エアロディベロップジャパンが重量・長距離ドローン向けハイブリッド動力ユニットの稼働試験、DC300V級の⾼電圧対応プロペラ用モーター・ESCの稼働試験に成功、大型ドローンの社会実装へ向けて大きく前進！

エアロディベロップジャパン株式会社

2021年3月23日 08時00分

エアロディベロップジャパン株式会社（本社：東京都中央区、代表取締役社長：田邉敏憲、以下「ADJ」）はこのたび、重量・長距離ドローン向けに開発を進めている、ハルバッハ発電機とガスタービン動力を組み合わせたハイブリッド動力ユニットの稼働試験を成功させました。また同時にドローン用 DC300V（AC200V）級の⾼電圧対応プロペラ用モーター・ESCの稼働試験にも成功しました。本ユニットとプロペラ用モーター・ESCを合わせたハイブリッド動力システムは、50kgの荷物を搭載した総重量150kg超級の大型ドローンを60分飛行させることを目標に、開発が順調に進んでいます。

ADJが取り組む大型ドローン向けハイブリッド動力システム事業

ADJは2018年に創業したスタートアップで、大型ドローン向けのハイブリッド動力システム（ハイブリッド動力ユニット及びプロペラ用モーター・ESC）を開発しております。これまでのドローンといえば総重量25kg以下のものが多く、用途も空撮・測量などに限られていました。一方で、物流網が充実していない地域への物資輸送や、災害時の緊急物資運搬など、重量ドローンが長時間飛行する未来の実現に期待する声が高まっています。

産業を広く見渡すなかで見出した大型ドローン向けハイブリッド動力システムの可能性

代表の田邉は日本銀行でキャリアを積み、長崎支店長まで務めました。その中で特に力を入れていたのが、日本全国の産業調査です。日本には、世界トップクラスの工業製品レベルを誇る素材技術・加工技術が点在するため、それらを結集して一大産業を作り上げたい。そんな熱い想いを抱き、長年培った金融ノウハウ、政財学界に広がるネットワークをフル活用し、大型ドローン業界に参入しました。

「大型ドローン産業はまだ黎明期でありながら、海外では急速に新興メーカーが現れている。一方で、重量ドローンを長時間飛行させるために必要な、肝心の動力源にはまだ誰も本格的に着手していない。」幅広いネットワークを駆使して情報収集する中で、大型ドローン向けの動力システムに参入の余地を見出しました。

これまでとは全く異なるハイブリッド動力システムのアプローチ

大型ドローンの社会実装にあたってネックとなっていたのが、まさにADJが取り組む「動力源」の部分です。既存のリチウムイオンバッテリーではその重量エネルギー密度（単位重量当たりの電池容量）の制約により、バッテリー搭載量を増やしても飛行できる時間が限られています。重量ドローンが長時間飛行するためには、リチウムイオンバッテリーを超える重量出力密度（単位重量当たりの発電量）を持つ動力源が求められていました。

そこでADJが目をつけたのが、小型のガスタービンエンジンとハルバッハ発電機（*）を組み合わせて発電させるというアプローチです。高速回転するガスタービンエンジン（9~10万回転）によって、ハルバッハ配列という特殊な磁石配列を持つ、小型でありながら高性能な発電機を駆動することで、重量出力密度1kW/kgを超えられる可能性を秘めています。ガスタービンエンジンとハルバッハ発電機によるドローン用の動力源開発は、日本のみならず世界でも先進的な取り組みになります。

*ハルバッハ発電機について
磁極を所定の角度で回転させながら一列に並べた磁石配列（ハルバッハ配列という）は、配列の裏側の磁束が表側に加わり表側に滑らかで強い磁界が発生します。この磁界とコアレスコイルを組み合わせると大電流を取り出しても発電機出力電圧の低下がなく、振動や騒音の少ない発電機が実現でき、また約3割の軽量化が実現します。当技術は工学院大学・森下教授の特許発明によるもので、ハルバッハ発電機のライセンスをADJ開発パートナーが有しています。

（https://shingi.jst.go.jp/past_abst/abst/p/13/1312/tama05.pdfより）

ハイブリッド動力ユニット試作機の一部負荷試験に成功

2021年2月25日、茨城県・筑西市のパートナー工場で、ADJは開発中のハイブリッド動力ユニットの部分負荷稼働試験を実施、小型ガスタービンに投入した燃料から発電機を通じて電力を取り出し、プロペラ用モーターを回転させることに成功しました。当日はエンルート創業者の伊豆氏、大型ドローン開発に取り組むサイトテック社、JUIDA（一般社団法人UAS産業振興協議会）、その他のドローン関係者様方にもご見学いただき、その成果に高い評価をいただきました。

