編制說明-航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機

1《航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機》征求意見稿編制說明一、任務(wù)來源電動垂直起降飛行器（eVTOL）技術(shù)的基礎(chǔ)可追溯至20世紀早期的垂直起降飛行器（VTOL）。但是這些早期飛行器依賴燃油驅(qū)動，存在噪音大、排放多、維護成本高的問題。直到21世紀初，隨著鋰電池技術(shù)和電動推進系統(tǒng)的進步，電動航空成為可能，eVTOL飛行器由此誕生。相較于傳統(tǒng)燃油飛機，eVTOL采用電動推進系統(tǒng)，具有更低的碳排放和噪音污染。此外，電動系統(tǒng)支持多旋翼與固定翼結(jié)合的設(shè)計，使其在未來空中交通系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力巨大。永磁同步電機的應(yīng)用是eVTOL發(fā)展的重要里程碑。該電機具備功率密度高、調(diào)速范圍廣、電磁轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)勢，非常適用于eVTOL的起飛和著陸階段。相比直流電機和感應(yīng)電機，永磁同步電機能夠提供全扭矩輸出，對于eVTOL頻繁垂直起降和懸停的需求至關(guān)重要，因此成為電推進動力系統(tǒng)的重要方案。伴隨全球城市化進程加快，城市交通壓力日益增加，eVTOL被視為一種高效、環(huán)保的空中交通工具，并逐步成為未來城市交通的重要組成部分。市場預(yù)測顯示，eVTOL市場將在未來20年內(nèi)快速增長，年均復(fù)合增長率可能超過30%。隨著電池技術(shù)、自動駕駛技術(shù)和材料科學(xué)的持續(xù)突破，eVTOL的航程將進一步提升，成本將有所降低，安全性和可靠性也將不斷提高。這些技術(shù)進步將促進eVTOL市場的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，同時，各國政府和航空管理機構(gòu)也將出臺更完善的eVTOL監(jiān)管政策，以確保其在安全、效率和管理上的規(guī)范性。目前，航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機相關(guān)的國家標準有GB/T22711-2019三相永磁同步電動機技術(shù)條件，針對航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機的性能要求、安全要求、環(huán)境適應(yīng)性要求、電磁兼容性要求等，急需立項《航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機》該標準，航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機處于標準空白點，填補標準空白點，確保eVTOL用永磁同步電機的設(shè)計、制造、測試等環(huán)節(jié)遵循統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，提高產(chǎn)品的可靠性和安全性。制定《航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機》團體標準具有如下重要意義：一、填補技術(shù)空白，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展eVTOL作為新興的航空運輸工具，其安全高效運行離不開高性能的永磁同步電機。然而，在此之前，針對eVTOL用永磁同步電機的技術(shù)標準尚屬空白，這在一定程度上制約了eVTOL行業(yè)的快速發(fā)展。制定《航空垂直起降器（eVTOL）用永磁同步電機》團體標準，將填補這一技術(shù)空白，為eVTOL用永磁同步電機的設(shè)計、制造、測試和評估提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，從而引領(lǐng)eVTOL行業(yè)向更加規(guī)范化、標準化方向發(fā)展。二、提升技術(shù)創(chuàng)新能力2在編制《航空垂直起降器（eVTOL）用永磁同步電機》團體標準的過程中，需要深入研究永磁同步電機的性能特點、設(shè)計要求、制造工藝等關(guān)鍵技術(shù)，這將促進相關(guān)企業(yè)和科研機構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)能力的提升。同時，標準的實施也將推動eVTOL行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，提高整個行業(yè)的競爭力。三、規(guī)范市場秩隨著eVTOL行業(yè)的快速發(fā)展，市場上出現(xiàn)了越來越多的永磁同步電機產(chǎn)品。然而，由于缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標準，市場上產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊，給消費者帶來了不小的困擾。