TAOPA 0061-2024 电动航空器电推进系统动力电机技术规范

ICS49.060CCSV40

团 体 标 准T/AOPA0061—2024电动航空器电推进系统动力电机技术规范Technicalspecificationforpropulsionmotorofelectricaircraftpropulsionsystem2024-06-06发布 2024-06-06实施中国航空器拥有者及驾驶员协会 发布T/AOPA0061-2024T/AOPA0061-2024目 次前言 II引言 III范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1电机通用要求 2安全性水平 2外观与标识 2安装和结构 2材料和制造 3电机性能要求 3一般要求 3电气安全 3机械安全 4热安全 6电机响应特性 8输入输出性能 8环境适应性 9特性测试 9参考文献 11I前 言本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的定起草。本文件由中国航空器拥有者及驾驶员协会（中国AOPA）提出并归口。本文件起草单位：中国民航大学、天津内燃机研究所、卧龙电气驱动集团股份有限公司、上海II引 言电动航空器电推进系统采用高可靠性、高转矩/功率密度、高效率的电机作为动力来源，直接或间接驱动螺旋桨、涵道式风扇等装置，为航空器提供或产生推力/升力，改善航空器飞行性能的同时降低V，功率不超过200kW。本文件为首次发布。III电动航空器电推进系统动力电机技术规范范围本文件规定了电动航空器电推进系统动力电机的通用要求和性能要求。本文件适用的动力电机所应用的电推进系统的直流母线电压不超过1500kW。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T755 旋转电动机定额和性能GB/T1971 旋转电机线端标志与旋转方向GB2894 安全标志及其使用导则GB/T2900.25 电工术语旋转电GB/T14711 中小型旋转电动机通用安全要求GB/T18488.1 1部分：技术条件GB/T25123.4 4HB8412 民用飞机系统电搭接通用要求RTCA/DO-160G 机载设备环境条件和试验程序（EnvironmentalConditionsandTestProceduresforAirborneEquipment）术语和定义GB/T2900.25界定的以及下列术语和定义适用于本文件。动力电机 PropulsionMotor将电能转化为机械能，为电动航空器提供动力，且输出参数如角位移、速度、加速度或转矩是可控的装置，简称为电机。额定功率 RatedPower额定起飞功率 RatedTakeoffPower或峰值功率51应急额定值 TemporaryRatedValue在故障导致螺旋桨、变速器等电机驱动输出部件出现功率或推力损失时，要求电机应急输出的用于补偿功率或者推力损失的额定功率或者转矩值。电机通用要求安全性水平外观与标识外观标识电机应设置清晰可辨的标识，需满足以下要求。a）标识应包括以下内容：制造人的名称和地址；电机的名称、型号（GB/T18488.1A）、件号或者型别代号；电机的序列号或者制造日期；电机的主要设计参数：额定电压、额定输出转矩、额定输出功率、额定转速、额定电流、如果使用单方向旋转的电机，应有永久清晰的可表明旋转方向的箭头标识。c）所有容易拆卸（无需手持工具）的部件；可与其他电机组件互换的零件和组件；开展适航审定的关键件。引出线和接线端电机各动力线或接线端应有明显的标识。电机各相动力线或接线端的标识应符合GB/T1971的规定；电机与电机控制器各相对应的动力线或接线端标识，应与电机各相动力线或接线端的标识顺序一致。危险警告制造商应针对如下情况设置危险警告，包括但不限于：GB2894高压、高温、高速部件也应有明显标识防止安全事故。安装和结构2电机的安装和结构应能够承受下列载荷：限制载荷，不会妨碍航空器的安全运行或者出现有害的永久变形；b）材料和制造电机的材料和制造应满足以下要求。