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

近日，斯凱孚中國區(qū)副總裁、東北亞軸承產(chǎn)品總監(jiān)郭明春在蓋世汽車舉辦的“第三屆電驅(qū)動及關(guān)鍵技術(shù)大會”上，圍繞電動化大趨勢下，電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)展對于軸承的挑戰(zhàn)以及應(yīng)對之策進行了詳細闡述。

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)會最新數(shù)據(jù)顯示，2022年我國新能源乘用車累計批發(fā)量649.8萬輛，同比增長96.3%。乘聯(lián)會預(yù)計2023年新能源車銷量850萬輛，滲透率達36%。在此背景下，電驅(qū)動系統(tǒng)增勢非?？捎^，這也給軸承等相關(guān)部件帶來新的發(fā)展空間。不過，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，電驅(qū)系統(tǒng)發(fā)展對軸承行業(yè)的挑戰(zhàn)主要呈現(xiàn)在以下幾個方面：

首先是高轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)今，新能源汽車對電機轉(zhuǎn)速提出越來越高的要求，目前比較常見的是20,000-25,000rpm，這對軸承來說是比較苛刻的挑戰(zhàn)，這個挑戰(zhàn)來自耐久性能和極高轉(zhuǎn)速的限制也來自潤滑。與此同時，我們看到扁線電機逐步成為技術(shù)趨勢，這在功率密度提升的同時，也對軸承的潤滑和發(fā)熱都帶來了新的考驗。

其次是低噪音。低噪音振動是電動汽車用戶體驗良好的關(guān)鍵，然而電機的高轉(zhuǎn)速趨勢給整機的NVH帶來了不小的挑戰(zhàn)，而軸承是NVH控制的關(guān)鍵因素之一。

再者，電腐蝕問題也在電機發(fā)展的過程中如影隨形。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，高壓和高開關(guān)頻率會進一步加劇電腐蝕的發(fā)生。

還有一點是電機輕量化帶來的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在新的設(shè)計中，軸承的使用數(shù)量越來越少、設(shè)計越來越緊湊，這對軸承的耐久壽命提出了更高要求。

從上述可見，面對電動化趨勢帶來的機遇與挑戰(zhàn)，軸承技術(shù)變革勢在必行。如何突破挑戰(zhàn)，打造適合電動化時代的軸承產(chǎn)品，成為相關(guān)企業(yè)面臨的一個新課題。

新一代軸承技術(shù)，逐一擊破各個挑戰(zhàn)

面對汽車行業(yè)新的發(fā)展趨勢，郭明春表示，斯凱孚在電動化方面較早便開啟了布局，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——助推電機提速

據(jù)郭明春介紹，早在2018年，斯凱孚就發(fā)現(xiàn)了市場上不同尋常的變化：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上大賣，許多廠商選擇將其裝到了新能源車輛電機上。彼時市面上的新能源汽車電機轉(zhuǎn)速普遍為10,000rpm左右，而后轉(zhuǎn)速要求越來越高，逐步邁向15,000rpm、20,000rpm甚至更高。

針對此，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180萬nDm，以40mm軸徑為例可滿足最高30,000rpm電機轉(zhuǎn)速。發(fā)布后一個月，就收獲了第一個客戶定點。

“設(shè)計上，我們把HS1.8軸承做成了比較標(biāo)準(zhǔn)的配置產(chǎn)品，因此可以滿足客戶快速的供應(yīng)需求?！惫鞔褐赋觥?/p>

HS1.8新一代高速球軸承（圖片來源：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)往往會消耗大部分的能量，是汽車軸承品類里的“能耗大戶”。降低圓錐滾子軸承的摩擦力矩對提高三合一電驅(qū)系統(tǒng)的能效有顯著貢獻。

通過優(yōu)化設(shè)計以及改進磨削工藝，在常規(guī)車速下，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。在實現(xiàn)低能耗的同時，也能幫助提高軸承的使用壽命。

