陶瓷軸承或成為電動汽車革命的一部分

發布時間：

2021-09-14

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

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。電動汽車工程師喜歡盡可能減輕重量，但這并不是單單這一個好處。陶瓷軸承在軸承組件中產生的摩擦更小，這意味著陶瓷軸承需要更少的潤滑劑、更少的磨損、更少的滾道應力和更低的工作溫度。與電動汽車相關的一個應用是牽引電機軸承，陶瓷軸承可以承受非常高的速度。在高速下，由于慣性，更輕的質量的好處被放大。陶瓷球不僅比鋼輕，而且強度更高，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。球的表面非常堅硬，非常光滑。隨著時間的推移，這些缺陷將被消除。

陶瓷的另一個優點是能夠承受高溫。陶瓷軸承滾珠可在高達 1,000°C 的溫度下運行，遠遠超過汽車運行的要求。在機械性能崩潰之前處理更高的溫度可以比鋼更好地抵抗潤滑油的缺乏。潤滑不當意味著更多的摩擦和更多的局部熱量，這會導致軸承更快失效。由于缺乏潤滑，陶瓷還可以防止滾動體與滾道之間的“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用中都是有益的。在汽車高壓牽引電機中，由于漏電，軸承內部容易出現電點蝕，最終可能導致早期故障。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雜性，并帶來了質量污染的機會。簡單的制造工藝是汽車質量和體積的要義，氮化硅具有內置于材料中的特性。

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汽車新興商業模式的重要考慮因素。這意味著可以取消保養計劃，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