Development of an ultra-high power density 20kW/kg bearingless motor using aluminum winding

• Project/Area Number: 25K07692
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Institute of Science Tokyo
• Principal Investigator: 藤井 勇介 東京科学大学, 工学院, 助教 (70882356)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2026: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2025: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
• Keywords: 超高速ベアリングレスモータ / 高出力密度永久磁石モータ / アルミニウム巻線 / 磁気支持 / 磁気軸受

Outline of Research at the Start

航航空機用燃料電池向けの電動コンプレッサでは，高出力密度化[kW/kg]に加えて，圧縮空気への異物混入が許されない。ゆえに，機械ベアリングによる回転軸支持では，速度限界・クリーン性という点で問題となる。そこで本研究では「アルミニウム巻線を適用した出力100kW, 回転数8万rpm, 出力密度20kW/kgを有する航空機用燃料電池向け超高出力密度ベアリングレスモータの開発」を目的とする。(1)電磁力により回転軸を非接触磁気支持しながら回転トルクを発生するベアリングレスシステムによる高速回転化，(2)アルミニウム巻線による軽量化を統合することで出力密度を極限まで向上する。