比車用級別更高，eVTOL到底需要怎樣的電機？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）近日，鐵流股份在投資平臺表示，“公司新能源車電機軸暫未用于eVTOL(電動垂直起降飛行器)電機，公司具備較強的汽車零部件生產(chǎn)及加工能力，加工工藝應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，我們將根據(jù)國家戰(zhàn)略規(guī)劃及行業(yè)發(fā)展需求，積極探索新的應(yīng)用領(lǐng)域，適時調(diào)整產(chǎn)品布局。”

由此不難看出，相較于新能源汽車，eVTOL對電機有更高的要求，那么需要達到怎樣的水平呢？

電機壽命和可靠性是關(guān)鍵

由于是全新的產(chǎn)品形態(tài)，因而電池、電控、電動機、輕型復合材料、飛控等都是eVTOL發(fā)展的核心技術(shù)。行業(yè)人士認為，eVTOL或許將引發(fā)新一輪航空革命。

電機對于eVTOL能否長期穩(wěn)定飛行至關(guān)重要，且在eVTOL制造成本中有更高的占比。根據(jù)鉅大鋰電此前發(fā)布的數(shù)據(jù)，2022年新能源整車當中動力電池+驅(qū)動電機+電控系統(tǒng)的“三電”系統(tǒng)成本占比達50%，其中動力電池占38%，電機占6.5%。不過，在eVTOL中，電機成本迅速提升，作為國內(nèi)排名第一的eVTOL電機驅(qū)動廠商，臥龍電驅(qū)此前表示，eVTOL驅(qū)動電機在eVTOL產(chǎn)業(yè)鏈中成本占比將高達30%。Lilium的數(shù)據(jù)顯示，如果將電驅(qū)算入整個推進系統(tǒng)，那么這一成本占比將提升至40%。

以分布式電機驅(qū)動布局的eVTOL為例，電機驅(qū)動分布在機翼或者機身上的多個螺旋槳或風扇構(gòu)成推進系統(tǒng)為飛機提供推力。這種電機要求就是動力大且重量輕，東麗和Joby和Lilium合作的eVTOL所采用的電機峰值功率達236kW，重量僅28kg。

并且，由于eVTOL已經(jīng)確定主要以電動為主，因此國內(nèi)外eVTOL主要采用純電動力，電推電機有望加速這一領(lǐng)域的發(fā)展。

除了對電機功率和峰值扭矩要求更高以外，eVTOL所用的電機還需要考慮到安全性、環(huán)境耐受以及長期穩(wěn)定性。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，eVTOL對于可靠性的要求極高，載人場景下要求出錯率控制在10的-9次方以內(nèi)，而且相比于傳統(tǒng)航空發(fā)動機千萬美元以上的價格，電機價格要相對便宜，因此為保障eVTOL的使用壽命，電機更換相較汽車會更加頻繁。

在當前的技術(shù)現(xiàn)狀下，電機更換可能成為eVTOL使用里不小的一筆成本。假設(shè)eVTOL使用壽命20年，電機4年一換，單機后裝更換價格平均60萬元，那么在eVTOL生命周期內(nèi)，用戶可能需要高達240萬的電機成本。

因此，總結(jié)而言，eVTOL所用的電機需要達到航空級，而航空級電機需要具備四大特征：

·高安全性，至少需要留出50%的性能余量作為冗余設(shè)計；

·高環(huán)境適應(yīng)性，無論是高低溫、濕熱、低溫低氣壓等嚴苛環(huán)境，電機都要能夠穩(wěn)定工作；

·高功率和高扭矩，電機性能強能夠明顯改善eVTOL的使用體驗；

·高功率密度，eVTOL所用的電機不僅功率要高，重量還要輕。

此外其實還有長壽命，如果能夠達到這一點，能夠顯著降低eVTOL的使用成本。

航空級電機廠商積極布局eVTOL

一般而言，電動汽車大概只需要配備兩個電機驅(qū)動系統(tǒng)，不過在eVTOL上，至少需要8個。因此，eVTOL電機有巨大的市場空間。根據(jù)《客運eVTOL應(yīng)用與市場白皮書》預計，至2030年累計國內(nèi)eVTOL需求量為16316架，假設(shè)單機用電機電控80萬元，對應(yīng)國內(nèi)eVTOL電機前裝市場規(guī)模約131億元。那么如果按照當前的電機技術(shù)來推算，后裝市場空間大概是392億元。

目前，國內(nèi)eVTOL電機電控供應(yīng)商主要有臥龍電驅(qū)、天津松正電動、南昌三瑞智能、北京電擎科技、江蘇邁吉易威、山東精創(chuàng)磁電、安徽智鷗驅(qū)動、寧波諾云驅(qū)動等。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，臥龍電驅(qū)在國內(nèi)電動航空高功率電機領(lǐng)域布局較為領(lǐng)先，國內(nèi)排名第一，全球高壓電機排名第二，其全球市場的份額占比大概為11%。目前，臥龍電驅(qū)與商飛、吉利沃飛等企業(yè)建立了合作關(guān)系，因此在航空級電機方面處于行業(yè)領(lǐng)先位置。

天津松正大電機產(chǎn)品包括永磁同步、交流異步、直流無刷、直流有刷等類型。該公司此前表示，在載人級電動航空領(lǐng)域，天津松正專注于高效功重比的電推進系統(tǒng)的開發(fā)，推出針對飛行任務(wù)動力需求的定制化航空電機及控制器的開發(fā)服務(wù)，在純電驅(qū)多旋翼垂直起降、涵道風扇等不同構(gòu)型的飛行器均有深入的研究及產(chǎn)品應(yīng)用。

目前，電機廠商的打法基本是和主機廠進行綁定，從提高用戶體驗的角度出發(fā)來打造相關(guān)產(chǎn)品。比如，AIR正在商業(yè)、工業(yè)、家電電機以及控制器的大型制造商尼得科合作研發(fā)適用于AIR公司的雙座eVTOL“空中一號”的電機。

結(jié)語

據(jù)民航新型智庫及美國垂直飛行協(xié)會（VFS）發(fā)布的統(tǒng)計，全球目前有超過700個eVTOL設(shè)計研發(fā)項目，從構(gòu)型分布上看，升力與巡航復合型有124款，多旋翼型有195款，傾轉(zhuǎn)旋翼和傾轉(zhuǎn)涵道等矢量推進型共有235款。這些研發(fā)項目對航空級電機有巨大的需求，將塑造出一個巨大的市場空間。