(57)【要約】【課題】電気部品ユニットの温度上昇を適切に抑制し、飛行体の長寿命化を図る。【解決手段】飛行体（ドローン）１０は、本体部１１と、本体部１１から伸びる複数のフレーム部１２と、フレーム部１２の先端部に設けられた回転翼（プロペラ）２２および回転翼２２を回転させるモータ２１を有する推進駆動部２０と、推進駆動部２０を駆動するための電気部品ユニットと、を備える。フレーム部１２は、内側に空間を有する中空部材であり、当該空間と外部とを連通する複数の給排気口を有し、電気部品ユニットは、フレーム部１２の空間内であって、少なくとも２つの給排気口の間に配置されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、前記本体部から伸びる複数のフレーム部と、前記フレーム部の先端部に設けられ、回転翼および前記回転翼を回転させるモータを有する推進駆動部と、前記推進駆動部を駆動するための電気部品ユニットと、を備える飛行体であって、
前記フレーム部は、内側に空間を有する中空部材であり、前記フレーム部の外部と前記空間とを連通する複数の給排気口を有し、
前記電気部品ユニットは、前記フレーム部の前記空間内であって、少なくとも２つの前記給排気口の間に配置されていることを特徴とする飛行体。
【請求項２】
前記電気部品ユニットは、前記モータの回転速度を制御する速度制御ユニットを含むことを特徴とする請求項１に記載の飛行体。
【請求項３】
前記フレーム部は、
前記推進駆動部側の端部と前記本体部側の端部とにそれぞれ前記給排気口を有することを特徴とする請求項１または２に記載の飛行体。
【請求項４】
前記給排気口は、前記フレーム部の前記推進駆動部側の端部の上面であって、回転する前記回転翼に対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の飛行体。
【請求項５】
前記給排気口は、前記フレーム部の前記本体部側の端部の下面に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の飛行体。
【請求項６】
前記電気部品ユニットには、当該電気部品ユニットを冷却する冷却体が取り付けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の飛行体。
【請求項７】
前記冷却体は、炭素繊維強化炭素複合材料により構成されていることを特徴とする請求項６に記載の飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマルチコプターなど、回転翼を有する飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型でかつ無人飛行が可能な無人飛行体として、ドローン（マルチコプター）等が普及している。ドローンは、測量、災害救助、自然環境の研究、スポーツの中継、農薬散布等を始め、各種産業において活用されている。
ドローンの機体の構造には様々な形状があるが、一般に、ドローンは、本体部と、本体部から放射状に伸びる複数のフレーム部と、フレーム部の先端部に設けられた推進駆動部と、を備える。推進駆動部は、機体の飛行のための揚力および推力を発生させるユニットであり、回転翼であるプロペラ（ロータ）とプロペラを回転させるモータとを備える。
【０００３】
例えば特許文献１には、本体部からＸ字状に伸びる４本のフレームを有し、当該フレームの先端部にプロペラ（ロータ）を回転させるためのモータが取り付けられた無人回転翼機が開示されている。ここで、モータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を有する３相ブラシレスＤＣモータであり、当該モータは、電子スピードコントローラ（ＥＳＣ）によって回転速度（回転数）が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１３６９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ドローンの寿命は、現状、墜落による破損や行方不明といった事故による要因が大きい。墜落の主な原因としては、飛行中の通信喪失、バッテリ切れ、モータの故障、操縦の未熟さなどがある。そのため、従来、ドローンの長寿命化という点に対しては、上記の点に注目した対応や改良が中心に行われてきた。
