6月21日,在由上海有色网信息科技股份有限公司(SMM)、湖南宏旺新材料科技有限公司、娄星区人民政府、国家级娄底经济技术开发区联合主办的2025SMM(第四届)电驱动系统大会暨驱动电机产业论坛——eVTOL电驱动系统论坛上,安徽易唯科电机技术有限公司联合创始人/总经理曹红飞分享了“EVK高性能扁线螺旋桨驱动电机技术”。
1 低空飞行器动力总成电机特点
►eVTOL 动力总成分类:
•纯旋翼:单层旋、上下层双旋翼;
•复合翼;
•倾转复合翼。
►电动螺旋桨系统
总结:
1.动力系统多种形态,目前没有哪一种说一定是必然趋势。
2.举升螺旋桨电机基本都是外转子电机;航道电机一般都为内转子。
3.电机和螺旋桨系统直接集成,电机和电控目前没有集成的先例。
1 低空飞行器用螺旋桨电机负载特性及技术要求
►螺旋桨电机技术要求特征:
a.根据螺旋桨负载特性可知:驱动电机无恒功率弱磁要求,且是否具备磁阻扭矩比例没有意义。
b.电机转速范围窄;一般最高转速是额定转速的1.4倍以内。
c.受到螺旋叶片的强度及其线速度必须低于音速,因此驱动电机的工作转速相对较低。
d.低空飞行器驱动电机一般直接与螺旋桨连接,这样可以提高系统的可靠度,同时取驱动电机一般选择较短的轴向尺寸。
e. 在电机的控制器频率可控的前提下,尽可能增加电机极对数,可以有效减薄定转子轭部厚度,降低电机绕组端部尺寸。结合相对较低的工作转速,电机的极对数一般较多,一般选择永磁集中绕组方案。
f. 鉴于螺旋桨电机的可靠性要求较高(特别是载人的机型),相关动力总成设计时一般基于减少故障率或能否提供冗余功能等方面作为第一选择。
►特性总结
•负载特性:随转速增加,扭矩指数增大,飞行器螺旋桨电机的有效工作转速范围比汽车电机窄很多。
• 效率特性:螺旋桨系统的高效区转速范围相对较窄。
• 该特性的电机无法采用弱磁升速来满足高速大扭矩特性,因此电机的反电势一般低于工作电压。
• 电机的PWM损耗必须有良好的结局措施!
螺旋桨驱动电机的重量扭矩密十分重要,相当于喷气发动机的推重比指标。
►内外转子结构选择
♦内转子的优缺点
• 优点:结构简单(包括轴承支撑,引出线设计,密封设计等);定子外圆散热面积大,允许取较高电负荷;转子在定子内侧,转动惯量小,适合做伺服驱动;转子厚度尺寸一般不敏感,可以设计较为复杂磁路结构。
• 缺点:气隙直径较小,不利于提高扭矩密度;转子散热相对困难,磁钢成本相对较高。
♦外转子的优缺点
• 优点:气隙直径大,容易获得加大扭矩密度;转子散热方便;磁钢防护简单,不担心离心应力。
• 缺点:结构设计困难(包括密封设计,散热设计);转子惯量大、离心力大,不适合于过高转速场合。
其还对上海易唯科电机技术有限公司即EVK公司进行了介绍。
3. EVK集中绕组扁线技术
扁线电机更适合于电飞行器
在电机的控制器频率可控的前提下,尽可能增加电机极对数,可以有效减薄定转子轭部厚度,降低电机绕组端部尺寸。因此结合相对较低的工作转速,电机的极对数一般较多,一般选择永磁集中绕组扁线方案。
其对EVK专利发夹式集中绕组电机进行了阐述。
►集中绕组扁线电机
此外,其还对外转子+扁线能够兼顾扭矩密度和成本、EVK Halbach磁钢矩阵工艺、EVK 绕组直接冷却技术、EVK螺旋桨电机产品与技术介绍、EVK螺旋桨电机生产线等内容进行了分享。