・株式会社アトラックラボ代表 / 伊豆智幸氏

【略歴】
国産ドローンのパイオニアである株式会社エンルートを創業。現在、株式会社アトラックラボ代表取締役。AI・無人機・ロボットアームを開発の柱とし、総合的なソリューション提供を行っている。
【コメント】
ドローンだけでなく、コンピューターやAIによる細かな制御をする場合、動力の電動化は必須となってきており、小型発電機によるエネルギーの変換は大変素晴らしいものがあると思います。発電機小型化のため高回転化した技術、小型モーターで、200Vを超える高電圧をうまく活用できるモーター技術も、電動機のブレークスルーになったのではないでしょうか。

・サイトテック株式会社代表　齊藤邦男氏

【略歴】
システムエンジニアとして活躍後、2006年に産業用ドローンの開発・製造メーカーであるサイトテック株式会社を設立。日本の大型ドローン市場を力強く牽引。
【コメント】
200V仕様のモーター、ESC400V/15Aを使用し、1モーターの推力21kgf、ホバリング時の出力という説明で推力13kgfを確認させて頂きました。1モーター13kgfでも弊社機体YOROI12D1750Fでシステム質量30kg、燃料16L、荷物が40kg搭載して1時間の飛行が可能と推測できる。是非、弊社の機体で試験をしてはと考えます。

・JUIDA副理事長　千田泰弘氏

【略歴】
大学卒業後、国際電信電話株式会社（KDDI）に入社。ロンドン事務所長、テレハウスヨーロッパ社長、取締役を歴任、1996年株式会社オーネット代表取締役に就任。2000年にNASDA(現JAXA)宇宙用部品技術委員会委員、2012年一般社団法人国家ビジョン研究会理事、2013年一般社団法人JAC新鋭の匠理事を歴任。
【コメント】
5万回転させても消音器を付けていないエンジンの音が静かなのに驚きました。重量出力密度が知る限り世界最高クラスの軽量・高出力ハイブリッド動力ユニットと謳ってもよいと思います。出力のAC200Vを制御するESC、及び専用交流モーターと合わせた動力システムは大型ドローンや「空飛ぶ車」などの設計・開発において、リチウム電池や燃料電池では到底実現が難しい、大きな自由度を提供出来ることとなり、世界から注目される日本発の革新的技術になることを期待します。

（ハイブリッド動力ユニット写真）

こちら（https://vimeo.com/523781133）から動画をご視聴いただけます。

また、ハイブリッド動力ユニットと同時に、DC300V（AC200V）級で回転するモーター・プロペラの稼働試験にも成功しました。これまでドローン用としては、ほとんどが低い電圧（DC50V程度）用のものでしたが（当社調べ）、本製品によってハイブリッド動力ユニットの高電圧電力を効率よくそのままプロペラモータに供給できるようになります。これにより、電流を大幅に小さくできるため配線が小型・軽量化できたり、電圧変換器を搭載する必要がなくなったり、より大きなペイロードを搭載することができるようになります。ハイブリッド動力ユニットと高電圧用モーター・ESCモジュールを合わせたハイブリッド動力システムとして、ドローンへの搭載に向けて準備を進めています。

ハイブリッド動力システムを搭載したドローンが試験飛行へ

開発しているADJハイブリッド動力システムの社会実装に向けた次なるステップとして、2021年4月に本システムを搭載したハイブリッド動力ドローンの飛行試験を計画しています。

総重量150kg超クラスのハイブリッド動力ドローンを安定的に飛行させることができれば、物流、災害対応など、新たなマーケットが拓かれる大きな一歩になります。今回の試験飛行は、そんな未来の実現のために重要な位置付けとなります。

ハイブリッド動力システムを用いた実証実験、ご購入、飛行試験のご見学に関するお問い合わせ

ハイブリッド動力システムを用いた実証実験の実施、ハイブリッド動力システムのご購入、あるいは2021年4月に計画しております飛行試験の見学をご希望される企業様におかれましては、以下のメールアドレスまでご連絡いただけますよう、よろしくお願いいたします。担当者より返信させていただきます。

お問い合わせ先：info@aerodevelop.jp