T-AOPA 0061-2024 电动航空器电推进系统动力电机技术规范

ICS49.060

CCSV40

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

Technicalspecificationforpropulsionmotorofelectricaircraftpropulsionsystem

2024-06-06发布2024-06-06实施

中国航空器拥有者及驾驶员协会发布

T/AOPA0061-2024

电动航空器电推进系统动力电机技术规范

1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1500V，电机的额定功率不超过

200kW。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（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电工术语旋转电机

GB/T14711中小型旋转电动机通用安全要求

GB/T18488.1电动汽车用驱动电机系统第1部分：技术条件

GB/T25123.4电力牵引轨道机车车辆和公路车辆用旋转电动机第4部分：与电子变流器相连的

永磁同步电动机

HB8412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（EnvironmentalConditionsandTestProcedures

forAirborneEquipment）

3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。

3.1

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。

3.2

额定功率RatedPower

标准海平面工况条件下，在本文件规定的运行限制内，电推进系统输入额定电压时，能够长期稳定

输出而不超过规定极限的最大输出功率，并且该功率无使用时间限制。

3.3

额定起飞功率RatedTakeoffPower

也称短时最大功率（或峰值功率），指的是标准海平面工况条件下，在本文件规定的运行限制内，

允许超出额定值的设计静态最大输出功率，并且该功率限制为起飞过程中使用且时间不超过5分钟或局

方可接受的时间。

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3.4

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。

4电机通用要求

4.1安全性水平

电机的安全性水平应符合电动航空器以及电推进系统分配到该设备的要求。特定电动航空器的设计

和预期用途影响电机的安全性水平，在电机设计时应计算评估其可靠性指标。

4.2外观与标识

4.2.1外观

电机表面应无锈蚀、碰伤、划痕、凹陷、裂纹、裂缝、生锈、丝印模糊；涂覆层不应有起皱、龟裂

或脱落；紧固件连接应牢固，转子锁止装置应可靠；散热装置无变形或功能性损坏。

4.2.2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：

1）制造人的名称和地址；

2）电机的名称、型号（可参考GB/T18488.1附录A电机型号命名规则）、件号或者型别

代号；

3）电机的序列号或者制造日期；

4）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、

峰值输出转矩、峰值输出功率、绕组接法、工作制、绝缘等级、防护等级、重量、冷却方

式。

b）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）应为以下部件设置永久清晰的标识：

1）所有容易拆卸（无需手持工具）的部件；

2）可与其他电机组件互换的零件和组件；

3）开展适航审定的关键件。

4.2.3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。

4.2.4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：

a）电机的醒目位置按GB2894的规定设置“当心触电”的警告标识，并在“当心触电”的警告

标识旁边注明必要的安全操作提示；

b）高压、高温、高速部件也应有明显标识防止安全事故。

4.3安装和结构

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电机的安装和结构应能够承受下列载荷：

a）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）极限载荷，结构没有破坏，但可以出现永久变形。

4.4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：

1）符合与预期设计条件相适应的工业规范或军用规范，或者满足通过试验或其它方法建立局

方可接受的设计数据的要求，保证这些材料具有设计资料中要求的强度和其他性能；

2）考虑预期应用环境条件的影响，评估所用材料的适用性和耐久性，防止其在预期使用环境

中由于可能原因引起性能降低或强度劣化，防止引起电推进系统危害性后果。

b）应使用特定的制造方法和工艺来保证电机结构完整性，使电机的电气部分在预期的使用条件下

能够保持其设计性能，此外，还需要考虑腐蚀、绝缘破损等劣化的影响。

5电机性能要求

5.1一般要求

电机应空转灵活，无异常响声（如定转子相互摩擦、周期性的异响、轴承受损后的异响、微小异物

卡滞在转动部位引起的异响等）或卡滞等现象。

5.2电气安全

5.2.1定子绕组冷态直流电阻

一定环境温度下（通常为25℃）的电机定子绕组冷态直流电阻值应符合设计要求，同时满足堵转转

矩和短路电流的要求。

5.2.2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）电机定子绕组对机壳的绝缘电阻：

1）冷态绝缘电阻应大于20MΩ；

2）热态绝缘电阻应按照GB/T18488.1中的5.2.7.1.2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。