制定《航空垂直起降器（eVTOL）用永磁同步電機》團體標準，將規(guī)范市場秩序，提高產(chǎn)品質(zhì)量，為消費者提供更加安全、可靠的產(chǎn)品選擇。同時，標準的實施也將促進公平競爭，為行業(yè)內(nèi)的優(yōu)秀企業(yè)創(chuàng)造更加公平的市場環(huán)境。四、保障飛行安全，提高運行效率永磁同步電機作為eVTOL的核心部件之一，其性能的好壞直接關(guān)系到飛行器的安全性和運行效率。制定《航空垂直起降器（eVTOL）用永磁同步電機》團體標準，將對永磁同步電機的性能要求、安全可靠性等方面進行明確規(guī)定，從而保障飛行器的安全性和運行效率。這不僅能夠提升乘客的出行體驗，還能為eVTOL行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。五、推動綠色可持續(xù)發(fā)展當前，全球范圍內(nèi)都在積極推動綠色可持續(xù)發(fā)展，我國政府也高度重視綠色經(jīng)濟的發(fā)展。制定《航空垂直起降器（eVTOL）用永磁同步電機》團體標準，將注重永磁同步電機的能效和環(huán)保性能，推動eVTOL行業(yè)向更加綠色、環(huán)保的方向發(fā)展。這符合我國政府的政策導(dǎo)向，也符合全球綠色發(fā)展的潮流。同時，標準的實施還將促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，為推動我國綠色經(jīng)濟的發(fā)展貢獻力量。二、起草單位所作工作1、起草單位本標準由上海電氣集團上海電機廠有限公司提出，由中國技術(shù)市場協(xié)會歸口。本標準由上海電氣集團上海電機廠有限公司、浙江優(yōu)奈特電機有限公司、京馬電機有限公司、湘潭電機股份有限公司、東莞市天一精密機電有限公司、氫醇動力科技(山東)有限公司共同起草。2、主要起草單位及其所作工作本文件主要起草人及工作職責(zé)見表1。表1主要起草單位及工作職責(zé)起草人工作職責(zé)上海電氣集團上海電機廠有限公司、浙江優(yōu)奈特電機有限公司項目主編單位主編人員，負責(zé)標準制定的統(tǒng)籌規(guī)劃與安排，標準內(nèi)容和試驗方案編制與確定，標準水平的把握及標準編制運行的組織協(xié)調(diào)。人員中包括了電機行業(yè)資深專業(yè)人員，電機行業(yè)管理人員京馬電機有限公司、湘潭電機股份有限公司、東莞市天一精密機電有限公司、氫醇動力科技實際生產(chǎn)單位、負責(zé)匯報企業(yè)電機生產(chǎn)數(shù)據(jù)、試驗方法，參與標準編制。3(山東)有限公司三、標準的編制原則標準起草小組在編制標準過程中，以國家、行業(yè)現(xiàn)有的標準為制訂基礎(chǔ)，結(jié)合我國目前汽車行業(yè)現(xiàn)狀，按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定及相關(guān)要求編制。四、標準編制過程4.1立項階段2024年12月24日，中國技術(shù)市場協(xié)會正式批準《航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機》立項。4.2起草階段4.2.1成立標準制定工作組，根據(jù)《航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機》編制需要，上海電氣集團上海電機廠有限公司、浙江優(yōu)奈特電機有限公司、京馬電機有限公司、湘潭電機股份有限公司、東莞市天一精密機電有限公司、氫醇動力科技(山東)有限公司等機構(gòu)相關(guān)專家成立標準制定工作組。4.2.2形成標準草案：根據(jù)工作計劃及分工安排，在系統(tǒng)參考、學(xué)習(xí)已有標準及研究的基礎(chǔ)上，標準制定工作組完成《航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機》各部分內(nèi)容，并于2025年1月17日匯總形成標準草案。4.2.32025年3月7日，通過騰訊會議線上召開了《航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機》團體標準討論會，與會代表30余人參加會議。會上，標準編制組就該標準立項背景和標準框架分別進行了介紹。與會專家和代表就標準名稱、框架結(jié)構(gòu)、定義、范圍、技術(shù)指標、試驗方法等內(nèi)容進行了深入討論。明確了該標準編制工作方向，并提出了一系列標準內(nèi)容的完善措施和修改意見、建議。在討論會結(jié)束后標準編制工作組根據(jù)與會專家及參會代表的意見和建議，對標準稿進行了修改完善，形成了標準征求意見稿和編制說明。4.3征求意見階段2025年3月27日，本標準由中國技術(shù)市場協(xié)會在全國團體標準信息平臺面向社會進行公開征求意見，同時由編制工作組向相關(guān)單位進行定向征求意見。五、標準主要內(nèi)容根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)上海電氣集團上海電機廠有限公司、浙江優(yōu)奈特電機有限公司、京馬電機有限公司、湘潭電機股份有限公司、東莞市天一精密機電有限公司、氫醇動力科技(山東)有限公司等單位的產(chǎn)品數(shù)據(jù)得到以下主要技術(shù)內(nèi)容：本文件規(guī)定了航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機的技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸和貯存。