空機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
電動モータで駆動するプロペラによって推進力を得る電動航空機において、
前記プロペラを駆動するための複数の電動モータをそれぞれ制御する複数のコントローラが、
翼の前縁部を構成する板状部材が当該複数のコントローラを冷却するヒートシンクとして機能するように、前記板状部材の内面側に直接又は間接的に取り付けられ、
前記翼の延在方向に沿って延在する主桁よりも、前記翼の前縁側に配置されていることを特徴とする。

【0008】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動航空機において、前記複数のコントローラは、前記翼の延在方向に沿って前記翼の前縁部の内面側にそれぞれ配置されていることを特徴とする。

【0009】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動航空機において、前記コントローラは、前記翼の前縁部を構成する板状部材の内面側に直接又は熱伝導性を有する治具を介して取り付けられていることを特徴とする。

【0010】

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動航空機において、前記翼の前縁部より後方の表面部分に防氷塗料が塗布されていることを特徴とする。

【0011】

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動航空機において、前記翼の前縁部の内面側が、前記コントローラごとに防火壁で仕切られていることを特徴とする。

【0012】

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電動航空機において、前記防火壁で仕切られた各空間の内壁面に防火塗料が塗布されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、電動航空機において、翼に新たな装置等を配置することなく、翼の防氷を確実に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】電動航空機の一例を表す外観斜視図である。

【図2】プロペラを駆動するための電動モータの配置の一例を表す図である。

【図3】本実施形態に係る電動航空機の翼を下側から見た図であり、翼の下面やプロペラのナセル等を仮想的に取り外した状態を表す概略図である。

【図4】板状部材の上部の内面側にコントローラを取り付けた状態を表す（Ａ）断面図であり、（Ｂ）斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る電動航空機の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、電動航空機の一例を表す外観斜視図である。
電動航空機１０は、翼１１にプロペラ１２が取り付けられており、後述する電動モータ２０でプロペラ１２を駆動して推進力を得るように構成されている。なお、図１では、プロペラ１２が固定翼に取り付けられている場合が示されているが、これに限定されず、例えばプロペラ１２がティルトウイング等の可動する翼に取り付けられていてもよい。また、電動航空機１０は無人機であってもよい。

【0016】

図２は、プロペラを駆動するための電動モータの配置の一例を表す図である。
本実施形態では、プロペラを駆動するための電動モータ２０の配置が冗長系のモータ配置とされており、複数の電動モータ２０Ａ～２０Ｅでプロペラ１２を駆動するようになっている。
なお、図２では、ナセル等の図示が省略されている。また、図２等では５基の電動モータ２０Ａ～２０Ｅで１つのプロペラ１２を駆動する場合が示されており、以下では、１つのプロペラ１２につき電動モータ２０が５基設けられている場合について説明するが、電動モータ２０の数は複数であればよく、５基以外でもよい。また、複数の電動モータ２０の配置のしかたは図２の場合に限定されない。

【0017】

図２の例では、前方に３基の電動モータ２０Ａ～２０Ｃが配置され、後方に２基の電動モータ２０Ｄ、２０Ｅが配置されている。そして、各電動モータ２０の出力軸に取り付けられた第１ギヤ２１がそれぞれプロペラ軸１２ａの前側や後側に固定された第２ギヤ２２と噛み合うように各電動モータ２０が配置されている。
そして、各電動モータ２０を駆動させることでプロペラ１２がプロペラ軸１２ａ周りに回転駆動されるようになっている。

【0018】

図３は、本実施形態に係る電動航空機の翼を下側から見た図であり、翼の下面やプロペラのナセル等を仮想的に取り外した状態を表す概略図である。
本実施形態に係る電動航空機１０では、プロペラ１２を駆動するための複数の電動モータ２０をそれぞれ制御する複数のコントローラ３０が、翼１１の延在方向に沿って翼１１の前縁部１１ａの内面側にそれぞれ配置されている。なお、本発明において前縁部とは、翼１１の前縁やその近傍を含む翼１１の部分をいう。