a）电机使用的材料应：电机性能要求一般要求（电气安全定子绕组冷态直流电阻（通常为绝缘电阻绝缘电阻的测试分为电机定子绕组对机壳的绝缘电阻和电机定子绕组对温度传感器的绝缘电阻。a）冷态绝缘电阻应大于20MΩ；热态绝缘电阻应按照GB/T18488.15.2.7.1.2公式（1）计算，若按公式计算的绝缘电阻低于0.38MΩ时，则按0.38MΩ考核确定。电机定子绕组对温度传感器的绝缘电阻：固定于定子绕组中的温度传感器（PT100、PT1000、KTY等）对电机绕组的绝缘电阻应大于20MΩ；温度传感器对定子绕组的热态绝缘电阻应大于0.38MΩ。耐电压电机应进行耐电压试验，进行耐电压试验前，应先按要求测定绝缘电阻：11mi（1min11规定的12%，应无击穿现象，漏电流限值应符合产品技术文件规定；3表1 耐电压限值（单位：V）序号电机或部件试验电压（有效值）11kW100V电机的电枢绕组500V+2倍最高工作电压2持续功率不低于1kW或最高工作电压不低于100V的电机的电枢绕组1000V+2倍最高工作电压，最低为1500V3电机的励磁磁场绕组1000V+2倍最高励磁电压，最低为1500V注：如果采用直流电压进行耐电压测试，试验电压应为工频耐压试验有效值的1.414倍。V的工频耐电压试验，无击穿现象，漏电流不应高于5mA；电机绕组的匝间冲击耐电压：电机绕组匝间耐压试验冲击试验电压的峰值应满足：（有刷直流电机的电枢除外应不低于1.7（有刷直流电机的电枢除外电机绕组匝间耐压试验冲击试验电压的波前时间宜为0.2μs（μs）和1.2μs（μs）优先推荐0.2μs。安全接地HB84122.5mΩ，接地点应有明显的接地标识。若无特定的接地点，应在有代表性的位置设置接地标识。电应力电机的结构在规定的使用环境要求下，应使电气间隙和爬电距离足够承受电机可能产生的电应力。电气间隙与爬电距离应满足GB/T14711机械安全机械应力电机的机械应力分析应表明足够的设计裕度，以防止不可接受的运行特性和电推进系统危害性后果，电机的最大应力不应超过材料的许用应力：电机机壳上任何零部件的材料都应能承受正常工作状态时可能发生的机械应力，不会因弯曲、蠕变、变形而导致发生着火和触电危险；机械应力还应考虑电机的疲劳性能以及振动环境要求。4转子完整性和超速总则转子强度转子，包括冷却用的风扇转子，其强度应满足以下要求：爆裂GB/T25123.4致电机的超速运行时间无法持续超过5min，在这种情况下，若试验过程中已达到了GB/T25123.4最大超速条件5.3.2.3GB/T755a）（包括短时工作制的额定值相关的最大允许转速的120%；b）（包括短时工作制的额定值相关的最大空载转速的115%；c）（包括短时工作制的额定值负载损失5.3.2.4a）退磁同时又受到过大的外部转矩（螺旋桨引起的空载超速）；b）电机外部的失效；c）组合失效，除非可以证明这些组合可能性极小。形变5.3.2.45.3.2.3中规定所需测试条件的方法来确定：转子形变不应导致电机运行产生电推进系统危害性后果；5在超速并持续运行后，转子不会出现裂纹或变形等妨碍持续安全运行的情况；c）d）在规定的工况下（包括应急工况），电机所受的不平衡力不会导致电机的失效。转子锁定转子包容性轴承和润滑电机的轴承和润滑应满足以下要求。a）电机的轴承应满足：轴承应保持有效润滑，防止轴承损害；电机均应设置检测轴承温度的装置，或通过试验结果表明轴承温度处于安全运行范围内；电机的润滑应满足：为防止损坏电机和设备，不允许润滑剂中存在污染物或者污染物以其它方式引入润滑系统，在规定的维修间隔内，电机及其设备具有足够的承受污染物的能力；热安全温升绕组温升2限值内，避免升温导致的退磁、磁钢脱落、绕组绝缘烧毁。表2 绕组温升限值耐热等级温升限值/K130（B）80155（F）1056表2 绕组温升限值（续）耐热等级温升限值/K180（H）130200（N）150220（R）170电机其他部分温升电机其他部分应按GB/T755电机铁心等的温升限值、测量方法和修正值按GB/T755GB/T755GB/T14711的规定。（轴承除外换向器或集电环的温升或温度应不超过由电刷等级和换向器或集电环材质组件在整个运行范围内能承受的电流的温升或温度值。