本文件適用于航空垂直起降器(eVTOL)用永磁同步電機（以下簡稱“電機”）。2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義GB/T2900.25、GB/T2900.83界定的術(shù)語和定義適用于本文件。3.1S1工作制S1worksystem4即連續(xù)工作制，是指電動機在額定電壓、額定頻率和額定功率下，能夠長時間連續(xù)運行而不出現(xiàn)損壞或性能下降的工作狀態(tài)。4分類分類應(yīng)符合表1的規(guī)定。-低功率等級中功率等級高中功率等級功率/kW50～200200～5005一般要求5.1.1工作制電動機的工作制為連續(xù)定額（S1）。5.1.2電路圖電動機由驅(qū)動器和電動機本體(包括位置傳感器)兩部分組成，其電路圖如圖1所示。6技術(shù)要求6.1外觀電動機表面不應(yīng)有銹蝕、碰傷、劃痕，涂覆層不應(yīng)有剝落，緊固件連接應(yīng)可靠，引出線或接線端應(yīng)完整無損，顏色和標志應(yīng)正確、牢固，銘牌字跡內(nèi)容清楚無誤，且不得脫落。6.2功率密度功率密度應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2功率密度-低功率等級中功率等級高中功率等級連續(xù)工作功率密度/（kW/kg）3.5～4.54.5～5.05.0～6.8峰值功率密度/（kW/kg）5.0～6.56.5～8.08.0～10.056.3轉(zhuǎn)矩密度轉(zhuǎn)矩密度應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3轉(zhuǎn)矩密度-低功率等級中功率等級高中功率等級轉(zhuǎn)矩密度5.0～8.58.5～18.018.0～36.46.4效率6.4.1額定工況效率額定工況效率應(yīng)符合表4的規(guī)定。表4額定工況效率-低功率等級中功率等級高中功率等級1231——額定電壓下的綜合效率；2——額定轉(zhuǎn)速下的綜合效率；3——額定負載下的綜合效率。6.4.2部分負載效率部分負載效率應(yīng)符合表5的規(guī)定。表5部分負載效率-低功率等級中功率等級高中功率等級部分負載效率（20%～100%額定負載）85%～93%88%～95%90%～96%6.5平均無故障時間平均無故障時間應(yīng)符合表6的規(guī)定。表6平均無故障時間-低功率等級中功率等級高中功率等級平均無故障時間/h≥8000≥15000≥200006.6溫升幅度溫升幅度應(yīng)符合表7的規(guī)定。表7溫升幅度-低功率等級中功率等級高中功率等級6-低功率等級中功率等級高中功率等級溫升幅度/K6.7振幅振幅應(yīng)符合表8的規(guī)定。表8振幅-低功率等級中功率等級高中功率等級振幅/（mm/s）≤2.5≤1.5≤1.06.8防護等級電動機的防護等級應(yīng)達到GB/T4942規(guī)定的IP67級別。6.9耐腐蝕性鹽霧試驗后，任何部位不應(yīng)有明顯腐蝕和破壞性變質(zhì)，且性能應(yīng)符合本文件規(guī)定。6.10耐機械沖擊試驗后，性能應(yīng)符合本文件規(guī)定。6.11電磁干擾性6.11.1電磁輻射發(fā)射應(yīng)符合GB34660中4.5和4.6的規(guī)定。6.11.2電磁輻射抗擾度輻射抗擾度應(yīng)符合GB34660的4.7中大電流注入(BCI)法和電波暗室法的要求。6.11.3電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度應(yīng)符合GB34660中4.8的要求,其中脈沖4僅適用于使用12V或24V電源啟動發(fā)動機的混合動力汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)，6.12噪聲電動機額定電壓條件下空載運行時，A計權(quán)聲功率級，應(yīng)不大于70dB。6.13電氣性能6.13.1絕緣電阻直流端動力端子與外殼、直流端動力端子與信號端子之間的絕緣電阻均不應(yīng)小于1MΩ。6.13.2耐電壓耐電壓試驗后，性能應(yīng)符合本文件規(guī)定。6.14超速7電機應(yīng)能承受不低于1.1倍額定工作轉(zhuǎn)速，持續(xù)時間不應(yīng)小于2min，試驗后性能應(yīng)符合本文件規(guī)定。6.15環(huán)境適應(yīng)性6.15.1耐高溫應(yīng)能在55℃,持續(xù)工作2h，試驗后性能應(yīng)符合本文件規(guī)定。6.15.2耐低溫應(yīng)能在-40℃,持續(xù)工作不少于0.5h，試驗后性能應(yīng)符合本文件規(guī)定。6.15.3耐濕熱非運行狀態(tài)下應(yīng)能承受單次300min，5次濕熱循環(huán)。7試驗方法8檢驗規(guī)則9標志、包裝、運輸和貯存六、標準水平分析6.1采用國際標準和國外先進標準的程度經(jīng)查，暫無相同類型的國際標準與國外標準，故沒有相應(yīng)的國際標準、國外標準可采用。6.2與國際標準及國外標準水平對比本標準達到國內(nèi)先進水平。6.3與現(xiàn)有標準及制定中的標準協(xié)調(diào)配套情況本標準的