El 21 de junio, en el 2025 SMM (4ª) Congreso de Sistemas de Accionamiento Eléctrico y Foro de la Industria de Motores de Accionamiento - Foro de Sistemas de Accionamiento Eléctrico eVTOL, organizado conjuntamente por SMM Information & Technology Co., Ltd., Hunan Hongwang New Material Technology Co., Ltd., el Gobierno Popular del Distrito de Louxing y la Zona de Desarrollo Económico y Tecnológico Nacional de Loudi, Cao Hongfei, cofundador y gerente general de Anhui EVK Motor Technology Co., Ltd., compartió sus conocimientos sobre la "Tecnología de motores de accionamiento de hélice de cable plano de alto rendimiento de EVK".
1. Características de los motores de tren de potencia para aeronaves de baja altitud
►Clasificación del tren de potencia eVTOL:
• Rotor puro: rotor de capa única, rotores de doble capa superior e inferior;
• Ala compuesta;
• Ala compuesta de rotor inclinado.
►Sistema de hélice eléctrica
Resumen:
1. Existen diversas formas de sistemas de potencia, y ninguna puede considerarse una tendencia inevitable en la actualidad.
2. Los motores de hélice de sustentación son generalmente motores de rotor externo; los motores de trayectoria de vuelo son típicamente motores de rotor interno.
3. Los motores y los sistemas de hélice se integran directamente, sin precedentes de integración de motores y controles electrónicos.
1. Características de carga y requisitos técnicos de los motores de hélice para aeronaves de baja altitud
►Requisitos técnicos y características de los motores de hélice:
a. Según las características de carga de la hélice: No se requiere debilitamiento de campo de potencia constante en el motor de accionamiento, y la presencia o ausencia de relación de par de reluctancia es irrelevante.
b. El rango de velocidad del motor es estrecho; generalmente, la velocidad máxima está dentro de 1,4 veces la velocidad nominal.
c. Debido a la resistencia de las palas de la hélice y al requisito de que su velocidad lineal debe estar por debajo de la velocidad del sonido, la velocidad de funcionamiento del motor de accionamiento es relativamente baja.
d. El motor de accionamiento para aeronaves de baja altitud generalmente se conecta directamente a la hélice, lo que puede mejorar la fiabilidad del sistema, y se suele elegir una dimensión axial más corta para el motor de accionamiento.
e. Bajo el supuesto de que la frecuencia del controlador del motor es controlable, aumentar el número de pares de polos tanto como sea posible puede reducir efectivamente el espesor de las culatas del estator y del rotor y disminuir las dimensiones de los devanados finales de los devanados del motor. En combinación con la velocidad de funcionamiento relativamente baja, los motores generalmente tienen un mayor número de pares de polos, y normalmente se elige un esquema de bobinado de imanes permanentes concentrados.
f. Dados los altos requisitos de fiabilidad de los motores de hélice (en especial para los modelos tripulados), el diseño de los sistemas de propulsión relacionados generalmente da prioridad a la reducción de las tasas de fallo o a la provisión de funciones redundantes.
►Resumen de las características
• Características de carga: A medida que aumenta la velocidad, aumenta el índice de par. El rango de velocidad de funcionamiento efectivo de los motores de hélice de aeronaves es mucho más estrecho que el de los motores de automóviles.
• Características de eficiencia: El rango de velocidad de alta eficiencia en el sistema de hélice es relativamente estrecho.
• Los motores con estas características no pueden utilizar el aumento de la velocidad mediante debilitamiento de campo para cumplir con los requisitos de alta velocidad y alto par, por lo que la fem de retorno del motor suele ser inferior a la tensión de trabajo.
• ¡Se deben implementar buenas soluciones para las pérdidas PWM en el motor!
La densidad de par-peso de los motores de accionamiento de hélices es crucial, equivalente a la relación empuje-peso de los motores a reacción.
► Selección de estructuras de rotor interior y exterior
♦ Ventajas y desventajas de los rotores interiores
• Ventajas: Estructura simple (que incluye el soporte de los cojinetes, el diseño de los cables de salida, el diseño de sellado, etc.); gran área de disipación de calor en la circunferencia exterior del estator, lo que permite una mayor carga eléctrica; el rotor está dentro del estator, con un pequeño momento de inercia, adecuado para accionamientos servomotores; el espesor del rotor generalmente no es sensible, lo que permite diseños de circuitos magnéticos más complejos.
• Desventajas: El diámetro del entrehierro es relativamente pequeño, lo que no favorece el aumento de la densidad de par; la disipación de calor del rotor es relativamente difícil, y el coste del acero magnético es relativamente alto.
♦ Ventajas y desventajas de los rotores exteriores
• Ventajas: Gran diámetro del entrehierro, lo que facilita la obtención de una mayor densidad de par; disipación de calor del rotor conveniente; protección simple del acero magnético, sin preocupaciones por el estrés centrífugo.
• Desventajas: Diseño estructural difícil (que incluye el diseño de sellado, el diseño de disipación de calor); gran inercia y fuerza centrífuga del rotor, no apto para aplicaciones de muy alta velocidad.
También presentó a Shanghai EVK Motor Technology Co., Ltd., también conocida como EVK.
3. Tecnología de bobinado plano concentrado de EVK
Los motores de cable plano son más adecuados para aeronaves eléctricas
Bajo el supuesto de que la frecuencia del controlador del motor sea controlable, aumentar el número de pares de polos tanto como sea posible puede reducir efectivamente el espesor de las culatas del estator y del rotor y las dimensiones finales de los devanados del motor. Por lo tanto, en combinación con velocidades de funcionamiento relativamente bajas, los motores generalmente tienen un mayor número de pares de polos, y se suele elegir la solución de cable plano de bobinado concentrado de imanes permanentes.
Se explicó en detalle el motor de bobinado concentrado tipo horquilla patentado de EVK.
► Motores de cable plano de bobinado concentrado
Además, compartió información sobre cómo los rotores externos + cables planos pueden equilibrar la densidad de par y el costo, el proceso de matriz de acero magnético Halbach de EVK, la tecnología de refrigeración directa de devanados de EVK, una introducción a los productos y tecnologías de motores de hélice de EVK, y las líneas de producción de motores de hélice de EVK.
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