【0019】

具体的には、コントローラ３０は、例えば図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、翼１１の前縁部１１ａを構成する、垂直断面が「つ」の字状の例えばアルミニウム製の板状部材１３の上部の内面側に、直接あるいは図示しない治具を介して取り付けられている。
なお、治具を介してコントローラ３０を取り付ける場合、治具は熱伝導性を有するように構成される。また、図４（Ａ）中の１１ｃは翼１１を構成する構造物であり（図３では図示省略）、１１ｄについては後で説明する。

【0020】

そして、翼１１の前縁部１１ａを構成する板状部材１３の上部の内面側に取り付けられたコントローラ３０が、図３に示すように、翼１１の延在方向に沿って翼１１の前縁部１１ａにそれぞれ配置されている。
なお、図３では、プロペラ１２より翼１１の先端側にコントローラ３０が２個、プロペラ１２より翼１１の根元側にコントローラ３０が３個配置されている場合が示されているが、コントローラ３０を翼１１の延在方向のどの位置にそれぞれ配置するかは、後述する各コントローラ３０の熱による翼１１の防氷効果や後述する配線３１Ａ、３１Ｂの重量等を考慮して適宜決められる。

【0021】

各コントローラ３０は、翼１１の主桁１１ｂ等に沿うように引き回された配線３１Ａを通じて電動航空機１０の胴体部や主翼内部等に配置された図示しないバッテリ等に接続されており、配線３１Ｂを通じてプロペラ１２の電動モータ２０にそれぞれ接続されている。
そして、各コントローラ３０は、バッテリから供給される電力に基づいて自らが担当する電動モータ２０をそれぞれ制御してプロペラ１２を回転駆動させるようになっている。なお、図３では、コントローラ３０ごとに配線３１Ａ、３１Ｂがそれぞれ１本ずつ示されているが、配線３１Ａ、３１Ｂはそれぞれ必要な本数が接続される。

【0022】

本実施形態に係る電動航空機１０によれば、このように、プロペラ１２を駆動するための複数の電動モータ２０をそれぞれ制御する複数のコントローラ３０を翼１１の延在方向に沿って翼１１の前縁部１１ａの内面側にそれぞれ配置することで、各コントローラ３０が電動モータ２０を制御する際にコントローラ３０で発生した熱を翼１１の前縁部１１ａを構成する板状部材１３に伝え、翼１１の前縁部１１ａへの着氷を防止したり、翼１１の前縁部１１ａに付着した氷を融かして除去することが可能となる。

【0023】

このように、本実施形態に係る電動航空機１０では、複数のコントローラ３０を翼１１の延在方向に沿って翼１１の前縁部１１ａの内面側にそれぞれ配置することで、各コントローラ３０が電動モータ２０を制御する際の発熱を利用して、翼１１の前縁部１１ａの防氷を確実に行うことが可能となる。
なお、上記のように構成すると、翼１１の前縁部１１ａを構成する板状部材１３が各コントローラ３０のヒートシンクとして機能するため、各コントローラ３０を効率良く冷却することも可能となる。

【0024】

また、各コントローラ３０はプロペラ１２の各電動モータ２０を制御するためにそもそも電動航空機１０に搭載されるものであり、本実施形態ではそれらを利用して翼１１の前縁部１１ａの防氷を図るものであるため、防氷のために新たな装置を電動航空機１０の翼１１の部分に配置する必要がない。
そのため、本実施形態に係る電動航空機１０によれば、翼１１の部分に新たな装置等を配置することなく翼１１の防氷を行うことが可能となる。そのため、新たな装置等を設けて翼１１の部分の重量が増加したり電動航空機の製造コストが高騰したりする事態が生じることを防止することが可能となる。

