電気自動車が未来であることは明らかですが、その変化を実現するには、ガソリンエンジンをバッテリー駆動のモーターに置き換えるだけでは不十分です。特に航空機においてはなおさらです。H3Xは、市場のあらゆるモーターを凌駕する性能を誇る、全く新しい発想の完全統合型電気モーターで、その未来を加速させることを目指すスタートアップ企業です。
創業者の少人数チーム（CEOのジェイソン・シルヴェストル、CTOのマックス・リベン、COOのエリック・マシオレク）は、大学時代に電気自動車の製作とレースに参加していた際に出会いました。テクノロジー業界と自動車業界（テスラやスペースXなど）で経験を積んだ後、エネルギー省が改良された高出力密度電気モーターに助成金を提供していることを知り、再びチームを結成しました。
「この課題はまさに私たちの能力と情熱にぴったりで、私たちはこの仕事にワクワクしています。私たちは様々な交通機関の脱炭素化に関心を持っており、電動化によって地上車両が進化するにつれ、今後数十年間で航空業界は世界の二酸化炭素排出量の中でますます大きな割合を占めるようになるでしょう」とリベン氏は語った。「思い切って挑戦してみようと思い、Yコンビネーターに応募したんです。」
電気飛行は突飛なアイデアというより、まだ初期段階で扱いにくいものです。ドローンのような軽量機体は、入手可能なバッテリーとモーターで多くのことを実現できますし、水上飛行機のような改造された小型航空機は短距離飛行が可能ですが、現状ではそれが限界です。
問題は主に単純な出力不足です。航空機を揚力を発生させるのに十分な速度で推進するために必要なエネルギーは、機体のサイズと質量が増加するにつれて指数関数的に増大します。ドローンであれば数キロワット時、軽飛行機であればEVサイズのバッテリーを数個搭載すれば十分ですが、それ以上の飛行に必要なエネルギーを得るには、飛行を不可能にするほどの大きさと重量のバッテリーが必要になります。
もちろん、必ずしもそうである必要はありません。改善には、一般的に2つの道があります。バッテリーの改良か、モーターの改良です。つまり、同じ質量でより多くのエネルギーを蓄えるか、既存のエネルギーをより効率的に活用するかのどちらかです。どちらも多くの企業が追求していますが、H3Xは電力密度において飛躍的な進歩を遂げ、一夜にして新たな産業を創出できる可能性があると主張しています。1キログラムあたりの出力が10%または20%向上するだけでも（例えば、50ポンドのモーターで100馬力ではなく120馬力を発揮するなど）、注目に値しますが、H3Xによると、同社のモーターは競合製品の約300%の出力を発揮しているとのこと。
どのように？ リベン氏は、それはすべて統合が鍵だと説明した。部品は既存のモーターや動力装置といくつかの点で似ているものの、チームは基本的に効率を最大化し、サイズを最小化するというアイデアからゼロからスタートした。
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電気モーターは一般的に、モーター本体、動力伝達システム、ギアボックスの3つの主要部分で構成されており、それぞれが独自のハウジングを持ち、別々に販売・取り付けられる場合もあります。これらが一体の大きな機械ではない理由の一つは温度です。例えば、ギアボックスの部品や冷却システムは、モーターや動力システムによって発生する温度では動作しない可能性があり、その逆も同様です。これらを組み合わせると、一方が他方の固着や故障を引き起こす可能性があります。各セクションにはそれぞれ異なる要件があり、それは当然のことと言えるでしょう。
H3X は斬新な統合設計でこのパラダイムに挑戦していますが、Liben はそれが何を意味するかを慎重に明確にしました。
「インバーターボックスをただ載せて、それを統合型と呼ぶわけではありません」と彼は述べた。「すべてのコンポーネントが同じハウジングとモーターに密接に接続されています。私たちは、この出力レベルでは類を見ない、真の統合型設計を実現しています。」
また、「最初の一つ」というのは、エアバスがいくつかのパワートレインにそれを採用しているという意味ではなく、むしろこの方向で研究プロジェクトがあったということであり、生産を目的としたものは何もなかったということだ。
商業的に利用可能な規模で、すべてを同じ箱に収めるという、ここまでの取り組みを誰も行っていないという考えは、一部の人には疑わしいように聞こえるかもしれない。航空宇宙業界の既存企業は何年も前からこのことに取り組んできたはずだと考える人もいるだろう。しかし、リベン氏によると、大企業はイノベーションが遅く、他の手法に投資しすぎている。一方、中小企業は既存の成功した設計を段階的に改良し、互いに競争することでリスクを回避する傾向があるという。「私たちが今目指しているような性能レベルを目指している企業は誰もいません」と彼は述べた。
しかし、H3X が電気モーターの性能を魔法のように 3 倍にするような単一の進歩に偶然出会ったわけではありません。
「私たちは一つの大きな技術に頼っているわけではありません。魔法の弾丸などありません」とリベン氏は述べた。「最先端技術と比べて50%向上するなど、非常に大きな効果をもたらす改良点がいくつかあります。また、10%から20%の向上をもたらす分野も数多くあります。技術的なリスクの面では良いことです。」