ところで、ドローンには、さまざまな電気部品ユニットが搭載されており、これら電気部品ユニットは、駆動時に発熱を伴う。そのため、電気部品ユニットの温度上昇を適切に抑制することも、ドローンの長寿命化を図るうえで重要な課題である。ところが、従来、この点についてはほとんど対策が講じられていない。
【０００６】
そこで、本発明は、電気部品ユニットの温度上昇を適切に抑制し、飛行体の長寿命化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る飛行体の一態様は、本体部と、前記本体部から伸びる複数のフレーム部と、前記フレーム部の先端部に設けられ、回転翼および前記回転翼を回転させるモータを有する推進駆動部と、前記推進駆動部を駆動するための電気部品ユニットと、を備える飛行体であって、前記フレーム部は、内側に空間を有する中空部材であり、前記フレーム部の外部と前記空間とを連通する複数の給排気口を有し、前記電気部品ユニットは、前記フレーム部の前記空間内であって、少なくとも２つの前記給排気口の間に配置されている。
【０００８】
このように、フレーム部を中空の構造とし、複数の給排気口を形成することにより、フレーム部の内側に空気の流れを生じさせることができる。このフレーム部の内側を流れる風は、フレーム部の内側であって、２つの給排気口の間に配置された電気部品ユニットを冷却する冷却風として作用する。したがって、電気部品ユニットの温度上昇を適切に抑制することができる。これにより、電気部品ユニットの長寿命化を図ることができ、結果として、当該電気部品ユニットを搭載した飛行体の長寿命化を図ることができる。
【０００９】
また、上記の飛行体において、前記電気部品ユニットは、前記モータの回転速度を制御する速度制御ユニットを含んでもよい。
速度制御ユニットは、モータの回転速度を制御するために複数のスイッチング素子を備え、かなりの発熱が見込まれる。このように、発熱量の多い速度制御ユニットをフレーム部の内側に配置し、フレーム部の内側を流れる冷却風によって冷却する構造とすることで、速度制御ユニットの温度上昇を適切に抑制し、効果的に飛行体の長寿命化を図ることができる。
【００１０】
さらに、上記の飛行体において、前記フレーム部は、前記推進駆動部側の端部と前記本体部側の端部とにそれぞれ前記給排気口を有してもよい。この場合、フレーム部の一端から他端までを、冷却風通風路として有効利用することができる。
また、上記の飛行体において、前記給排気口は、前記フレーム部の前記推進駆動部側の端部の上面であって、回転する前記回転翼に対向する位置に形成されていてもよい。この場合、当該給排気口は、回転翼が回転することにより発生する風をフレーム部の内側に容易に取り入れることができる冷却風取入口とすることができる。
さらに、上記の飛行体において、前記給排気口は、前記フレーム部の前記本体部側の端部の下面に形成されていてもよい。この場合、当該給排気口は、上記の冷却風取入口から取り入れられた風を適切にフレーム部の外部に排気することができる冷却風排気口とすることができる。
【００１１】
また、前記電気部品ユニットには、当該電気部品ユニットを冷却する冷却体が取り付けられていてもよい。この場合、より効率的に電気部品ユニットの温度上昇を抑制することができる。
さらに、上記の飛行体において、前記冷却体は、炭素繊維強化炭素複合材料により構成されていてもよい。炭素繊維強化炭素複合材料は、低密度で高熱伝導率を有する材料である。したがって、高い冷却効率を有する軽量な冷却体とすることができ、飛行体の重量を著しく増加することなく、効率的に電気部品ユニットを冷却することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電気部品ユニットを強制空冷することができるので、電気部品ユニットの温度上昇を適切に抑制し、飛行体の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態における飛行体の全体構成例を示す図である。
【図２】飛行体のシステム構成の概略を示す図である。
【図３】フレーム部の内部における風の流れを示す図である。
【図４】フレーム部の内部における風の流れを示す図である。
【図５】速度制御ユニットに冷却体を取り付けた例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における飛行体１０の全体構成例を示す図である。本実施形態では、飛行体１０がドローン（マルチコプター）である場合について説明する。
