陶瓷軸承或成為電動(dòng)汽車革命的一部分

發(fā)布時(shí)間：

2021-09-14

電動(dòng)汽車動(dòng)力總成確實(shí)有一些活動(dòng)部件，其中重要的是電機(jī)軸上使用的軸承滾珠。大多數(shù)軸承滾珠和滾動(dòng)體由鋼制成，但一些高級材料專家認(rèn)為有更好的選擇：陶瓷軸承，尤其是氮化硅（Si3N4），可能適合電動(dòng)汽車。

說到軸承，越輕越好。氮化硅比鋼輕。陶瓷軸承的重量不到鋼的一半。電動(dòng)汽車工程師喜歡盡可能減輕重量，但這并不是單單這一個(gè)好處。陶瓷軸承在軸承組件中產(chǎn)生的摩擦更小，這意味著陶瓷軸承需要更少的潤滑劑、更少的磨損、更少的滾道應(yīng)力和更低的工作溫度。與電動(dòng)汽車相關(guān)的一個(gè)應(yīng)用是牽引電機(jī)軸承，陶瓷軸承可以承受非常高的速度。在高速下，由于慣性，更輕的質(zhì)量的好處被放大。陶瓷球不僅比鋼輕，而且強(qiáng)度更高，陶瓷軸承的硬度是鋼的兩倍，硬度比鋼高60％以上，而且不易變形。這在考慮軸承壽命和軸承效率時(shí)非常有用。由于其制造工藝，金屬座圈具有固有的表面缺陷。球的表面非常堅(jiān)硬，非常光滑。隨著時(shí)間的推移，這些缺陷將被消除。

陶瓷的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠承受高溫。陶瓷軸承滾珠可在高達(dá) 1,000°C 的溫度下運(yùn)行，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過汽車運(yùn)行的要求。在機(jī)械性能崩潰之前處理更高的溫度可以比鋼更好地抵抗?jié)櫥偷娜狈Α?潤滑不當(dāng)意味著更多的摩擦和更多的局部熱量，這會導(dǎo)致軸承更快失效。由于缺乏潤滑，陶瓷還可以防止?jié)L動(dòng)體與滾道之間的“冷焊”。不同的材料不會像金屬上的金屬那樣在電阻和壽命上相互連接。

抵抗力和壽命

對于電動(dòng)汽車，陶瓷軸承的好處之一就是耐電。軸承不希望電流通過，加速了軸承的失效。氮化硅具有電阻，這通常在幾乎所有軸承應(yīng)用中都是有益的。在汽車高壓牽引電機(jī)中，由于漏電，軸承內(nèi)部容易出現(xiàn)電點(diǎn)蝕，最終可能導(dǎo)致早期故障。如果使用鋼軸承，能做的選擇是在鋼上涂上絕緣材料，這增加了制造過程的復(fù)雜性，并帶來了質(zhì)量污染的機(jī)會。簡單的制造工藝是汽車質(zhì)量和體積的要義，氮化硅具有內(nèi)置于材料中的特性。

陶瓷軸承的使用壽命比鋼長，軸承磨損后可更換。這很麻煩。陶瓷軸承的更長使用壽命是電動(dòng)汽車新興商業(yè)模式的重要考慮因素。這意味著可以取消保養(yǎng)計(jì)劃，一套混合陶瓷可以在整車全生命周期行駛50萬公里。

陶瓷軸承