新能源电驱高速轴承:技术前沿与未来展望 | 轴承学院

文摘   2024-10-28 07:30   上海  


前言



在新能源产业的蓬勃发展中,高速轴承作为关键零部件,发挥着举足轻重的作用,特别是现在电机转速越来越高的趋势下,高速轴承的性能直接关系电驱的可靠性。本文将深入探讨新能源高速轴承的组成、当前面临的技术挑战以及未来的发展趋势。


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高速球轴承的组成


高速球轴承,作为滚动轴承的一种,主要由内圈、外圈、滚珠和保持架四个基本元件构成。内圈和外圈分别固定在轴和轴承座上,滚珠则在内圈和外圈之间滚动,以减小摩擦和磨损。保持架则用于固定滚珠的位置,防止其相互碰撞和脱落。



内外圈与滚珠通常由高铬钢等优质材料制成,以确保其高强度、高硬度和高耐磨性,保持架一般用尼龙材料来保证其拖曳扭矩小。


同时,为了进一步提高轴承的性能,还会采用精密的研磨工艺和热处理技术,以减小摩擦、振动和热量产生,实现高速平稳旋转。


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目前高速轴承的挑战


尽管应用在电驱领域的高速轴承在技术上取得了显著进步,应用的转速越来越高,机械损耗越来越小,但仍面临一些亟待解决的问题:


▶  在高速运转过程中,由于摩擦和磨损,滚珠可能会在内圈和外圈之间产生相对滑动,导致跑圈现象。这不仅会降低轴承的精度和可靠性,还会加速磨损和失效。



▶  内外圈温差大:新能源电驱在运行过程中,由于工作环境的差异和内部热量的产生,轴承的内外圈可能会产生较大的温差。这种现象在水冷电机中经常出现,这种温差会导致轴承的滚珠应力集中,进而影响其性能和寿命。


▶  轴电腐蚀:由于电驱电机接受的三相电是通过逆变器转化而来,轴承可能会受到电流的影响而产生电腐蚀。电腐蚀会破坏轴承的表面结构,降低其耐磨性和抗疲劳性能,轻则异响,重则轴承散架。



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未来发展趋势


针对上述挑战,新能源高速轴承的未来发展趋势将呈现以下特点:


▶ 陶瓷球轴承大规模应用:应对轴电腐蚀的最佳选择就是陶瓷球轴承,代价就是价格昂贵。其价格昂贵的主要原因就是陶瓷球的制作难度比钢球大,且产能不高,尽管已经较前几年下降,搭载陶瓷球轴承的企业也越来越多,如大众,特斯拉。但是成本还是相对较高,如果能将这个成本能进一步下探,那么相信未来能得到更多应用。


▶ 高速低损耗轴承:随着电机转速越来越高,轴承需要转速也越来越高,这对保持架是一种挑战,因为目前电机的高速轴承大部分尼龙材料,这个应用到2w以下场景问题不算很大,打算上到23000rpm后,普通的尼龙材料可能就有问题了,需要在材料上上点科技了,即不能让轴承损耗大,还要保证保持架强度。


总结



综上所述,新能源高速轴承作为新能源产业的关键零部件,其技术水平和性能将直接影响设备的运行效率和可靠性。


未来,随着材料创新、结构优化、智能化与自动化以及环保与可持续发展等趋势的推动,新能源高速轴承的性能将不断提升,为新能源产业的发展提供有力的支撑。



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