b）电机定子绕组对温度传感器的绝缘电阻：

1）固定于定子绕组中的温度传感器（如PT100、PT1000、KTY等）对电机绕组的绝缘电阻应

大于20MΩ；

2）温度传感器对定子绕组的热态绝缘电阻应大于0.38MΩ。

5.2.3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：

a）电机绕组对机壳的工频耐电压。电机绕组应能耐受表1规定耐压限值的工频正弦耐电压试验，

试验持续时间为1min（1min试验可用1s试验来代替，但试验电压值应为表1规定的120%），

应无击穿现象，漏电流限值应符合产品技术文件规定；

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表1耐电压限值（单位：V）

序号电机或部件试验电压（有效值）

1持续功率小于1kW且最高工作电压小于100V的500V+2倍最高工作电压

电机的电枢绕组

2持续功率不低于1kW或最高工作电压不低于100V1000V+2倍最高工作电压，最低为1500V

的电机的电枢绕组

3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。

b）电机绕组对温度传感器的工频耐电压。若电机的温度传感器固定于定子绕组中，电机绕组对温

度传感器应能承受1500V的工频耐电压试验，无击穿现象，漏电流不应高于5mA；

c）电机绕组的匝间冲击耐电压：

1）电机绕组匝间耐压试验冲击试验电压的峰值应满足：

电机电枢绕组匝间绝缘冲击试验电压峰值（有刷直流电机的电枢除外）应不低于1.7倍绕

组对机壳工频耐电压试验值（有刷直流电机的电枢除外），并按四舍五入原则修约到百数

位（百伏）的数值；

2）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。

5.2.4安全接地

电机中能触及的可导电部分与外壳接地点处的电阻应满足HB8412要求，即不大于2.5mΩ，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。

5.2.5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的规定。

5.3机械安全

5.3.1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：

a）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；

b）电机输出轴在运行时应能承受一定的轴向及径向载荷，并能保证其机械结构在寿命周期内不发

生有害变形，电机性能不出现衰减；

c）机械应力还应考虑电机的疲劳性能以及振动环境要求。

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5.3.2转子完整性和超速

5.3.2.1总则

转子超速不应导致具有电推进系统危害性后果的转子爆裂、变形或损坏。适用的设定转速应声明并

证明合理，应考虑失效条件，其中包括负载损失。

5.3.2.2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：

a）转子应具备足够的强度，以保证转子在声明的运行工况和失效引起的超速情况下不会爆裂，同

时应避免转子出现变形或者损伤；

b）转子应具有足够的强度裕度，在超过声明的运行条件和转速条件下，不出现电推进系统危害性

后果。

5.3.2.3爆裂

转子应通过试验、有效的分析或者两者结合的方法来确定，当按照GB/T25123.4或同等标准的分

析和测试条件时，转子不会爆裂。

a）如果转子材料特性和尺寸公差存在最不利的配合，应在最不利的条件下进行测试，以确保最低

规格的转子具有所需的超速能力。可通过增加试验速度、温度或负载或其组合来实现；

b）当通过试验来验证最大超速值时，如果在测试中部件或者系统出现了暂时或者瞬时的故障，导

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/T

25123.4要求的最大超速，则实际超速持续的时间是可接受的。

5.3.2.4最大超速条件

为了符合5.3.2.3的要求，当确定适用于转子的最大超速条件时，应包括GB/T755中规定的试验

条件和以下条件：

a）与连续、周期、非周期工作制额定值（包括短时工作制的额定值）相关的最大允许转速的120%；

b）与连续、周期、非周期工作制额定值（包括短时工作制的额定值）相关的最大空载转速的115%；

c）最高转子转速的105%，该转速可能存在于：在电推进系统的代表性安装中，在任何连续、周期

或非周期工作制额定值（包括短时工作制的额定值）下运行时，该转速会导致最关键的部件或

系统失效；或者电推进系统的代表性安装中的任何部件或系统失效，以及飞行前例行检查中或

正常飞行过程中通常无法检测到的其它部件或系统失效，5.3.2.5负载损失另有规定的情况除

外。

5.3.2.5负载损失

由于转子负载完全损失而导致的最大超速应确定并包含在5.3.2.4考虑的超速条件中。负载完全损

失还应考虑以下情况：

a）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。

5.3.2.6形变

电机转子在达到5.3.2.4规定条件下的最大超速时，应符合本节5.3.2.6a）b），且应使用5.3.2.3

中规定所需测试条件的方法来确定：

a）转子形变不应导致电机运行产生电推进系统危害性后果；

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b）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）在应急工况下，转子的形变量不会影响电机的性能；

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。

5.3.3转子锁定

如果通过锁定转子的方法阻止电机持续转动，则应对电机进行试验、经验证的分析或其组合，以充

分确定转子锁定的可靠性能，同时须验证转子解锁后能正常工作。

5.3.4转子包容性

电机机壳的设计应对因转子失效引起的破坏具有包容性，除非制造商能够表明转子有爆裂裕度，证

明不需要包容性特征是合理的。

5.3.5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：

1）轴承的设计和构造应确保其在预期使用的所有工况和大气条件下，在计划维护间隔期间正

常工作；

2）轴承应保持有效润滑，防止轴承损害；

3）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；

4）电机应有防止轴电流的措施，避免造成轴承损害；轴电压的限值由具体产品标准规定。需

设置轴承绝缘防护轴电压和轴电流。

b）电机的润滑应满足：

1）润滑的设计应防止污染轴承和润滑系统部件，电机应设置阻挡润滑油或润滑脂沿电机轴渗

入电机内部的挡油或脂装置，以防影响绕组性能；

2）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；

3）润滑存在的高压、高温管路不应对人员安全造成影响，润滑系统所用油液等不应导致人员

接触后中毒或被腐蚀，如适用。

5.4热安全

5.4.1温升

5.4.1.1绕组温升

应检测电机绕组温升，且温度检测手段应具有足够的灵敏度、精度和可靠性。具体试验及温升限值

应满足以下要求。

a）根据不同的工作条件，选择载荷谱加载温升试验、额定最大持续功率温升试验或者短时最大功

率温升试验，并规定电机的安装方式和冷却方式等试验条件。

b）在电机绕组的各个典型位置，应设置安全监控手段，或者通过合理的方法确保绕组温升在表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/K

