eVTOL电推进系统：DEP技术助力突破传统架构的限制，永磁同步电机具有前景

电推进系统是电推进飞机的动力直接来源，包括动力产生装置（螺旋桨或涵道式风扇）和驱动电机系统（电机和电机驱动器）两部分。电推进技术采用电能作为动力系统的部分或全部能源，包括油电混合动力、电池、燃料电池等，并通过顶层能量管理全面优化能量利用效率。与传统发动机相比，电机的设计与控制更为灵活，既能设计为直驱的方式取消齿轮机构，使得推进系统结构简单、可靠性高；也可以使用高速电机加减速器的方案减轻电机系统的重量。

纯电推进系统基本架构

资料来源：CNKI

混合电推进系统基本架构

资料来源：CNKI

eVTOL普遍采用分布式电推进（DEP）技术。分布式电推进技术利用电力驱动多个推进器作为飞机的动力装置，在提升飞机气动效率、载运能力、环保性（降低噪音）和鲁棒性等方面的改进方面潜力巨大，被广泛认为是航空领域的颠覆性技术。得益于DEP技术，eVTOL的构型突破了传统架构的限制，并且即使在较小的能量密度下，倾转、复合构型电动垂直起降飞行器也已具备一定的使用价值。

eVTOL普遍采用3个或3个以上的分布式电推进系统

资料来源：CNKI

永磁同步电机的性能于特性适用于eVTOLeVTOL对电机效率和转矩密度的要求较高，相比于直流电机和感应电机，永磁同步电机具有功率密度高、调速范围广、电磁转矩大等优势，并且其保持全扭矩的能力非常适合eVTOL在起飞和着陆阶段的动力要求，是电推进动力系统很具前景的方案。当前电动垂直起降飞行器，如JobyS4、ArcherMidnight等均采用了永磁同步电机。

永磁同步电机优势

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电机高压大功率化要求功率器件向宽禁带发展。电机控制器主要用于调节推进电机的转速和转矩，其控制响应精度直接影响飞行器推力控制精度。近年来，为了实现电动飞行器电机系统高压大功率下逆变器的高频化，新一代宽禁带功率器件逐步替代传统的功率器件。如配套小鹏旅航者 X2的北极鸥电机设计采用了IGBT和 SiC模块，GE、波音公司的电推进系统逆变器均采用了 SiC 功率器件，阿肯色大学设计的逆变器则采用了 Si IGBT/SiCMOSFET混合模块。

北极鸥eVTOL电机采用IGBT和SIC模块

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