近年來(lái)，隨著新能源汽車(chē)市場(chǎng)高飛猛漲，電驅(qū)系統(tǒng)在快速上量的同時(shí)，技術(shù)上也不斷突破，朝著集成化、平臺(tái)化、高壓化、高轉(zhuǎn)速等方向演進(jìn)。然而，技術(shù)發(fā)展在帶來(lái)更高效率的同時(shí)，也會(huì)給現(xiàn)有的零部件帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。作為核心部件之一，軸承首當(dāng)其沖面臨新的考驗(yàn)和變革。

近日，斯凱孚中國(guó)區(qū)副總裁、東北亞軸承產(chǎn)品總監(jiān)郭明春在蓋世汽車(chē)舉辦的“第三屆電驅(qū)動(dòng)及關(guān)鍵技術(shù)大會(huì)”上，圍繞電動(dòng)化大趨勢(shì)下，電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)展對(duì)于軸承的挑戰(zhàn)以及應(yīng)對(duì)之策進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)展迅猛，軸承技術(shù)遭遇新挑戰(zhàn)

乘聯(lián)會(huì)最新數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)新能源乘用車(chē)?yán)塾?jì)批發(fā)量649.8萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)96.3%。乘聯(lián)會(huì)預(yù)計(jì)2023年新能源車(chē)銷(xiāo)量850萬(wàn)輛，滲透率達(dá)36%。在此背景下，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)增勢(shì)非?？捎^，這也給軸承等相關(guān)部件帶來(lái)新的發(fā)展空間。不過(guò)，隨著技術(shù)的不斷迭代，新的挑戰(zhàn)亦接踵而至。

在郭明春看來(lái)，電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)展對(duì)軸承行業(yè)的挑戰(zhàn)主要呈現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先是高轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)今，新能源汽車(chē)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速提出越來(lái)越高的要求，目前比較常見(jiàn)的是20,000-25,000rpm，這對(duì)軸承來(lái)說(shuō)是比較苛刻的挑戰(zhàn)，這個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)自耐久性能和極高轉(zhuǎn)速的限制也來(lái)自潤(rùn)滑。與此同時(shí)，我們看到扁線電機(jī)逐步成為技術(shù)趨勢(shì)，這在功率密度提升的同時(shí)，也對(duì)軸承的潤(rùn)滑和發(fā)熱都帶來(lái)了新的考驗(yàn)。

其次是低噪音。低噪音振動(dòng)是電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)體驗(yàn)良好的關(guān)鍵，然而電機(jī)的高轉(zhuǎn)速趨勢(shì)給整機(jī)的NVH帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)，而軸承是NVH控制的關(guān)鍵因素之一。

再者，電腐蝕問(wèn)題也在電機(jī)發(fā)展的過(guò)程中如影隨形。在傳統(tǒng)400V電驅(qū)系統(tǒng)內(nèi)，鋼球軸承電腐蝕已經(jīng)非常普遍；而在800V高壓系統(tǒng)中，隨著SiC基材逆變器被大規(guī)模使用，高壓和高開(kāi)關(guān)頻率會(huì)進(jìn)一步加劇電腐蝕的發(fā)生。

還有一點(diǎn)是電機(jī)輕量化帶來(lái)的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在新的設(shè)計(jì)中，軸承的使用數(shù)量越來(lái)越少、設(shè)計(jì)越來(lái)越緊湊，這對(duì)軸承的耐久壽命提出了更高要求。

從上述可見(jiàn)，面對(duì)電動(dòng)化趨勢(shì)帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，軸承技術(shù)變革勢(shì)在必行。如何突破挑戰(zhàn)，打造適合電動(dòng)化時(shí)代的軸承產(chǎn)品，成為相關(guān)企業(yè)面臨的一個(gè)新課題。

新一代軸承技術(shù)，逐一擊破各個(gè)挑戰(zhàn)

面對(duì)汽車(chē)行業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)，郭明春表示，斯凱孚在電動(dòng)化方面較早便開(kāi)啟了布局，在產(chǎn)品方面不斷尋求創(chuàng)新，目前在解決行業(yè)瓶頸方面已有較大突破。

