斯凯孚郭明春：电驱时代，汽车轴承面临的现实挑战和应对之策

近年来，随着新能源汽车市场的快速增长，电驱动系统的数量迅速增加，同时技术也在不断突破，朝着集成化、平台化、高压化、高速化等方向发展。然而，技术发展在带来更大效率的同时，也会给现有组件带来诸多挑战。作为核心部件之一，轴承首当其冲地承受着新的考验和变化。

近日，SKF中国区副总裁、东北亚轴承产品总监郭明春在盖世汽车举办的“第三届电驱动及关键技术大会”上，阐述了电气化趋势下轴承电驱动系统发展面临的挑战及对策。

随着电力传动系统的快速发展，轴承技术遇到了新的挑战

客运联合会最新数据显示，2022年我国新能源乘用车累计批发量649.8万辆，同比增长96.3%。客运协会预测，2023年新能源汽车销量将达到850万辆，渗透率36%。在这种背景下，电力驱动系统的增长是显著的，这也为轴承等相关部件带来了新的发展空间。然而，随着技术的不断迭代，新的挑战也随之而来。

在郭明春看来，电驱动系统的发展对轴承行业的挑战主要在于以下几个方面:

首先是高转速。现在新能源汽车对电机转速的要求越来越高，目前常见的转速为20000-25000转。这对轴承来说是一个相对苛刻的挑战。这一挑战来自耐用性和极限转速限制，以及润滑。同时，我们看到扁线电机正逐渐成为一种技术趋势，在提高功率密度的同时，也给轴承的润滑和加热带来了新的挑战。

二是低噪音。低噪音和低振动是电动汽车良好用户体验的关键。然而，电机高转速的趋势对整机的NVH提出了重大挑战，轴承是NVH控制的关键因素之一。

此外，电腐蚀问题也与电机的发展密切相关。在传统的400V电力驱动系统中，钢珠轴承的电腐蚀已经变得非常普遍；在800V高压系统中，随着基于SiC的逆变器的大规模使用，高电压和高开关频率将进一步加剧电腐蚀的发生。

另一个挑战是电动机的轻量化。在新的设计中，使用的轴承数量越来越少，设计越来越紧凑，这对轴承的耐久性提出了更高的要求。

从以上可以看出，面对电气化趋势带来的机遇和挑战，轴承技术改革势在必行。如何突破挑战，创造适合电气化时代的轴承产品，成为相关企业面临的新课题。

新一代轴承技术，逐一克服各种挑战

面对汽车行业新的发展趋势，郭明春表示，SKF在电动化领域布局较早，不断寻求产品创新，目前在解决行业瓶颈方面取得了重大突破。

■高速滚珠轴承-提高电机速度

据郭明春介绍，早在2018年，SKF就发现了市场上不同寻常的变化:作为一种工业产品，其新型节能轴承因其高转速能力而突然在新能源市场上热销，领先于传统球轴承，许多制造商选择将其安装在新能源汽车电机上。当时市场上的新能源汽车电机转速一般在10000转左右，之后对转速要求越来越高，逐渐向15000转、20000转，甚至更高的方向发展。

作为回应，2021年11月，SKF发布了革命性的高速深沟球轴承HS 1.8，其最大转速系数为180万nDm。以40mm轴径为例，可满足最大转速30000 rpm。发布一个月后，收获了第一个客户点。

“在设计上，我们把HS1.8轴承做成了一个相对标准的配置产品，可以满足客户的快速供应需求，”郭明春指出。

HS1.8新一代高速滚珠轴承(图片来源:SKEF)

新一代圆锥滚子轴承——追求极低摩擦

郭明春介绍，能承受较大轴向载荷的圆锥滚子轴承常用于减速器，但圆锥滚子轴承的摩擦扭矩通常较高，往往消耗了变速箱中的大部分能量，是汽车轴承范畴中的“耗能大户”。降低圆锥滚子轴承的摩擦扭矩对提高三合一电力驱动系统的能效有着重大贡献。

