轴承遇上汽车电动化,一些轴承厂转型的小启示

在全球环境保护法规的推动下，汽车行业正加速向电动化转型。许多国家出台了推动零排放汽车发展的法规，中国也对新能源汽车提出了强制要求并采取了促销措施。这使得电动汽车(包括纯电动汽车、混合动力汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池电动汽车)数量在未来有望持续增长。

汽车电动化不仅改变了汽车的结构，也对轴承产品线产生了重大影响。轴承制造商需要适应电动汽车动力系统的新要求，如降低转矩、减小尺寸和质量，同时应对更高的转速和可靠性挑战。

一、动力系统轴承：高速旋转与技术创新

(一)高速旋转的挑战

汽车动力源从传统发动机向电动机转变，对轴承提出了高速旋转的要求。电动机的转速通常比发动机高得多，最大转速比可达3倍以上。电机轴承的dmn值(滚动体节圆直径与转速的乘积，用于衡量轴承的高速性能)约为发动机辅机轴承的1.5倍，且未来可能进一步提高。

(二)湿式与干式电动机的解决方案

湿式电动机：由于离心力，湿式电动机的保持架容易变形，导致轴承咬粘。为解决这一问题，开发了两片式保持架，通过组合两个树脂零件形成抑制变形的结构，确保dmn值达到2×10⁶ mm·r/min，远超市场要求的1.5×10⁶ mm·r/min。

干式电动机：干式电动机采用润滑脂预润滑的密封轴承，但存在润滑脂泄漏和寿命缩短的问题。新开发的保持架采用单支承结构，提高了供油能力和润滑脂空间，使dmn值在脂润滑条件下达到1.85×10⁶ mm·r/min。

(三)润滑脂性能的提升

通过采用高黏度指数的基础油和优化增稠剂，改善了润滑脂的供油量和温升控制，从而延长了轴承寿命，降低了低温转矩和声学性能问题。

二、防电蚀轴承：应对电动机的特殊挑战

电动机内部的磁通量不平衡可能导致轴承内外圈之间的电位差，从而产生火花，损坏滚道。为解决这一问题，开发了外圈带树脂涂层和装有陶瓷球的轴承，但成本较高。因此，一种新的低成本特殊涂层绝缘轴承被开发出来。此外，通过单独电路绕过滚道之间的电位差来防止电蚀的导电轴承也在开发中。

三、氢气循环泵轴承：燃料电池汽车的关键部件

燃料电池电动汽车需要氢气循环泵来直接从氢获取电力。氢气循环泵轴承面临腐蚀和氢脆的问题，通过热处理和使用高耐蚀、耐氢钢来开发满足性能要求的轴承。此外，还开发了能在氢气气氛中进行轴承评估的设备，以评估耐氢性能。

四、传动系统轴承：应对电动化带来的新需求

(一)耐蠕动轴承

应变引起的蠕动：通过在轴承外表面设置周向槽，抑制外圈应变引起的配合面咬粘和相对滑动，防止蠕动。

拖曳引起的蠕动：通过在外圈外表面涂覆特殊氧化涂层，保留油液，减少蠕动磨损。

(二)薄壁轴承

为满足传递转矩增大导致的齿轮宽度增加和单元安装空间限制，开发了薄壁轴承，通过最小化保持架宽度尺寸，确保保持架强度，使轴承宽度减小到与球径相近的尺寸。

(三)高耐咬粘性的圆锥滚子轴承

为提高第二轴圆锥滚子轴承的耐咬粘性，设计了特殊形状的树脂保持架，引导少量油流向内圈挡边与滚子的接触区域，确保足够的供油量。

五、底盘轴承：电动制动器的创新应用

电动制动器利用电动机动力产生制动力，需要高转换效率和低摩擦损失。通过将滚针分成两段，减小滚针长度与节圆直径比，减少了40%以上的摩擦损失，提高了制动单元的性能。

六、相关产品：高速旋转油封的突破

电动化要求油封适应高速旋转，圆周速度极限从30 m/s提高到50 m/s以上。通过设计特殊的密封唇侧面形状，利用气流确保供油，解决了高速旋转时的唇烧伤和磨损问题。

七、分析和评估技术：提升开发效率与产品性能

JTEKT致力于改进分析和评估技术，以缩短开发周期，提高产品性能。开发了高速试验机和氢环境试验设备，利用轴承动力学分析、润滑剂流动分析和热分析等技术，预测各零件的运行工况，确保产品在新条件下的可靠性。

八、转型启示

轴承制造商在汽车电动化转型中，需要不断创新，开发适应新工况的轴承产品。通过技术创新、材料改进和分析评估技术的提升，企业可以更好地满足市场需求，推动行业的可持续发展。

文章来源：2026广州轴承展