■ 高速球軸承——助推電機(jī)提速

據(jù)郭明春介紹，早在2018年，斯凱孚就發(fā)現(xiàn)了市場(chǎng)上不同尋常的變化：自家的新式節(jié)能軸承作為一款工業(yè)產(chǎn)品，因其領(lǐng)先于傳統(tǒng)球軸承的高轉(zhuǎn)速能力突然在新能源市場(chǎng)上大賣(mài)，許多廠商選擇將其裝到了新能源車(chē)輛電機(jī)上。彼時(shí)市面上的新能源汽車(chē)電機(jī)轉(zhuǎn)速普遍為10,000rpm左右，而后轉(zhuǎn)速要求越來(lái)越高，逐步邁向15,000rpm、20,000rpm甚至更高。

針對(duì)此，2021年11月，斯凱孚發(fā)布了革命性的高轉(zhuǎn)速深溝球軸承HS 1.8，該產(chǎn)品最高轉(zhuǎn)速系數(shù)可達(dá)180萬(wàn)nDm，以40mm軸徑為例可滿(mǎn)足最高30,000rpm電機(jī)轉(zhuǎn)速。發(fā)布后一個(gè)月，就收獲了第一個(gè)客戶(hù)定點(diǎn)。

“設(shè)計(jì)上，我們把HS1.8軸承做成了比較標(biāo)準(zhǔn)的配置產(chǎn)品，因此可以滿(mǎn)足客戶(hù)快速的供應(yīng)需求?！惫鞔褐赋?。

HS1.8新一代高速球軸承（圖片來(lái)源：斯凱孚）

■ 新一代圓錐滾子軸承——追求極致低摩擦

郭明春介紹，在減速器內(nèi)常常會(huì)選用可承受較大軸向載荷的圓錐滾子軸承，但圓錐滾子軸承的摩擦力矩通常較高，在齒輪箱內(nèi)往往會(huì)消耗大部分的能量，是汽車(chē)軸承品類(lèi)里的“能耗大戶(hù)”。降低圓錐滾子軸承的摩擦力矩對(duì)提高三合一電驅(qū)系統(tǒng)的能效有顯著貢獻(xiàn)。

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及改進(jìn)磨削工藝，在常規(guī)車(chē)速下，SKF新一代圓錐滾子軸承相比標(biāo)準(zhǔn)軸承能降低60%摩擦力矩能耗損失。在實(shí)現(xiàn)低能耗的同時(shí)，也能幫助提高軸承的使用壽命。

新一代圓錐滾子軸承（圖片來(lái)源：斯凱孚）

另值得一提的是，目前斯凱孚獲得定點(diǎn)或量產(chǎn)中的軸承產(chǎn)品大多都采用碳氮共滲熱處理工藝，經(jīng)過(guò)這種熱處理工藝的軸承在應(yīng)對(duì)特定工況時(shí)的壽命表現(xiàn)更為突出，能通過(guò)更好的耐久性能助力實(shí)現(xiàn)整體電驅(qū)系統(tǒng)的高可靠性。

■ 導(dǎo)電環(huán)+混合陶瓷球軸承——助力解決“電腐蝕”困擾

電腐蝕往往會(huì)帶來(lái)軸承表面損壞、潤(rùn)滑劑過(guò)早老化、產(chǎn)生異響等影響，并會(huì)縮短軸承和潤(rùn)滑劑的使用壽命，最終導(dǎo)致軸承失效。對(duì)此，斯凱孚認(rèn)為，面對(duì)不論是系統(tǒng)環(huán)形電流還是EDM軸電流帶來(lái)的電腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，混合陶瓷球軸承加上導(dǎo)電環(huán)的配置能讓多數(shù)難題迎刃而解。

電腐蝕現(xiàn)象 （圖片來(lái)源：斯凱孚）

首先在導(dǎo)電環(huán)上，斯凱孚已開(kāi)發(fā)多年，該產(chǎn)品既適用于干式環(huán)境油脂潤(rùn)滑的電機(jī)，也適用于油冷環(huán)境的電機(jī)，且可以一直保持在比較低的接觸電阻，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。

