21 июня на конференции «Системы электропривода и форуме по промышленности двигателей привода» (4-я) SMM 2025 года — форуме по системам электропривода eVTOL, совместно организованных компанией SMM Information & Technology Co., Ltd., компанией Hunan Hongwang New Material Technology Co., Ltd., народным правительством района Лусин и национальной экономико-технологической зоной развития Луди, Цао Хунфэй, соучредитель/генеральный директор компании Anhui EVK Motor Technology Co., Ltd., поделился своими взглядами на «Технологию высокопроизводительного двигателя привода с плоским проводом EVK для винтов».
1. Характеристики двигателей силовых установок для низколетящих летательных аппаратов
►Классификация силовых установок eVTOL:
• Чистый ротор: однослойный ротор, двухслойные верхний и нижний роторы;
• Смешанное крыло;
• Смешанное крыло с наклоняющимися роторами.
►Электрическая винтовая система
Итоги:
1. Существуют различные формы силовых установок, и в настоящее время ни одна из них не может считаться неизбежной тенденцией.
2. Двигатели винтов для подъема, как правило, являются внешнероторными двигателями; двигатели для полетного маршрута, как правило, являются внутреннероторными двигателями.
3. Двигатели и винтовые системы интегрируются напрямую, прецедентов интеграции двигателей и электронных систем управления нет.
1. Характеристики нагрузки и технические требования к винтовым двигателям для низколетящих летательных аппаратов
►Технические требования и особенности винтовых двигателей:
a. Согласно характеристикам нагрузки винта: в двигателе привода не требуется ослабление поля постоянной мощности, и наличие или отсутствие отношения к моменту реакции не имеет значения.
b. Диапазон скоростей двигателя узок; как правило, максимальная скорость не превышает 1,4 кратной номинальной скорости.
c. Из-за прочности лопастей винта и требования, чтобы их линейная скорость была ниже скорости звука, рабочая скорость двигателя привода относительно низкая.
d. Двигатель привода для низколетящих летательных аппаратов, как правило, напрямую соединяется с винтом, что может повысить надежность системы, и для двигателя привода обычно выбирается меньшая осевая длина.
e. При условии, что частота контроллера двигателя регулируется, увеличение количества пар полюсов по мере возможности может эффективно уменьшить толщину сердечников статора и ротора и уменьшить размеры обмотки концевых витков обмотки двигателя. В связи с относительно низкой рабочей скоростью двигатели обычно имеют большее количество пар полюсов, и обычно выбирается схема с концентрированной обмоткой с постоянными магнитами.
f. Учитывая высокие требования к надежности двигателей винтов (особенно для пилотируемых моделей), при проектировании соответствующих силовых агрегатов обычно приоритет отдается снижению коэффициента отказов или обеспечению резервирования функций.
►Обзор характеристик
• Характеристики нагрузки: с увеличением скорости увеличивается показатель крутящего момента. Диапазон эффективных рабочих скоростей двигателей винтов летательных аппаратов значительно уже, чем у автомобильных двигателей.
• Характеристики КПД: диапазон скоростей, при которых винтовая система имеет высокий КПД, относительно узок.
• Двигатели с такой характеристикой не могут использовать ослабление магнитного поля для повышения скорости, чтобы удовлетворить требованиям высокой скорости и высокого крутящего момента, поэтому ЭДС противодействия двигателя обычно ниже рабочего напряжения.
• Необходимо реализовать эффективные решения для потерь PWM в двигателе!
Плотность крутящего момента на единицу массы двигателей винтовых приводов имеет решающее значение, что эквивалентно отношению тяги к массе реактивных двигателей.
► Выбор конструкций внутреннего и внешнего ротора
♦ Преимущества и недостатки внутреннего ротора
• Преимущества: простая конструкция (включая подшипниковую опору, конструкцию выводных проводов, конструкцию герметизации и т.д.); большая площадь теплоотвода на наружном диаметре статора, позволяющая использовать более высокую электрическую нагрузку; ротор находится внутри статора, имеет маленький момент инерции, что подходит для сервоприводов; толщина ротора обычно не чувствительна, что позволяет использовать более сложные конструкции магнитопровода.
• Недостатки: относительно небольшой диаметр воздушного зазора, что не способствует увеличению плотности крутящего момента; относительно сложный теплоотвод ротора и относительно высокая стоимость магнитной стали.
♦ Преимущества и недостатки внешнего ротора
• Преимущества: большой диаметр воздушного зазора, что облегчает достижение более высокой плотности крутящего момента; удобный теплоотвод ротора; простая защита магнитной стали без опасений по поводу центробежных напряжений.
• Недостатки: сложная конструкция (включая конструкцию герметизации и теплоотвода); большой момент инерции и центробежная сила ротора, что не подходит для очень высокоскоростных применений.
Также была представлена компания Shanghai EVK Motor Technology Co., Ltd., также известная как EVK.
3. Технология концентрированной обмотки с плоским проводом от EVK
Двигатели с плоским проводом больше подходят для электрических самолетов
При условии, что частота контроллера двигателя регулируема, увеличение количества пар полюсов в максимально возможной степени может эффективно уменьшить толщину статора и ротора, а также концевые размеры обмотки двигателя. Поэтому в сочетании с относительно низкой рабочей скоростью двигатели обычно имеют большее количество пар полюсов, и обычно выбирается решение с концентрированной обмоткой с плоским проводом с постоянными магнитами.
Была подробно рассмотрена запатентованная концентрированная обмотка с плоским проводом в виде шпильки от EVK.
► Двигатели с концентрированной обмоткой с плоским проводом
Кроме того, были представлены материалы о том, как внешние роторы + плоский провод могут сбалансировать плотность крутящего момента и стоимость, процесс матрицы из магнитной стали Хальбаха от EVK, технология прямого охлаждения обмотки от EVK, введение в продукцию и технологии винтовых двигателей от EVK, а также производственные линии винтовых двигателей от EVK.
》Нажмите, чтобы просмотреть специальный отчет о конференции и форуме по электроприводным системам и промышленности двигателей привода SMM (4-я) 2025 года
