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以「瓷」为媒,斯凯孚&汇川联合动力合作升级

发布日期:2024-06-07 来源:电车纵横 作者:网络
 
  5月29日,斯凯孚(SKF)与苏州汇川联合动力系统有限公司签订战略合作协议。


从汇川第一款电机上市以来,斯凯孚便成为其重要合作伙伴,这次合作是继去年达成战略合作后的进一步升级合作。双方将以陶瓷球轴承为合作基础,同时加强普通球轴承和锥轴承的研发应用,并探讨双碳目标下的信息数据共享,使双方产品在降碳方面处于产业链领先地位。

  谈到陶瓷球轴承因其独特的性能优势,在近年来展现出强劲的发展趋势和广阔的市场前景,现在的新能源汽车对电机的效率、功率密度和寿命有着极高的要求。

  陶瓷球轴承因其低摩擦系数、高硬度和耐磨性,能够在高速和重载条件下提供更长的使用寿命和更好的运行性能,满足新能源汽车的高性能需求。

  当800V电气架构成为发展趋势,这也给轴承产品带来了挑战。而陶瓷球轴承则成为解决轴承电腐蚀的重要技术方案之一。

  在之前的文章里我们有聊到过轴电流,怎么「治」的问题,陶瓷轴承就是阻断轴电流的一种很好的方法,利用绝缘性优异的陶瓷材料,通过特殊工艺制成整个轴承,轴承中陶瓷部分就会阻断轴电流通过轴承,从而赋予轴承的绝缘特性。

  陶瓷轴承分为全陶瓷轴承和混合式陶瓷轴承。


  (左)全陶瓷轴承(右)混合式陶瓷轴承

  混合式陶瓷轴承一般滚动体用陶瓷材料制造,套圈用轴承钢制造;全陶瓷轴承则滚动体及套圈均用陶瓷材料制造。按照陶瓷轴承的结构不同,分为陶瓷球轴承和陶瓷滚子轴承。

  其中,混合陶瓷球轴承一般用于高速、绝缘、贫油润滑等场合;全陶瓷球轴承一般用于高温、腐蚀、抗磁、绝缘等场合。

  氮化硅(Si3N4)是目前陶瓷球轴承使用的标准材料,与高温轴承钢及其它陶瓷材料相比更具有优异的特性。

  追根溯源,氮化硅(Si3N4)是一种典型的原子晶体,其中硅原子和氮原子通过强共价键连接,形成了四面体的网络结构,这种结构和键合类型赋予了氮化硅陶瓷一系列独特的性质:

  高硬度和强度:由于共价键的键能远高于金属键,氮化硅陶瓷具有非常高的硬度,接近于金刚石,且强度高,能够抵抗强烈的机械应力。

  耐腐蚀和化学稳定性:共价键形成的紧密结构使得氮化硅对大多数酸、碱和溶剂具有良好的抗腐蚀能力,化学性质稳定,不易与外界化学物质反应。

  低热导率和隔热性:氮化硅陶瓷的热导率虽然相对较高,但与金属相比仍然较低,这是因为金属中自由电子的流动可以迅速传导热量,而氮化硅中没有自由电子云,因此具有较好的隔热性能。

  不导电性:共价键结构中的电子被严格绑定在原子或分子之间,不像金属键中的自由电子那样可以自由移动,因此氮化硅陶瓷不导电,是一种优良的绝缘材料。

  脆性:尽管氮化硅陶瓷强度高,但由于共价键的刚性,材料的韧性较差,这意味着它们在承受冲击或突然的应力时容易发生断裂,而不像金属那样可以通过塑性变形来吸收能量。

  然而,为了克服其脆性,研究人员通常会在氮化硅中加入适量的添加剂,如氧化钇(Y2O3)、氧化铝(Al2O3)等,以形成微裂纹终止剂或改善烧结性能,从而提高材料的韧性。

  斯凯孚的陶瓷球轴承就是这种氮化硅材质,采用这种材料的轴承能有效避免因电腐蚀导致的轴承故障,且重量也比传统钢轴承更轻,能够实现更高的轴承极限转速,相较于钢球,能提升至少1倍油脂寿命。