再來(lái)說(shuō)混合陶瓷球軸承，據(jù)郭明春介紹，該產(chǎn)品內(nèi)外套圈仍然采用軸承鋼，滾動(dòng)體采用氮化硅材質(zhì)。這個(gè)產(chǎn)品最大亮點(diǎn)是，氮化硅作為天然的電絕緣體，能有效避免電腐蝕導(dǎo)致的軸承失效。斯凱孚混合陶瓷球軸承的其它性能優(yōu)勢(shì)也非常明顯，比如能降低摩擦力矩15-30%，速度性能提升至少10%，延長(zhǎng)油脂壽命100%。

適用于新能源汽車(chē)的混合陶瓷高速球軸承技術(shù)（圖片來(lái)源：斯凱孚）

值得一提的是，混合陶瓷球軸承原本是使用在高精尖的工業(yè)應(yīng)用，需求量較少，成本相對(duì)較高。為了大幅降低其成本，斯凱孚在2017年收購(gòu)了瑞典氮化硅粉末品牌Vesta Si，并在近年進(jìn)行了擴(kuò)產(chǎn)，以滿(mǎn)足高速增長(zhǎng)的新能源汽車(chē)需求。

據(jù)郭明春透露，斯凱孚的混合陶瓷球軸承產(chǎn)品銷(xiāo)量將在未來(lái)兩三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)的上升。

提升本地能力，助力車(chē)企電動(dòng)化加速

“現(xiàn)今，新能源汽車(chē)行業(yè)越來(lái)越‘卷’，特別是中國(guó)車(chē)企對(duì)供應(yīng)鏈的快速響應(yīng)能力提出了越來(lái)越高的要求。作為一家外企供應(yīng)商，要滿(mǎn)足此點(diǎn)必須加強(qiáng)本土能力建設(shè)。因此我們提出了‘植根中國(guó)、技術(shù)引領(lǐng)和可靠運(yùn)轉(zhuǎn)’的戰(zhàn)略。”郭明春說(shuō)到。

據(jù)介紹，斯凱孚在中國(guó)的發(fā)展至今已有110年。1912年，斯凱孚便開(kāi)始在中國(guó)拓展業(yè)務(wù)。伴隨中國(guó)整體經(jīng)濟(jì)及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的大幅邁進(jìn)，1997年，斯凱孚（中國(guó)）有限公司正式成立，投資節(jié)奏逐步加快。到目前為止，斯凱孚在中國(guó)已經(jīng)有十個(gè)生產(chǎn)基地，目前公司95%的汽車(chē)零部件產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)本地化生產(chǎn)。

近年來(lái)，面對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)電動(dòng)化、智能化等新的趨勢(shì)，斯凱孚再度增強(qiáng)了本地布局：

首先，為了強(qiáng)化本地工程能力，斯凱孚在中國(guó)設(shè)立了全球研發(fā)中心。

其次，為了滿(mǎn)足中國(guó)客戶(hù)的產(chǎn)能交付需求，在采購(gòu)方面，斯凱孚也較早在中國(guó)區(qū)實(shí)現(xiàn)了從原材料到零部件成品的供應(yīng)鏈本土化布局。

此外，在生產(chǎn)基地方面，斯凱孚也進(jìn)行了擴(kuò)建。如2020年，位于浙江新昌的斯凱孚球軸承生產(chǎn)基地建立完成，并于2021年9月實(shí)現(xiàn)了第一顆中國(guó)本土混合陶瓷球軸承的下線。斯凱孚新昌生產(chǎn)基地延續(xù)了斯凱孚“智能”、“清潔”的中國(guó)戰(zhàn)略，且具備陶瓷球體檢驗(yàn)與測(cè)試能力，該生產(chǎn)基地也在2022年12月實(shí)現(xiàn)了第50萬(wàn)顆產(chǎn)品的下線。

總的來(lái)看，作為一家深度融入中國(guó)發(fā)展的外資企業(yè)，斯凱孚整條價(jià)值鏈已經(jīng)和中國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈深度綁定在一起，隨著市場(chǎng)變化而快速轉(zhuǎn)變?！懊鎸?duì)電驅(qū)系統(tǒng)新的變化和要求，我們已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，未來(lái)將會(huì)持續(xù)發(fā)力，最大化助力中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。”郭明春總結(jié)說(shuō)到。

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