冷却电机冷却的设计和构造应使其能够在预计运行的所有飞行姿态和大气条件下都能提供足够的冷却，且需满足以下要求。如果冷却部件要求安装人员确保满足温度限制，这些限制应在安装手册中规定。冷却的失效在被发现之前不会导致电推进系统危害性后果；其他现有的仪表对失效或即将发生的失效提供充分警告；冷却发生失效的概率是极少发生的。GB/T18488.15.2.5的要求。防火电机的设计和构造及所使用的材料应满足以下要求：7（和安装特性能够在发生火电机响应特性转矩响应在没有故障的情况下，电机从零转矩上升至最大转矩的响应时间，应满足声明的时间要求。功率响应功率响应特性应结合相应的电机控制器完成，包括：1595转速响应输入输出性能总则工作制基于电机的预期用途，应声明确定一个或多个工作制，参考GB/T7554.2进行定额。额定性能连续额定性能电机不受时间限制的输出性能应满足产品技术文件规定，且电机温升在表3（参考GB/T25123.4）允许范围内。达成连续额定性能的电机运行环境条件应予以注明。表3 电机温升限制因素部件测量方法限制条件定子绕组电阻值定子温升在绝缘系统温度等级可承受范围内。永磁体热电偶或其他方法永磁体温升不应导致磁性能发生不可逆损失。8表3 电机温升限制因素（续）部件测量方法限制条件其他零部件热电偶或其他方法劣化（温升应在安全运行范围内。短时额定性能电机在规定时间限制内的输出性能应满足产品技术文件规定，且电机温升在表3允许范围内。达成短时额定性能的电机运行环境条件应予以注明。运行限制短时超限值应确定电机正常运行时的短时超限值（包括幅值和持续时间）：a）最大过转矩和持续时间；短时最大超速及其持续时间；短时最大过转矩、持续时间及其发生次数；应急额定值和持续时间（如适用，与特定失效状态相关）。电机性能输出限制工作电压范围工作电压范围内电机应能输出需要的额定性能并运行至最高工作转速。最高工作转速电机最高工作转速应不低于产品技术文件规定，工作于该转速下允许的额定性能应满足本文件5.6.3的规定，且无报警或异常。最大输出转矩电机最大输出转矩应不低于产品技术文件规定，工作于最大转矩输出条件下应满足温升限制要求，且无报警或异常。堵转转矩具有堵转特性要求的电机应满足声明的堵转转矩，即转子锁定时，电机在堵转条件下不产生故障。环境适应性RTCADO-160G《机载设备环境条件和试验程序》，采用适用的标准环境条件和试RTCA/DO-160G4、5、6、7、8、10、12、13、14、20、21、22、23、24和26章的要求，包括温度-高度、温度变化、湿热、振动和冲击、防水性、砂尘、霉菌、盐雾、结冰、防火、电磁兼容试验。特性测试910参 考 文 献[1]GB/T12350-2022 小功率电动机的安全要求[2]GB/T18488.1-2015 1部分：技术条件[3]GB/T35714-2017 船舶推进电动机[4]GB/T39567-2020 多旋翼无人机用无刷伺服电动机系统通用规范ASTMF2840-14 （StandardPracticeforDesignandManufactureofElectricPropulsionUnitsforLightSportAircraft）ASTMF3239-22a 飞机电推进系统（AircraftElectricPropulsionSystems）ASTMF3338-21 通用航空飞机用电动发动机设计标准规范（StandardSpecificationforDesignofElectricEnginesforGeneralAviationAircraft）EASASCE-19 电动/混合动力推进系统（Electric/HybridPropulsionSystem）FAA-2020-0894 专用条件：magni350和magni650型发动机适航标准（SpecialConditions:magni350andmagni650ModelEngines;ElectricEngineAirworthinessStandards）FAA-2021-0638 适航标准：Joby航空公司JA