電氣化對汽車軸承的影響

翻譯：洛陽LYC軸承有限公司技術中心　侯俊

摘要

汽車行業正在經歷一場從內燃機到電動汽車的技術變革。這種轉變對軸承的使用提出了新的規范挑戰，并影響了電動汽車和內燃機的一級和二級汽車部件制造商和供應商。因此，軸承制造商必須了解原始設備制造商和一級供應商面臨的技術挑戰，以開發滿足苛刻車輛和總體技術要求的應用特定解決方案。

軸承雖然深處于汽車內部，但在提高傳動系統效率和為汽車制造商提供可靠性方面處于領先地位。然而，汽車行業不斷變化的面貌正在影響變速器軸承的設計和部署方式。

政府政策、嚴格的燃油效率和排放法規以及不斷增長的客戶需求，使電動汽車（EV）市場蓬勃發展。汽車行業正在經歷一場從內燃機到電動汽車的技術變革。這一轉變對軸承的使用提出了新的規范挑戰，并影響了電動汽車和內燃機的一級和二級汽車部件制造商和供應商。

因此，軸承制造商必須了解原始設備制造商和一級供應商面臨的技術挑戰，以開發滿足苛刻車輛和綜合技術要求的應用特定解決方案。

電動汽車軸承的新挑戰

無論動力系統結構如何，摩擦都是的敵人。對整個傳動系統效率的推動促使原始設備制造商探索新的低摩擦替代品。傳統的變速箱和差速器使用圓錐滾子軸承，與同等的替代軸承類型相比，圓錐滾子軸承具有更高的摩擦力。

較高的轉速刺激了電動汽車變速箱軸承具有挑戰性和苛刻的條件。軸承轉速越高，產生的離心力和熱量就越大，從而使軸承發熱。這些軸承需要特殊的保持架設計、內部幾何形狀和潤滑劑特性。汽車制造商也希望軸承能在車輛的設計壽命內可靠地運行，目前約為10年或30萬公里，不久的將來可達50萬公里甚至更長。

然而，速度并不是唯一的挑戰。電機逆變器開關電壓高且快，極大地增加了動力總成部件的雜散電流泄漏風險。如果它們通過傳統的鋼制軸承，電流會損壞表面，導致更高的摩擦，增加振動，從而過早或突然故障。而陶瓷軸承則可以保護它們免受泄漏電流的影響，并提高軸承在這種工作環境中的壽命。

解決挑戰

為了應對這些新的具有挑戰性的工作條件，像SKF這樣的領先軸承制造商正在投資于新的技術研發，并調整或重新設計傳統軸承。這種苛刻條件下的軸承設計需要系統性地重新思考。軸承的重新設計包括新的考慮，如聚合物保持架、滾動部件和使用特殊的潤滑脂。定制和混合軸承目前可以解決一些可能影響軸承可靠性的基本問題 。

在放電方面，陶瓷球軸承是目前有吸引力的解決方案，因為陶瓷是一種電絕緣材料。它也比鋼制滾動體更適用于高速應用。混合軸承具有更好的性能。例如，SKF混合深溝球軸承（DGBB）使用陶瓷滾動元件和鋼圈。這種類型的軸承提供了先進的高速性能和佳的電氣絕緣特性，使它們成為高性能電動汽車動力系統的首選。此外，SKF還在開發特定于應用程序的解決方案，以減輕系統級的電流泄漏風險，并保護整個電動汽車傳輸系統。

應用特定工程

在電動動力總成開發的早期階段，針對應用特定工程和與客戶的密切合作是開發成功解決方案的關鍵。SKF工程團隊的早期參與使得高效軸承的適當設計能夠滿足苛刻的性能規范。SKF可以為客戶提供解決方案和設計替代方案，以減少整個系統的功率損耗，從而限度地提高電動汽車的每次充電的續航里程。

軸承推動電動汽車市場增長

汽車制造商將在未來兩年內推出大約450款新的電池和插電式混合動力車型。考慮到電動汽車技術發展的新制約因素，不應低估軸承對整個系統行為的貢獻。SKF制造商通過改進性能、效率和可靠性確保軸承適合未來發展。人們認為，汽車的未來是電動動力總成，而軸承將對其性能起到舉足輕重的作用。

結論

電動汽車是未來。盡管它們目前只占汽車市場的一小部分，但對它們的需求正在快速增長。電動汽車動力系統的性能可以通過軸承等部件提高效率和可靠性。正確選擇符合正確規格的軸承，并與正確的制造設置保持一致，將會影響動力總成的可靠性和性能。

（譯自《Today’s motor vehicles》）

來源：《軸承工業》