ドローン１０は、本体部１１と、本体部１１から伸びる複数（本実施形態では、４本）のフレーム部１２と、を備える。さらに、ドローン１０は、フレーム部１２の先端部（本体部１１側ではない方の端部）にそれぞれ設けられた推進駆動部２０を備える。
推進駆動部２０は、機体の飛行のための揚力および推力を発生させるユニットであり、モータ２１と、モータ２１によって回転される回転翼（プロペラ、ロータともいう）２２とを備える。ここで、モータ２１は、３相ブラシレスＤＣモータであり、後述するコントローラ３２によって回転速度（回転数）が制御される。
【００１５】
本体部１１およびフレーム部１２には、種々の電気部品ユニットが搭載されている。具体的には、本体部１１には、受信ユニット３１、コントローラ３２、センサユニット３３およびバッテリユニット３４が搭載されている。また、フレーム部１２には、速度制御ユニット３５が搭載されている。
これら電気部品ユニットは、本体部１１およびフレーム部１２を構成する筐体（カバー等を含む）１３に覆われている。
【００１６】
図２は、ドローン１０のシステム構成の概略を示す図である。
受信ユニット３１は、操縦器（不図示）から送信される信号を受信し、受信した信号をコントローラ３２に出力する。ここで、操縦器は、操縦者がドローン１０の機体を遠隔から操作するための器具である。受信ユニット３１は、操縦者が操作する操縦器から送信される信号を受信するためのアンテナを備える。
コントローラ３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、受信ユニット３１により受信された信号やセンサユニット３３により検出された信号を受け取り、これらの信号に基づいてドローン１０の機体の飛行制御を行う。
【００１７】
センサユニット３３は、各種センサを備える。例えば、センサユニット３３は、ジャイロセンサ３３ａ、加速度センサ３３ｂ、気圧センサ３３ｃ、ＧＰＳセンサ３３ｄなどを備える。
ジャイロセンサ３３ａは、例えば３軸ジャイロであり、ドローン１０の機体のロール軸、ピッチ軸およびヨー軸のそれぞれの方向に対して傾きの変化量を検出する。加速度センサ３３ｂは、ドローン１０の機体の加速度を検出する。加速度センサ３３ｂは、例えばＸＹＺ軸の３方向の加速度を検出する３軸加速度であってよい。気圧センサ３３ｃは、気圧を検知し、検知した気圧に基づいてドローン１０の機体の高度を検出する。ＧＰＳセンサ３３ｄは、ドローン１０の機体の飛行位置を検出する。
【００１８】
コントローラ３２は、受信ユニット３１により受信された信号やセンサユニット３３により検出された信号に基づいて、各モータ２１の目標回転速度を決定し、各モータ２１の回転速度が目標回転速度に一致するように速度制御ユニット３５を制御する。
速度制御ユニット３５は、１個のモータ２１にそれぞれ対応して設けられている。各速度制御ユニット３５は、本実施例においては６個のスイッチング素子を有するインバータ回路と、スイッチング素子をオンオフ制御するための駆動回路（ゲートドライバ）とをそれぞれ備える。ここで、スイッチング素子は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等である。
【００１９】
コントローラ３２が、速度制御ユニット３５を介して各モータ２１の回転速度（回転数）を個別に制御することにより、ドローン１０は、離陸、着陸、前進、後退などの飛行制御、およびロール、ピッチ、ヨーイングなどの姿勢制御が行われる。
図２に示す各電気部品ユニット（３１、３２、３３、３５）には、図１に示すバッテリユニット３４から電力が供給される。バッテリユニット３４は、例えばリチウム充電池とすることができる。バッテリユニット３４は、機体の重心を安定させるために、本体部１１の下部中央に設けられている。バッテリユニット３４から各電気部品ユニットへの電力の供給は、配線によって直接行われてもよいし、ＰＭＵ（Power Management Unit）を介して行われてもよい。
【００２０】