通过优化设计和改进研磨工艺，在正常车速下，SKF新一代圆锥滚子轴承与标准轴承相比，可减少60%的摩擦扭矩能耗。在实现低能耗的同时，还能帮助提高轴承的使用寿命。

新一代圆锥滚子轴承(图片来源:SKEF)

另外值得一提的是，目前SKEF在指定地点或批量生产中获得的轴承产品大多采用碳氮共渗热处理工艺。经过这种热处理工艺后，特定工况下的轴承寿命性能更加突出，可以通过更好的耐久性实现整体电传动系统的高可靠性。

■导电环+混合陶瓷球轴承-帮助解决“电腐蚀”问题

电腐蚀通常会导致轴承表面损坏、润滑剂过早老化、异常噪音和其他影响，并会缩短轴承和润滑剂的使用寿命，最终导致轴承故障。在这方面，SKEF认为，具有导电环的混合陶瓷球轴承的配置可以解决面临由系统环形电流和EDM轴电流引起的电腐蚀风险的大部分问题。

电腐蚀现象(图片来源:SKEF)

首先，SKEF研发导电环已经很多年了。本产品既适用于干环境脂润滑电机，也适用于油冷环境电机，并能始终保持较低的接触电阻，具有优良的导电性。

说到混合陶瓷球轴承，据郭明春介绍，产品的内圈和外圈……re还是轴承钢，滚动体是氮化硅。该产品最大的亮点是氮化硅作为一种天然的电绝缘体，可以有效避免因电腐蚀导致的轴承失效。SKEF混合陶瓷球轴承的其他性能优势也非常明显，例如降低摩擦扭矩15-30%，速度性能至少提高10%，润滑脂寿命延长100%。

新能源汽车混合陶瓷高速球轴承技术(图片来源:SKEF)

值得一提的是，混合陶瓷球轴承最初用于高度复杂的工业应用，需求较低，成本相对较高。为了大幅降低成本，SKF在2017年收购了瑞典氮化硅粉末品牌Vesta Si，近年来扩大了生产，以满足快速增长的新能源汽车需求。

据郭明春介绍，SKF混合陶瓷球轴承产品的销量将在未来两到三年内呈指数级增长。

提高本土能力，加速助力车企业机动化

“如今，新能源汽车行业越来越‘拥挤’，尤其是中国汽车企业对供应链快速反应能力的要求越来越高。作为国外供应商，要满足这一点，就要加强本土能力建设。因此，我们提出了‘扎根中国、技术领先、运营可靠’的战略。”郭明春说。

报道称，SKF在中国已经发展了110年。1912年，SKF开始在中国拓展业务。随着中国整体经济和汽车行业的快速发展，SKF(中国)有限公司于1997年正式成立，投资步伐也逐渐加快。到目前为止，SKF在中国有十个生产基地，目前该公司95%的汽车零部件产品已经本地化。

近年来，面对电动化、智能化等汽车行业新趋势，SKF再次加强了本土布局:

首先，为了加强本地工程能力，SKF在中国建立了一个全球研发中心。

其次，为了满足中国客户的产能交付需求，在采购方面，SKF在中国较早实现了从原材料到成品零部件的供应链本地化布局。

此外，SKEF还扩大了生产基地。例如，2020年，位于浙江新昌的SKF球轴承生产基地建成。2021年9月，国内首款国产混合陶瓷球轴承上市。SKF新昌生产基地延续了SKF在中国的“智能”和“清洁”战略，并具备检测陶瓷球的能力。该生产基地还于2022年12月实现了其50万辆产品的生产线。

总体来看，作为深度融入中国发展的外资企业，SKF的整个价值链已经与中国的产业链深度绑定，并随着市场变化快速转型。“面对电驱动系统的新变化和新要求，我们已经做好准备，并将在未来继续努力，最大限度地促进中国新能源汽车产业的快速发展，”郭明春总结道。

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