【0025】

以上のように、本発明に係る電動航空機１０によれば、複数のコントローラ３０を翼１１の延在方向に沿って翼１１の前縁部１１ａの内面側にそれぞれ配置することで、翼１１に新たな装置等を配置することなく、翼１１の防氷を確実に行うことが可能となる。
また、各コントローラ３０を効率良く冷却することも可能となる。

【0026】

ところで、翼１１の前縁部１１ａで融けた氷が翼１１の前縁部１１ａより後方の表面部分１１ｄ（図４（Ａ）参照）を流れる間に再び凍り、表面部分１１ｄに氷が付着する場合がある。そのため、翼１１の前縁部１１ａより後方の表面部分１１ｄに、氷の付着を防止するための防氷塗料を塗布しておくように構成することが可能である。
このように構成すれば、翼１１の前縁部１１ａで融けた氷が翼１１の前縁部１１ａより後方の表面部分１１ｄで凍っても撥水性を有する防氷塗料により氷が表面部分１１ｄに付着することを防止することが可能となり、氷が付着して飛行性能が低下する等の問題が生じることを防止することが可能となる。

【0027】

一方、コントローラ３０は電動モータ２０に流す大電流を制御する装置であるため、コントローラ３０がショートしたり断線したりして故障が生じると発火する可能性がある。その際、複数のコントローラ３０を１か所にまとめて配置すると、１つのコントローラ３０が発火した際に、その火や熱の影響が他のコントローラ３０に連鎖して広がってしまうおそれがある。
しかし、図３に示した本実施形態のように、複数のコントローラ３０が翼１１の延在方向に沿って分散して配置されていれば、１つのコントローラ３０が発火した際に、火や熱の影響が他のコントローラ３０に連鎖して広がる可能性は少なくなる。

【0028】

なお、この場合も、１つのコントローラ３０が発火すると、その火や熱の影響が隣接するコントローラ３０に及んでしまい、隣接するコントローラ３０に故障等が生じるおそれがある。
そこで、これを防止するために、例えば図３に示すように、翼１１の前縁部１１ａの内面側に防火壁１４を仕切り板のように設け、コントローラ３０ごとに防火壁１４で仕切るように構成することが可能である。

【0029】

このように構成すれば、１つのコントローラ３０が発火しても、防火壁１４によって隣接するコントローラ３０への延焼や熱の伝導が妨げられる。
そのため、火や熱の影響が隣接するコントローラ３０に及ぶことを的確に防止することが可能となる。

【0030】

また、その際、例えば、防火壁１４で仕切られた各空間Ｓ（図３参照。すなわち防火壁１４と板状部材１３とで包囲されコントローラ３０が内包されているコントローラ３０ごとの各空間Ｓ）の内壁面に、火や熱により発泡したり自己消火性を有する防火塗料が塗布されていれば、延焼や熱の伝導がより確実に妨げられる。
そのため、火や熱の影響が隣接するコントローラ３０に及ぶことをより確実に防止することが可能となる。

【0031】

なお、本発明が上記の実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
例えば、各コントローラ３０は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示した位置よりもさらに翼１１の前端に近い位置に配置するように構成することも可能であり、防氷が効果的に行われる適宜の位置に配置される。

【0032】

また、翼１１の前縁部１１ａにコントローラ３０以外の他の熱源を配置するように構成することも可能である。
さらに、本発明のように翼１１の前縁部１１ａに複数のコントローラ３０を配置するとともに、前述した防氷のための装置を翼１１に配置するように構成すること（すなわち本発明の複数のコントローラ３０の配置と他の防氷のための装置とを組み合わせて用いること）も可能である。

【符号の説明】

【0033】

１０ 電動航空機
１１ 翼
１１ａ 前縁部
１１ｄ 表面部分
１２ プロペラ
１３ 板状部材
１４ 防火壁
２０、２０Ａ～２０Ｅ 電動モータ
３０ コントローラ
Ｓ 空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】