电动汽车轴承实现新突破

　   从内燃机转换为电机，从油箱转换为电池，不是一蹴而就的事情——电动汽车的出现要求我们重新思考汽车的所有零部件设计。

　　例如，对于每分钟转速达到30000转的电机，需要高性能轴承才能跟上高速。为了适应电动汽车的需求，轴承技术正在发生变化，供应商希望为原始设备制造商提供更强大、更耐用的部件。

　　优化轴承有什么主要进展？它们如何提高电机性能？

　　原始设备制造商要求大幅提高质量和性能，以便能够为客户提供可靠的电动汽车。因此，供应商正在重新设计轴承和聚合材料保持架，使整个装置能够承受更高的速度、加速度和温度，这也是电机运行的特点。

　　此外，更高的速度需要更有效的润滑油，并且必须是可以保持其粘度，质量上乘的润滑油。

　　在这方面，Lubrizol公司的技术研究员Farrukh Qureshi博士表示，“根据车辆配置和设计，将存在几种传动系统配置”。

　　“如果电机嵌入传动装置或车轴中，并浸没在润滑油中，流体的导电性和导热性将非常重要。”然而，原始设备制造商对导电性和导热性的目标缺乏共识”。

　　他补充说：“齿轮、轴承和密封件的摩擦和磨损保护也很重要。电机输出速度可能超过25000转/分钟，这就需要对相关轴承、密封件和其他部件进行适当润滑”。

　　混合陶瓷轴承

　　钢轴承是目前电机的行业标准。然而，尽管电机和逆变器效率很高，但影响传统钢轴承的一个特点是逆变器的高频电压切换，会产生电流泄漏，特别是在高电机转速下。这种电流有时流经实际轴承，导致表面点蚀，不久之后，部件发生灾难性故障。

　　CeramicSpeed的Anders Thormann说：“电流通过轴承也会在从滚动体到座圈的通道中产生微焊缝，削弱钢材并损坏滚道——这种现象被称为电流腐蚀。大量变频器在更高频率下工作，极大加速了这一问题，并因此产生了由于频率高而难以精确绝缘的共模电压。

这时候就凸显了混合或陶瓷轴承的优势，因为它们不导电。
 

　　由于具有电流绝缘特性，所以与钢制轴承相比，混合轴承的密度要低40%。这使得它们能够在较低的温度下工作，需要的润滑更少，并且寿命是钢轴承的十倍。

　　根据丹麦理工学院（DTI）的一项研究，由于陶瓷混合轴承的摩擦减小，运行温度可能比同一电机的同等标准轴承低10至40开尔文。这使得润滑脂、轴承和电机的使用寿命更长。

　　Thormann说：“陶瓷混合轴承不会受到任何电流的影响，因为陶瓷材料的电阻率比空气的电阻率更高，从而产生了与整个球直径相等的有效绝缘距离。与采用涂层方式进行绝缘的轴承0.1毫米的绝缘相比，是天壤之别。就这么简单——问题解决了”。

　　圆锥滚子轴承

　　另一项在电动汽车行业大获成功的轴承技术是锥形设计。它的开发是为了提高效率和减小尺寸，因为这种设计的轴承体积小，能量损失低。除此之外，圆锥滚子轴承可以承受相对较大的负荷，并在滚子内部运动，这些滚子由一个肋条固定，与滚子端部接触。

但是，如果圆锥滚子轴承缺乏润滑，就很容易因滑动接触而损坏。因此想要显著简化润滑系统和减少用油量，很难。
 

　  为了克服稀油润滑条件，NSK开发了一种特殊的保持架，通过毛细管作用将油保留和分配到细槽中。油被保存在靠近滚子端部的保持架中，当润滑不足时，油从细槽中渗出到最需要润滑的部位。

　　据该公司介绍，“在启动和初次驾驶（此举会润滑汽车部件）后，电动车通常会关闭油泵以节省动力，从而导致润滑油供应整体减少。在较低的温度下启动汽车也存在一些挑战，比如机油粘度的急剧增加，导致难以向轴承供油” 。

　　NSK表示，与传统的圆锥轴承相比，在关闭油泵后，这些轴承的抗咬合能力提高了7倍。

　　此外，“齿轮箱轴承的油浴系统润滑可以重新设计，以使用更高效的油喷系统。与传统的圆锥轴承相比，[它的]新产品防咬合需要的润滑油要少95%。这样可以使用更小的泵，并消除搅拌损失” 。

　　滚针轴承

据英国尤里卡杂志（Eureka Magazine）报道，NSK公司已经开发出一种静音滚针轴承，该公司声称，与传统的同类轴承相比，这种轴承能将噪音降低三分之一。
 

       为了降低噪音，采用了高精度的加工方法，使滚针末端形成弧形。这也使得轴承能够承受重载。因此，该解决方案非常适合安装在内部极其安静的车辆上的电气部件，例如电动和混合动力车辆。在零部件方面，转向电动汽车无疑引发了全行业的反思。即便是作为电动汽车普通部件的轴承，也不得不为此进行革新，因为如果运行不可靠的话，就会失去客户；如果不能降低噪音，那么电动汽车就会失去一个重要的卖点。因此，供应商竞相创新也就不足为奇了，所以我们会持续关注该领域的新进展。

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