高转速时代已至，斯凯孚轴承关键技术赋能电机提速增效

以及高速和高压电机、深度系统集成、平台开发、系统和组件的NVH优化、热管理、新型电机和逆变器、智能电机控制、高速轴承和密封件、油冷电机润滑和低成本电池方案..........................................................................................................

作为一家在轴承技术和制造领域深耕多年的公司，SKF正在不断突破高速电驱动可靠旋转所需的关键轴承技术。高速主要体现在高速电驱动轴承的发展上。同时，SKF也在分析轴电流产生的原理及其对轴承的影响。

先进电气传动技术的发展趋势

目前新能源市场有四大趋势:可持续、数字化、电驱动、区域化。其中，围绕提高电机效率这一主旋律，电传动技术有几大技术方向:800V高压系统、碳化硅半导体、提高电机转速、扁线绕组、直接油冷电机技术。

如今新能源汽车电驱动的技术趋势致力于解决用户续航焦虑和能量补充焦虑两大问题。800V高压平台的应用，可以大大提高电池的充电速度，从而解决用户的焦虑。因为800V的引入，原有的硅基半导体无法满足电控能耗的要求。因此，碳化硅SiC半导体在高电压下能耗大大降低、开关频率与IGBT相同的特点受到广大厂商的青睐，这也为进一步提高电机转速和功率密度提供了条件。

提高功率密度不仅是提高电机转速的一种方式，而且扁绕线电机和直接油冷技术已经应用到市场上的量产车上，并成为提高功率密度的主流技术。

SKF致力于为新能源汽车及其电驱动系统提供整体解决方案，帮助电驱动系统更加稳定高效地运行。

电力驱动技术快速发展，电机轴承面临挑战。

无论是电子元器件还是机械元器件的变化，技术的迭代往往需要一定的过程。技术的快速发展不仅带来了更高的效率，也给现有的组件带来了许多挑战。

首先，电传动的高速运转背后是功率的提升，对轴承的润滑和自身性能提出了非常高的要求，高温环境对轴承的耐热性要求更高。另外，现在的设计趋势是电机轴和减速器输入轴更多的是由四轴承演变为三轴承，这意味着电机驱动端的轴承将承受更多来自齿轮的力，轴承的负荷将大大增加。在现有的电驱动设计模式下，高速度和高负载能力成为新的挑战。

此外，低噪音振动是良好用户体验的关键。在整个电驱动系统中，电机的NVH水平逐渐成为消费者关注的重要指标。然而，电机的高速化趋势给NVH带来了巨大的挑战。

可见，电动化的趋势，从整车到小轴承，正在驱动着汽车工业各个领域的深度变革。如何逐一克服每一个挑战，打造出高性能、高适应性的轴承产品？SKF的混合陶瓷轴承提供了最好的解决方案。

关键轴承技术让电机提速增效。

如前所述，电驱动系统的演进要求轴承具有更特殊的性能，如提高功率密度、减少摩擦、高承载能力等。SKF成熟的混合陶瓷球轴承方案，采用钢制内外圈和陶瓷滚动体，赋予轴承独特的性能，成为新能源电驱动轴承的最佳解决方案。

首先，与钢球轴承相比，陶瓷球轴承在摩擦学性能上具有无可比拟的优势。陶瓷球在耐磨性、高速时的摩擦损失、运转温度、延长润滑脂寿命、提高轴承极限转速、在润滑不良的情况下维持正常运转等方面都有优异的性能。这些只是新能源电驱动轴承所要求的关键技术性能。

轴承由几个部件组成，每个部件都是影响转速的重要因素。除了滚珠之外，另一个关键是保持架的设计。保持架的主要作用是保持滚动体之间的距离，防止滚动体之间的接触，从而减少摩擦。在目前的新能源市场，为了进一步提高电机转速，很多轴承厂商都在保持架上下了很大功夫。

目录产品中轴承一般采用钢保持架，高速领域一般采用尼龙保持架。SKF最新的TN6高速笼，速度系数高达180万nDm，足以应对新能源电驱越来越高的速度。此外，由于重量较轻，与陶瓷球匹配的滚子在高速时受力相对较小，也有利于降低滚子因开放式保持架设计而掉出的风险。

突破防电蚀技术瓶颈。

随着电机效率的提高和高压系统的加速，电腐蚀问题一直困扰着电传动行业。解决轴承的电腐蚀问题是SKF混合陶瓷球轴承的另一个关键性能。

当电机转速低或轴承温度长时间高时，轴承的润滑和绝缘性能不足或下降，800V电压平台升高，轴承的油膜将被击穿，其绝缘被破坏，进而在轴承中形成轴承电流。

当重要的官方电流通过轴承时，高温可能会对轴承滚动体、内外圈造成损坏。比如外观深灰色的滚道上会出现搓板纹，这是轴承电腐蚀的表现。电腐蚀的典型结果包括轴承表面损坏、润滑剂过早老化、异常噪音、缩短轴承和润滑剂的使用寿命，最终导致轴承失效。因此，有必要在电机轴承中增加绝缘设计，以避免电腐蚀的危害。

在保温技术方面，业内有三种不同的技术路线:陶瓷涂层、聚合物涂层和陶瓷辊。在比较了三种路线后，SKF发现前两种涂层技术在技术和散热性能上或多或少都有局限性。

使用混合陶瓷球轴承可以解决大多数问题。氮化硅是一种理想的电绝缘体，可以阻止电流在轴承内外圈之间通过，尤其是具有抵抗新能源驱动的高频轴电流的优异性能，从而避免了因电腐蚀而导致的轴承失效。除了绝缘，如上所述，氮化硅轴承的机械性能也非常突出。

混合陶瓷球轴承优异的综合性能进一步坚定了SKF将其投入批量生产的决心。

产能与市场需求同步匹配。

其实制作一个小小的陶瓷球并不简单。需要将氮化硅粉末通过一定的工艺烧结成球坯，然后研磨成同样大小的滚动体。其中，氮化硅粉的冶炼由于纯度要求高，包含了相当高的技术含量，不同的烧结工艺也会造成球体气密性的差异。

为满足市场需求，SKF进行了从粉体到烧结、研磨的产能布局。SKF在瑞典拥有自己的氮化硅粉末工厂，多年来形成了成熟的烧结和量产经验。在生产组装过程中，从系统层面对产品进行充分验证，确保产品的安全性和可靠性。

同时，为了更好地满足中国电动汽车快速发展的需求，SKF在制造、技术研发、客户服务、供应链等方面进行了全价值链的本地化投资和布局。其最大的滚珠轴承生产基地浙江新昌已交付产品。围绕“智能”和“清洁”的品牌方向，秉承“根植中国、技术领先、运行可靠”的发展理念，SKF将携手客户，引领电动汽车的发展。

电动汽车发展的拐点已经提前，现在电驱动系统正呈现全方位、系统级的创新局面。除了解决技术问题，更先进的技术带来更高的功率输出和更经济的运行。在电气化深度进化的未来，小零件或许能撬动巨大的市场。提前进入市场并做好充分技术准备的先行者，将在充满可能性的市场中占据更有利的位置。

公司电机能力中心技术经理梅在2022年6月24日由盖世汽车主办的2022中国汽车电驱动及关键技术-云论坛上做了“先进电驱动系统轴承关键技术”的主题演讲。)