ところで、上述したように、速度制御ユニット３５は、３相のモータを広い速度範囲で制御するために、それぞれ６個のスイッチング素子を有する。スイッチング素子は、電流が流れることで発熱する発熱体である。速度制御ユニット３５は、それぞれが６個のスイッチング素子を有するため、かなりの発熱が見込まれる。そのため、適切に冷却を行わないと、例えばスイッチング素子のジャンクション部の温度が一定温度を超え、スイッチング素子に不具合が生じるおそれがある。また、速度制御ユニット３５自体が高温となると、スイッチング素子だけでなく、この速度制御ユニット３５に含まれる他の電気部品の不具合発生の原因にもなり得る。
【００２１】
つまり、速度制御ユニット３５の長寿命化を実現するためには、スイッチング素子を適切に冷却し、速度制御ユニット３５の過度な温度上昇を抑制することが重要である。
本実施形態では、速度制御ユニット３５の温度上昇を抑制するために、フレーム部１２を中空の構造とし、速度制御ユニット３５を中空のフレーム部１２の内側に配置する。そして、中空のフレーム部１２の内側を冷却風通風路として利用し、速度制御ユニット３５をフレーム部１２の内側を通る冷却風によって冷却するようにする。
【００２２】
図３は、フレーム部１２の断面構造の一例を示す図である。
フレーム部１２は、一方向に伸びる中空の（筒状の）部材である。フレーム部１２の長手方向に直交する方向における断面形状は、特に限定されるものではなく、フレーム部１２は角中空の構造であってもよいし、円中空の構造であってもよい。
フレーム部１２は、少なくとも１つの冷却風取入口１５と、少なくとも１つの冷却風排気口１６と、を備える。冷却風取入口１５および冷却風排気口１６は、それぞれフレーム部１２に形成され、フレーム部１２の外部とフレーム部１２の内側の空間とを連通させる給排気口である。
【００２３】
図３は、フレーム部１２の推進駆動部２０側の端部に冷却風取入口１５が形成され、フレーム部１２の本体部１１側の端部に冷却風排気口１６が形成された例を示す。速度制御ユニット３５は、フレーム部１２の内側であって、冷却風取入口１５と冷却風排気口１６との間に配置されている。
具体的には、冷却風取入口１５は、フレーム部１２の推進駆動部２０側における上面であって、回転翼２２に対向する位置（回転翼２２の真下）に形成されている。また、冷却風取入口１５は、フレーム部１２の推進駆動部２０側における端面であって、推進駆動部２０に対向する位置にも形成されている。冷却風取入口１５は、ドローン１０の飛行中に発生する風の一部が、フレーム部１２の中空の内側に進入するように形成される。
【００２４】
冷却風排気口１６は、フレーム部１２の本体部１１側における下面に形成されている。冷却風排気口１６は、冷却風取入口１５からフレーム部１２の内側に取り込まれた風が、フレーム部１２の外部に排気されるように形成される。
上記の構成により、図３に示すように、ドローン１０の飛行中、回転する回転翼２２によって発生する風の一部４１は、フレーム部１２の上面に形成された冷却風取入口１５からフレーム部１２の内側に進入する。また、回転する回転翼２２によって発生する風の一部４２は、フレーム部１２の端面に形成された冷却風取入口１５からフレーム部１２の内側に進入する。さらに、機体の前進、後退、上昇、下降などの移動に伴って発生する風の一部４３も、フレーム部１２の端面に形成された冷却風取入口１５からフレーム部１２の内側に進入する。
【００２５】
フレーム部１２の内側に取り込まれた風４４は、中空のフレーム部１２の内側を本体部１１側に向かって流れる。この風４４は、フレーム部１２の内側に配置された速度制御ユニット３５を冷却する冷却風として作用する。つまり、速度制御ユニット３５は、フレーム部１２の内側を流れる風４４により、適切に冷却され、温度の上昇が抑制される。
速度制御ユニット３５を冷却した風４５は、フレーム部１２の本体部１１側に形成された冷却風排気口１６から排気される。
【００２６】
なお、図３に示す例では、冷却風取入口１５が、フレーム部１２の上面（回転翼２２に対向する面）と、フレーム部１２の端面（推進駆動部２０のモータ２１に対向する面）とに形成されているが、冷却風取入口１５を形成する位置は図３に示す位置に限定されない。冷却風取入口１５は、ドローン１０の飛行中に発生する風をフレーム部１２の内側に取り込み可能な位置に形成されていればよい。また、冷却風取入口１５の数も、図３に示す数（２つ）に限定されるものではない。
【００２７】