彼はこれらの改良点の多くについてかなり詳しく説明しましたが、読者の中で技術にあまり詳しくない方は、たとえここまで読んでくださったとしても、私が会話の全てを語ろうとするとタブを閉じてしまうかもしれません。簡単に言えば、材料、製造、電気部品の進歩を組み合わせ、それらが相乗的に作用し、それぞれが互いの効果を最大限に発揮できるようにすることです。
例えば、最近改良された電力スイッチングハードウェアは、より高い温度で動作し、より高い負荷に対応できるようになりました。これにより性能が向上するだけでなく、冷却インフラの共有も可能になります。この共有インフラ自体も、新しい純銅3Dプリント技術を用いることで改善され、ハウジング内により多くの冷却要素を収容できるようになります。3Dプリントを使用することで、モーター、ギアボックス、そして電力供給装置を、既存の方法でボルト締めするのではなく、互いに最適な位置に取り付けることができるように、内部形状をカスタマイズできるようになります。
その結果、オールインワンモーター「HPDM-250」が誕生しました。このモーターは、競合製品の多くよりも小型でありながら、はるかに高い出力を発揮します。現在市販されている最高のモーターは、1kgあたり3～4キロワットの連続出力です。H3Xのプロトタイプは13キロワットの出力を誇ります。これは偶然にも、中型旅客機の実現に必要な理論上の出力密度をわずかに上回る数値です。
このように最先端技術を積み重ねると、性能の向上よりもコストの上昇が速くなるというリスクがあります。リベン氏は、確かにいくつかの点でコストは高くなりますが、小型化と統合設計により、コスト、時間、材料の新たな節約にもつながると述べています。
「『銅を3Dプリントするなんて高い！』と思う人もいるでしょう。しかし、通常であれば超高性能な巻線が必要になることや、それらを製造するには多くの手作業と人員が必要になることを考えると、3Dプリントする方がはるかに簡単になります」と彼は説明した。「直感に反するかもしれませんが、少なくとも私のBOM（部品表）コストからすると、他社の3分の1の大きさの製品を販売する場合、たとえ高性能材料を使っていたとしても、実際にはそれほど高価ではありません。これまでお話してきたお客様からの評価を考えると、私たちは良い状況にあると考えています。」
完全に統合されたモーターの保守は、既製のモーターの保守よりも根本的に複雑ですが、Liben 氏は、最初からメンテナンスについて慎重に検討したと述べています。また、通常の電動モーターの保守よりも少し難しいかもしれませんが、最も信頼性が高くよく知られているガソリン駆動モーターの保守よりもはるかに簡単です。
H3X社は莫大な利益を主張しているものの、旅客機というターゲット市場は、同社をはじめとする誰もが簡単に参入できる市場ではありません。航空業界のような規制の厳しい業界では、推進方式はもちろんのこと、ファスナーのスタイルを変えるだけでも何年もの努力と技術の実証が必要です。
そのため、H3Xは、大幅に改善された電気推進力の活用が期待できる、規制の少ない小規模産業に注力しています。貨物ドローン、電動ボート、エアタクシーなどは、地球上ではまだ珍しい存在かもしれませんが、モーターの出力と効率を大幅に向上させることで、ニッチ市場（あるいは空想の産物）から主流へと躍進できる可能性があります。これら3つの用途は、航続距離や積載量の向上によって大きな恩恵を受けることは間違いありません。
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旅客機への移行は、決して遠い夢ではないとリベン氏は示唆する。「私たちはすでにその道を歩み始めています。20年先の話ではありません。ここ数年で、実現までの期間は劇的に短縮されました。近いうちにフルバッテリーの電気自動車が登場する可能性もありますが、長距離飛行には十分ではないでしょう。」
H3Xのようなモーターは、ジェット燃料、バッテリー、そしておそらくは水素燃料電池も併用するハイブリッド航空機において、依然として役割を担っています。電気自動車への移行と同様に、すべてが一度に起こるわけではなく、彼らのビジネス目的のためにそうする必要もありません。「それがモーターの素晴らしいところです」とリベン氏は言います。「非常に普及しているのです。」
H3Xは資金やパートナーについては一切明らかにしていないが、相当の資金と設備がなければここまでの成功を収めることはできなかっただろう。この種のプロジェクトはガレージの作業台ではあっという間に成長してしまうからだ。しかし、Y Combinatorのデモデーが明日開催されることを考えると、今後数週間は多くの問い合わせが殺到するだろう。その後、シードラウンドの資金調達が実現する可能性は十分にあるだろう。1億500万ドルのLOI（基本合意書）も悪くないだろう。
H3Xのプロトタイプがベンチテストと同様に実走行でも優れた性能を発揮すれば、新たな電気自動車のアプリケーションを数多く実現できる可能性が十分にあります。このスタートアップの取り組みが電気自動車の未来にどのような影響を与えるのか、私たちは注視していくつもりです。
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