130（B）80

155（F）105

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表2绕组温升限值（续）

耐热等级温升限值/K

180（H）130

200（N）150

220（R）170

5.4.1.2电机其他部分温升

对标明了工作制的电机，应在额定工况下进行试验；对连续定额的电机应试验直至热稳定。电机各

部分的温升和温度均应满足以下要求。

a）电机其他部分应按GB/T755规定的运行条件进行试验：

1）电机铁心等的温升限值、测量方法和修正值按GB/T755规定；

2）轴承温度的测量方法按GB/T755规定，轴承温度限值应符合产品技术规定。

b）接线盒内各部件的最高允许温度应满足GB/T14711的规定。

c）无论与绝缘是否接触的结构件（轴承除外），铁心和永久短路的绕组，其温升和温度应不损坏

该部件本身或任何与其相邻部件的绝缘。

d）直流电机的换向器、集电环、电刷或电刷机构的温升或温度应不至于损坏其本身或任何与其相

邻的绝缘。

e）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。

5.4.2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。

a）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。

b）电机需要配备传感器或者仪表，使机组人员或自动控制系统能够监控电机冷却功能，除非在相

关手册中公布了适当的检查，并有证据表明以下几种可能：

1）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；

2）其他现有的仪表对失效或即将发生的失效提供充分警告；

3）冷却发生失效的概率是极少发生的。

c）如采用液冷的电机，应在技术文件声明的冷却液等级或规格，以及冷却液的流量、流速及介质

温度下，能够正常满足电机的性能要求，并且无报警和故障；液冷电机冷却回路的密封性能应

满足GB/T18488.1中5.2.5的要求。

d）如采用风冷的电机，应在技术文件声明其冷却风量的要求，能够正常满足电机的性能要求，并

且无报警和故障。

e）如采用液冷和风冷相结合的冷却方式，该电机应在技术文件声明的冷却液等级或规格，以及冷

却液的流量、流速及介质温度，以及冷却风量的要求，能够正常满足电机的性能要求，并且无

报警和故障。

5.4.3防火

电机的设计和构造及所使用的材料应满足以下要求：

a）在电机正常运行及失效条件下使着火和火焰蔓延的可能性减至最小，并且应将此类火情的影响

降至最低；

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b）应将可能导致结构失效或电推进系统危害性后果的内部火情发生的可能性降至最低，应有措施

隔离和降低其对航空器的危害。高压电气线路互联系统应能够防止电弧故障，对未保护的电线

应进行分析表明电弧故障不会导致危害性后果；

c）应表明安装构件（包括易燃液体存留或者输送的所有管路、接头等）和安装特性能够在发生火

灾后，在预期的应急程序所规定的处理时间内，耐受火灾所带来的任何不利影响，不会发生电

机安装失效以及易燃液体泄漏等故障。

5.5电机响应特性

5.5.1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。

5.5.2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：

a）在没有过温、冲击等故障的情况下，电机从最小功率上升至额定起飞功率的响应时间，不超过

产品技术手册要求，除非允许不同的控制模式从而延长时间；

b）从固定的最小空载飞行功率或者从15%的起飞功率上升到95%的额定起飞功率，其上升时间

不超过产品技术手册要求。

5.5.3转速响应

在没有过温、冲击等故障的条件下，电机从零转速上升至额定起飞转速的响应时间，应满足声明的

时间要求。

5.6输入输出性能

5.6.1总则

电机应该结合控制器进行输入输出性能测试，并能够在最高工作电压、额定电压以及最低工作电压

条件下，输出特性满足电机的应用需求和声明性能。

5.6.2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。

5.6.3额定性能

5.6.3.1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。

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表3电机温升限制因素（续）

部件测量方法限制条件

任何零部件的温升不应该导致其自身特性发生具有危害安全运行的

其他零部件热电偶或其他方法劣化（作为参考，电机内部包含轴承、油封等零部件时，该零件的

温升应在安全运行范围内）。

5.6.3.2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。

5.6.4运行限制

5.6.4.1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；

b）短时最大超速及其持续时间；

c）短时最大过转矩、持续时间及其发生次数；

d）应急额定值和持续时间（如适用，与特定失效状态相关）。

5.6.4.2电机性能输出限制

5.6.4.2.1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。

5.6.4.2.2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。

5.6.4.2.3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。

5.6.4.2.4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。

5.7环境适应性

试验条件可引用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

验程序，证明电机性能满足要求。除另有规定外，电机应根据电动航空器的具体运行场景和性能要求选

择性地开展试验，应遵循RTCA/DO-160G及后续版本的第4、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。

5.8特性测试

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如果电机设计为与螺旋桨或其他推进器一起，则进行所有适用的验证时，应装上具有代表性的螺旋

桨或其他推进器