また、機体の飛行状態によっては、図４に示すように、フレーム部１２の下面に形成された冷却風排気口１６からフレーム部１２の内側に風５１が流入する場合もある。例えば、機体が下降している場合、フレーム部１２の下面に形成された冷却風排気口１６から風が取り込まれる。この場合、フレーム部１２の内側に取り込まれた風５２は、フレーム部１２の内側を通って推進駆動部２０側に向かって流れ、その過程で速度制御ユニット３５を冷却する。そして、速度制御ユニット３５を冷却した風の一部５３は、フレーム部１２の上面に形成された冷却風取入口１５から排気され、残りの一部５４は、フレーム部１２の端面に形成された冷却風取入口１５から排気される。
つまり、機体の飛行状態に応じて、冷却風取入口１５は冷却風排気口に、冷却風排気口１６は冷却風取入口になり得る。
【００２８】
このように、本実施形態におけるドローン１０は、本体部１１と、本体部１１から伸びる複数のフレーム部１２と、フレーム部１２の先端部にそれぞれ設けられた推進駆動部２０と、推進駆動部２０を駆動するための電気部品ユニットと、を備える。ここで、フレーム部１２は、内側に空間を有する中空部材であり、フレーム部１２の外部と内側の空間とを連通する複数の給排気口を有する。また、電気部品ユニットは、フレーム部１２の内側（空間内）であって、少なくとも２つの給排気口の間に配置されている。
具体的には、フレーム部１２は、本体部１１側の端部と推進駆動部２０側の端部とにそれぞれ給排気口を有し、電気部品ユニットは、本体部１１側に設けられた給排気口と、推進駆動部２０側に設けられた給排気口との間に配置される。
【００２９】
このように、フレーム部１２を中空の構造とし、複数の給排気口を形成することにより、フレーム部１２の内側には空気の流れが生じる。そして、フレーム部１２の内側を流れる風は、フレーム部１２の内側であって、２つの給排気口の間に配置された電気部品ユニットを冷却する冷却風として作用する。これにより、電気部品ユニットを強制空冷することができ、電気部品ユニットの温度上昇を適切に抑制することができる。したがって、電気部品ユニットの長寿命化を図ることができ、結果として、当該電気部品ユニットを搭載したドローン１０の長寿命化を図ることができる。
【００３０】
また、フレーム部１２の内側に配置する電気部品ユニットは、モータ２１の回転速度を制御する速度制御ユニット３５とすることができる。速度制御ユニット３５は、複数のモータ２１の回転速度を個別に制御するために、複数のモータ２１にそれぞれ対応して設けられる。また、モータ２１は３相ブラシレスＤＣモータであり、モータ２１の３相に流す電流を制御するために、速度制御ユニット３５は、それぞれ６個のスイッチング素子を備える。そのため、速度制御ユニット３５は、かなりの発熱が見込まれる。
したがって、速度制御ユニット３５をフレーム部１２の内側に配置し、フレーム部１２の内側を流れる冷却風によって冷却する構造とすることで、発熱量の多い速度制御ユニット３５の温度上昇を適切に抑制し、効果的にドローン１０の長寿命化を図ることができる。
【００３１】
また、速度制御ユニット３５をフレーム部１２の内側に配置することで、速度制御ユニット３５を本体部１１に配置された他の電気部品ユニットから離すことができる。これにより、速度制御ユニット３５が備えるスイッチング素子のスイッチングノイズが、他の電気部品ユニットの動作に対して悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
例えば、コントローラ３２は、モータ２１が正常に動作しているか否かを判定するために、モータ２１の各相に流れる電流を監視している。速度制御ユニット３５がコントローラ３２の近傍に配置されている場合、上記のスイッチングノイズの影響により、コントローラ３２はモータ２１の動作を誤判定してしまうおそれがある。速度制御ユニット３５をコントローラ３５から離して配置することで、上記の誤判定を抑制することができる。
【００３２】
さらに、フレーム部１２の推進駆動部２０側の端部に形成された給排気口は、フレーム部１２の上面であって、回転する回転翼２２に対向する位置に形成することができる。これにより、当該給排気口は、回転翼２２が回転することにより発生する風をフレーム部１２の内側に容易に取り入れることができる冷却風取入口とすることができる。
また、フレーム部１２の本体部１１側の端部に形成された給排気口は、フレーム部１２の下面に形成することができる。これにより、当該給排気口は、回転翼２２に対向する位置に形成された冷却風取入口から取り入れられた風を適切にフレーム部１２の外部に排気することができる冷却風排気口とすることができる。
