Em 21 de junho, na Conferência de Sistemas de Propulsão Elétrica e Fórum da Indústria de Motores de Propulsão SMM (4ª edição) de 2025 - Fórum de Sistemas de Propulsão Elétrica eVTOL, organizado conjuntamente pela SMM Information & Technology Co., Ltd., Hunan Hongwang New Material Technology Co., Ltd., Governo Popular do Distrito de Louxing e Zona de Desenvolvimento Econômico e Tecnológico de Loudi de nível nacional, Cao Hongfei, cofundador/gerente geral da Anhui EVK Motor Technology Co., Ltd., compartilhou insights sobre a "Tecnologia de Motores de Propulsão de Hélice de Fio Plano de Alto Desempenho EVK".
1. Características dos Motores de Propulsão para Aeronaves de Baixa Altitude
►Classificação de Propulsão eVTOL:
• Rotor Puro: rotor de camada única, rotores de camada dupla superior e inferior;
• Asa Composta;
• Asa Composta de Rotor Inclinado.
►Sistema de Hélice Elétrica
Resumo:
1. Existem várias formas de sistemas de propulsão, e nenhuma pode ser considerada uma tendência inevitável no momento.
2. Os motores de hélice de sustentação são geralmente motores de rotor externo; os motores de trajetória de vôo são tipicamente motores de rotor interno.
3. Os motores e sistemas de hélice são diretamente integrados, sem precedentes para a integração de motores e controles eletrônicos.
1. Características de Carga e Requisitos Técnicos dos Motores de Hélice para Aeronaves de Baixa Altitude
►Requisitos Técnicos e Características dos Motores de Hélice:
a. De acordo com as características de carga da hélice: não há exigência de enfraquecimento de campo de potência constante no motor de propulsão, e a presença ou ausência de relação de torque de relutância é irrelevante.
b. A faixa de velocidade do motor é estreita; geralmente, a velocidade máxima está dentro de 1,4 vezes a velocidade nominal.
c. Devido à resistência das pás da hélice e à exigência de que sua velocidade linear esteja abaixo da velocidade do som, a velocidade de operação do motor de propulsão é relativamente baixa.
d. O motor de propulsão para aeronaves de baixa altitude é geralmente conectado diretamente à hélice, o que pode melhorar a confiabilidade do sistema, e uma dimensão axial mais curta é tipicamente escolhida para o motor de propulsão.
e. Sob o pressuposto de que a frequência do controlador do motor é controlável, aumentar o número de pares de polos o máximo possível pode reduzir efetivamente a espessura das culatras do estator e do rotor e diminuir as dimensões dos enrolamentos de extremidade dos enrolamentos do motor. Combinados com a velocidade de operação relativamente baixa, os motores geralmente têm um número maior de pares de polos, e normalmente é escolhido um esquema de enrolamento de ímã permanente concentrado.
f. Dadas as altas exigências de confiabilidade dos motores de hélice (especialmente para modelos tripulados), o projeto das transmissões relacionadas geralmente prioriza a redução das taxas de falha ou o fornecimento de funções redundantes.
►Resumo das Características
• Características de Carga: À medida que a velocidade aumenta, o índice de torque também aumenta. A faixa de velocidade de operação eficaz dos motores de hélice de aeronaves é muito mais estreita do que a dos motores automotivos.
• Características de Eficiência: A faixa de velocidade para alta eficiência no sistema de hélice é relativamente estreita.
• Motores com essa característica não podem usar o aumento de velocidade por enfraquecimento de campo para atender aos requisitos de alta velocidade e alto torque, portanto, a FEM (Força Eletromotriz Contraeletromotriz) do motor é geralmente menor do que a tensão de trabalho.
• Devem ser implementadas boas soluções para as perdas PWM no motor!
A densidade torque-peso dos motores de acionamento de hélice é crucial, equivalente à relação empuxo-peso dos motores a jato.
► Seleção de Estruturas de Rotor Interno e Externo
♦ Vantagens e Desvantagens dos Rotores Internos
• Vantagens: Estrutura simples (incluindo suporte de rolamento, projeto de fios de saída, projeto de vedação, etc.); grande área de dissipação de calor na circunferência externa do estator, permitindo maior carga elétrica; o rotor está dentro do estator, com pequeno momento de inércia, adequado para acionamentos servo; a espessura do rotor geralmente não é sensível, permitindo projetos de circuito magnético mais complexos.
• Desvantagens: O diâmetro do entre-eixos é relativamente pequeno, o que não é favorável ao aumento da densidade de torque; a dissipação de calor do rotor é relativamente difícil, e o custo do aço magnético é relativamente alto.
♦ Vantagens e Desvantagens dos Rotores Externos
• Vantagens: Grande diâmetro do entre-eixos, tornando mais fácil alcançar maior densidade de torque; dissipação de calor do rotor conveniente; proteção simples do aço magnético, sem preocupações com tensão centrífuga.
• Desvantagens: Projeto estrutural difícil (incluindo projeto de vedação, projeto de dissipação de calor); grande inércia e força centrífuga do rotor, não adequado para aplicações de altíssima velocidade.
Também apresentou a Shanghai EVK Motor Technology Co., Ltd., também conhecida como EVK.
3. Tecnologia de Fio Plano de Enrolamento Concentrado da EVK
Os motores de fio plano são mais adequados para aeronaves elétricas
Sob o pressuposto de que a frequência do controlador do motor é controlável, aumentar o número de pares de polos o máximo possível pode reduzir efetivamente a espessura das culas do estator e do rotor e as dimensões das extremidades dos enrolamentos do motor. Portanto, combinado com velocidades de operação relativamente baixas, os motores geralmente têm um número maior de pares de polos, e a solução de fio plano de enrolamento concentrado de ímã permanente é tipicamente escolhida.
Explicou em detalhes o motor de enrolamento concentrado tipo grampo patenteado pela EVK.
► Motores de Fio Plano de Enrolamento Concentrado
Além disso, compartilhou conteúdo sobre como rotores externos + fios planos podem equilibrar a densidade de torque e o custo, o processo de matriz de aço magnético Halbach da EVK, a tecnologia de resfriamento direto de enrolamento da EVK, uma introdução aos produtos e tecnologias de motor de hélice da EVK e às linhas de produção de motor de hélice da EVK.
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