电动垂直起降飞行器电驱系统研究进展综述

doi:10.7527/S1000-6893.2025.32000

Abstract

Abstract:

Electric Vertical Take-Off and Landing （eVTOL）， a new type of air carrier， has attracted more and more policy support， capital investment and academic attention as one of the actual carriers of low-altitude economy in recent years. The electrical propulsion system is the core power unit of eVTOL， and its performance has a decisive impact on the operational quality of the vehicle. This paper first describes the different architectures of eVTOL electrical propulsion systems， and classifies them to summarize the technical characteristics and requirements of eVTOL electrical propulsion systems. Next， the main domestic and foreign eVTOL machine products and their adopted electrical propulsion systems is compiled and summarized， the performance indexes and technical characteristics of each electrical propulsion system is analyzed， and the current status of the technology level is also clarified. In addition， for the realization of high-performance electrical propulsion system， this paper discusses the research progress of eVTOL motor electromagnetic， cooling， structure， material and electronic control design technology at home and abroad. Finally， based on the aforementioned technical needs and current situation analysis， this paper points out the development trend and technical challenges of eVTOL electrical propulsion system， providing reference for researchers in this field.

Key words: low-altitude economy, electric Vertical Take-Off and Landing (eVTOL), electrical propulsion system, high torque density, specific power, machine design

CLC Number:

V242.4

Yongze MIAO, Xinggang FAN, Dawei LI, Wei SUN, Lihao HUANG, Shengqiao HAO, Haiyang FANG, Ronghai QU, Yancheng YOU. Research advances in electrical propulsion systems for electric vertical take-off and landing aircrafts: A comprehensive review[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(22): 332000.

Figures/Tables 64

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Domestic and international major eVTOL electrical propulsion systems［33，46-49，51-53，55，57-58，64-65，67］

国家/厂商	主要参数	技术特点	配套机型	成熟度
美国 Joby	236 kW 电机+电控峰值8.4 kW/kg	液冷，外转子直驱式径向磁通永磁电机，全封闭，电机电控集成	美国Joby-S4	已装机，随整机适航取证中
美国 Archer	125 kW 系统连续 5 kW/kg	液冷，内转子径向磁通永磁电机，全封闭，电机电控集成	美国Archer Midnight	已装机，随整机适航取证中
法国 Safran	125 kW 电机+电控峰值 5 kW/kg	风冷，内转子径向磁通永磁电机，全封闭，电机电控集成	中国时的科技，Aura Aero	全球首款针对电驱系统获得EASA认证
德国西门子 SP200D	204 kW 电机峰值 4.1 kW/kg	定子闭式液冷+转子开式风冷，内转子径向磁通永磁电机，电机电控分离	第一代CityAirbus	工程样机
美国MAGicALL	150 kW 电机+电控峰值4.3 kW/kg	风冷，电机电控集成，内转子径向磁通永磁电机，集成温度、振动和健康监测模块	第二代CityAirbus	已装机，随整机适航取证中
美国 H3X HPDM-250	250 kW 系统连续 12 kW/kg	闭式液冷，内转子径向电机，电机电控减速器集成，全增材制造绕组与机壳，耐高温陶瓷基绝缘材料		开发中
美国 Magnix	350 kW 电机+电控峰值2.7 kW/kg	闭式油冷，内转子径向磁通永磁电机，电机电控分离	Eviation	已装机，随整机适航取证中
英国 YASA	200 kW 电机+电控峰值5.4 kW/kg	液冷，无轭铁心，轴向磁通电机		已装机，随整机适航取证中
英国罗罗	150 kW 电机+电控密度3.9 kW/kg	风冷，横向磁通电机，电机电控分离	英国Vertical Aerospace （第一代）	工程样机
日本电装与美国霍尼韦尔	100 kW 系统峰值 4 kW/kg	内转子径向磁通永磁电机，电机电控减速器集成	德国Lilium Jet	开发中
比利时Magnax	200 kW 电机峰值 12.5 kW/kg	风冷，轴向磁通电机，无磁轭设计，取向硅钢与层压式散热器		工程样机
中国中国航发动控所	125 kW 电机峰值 3.8 kW/kg	闭式油冷，内转子直驱式径向磁通永磁，电机电控集成	中国直升机设计研究所eVTOL	已装机，随整机适航取证中
中国中国航发动控所	125 kW 系统峰值 4.2 kW/kg	闭式油冷，内转子径向永磁电机，电机电控散热器集成	中国直升机设计研究所eVTOL	已装机，随整机适航取证中
中国江苏迈吉易威	130 kW 电机峰值 4 kW/kg	风冷，径向磁通永磁电机，最高转速2 100 r/min		工程样机
中国天津松正	150 kW 电机峰值 3 kW/kg	风冷+水冷，外转子径向磁通永磁电机，电机电控分离，最高转速1 200 r/min		工程样机

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成本/（元·kg^-1）	7~8	150~300	2 000~3 000
工作温度/℃	≤250	≤200	≤350
室温最大剩磁/T	0.3~0.6	1.12~1.44	0.9~1.19

电驱系统	最大容量/kVA	母线电压/V	功率密度/（kW·kg^-1）	效率/%
Siemens NextGen Si	130	210~450	13.3
Evolito MC350	~350	400~835	~36.8	98
Rolls-Royce	200	500~900	33.33	99
MagniDrive-100	170	500~800	14.17

Research advances in electrical propulsion systems for electric vertical take-off and landing aircrafts: A comprehensive review

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