中國粉體網訊  eVTOL驅動電機需滿足極為嚴苛的技術要求，不僅要適應復雜多變的飛行環境，實現高功率密度輸出與高防護等級保障，還要能在極端溫度、濕度、氣壓等惡劣條件下穩定運行。因此，散熱系統的優化設計，以及高性能材料與功率器件的合理應用，成為確保eVTOL驅動電機性能與可靠性的關鍵所在。

散熱

eVTOL電機功率較高，在持續大功率的情況下會產生大量熱量，且如果是涵道構型的eVTOL更會面臨動力系統高溫的問題，而高溫會進一步導致電機內部永磁體的退磁以及電機絕緣構件的有效性，因此散熱就成為了較為關鍵的問題。常見的散熱方式主要有風冷和液冷，一般而言，低功率密度的電機適宜采用自然冷卻和強波風冷；中功率密度的電機一般采用液冷，而更高功率密度的電機主要采用混合冷卻系統。

風冷散熱：利用空氣流動帶走電機熱量。通常在電機外殼設計散熱鰭片，增加散熱面積，通過飛行汽車飛行時的迎面氣流或專門設計的風扇來加速空氣流動，實現散熱。這種方式結構簡單、成本較低，但散熱效果相對有限。

液冷散熱：使用冷卻液在電機內部或外部的循環通道中流動，吸收并帶走熱量。冷卻液通常具有較高的比熱容，能夠有效地吸收熱量。液冷系統一般包括散熱器、水泵、冷卻管道等部件。這種散熱方式散熱效率高，能夠更精確地控制電機溫度，但系統相對復雜，成本較高。

混合散熱：通過整合風冷、液冷、熱管冷卻等多種散熱方式的優勢，構建協同散熱機制，既能借助風冷的高效空氣對流快速驅散表面熱量，又能利用液冷的強換熱能力帶走核心部件的大量熱能，同時配合熱管實現熱量的遠距離快速傳導，從而有效解決高功率運行下的散熱難題，但此系統同樣存在成本較高的問題。

高性能材料

非晶材料：非晶材料具有眾多優勢，有望替代傳統電機鐵芯硅鋼片。非晶材料具有極優的軟磁性能，鐵芯損耗遠低于傳統硅鋼片，在電機運行時，可大幅降低因鐵芯渦流和磁滯現象導致的能量損耗，提高電機效率；導磁率較高，能夠更高效地傳導磁場，使電機在相同的勵磁條件下產生更強的磁場，進而提高電機的功率密度和轉矩輸出能力；在較寬的溫度范圍內能保持穩定的性能，不易因溫度變化而發生明顯的磁性能衰退或結構變化，這使得電機在不同的工作環境和負載條件下都能保持較好的性能。

非晶電機在國內已有實際應用，例如，峰飛航空的eVTOL選用非晶電機，正是看中其鐵芯損耗小、效率高、體積小等顯著優勢，能完美契合eVTOL電機小型化、高頻化的發展趨勢。

V2000CG  峰飛航空

稀土材料釹鐵硼：釹鐵硼是目前發現的磁性最強的永磁材料，被譽為“永磁之王”，釹鐵硼作為eVTOL的磁性材料具有眾多優勢。釹鐵硼材料的磁能積很高，能夠在較小的體積和重量內產生強大的磁場，這使得釹鐵硼電機具有較高的功率密度和轉矩密度；釹鐵硼材料具有良好的磁穩定性和抗氧化性，不易受到外界環境的影響，因此釹鐵硼電機的可靠性較高，使用壽命長；釹鐵硼電機的轉動慣量小，響應速度快，能夠快速地啟動、停止和加速，對動態性能要求較高的應用場景有很強適應性。

釹鐵硼永磁電機  來源：磁性材料應用技術研究中心

功率器件

采用新一代碳化硅和氮化鎵功率器件的電機驅動控制器是未來的發展方向。

碳化硅功率器件：碳化硅器件作為一種寬禁帶半導體器件，具有耐高壓、高溫，導通電阻低等優點。碳化硅材料具有3倍于硅材料的禁帶寬度，10倍于硅材料的臨界擊穿電場強度，3倍于硅材料的熱導率。

碳化硅功率器件應用于電機時，憑借高耐壓、低導通電阻、高頻特性與耐高溫的優勢，可顯著降低電機系統的損耗，提升運行效率；高頻工作能力能縮小磁性元件與濾波器尺寸，實現系統小型化、輕量化；高溫下性能穩定，增強了電機系統在復雜工況下的可靠性。

碳化硅功率器件在eVTOL上已有實際應用，例如小鵬的“陸地航母”飛行器搭載全球首個800V碳化硅增程動力平臺，綜合續航里程超1000km，輕松滿足長途出行需求。

800V碳化硅高壓平臺的飛行電驅  來源：小鵬

氮化鎵功率器件：氮化鎵功率器件是一種基于氮化鎵材料的新型半導體功率器件，在電機中的應用主要包括驅動逆變器、電機控制器等，氮化鎵功率器件用于電機，具備開關快、損耗低、頻率高優勢，可實現高效電能轉換，精準控制電機。

億航智能在其自動駕駛飛行器的電機系統中也應用了氮化鎵功率器件。通過采用氮化鎵器件，有效降低了電機驅動系統的體積和重量，提高了飛行器的有效載荷能力和飛行效率，為實現城市空中交通的商業化運營提供了技術支持。

EH216-S  來源：億航智能

參考來源：

盛況.碳化硅功率器件技術綜述與展望

億航智能、小鵬、峰飛航空、國金證券、磁性材料應用技術研究中心

(中國粉體網編輯整理/月明)

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