维度网讯,英国高功率密度电机与逆变器制造商Helix(米尔顿凯恩斯)与奥地利高性能传动专家Zoerkler Gears GmbH & Co KG(约伊斯)合作,共同开发并验证了一款用于先进空中交通(AAM)的齿轮式电推进单元(EPU)。该EPU专为严苛的eVTOL应用设计,可支持升力、巡航及倾转旋翼配置中的螺旋桨安装。

传统高扭矩应用多采用“直驱”布局EPU,导致电机宽度与质量较大。Helix将自身电机与Zoerkler轻量级传动(效率达98%)进行无缝集成,使这款EPU能够在直径仅26厘米(相当于等效直驱单元直径的50%)的封装内提供高扭矩。作为先进空中移动EPU系列的首款产品,该封装重32.2千克,能提供如下参数:在升力配置下,功率100千瓦,扭矩高达1600牛·米;在巡航配置下,持续功率250千瓦,峰值功率400千瓦。更轻、更窄的外形有助于减小eVTOL应用的短舱尺寸和阻力,从而支持更大的有效载荷与航程。
Helix电动力总成技术基于其可扩展核心:专有永磁转子、专利转子冷却、高极数、专有绕组结构、碳纤维复合材料磁体约束、碳纤维复合材料冷却剂套筒以及高速径向和轴向水冷。除移动应用外,其产品还用于船舶领域,如Magic Carpet e高性能帆船。
碳纤维复合材料在电机中的应用主要源于航空航天与高速机械领域。传统金属转子约束套筒(如Inconel 718或钛合金)在高速旋转时面临解体的风险。碳纤维增强热固性套筒包裹永磁电机转子,可解决这一难题。当转子以20,000 rpm(现代电动汽车中常见转速)旋转时,每个部件承受与速度呈二次方关系的离心力,转速翻倍会使撕裂转子的力增加四倍。碳纤维复合材料套筒可减轻电机组件重量、降低转动惯量、提供更大压缩压力、减小轴组件与定子之间的气隙,同时减少离心力引起的自负载,其电损耗也远低于被替代的金属套筒。橡树岭国家实验室(ORNL)的有限元分析(FEA)验证确认,在表面永磁外转子电机中,碳纤维套筒在高达20,000 rpm转速下承受的最大应力仍低于材料屈服强度,这为碳纤维套筒在电动汽车、涡轮发电机及航空航天驱动等大功率应用中的使用提供了依据。
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