新一代圓錐滾子軸承（圖片來源：斯凱孚）

另值得一提的是，目前斯凱孚獲得定點或量產(chǎn)中的軸承產(chǎn)品大多都采用碳氮共滲熱處理工藝，經(jīng)過這種熱處理工藝的軸承在應(yīng)對特定工況時的壽命表現(xiàn)更為突出，能通過更好的耐久性能助力實現(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

電腐蝕往往會帶來軸承表面損壞、潤滑劑過早老化、產(chǎn)生異響等影響，并會縮短軸承和潤滑劑的使用壽命，最終導(dǎo)致軸承失效。對此，斯凱孚認為，面對不論是系統(tǒng)環(huán)形電流還是EDM軸電流帶來的電腐蝕風(fēng)險，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 （圖片來源：斯凱孚）

首先在導(dǎo)電環(huán)上，斯凱孚已開發(fā)多年，該產(chǎn)品既適用于干式環(huán)境油脂潤滑的電機，也適用于油冷環(huán)境的電機，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。

再來說混合陶瓷球軸承，據(jù)郭明春介紹，該產(chǎn)品內(nèi)外套圈仍然采用軸承鋼，滾動體采用氮化硅材質(zhì)。這個產(chǎn)品最大亮點是，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%，延長油脂壽命100%。

適用于新能源汽車的混合陶瓷高速球軸承技術(shù)（圖片來源：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，成本相對較高。為了大幅降低其成本，斯凱孚在2017年收購了瑞典氮化硅粉末品牌Vesta Si，并在近年進行了擴產(chǎn)，以滿足高速增長的新能源汽車需求。

據(jù)郭明春透露，斯凱孚的混合陶瓷球軸承產(chǎn)品銷量將在未來兩三年內(nèi)實現(xiàn)指數(shù)級的上升。

提升本地能力，助力車企電動化加速

“現(xiàn)今，新能源汽車行業(yè)越來越‘卷’，特別是中國車企對供應(yīng)鏈的快速響應(yīng)能力提出了越來越高的要求。作為一家外企供應(yīng)商，要滿足此點必須加強本土能力建設(shè)。因此我們提出了‘植根中國、技術(shù)引領(lǐng)和可靠運轉(zhuǎn)’的戰(zhàn)略?！惫鞔赫f到。

據(jù)介紹，斯凱孚在中國的發(fā)展至今已有110年。1912年，斯凱孚便開始在中國拓展業(yè)務(wù)。伴隨中國整體經(jīng)濟及汽車產(chǎn)業(yè)的大幅邁進，1997年，斯凱孚（中國）有限公司正式成立，投資節(jié)奏逐步加快。到目前為止，斯凱孚在中國已經(jīng)有十個生產(chǎn)基地，目前公司95%的汽車零部件產(chǎn)品已實現(xiàn)本地化生產(chǎn)。

近年來，面對汽車產(chǎn)業(yè)電動化、智能化等新的趨勢，斯凱孚再度增強了本地布局：

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

其次，為了滿足中國客戶的產(chǎn)能交付需求，在采購方面，斯凱孚也較早在中國區(qū)實現(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，斯凱孚也進行了擴建。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月實現(xiàn)了第一顆中國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”的中國戰(zhàn)略，且具備陶瓷球體檢驗與測試能力，該生產(chǎn)基地也在2022年12月實現(xiàn)了第50萬顆產(chǎn)品的下線。

總的來看，作為一家深度融入中國發(fā)展的外資企業(yè)，斯凱孚整條價值鏈已經(jīng)和中國產(chǎn)業(yè)鏈深度綁定在一起，隨著市場變化而快速轉(zhuǎn)變?！懊鎸﹄婒?qū)系統(tǒng)新的變化和要求，我們已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，未來將會持續(xù)發(fā)力，最大化助力中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展?！惫鞔嚎偨Y(jié)說到。

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