このように、本実施形態におけるドローン１０は、フレーム部１２の内側に確実に空気を流し、フレーム部１２の内側に配置された速度制御ユニット３５を適切に冷却することができる。
【００３３】
なお、速度制御ユニット３５をより効率的に冷却するために、図５に示すように、速度制御ユニット３５の放熱面に、熱伝導性に優れた冷却体３６を取り付けてもよい。なお、冷却体３６は、速度制御ユニット３５が備える発熱体となるスイッチング素子そのものに取り付けてもよいし、スイッチング素子が実装された基板に取り付けてもよい。
ここで、冷却体３６の材料としては、例えば炭素繊維強化炭素複合材料を用いることができる。炭素繊維強化炭素複合材料は、炭素繊維を強化材とし、炭素をマトリックスとする複合材である。炭素繊維強化炭素複合材料は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を成形硬化後、不活性雰囲気中で熱処理し、母材のプラスチックを炭化させることで作られる。なお、炭素繊維強化炭素複合材料は、Ｃ／Ｃコンポジット（C/C composite）、カーボンカーボン（carbon-carbon）、カーボンカーボン複合材料（carbon-carbon composite）、強化カーボンカーボン（reinforced carbon-carbon, RCC）などと呼ばれることもある。以下の説明では、炭素繊維強化炭素複合材料を「Ｃ／Ｃコンポジット」と呼ぶ。
【００３４】
以下、本実施形態における冷却体３６として使用するＣ／Ｃコンポジットの製造方法について説明する。
まず、ＣＦＲＰを作製する。ＣＦＲＰは、複数のプリプレグが積層されて構成されている。プリプレグは、炭素繊維に、繊維の方向性を持たせたまま樹脂を含浸させたシート状の部材である。プリプレグを構成する樹脂は、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂である。なお、プリプレグを構成する樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール、シアネートエステル、ポリイミド等の熱硬化性樹脂を用いることもできる。
【００３５】
ＣＦＲＰは、型の中に、複数のプリプレグを必要層数（５〜１０層）積層し、減圧下で１２０℃〜１３０℃程度に加熱し、加圧（圧着）して硬化させることで成形される。ここで、本実施形態では、プリプレグとして、繊維の方向が一方向にのみ伸びているＵＤ材（ＵＮＩ−ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ材）を使用する。この場合、複数のＵＤ材を、繊維の方向が一致するように積層し、ＣＦＲＰを作製する。なお、プリプレグとして、繊維の方向が異なるように重ね合わせたクロス材を使用することもできる。ただし、この場合、異方性を持たせるように繊維の配向を設定するものとする。
次に、ＣＦＲＰを、２５００℃〜３０００℃で２週間ほど熱処理し、Ｃ／Ｃコンポジットを作製する。
【００３６】
Ｃ／Ｃコンポジットは、冷却体として一般に用いられる銅やアルミなどの金属材料よりも低密度（即ち軽い）であり、高い熱伝導性を有する材料である。
例えば、密度は、銅が約８．９ｇ／ｃｍ３、アルミニウムが約２．７ｇ／ｃｍ３であるのに対し、Ｃ／Ｃコンポジットは約１．７ｇ／ｃｍ３である。また、熱伝導率は、銅が約４００Ｗ／ｍＫ、アルミニウムが約２４０Ｗ／ｍＫであるのに対し、Ｃ／Ｃコンポジットは７００Ｗ／ｍＫである。
【００３７】
従来、スイッチング素子などの発熱素子を冷却する冷却体としては、熱伝導性の良い金属であるアルミニウムや銅が広く使用されてきた。しかしながら、ドローンの機体に搭載することを考慮すると、冷却体を金属製とすることは、機体の重量を増加させる原因となり、不利である。ドローンにおいて、ペイロードが重要なファクタであり、ペイロードをできるだけ大きくするためには、ドローンの機体そのものの重量をできるだけ軽量にする必要がある。
速度制御ユニット３５に冷却体を取り付ければ速度制御ユニット３５の冷却効率を上げることができ、速度制御ユニット３５、ひいてはドローン１０の更なる長寿命化を図ることができるとわかっていたとしても、冷却体が機体の重量を著しく増加させる場合には取り付けることができない。
【００３８】
