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摘要：日本IHI株式会社通过搭载自主研发的气浮式空气轴承电机，开发出一种用于飞机等的电动涡轮压缩机，其实现了世界最高输出功率水平。

关键词：电动涡轮压缩机、空气轴承、燃料电池、飞行器、电气化

日本IHI株式会社宣布，通过搭载自主研发的气浮式空气轴承电机※1，开发出一种用于飞机等的电动涡轮压缩机，其实现了世界最高输出功率水平（比该公司的传统产品提升了3.5倍）。

开发产品的概要

新开发的大容量气浮式空气轴承

所开发的高输出电动涡轮压缩机

新开发的电动涡轮压缩机用于向燃料电池提供与氢气反应的压缩空气，根据使用条件有两级压缩方式和单级压缩+能量回收涡轮方式。由于其不仅小型，能够提供大量的压缩空气，而且可以利用燃料电池排出的水蒸汽作为压缩机的动力，从而获得高达100kW的输出功率，因此，即使在高空稀薄的环境下也能提供大量的压缩空气，能够实现燃料电池推进系统的飞行。

除了燃料电池系统外，其还有望用作一种电动压缩机，可以在飞行过程中压缩稀薄的外部空气并将其供应给机舱空调，并且能够从传统上被排放到外部空气的机舱压缩空气中回收能量。

IHI计划将这款压缩机应用于以下领域：①用于小型客机的氢燃料电池推进系统，②用于机上电力的燃料电池发电系统（实现脱碳，作为燃气轮机发电机的替代方案），③用于200座中型客机的空调节能，作为现役商用飞机的替代机型。

开发项目的概要

IHI在新能源产业技术综合开发机构（以下简称“NEDO”）的2020年度“飞机用先进系统实用化项目”的委托业务“下一代电动推进系统研究开发电动混合动力系统”中实施了此项开发。

通过以下措施，IHI成功实现了电动涡轮压缩机的高输出功率、轻量和小型化。

通过在涡轮压缩机中搭载超高速电机和彻底实现旋转部件的轻量化，以及结合新开发的大容量气浮式空气轴承，使大型永磁电机转子（旋转部分）与压缩机高输出叶轮（推进器）悬浮在空气中，实现了超高速旋转。

为了通过超高速旋转来增加输出功率并实现电机的小径（小型）化，通过大幅增加永磁电机的N和S磁极数量来最大限度地提高磁铁的使用效率※2。同时，通过自主研发的高速逆变器※3成功地控制了旋转过程中产生的热量，解决了传统技术难以实现的因发热而导致磁铁使用效率降低的问题。

IHI将继续致力于开发用于实现飞机电气化的电力推进系统和飞机发电系统的氢能转换技术，其目标是在2030年代实现实用化，同时将致力于飞机全系统的电气化和优化。

注解

※１气浮式电机：

一种采用了IHI独创技术（空气（气体）轴承）的电机，利用电机高速旋转时在周围产生的气流使转子独立浮起。

※2 通过采用基于能够显著增加永磁电机中的N和S磁极数量（排列多个小型NS磁铁）的高密度磁铁阵列的配置，最大限度地提高磁铁的使用效率。高密度磁铁阵列是一种特殊的永磁铁阵列方法，称为海尔贝克（Halbach）阵列。

※3自主研发的高速变频器：

对70kW电机的正弦交流电实现每秒7万次以上的精确数字控制。通过应用技术来抑制导致电机发热的电流波形畸变，并提供更加理想、平滑的正弦波电流，成功地进行开发。

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IHI:开发出具有世界最高输出功率水平的轻量小型电动涡轮压缩机