国产直流电机在商业客机中的应用与突围之路 点击：5 | 回复：0
发表于：2025-09-18 13:49:56
楼主
中国商飞C919的交付运营，标志着中国航空制造业进入新阶段，但其核心部件之一的直流电机仍面临国际技术垄断与国产化替代的双重挑战。
商业客机被誉为现代工业的“皇冠”，涉及数以万计的精密部件和复杂系统。直流电机作为飞机多个关键系统的核心动力源，其性能与可靠性直接关系到飞行安全。
近年来，随着中国大飞机项目的推进，国产直流电机技术取得显著进步，但在高功率密度、抗干扰能力和环境适应性方面仍与国外顶尖产品存在差距。
01 商业航空电机需求，高可靠性与轻量化的平衡
商业客机对直流电机的技术要求极为严苛。电机必须在极端温度、剧烈振动、低压高湿等恶劣环境下稳定工作，同时满足重量轻、体积小、能效高的要求。
航空电机是一种将飞机内部的电能转换为机械能的电机。在现代商业客机中，直流电机广泛应用于飞控系统、环境控制系统、客舱内饰系统等多个领域。
以C919大飞机为例，其采用的大功率直流起发系统，最高功率达到400千瓦左右，而体积仅有同等功率工业电机的十分之一，较波音787三级式起发系统功率密度提升20%。
这种高功率密度和可靠性之间的平衡是航空电机设计的最大挑战。正如宁波诺丁汉大学教授张何所言：“高功率密度和可靠性、效率之间是相互矛盾的，而在航空领域，可靠性是最重要的”。
02 国产化进程，从技术突破到产业应用
中国航空直流电机国产化进程已取得显著进展。贵州航天林泉电机有限公司开发的抗短路永磁发电机技术，已应用于20余种交流发电机和高可靠无刷直流电动机上。
这项技术覆盖了所有最新研制的航空发动机，配套运输机、直升机、无人机等国家重点项目。自2019年专利技术转化实施以来，其所孵化的产品累计新增销售额超4亿元，新增利润超7000万元。
宁波诺丁汉大学研发团队针对国产宽体大飞机开发的高可靠、轻量化航空电驱系统关键设计技术，已经交付给中国商飞开展地面模拟测试。
团队围绕高功率密度电机用高效热导结构、基于异极凸极效应的无位置传感器轻量化电机系统设计方法等方面取得核心创新，突破了航空电驱系统高可靠电气和热性能的设计技术瓶颈。
03 市场竞争格局，国际巨头主导与国产替代机遇
目前，全球航空电机市场主要由国际巨头主导。根据贝哲斯咨询数据，2024年全球飞机电机市场容量达685.57亿元，中国飞机电机市场容量达214.58亿元。
主要国际企业包括Siemens、Magnix、Safran等，以及Moog、Honeywell、Parker等专业飞机电机厂商。这些企业拥有成熟的技术积累和丰富的应用经验，长期垄断着高端市场。
中国航空电机行业内重点企业主要有SIMOTICS、Honeywell、maxon等，但国内企业如贵州航天林泉电机、宁波诺丁汉大学研发团队等也在不断突破。
无刷直流电机（BLDC） 因其工作高效且外形轻便，一直是许多商业航空航天系统的首选。国内BLDC电机驱动芯片市场主要被德州仪器（TI）、意法半导体（ST）等国外企业占据。
国产BLDC电机主控芯片方面，在车规、工业控制等领域国企占据市场份额较低。但随着凌鸥创芯等企业开发出能实现国产替代的MCU产品，这种情况正在发生变化。
04 技术发展挑战，从实验室到商业化量产
国产直流电机面临的主要挑战是如何将实验室的技术突破转化为可商业化量产的产品。航空电机的技术发展比较慢，可能需要十年甚至几十年时间。
高海拔区域高压绝缘设计与低海拔区域有显著差异，高海拔运行将面临低气压、高温和高湿等恶劣环境条件。由宽禁带器件驱动的电机需要耐受更快上升时间和更高频的脉宽调制脉冲电压。
符合行业标准是产品选择的关键一环。RTCA DO-160G和AS9100两套标准为设计人员提供了保证，确保其采用的运动系统可以在恶劣的航空航天环境中安全运行。
运动系统可以使用各种方法来承受振动，例如用于开槽设计的封装和组件装配期间的激光焊接等先进制造技术。规定电机、轴承和齿轮箱能够在航空航天环境常见的-55至 +125°C工作温度范围内可靠运行。
05 未来发展路径，产学研协同与生态构建
国产直流电机的出路在于构建完整的产业生态链。通过项目申报，不断补足专利产业化短板，针对转化专利跟踪监测相关知识产权信息和市场竞争信息，逐步完善专利布局策略。
产学研合作是推动技术转化的重要途径。贵州航天林泉电机通过产学研合作、与用户方合作等方式不断进行攻关和创新，形成了抗短路发电机、双通道无刷直流电动机核心的专利池。
技术成果向上下游延伸应用是扩大市场规模的关键。近三年来，宁波诺丁汉大学研发团队的技术成果向上下游延伸应用，实现新增销售10.96亿元。
在宁波永久磁业有限公司，实现了应用于高端电机的超高温度性能磁性材料；为浙江华擎航空发动机科技有限公司研发起发电机集成式涡轮发动机。
随着中国商业客机市场的快速发展，国产直流电机产业正迎来历史性机遇。
2023年，中国航空电动机市场规模已达数百亿元。随着C919大规模商用和未来宽体客机项目推进，本土供应链企业将获得更多市场机会。
宁波诺丁汉大学研发团队的技术成果已向上下游延伸应用，近三年实现新增销售10.96亿元。贵州航天林泉电机的抗短路技术专利转化产品累计新增销售额超4亿元。
国产直流电机的出路在于持续的技术创新、产学研深度合作以及完整的产业生态构建。正如贵州航天林泉电机副总经理卓亮所说：“促进专利从纸上到运用上的过程，就是促进创新成果向现实生产力转化的过程”。
楼主最近还看过
热门招聘
相关主题
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