本発明者は、上記の問題を解決する冷却体の材料として、Ｃ／Ｃコンポジットが最適であることを見出した。Ｃ／Ｃコンポジットは、上述したように、高い熱伝導性を有するので、冷却体としての機能を十分に発揮することができる。それに加えて、低密度（軽量）であるので、速度制御ユニット３５に取り付けたとしても、機体の重量を著しく増加させることがない。
熱伝導率を密度で除した値である比熱伝導率［Ｗ・ｃｍ３／ｍＫ・ｇ］は、銅が４４．９、アルミニウムが７４、Ｃ／Ｃコンポジットが４１１．８である。このように、Ｃ／Ｃコンポジットは、銅やアルミニウムよりも熱伝導率が高くかつ軽量な材料である。したがって、機体の重量増加を抑制しつつ、効率良く速度制御ユニット３５を冷却できる材料としては、Ｃ／Ｃコンポジットが非常に優れている。
【００３９】
なお、軽量で熱伝導率の高い冷却材として、ＣＦＲＰを選択することも考えられるが、本実施形態のように速度制御ユニット３５を冷却するための冷却材として使用する場合、強度（剛性）は重要ではない。冷却材として使用する材料には、強度が高いことよりも熱伝導率が高いことが望まれる。したがって、機体の重量増加を抑制しつつ、効率良く速度制御ユニット３５を冷却できる材料としては、ＣＦＲＰよりもＣ／Ｃコンポジットの方が優れている。
【００４０】
このように、本実施形態におけるドローン１０は、速度制御ユニット３５に冷却体３６を取り付けてもよい。これにより、速度制御ユニット３５をより効率的に冷却することができる。
また、冷却体３６の材料として、炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃコンポジット）を用いることで、高効率の冷却だけでなく、冷却体３６を取り付けることによる機体の重量増加を最小限に抑えることができる。
【００４１】
なお、Ｃ／Ｃコンポジットは、炭素繊維の配向によって熱伝導率に異方性を持たせることができる。例えば、プリプレグとしてＵＤ材を用いた一方向性Ｃ／Ｃコンポジットの場合、熱伝導率は、炭素繊維が伸びる方向（炭素繊維の配向方向）に高い。このことを考慮し、Ｃ／Ｃコンポジットを使用した冷却体３６を速度制御ユニット３５の放熱面に取り付ける場合には、Ｃ／Ｃコンポジットの炭素繊維の配向方向が、冷却風の流れる方向に沿うようにして取り付けるようにしてもよい。これにより、より効率的に速度制御ユニット３５を冷却することができる。
【００４２】
さらに、Ｃ／Ｃコンポジットの熱伝導率の異方性を考慮し、Ｃ／Ｃコンポジットを使用した冷却体３６とする場合には、冷却体３６の長手方向がＣ／Ｃコンポジットの炭素繊維の配向方向に沿って設定されていてもよい。つまり、冷却体３６は、熱伝導率の高い方向に伸びる細長い形状としてもよい。これにより、冷却体３６による冷却効率を向上させることができる。また、フレーム部１２の内側のような細長い空間であっても、適切に冷却体３６を配置することができる。
また、冷却体３６の表面には、凹凸（フィン、羽根）が形成されていてもよい。この場合、凹凸（フィン、羽根）が伸びる方向が、冷却風の流れる方向に沿うように形成されていてもよい。この場合にも、より効率的に速度制御ユニット３５を冷却することができる。
【００４３】
（変形例）
上記実施形態においては、４つの回転翼２２を有するドローン１０について説明したが、回転翼の個数および構成は特に限定されない。
また、上記実施形態においては、飛行体がドローンである場合について説明したが、回転翼を有する飛行体であればマルチコプターに限定されない。また、飛行体は、無人回転翼機に限定されるものでもない。
さらに、上記実施形態においては、電気部品ユニットのうち、速度制御ユニット３５をフレーム部１２の内側（中空部分）に配置する場合について説明したが、推進駆動部２０を駆動するための他の電気部品ユニットを配置し、温度上昇を抑制する構造としてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…飛行体（ドローン）、１１…本体部、１２…フレーム部、１５…冷却風取入口（給排気口）、１６…冷却風排気口（給排気口）、２０…推進駆動部、２１…モータ、２２…回転翼、３１…受信ユニット、３２…コントローラ、３３…センサユニット、３４…バッテリユニット、３５…速度制御ユニット、３６…冷却体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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