Cookies na webu SKF

Společnost SKF na svých stránkách používá soubory cookies, které jí umožňují nabídnout návštěvníkům informace v co nejvhodnější formě, například pro zvolenou zemi a jazyk.

Souhlasíte s použitím souborů cookies společnosti SKF?

Uzpůsobená a hybridní ložiska řeší základní problémy elektromobilů

  • Článek

    2019 květen 17, 16:00 CEST

    Vysoké otáčky elektromotorů používaných v pohonných soustavách elektromobilů a hybridních vozidel (EV a HEV) vyžadují použití uzpůsobených ložisek. Anthony Simonin, manažer centra elektromobilů a hybridních vozidel společnosti SKF, tvrdí, že ložiska s keramickými kuličkami nejlépe vyhovují všem specifickým podmínkám.

    Göteborg, Švédsko, 17. května 2019: Na první pohled se elektromobily a hybridní vozidla (EV a HEV) jeví jen málo odlišná od konvenčních automobilů poháněných spalovacím motorem, které budou stále více nahrazovat.

    Pod kapotou však najdeme propastný rozdíl ve všech zásadních principech pohonného systému. Pohon zajišťují elektromotory: princip jejich činnosti a připojení ke zbytku vozu vyžaduje přepracování konstrukce kritických součástí, jakými jsou ložiska, nebo jejich uzpůsobení činnosti v tomto novém prostředí.

    Například motory samotné pracují při velmi vysokých otáčkách, mnohem vyšších, než je tomu u konvenčních vozidel, takže jejich ložiska musí být schopna takovému zatížení odolat. Toho bylo obecně dosaženo úpravou standardních ocelových kuličkových ložisek, například přepracováním klece a použitím speciálního plastického maziva.

    Elektromobily obvykle používají až čtyři motory, které jsou samostatně připojeny na jednotlivá kola. Otáčky těchto motorů dosahují hodnoty až 30 000 ot/min, což je asi třikrát více než u běžných průmyslových motorů. To vyvíjí značnou zátěž vnitřních ložisek, která je proto třeba nahradit nebo upravit.

    Jedním ze způsobů je úprava základní konstrukce ložiska a polymerové klece. To zajišťuje, že celková konfigurace ložiska dokáže odolávat vysokým otáčkám, zrychlení a teplotě, které se v těchto aplikacích vyskytují.

    Vyšší otáčky navíc vyžadují účinnější mazání. Proto jsou zde vyžadována speciální maziva, která si zachovávají viskozitu a zajišťují účinné mazání při těchto vysokých otáčkách a teplotě.

    Elektromotor v kombinaci s měničem zajišťuje vysokou účinnost, avšak vyznačuje se vlastností, která může mít vliv na standardní ocelová ložiska. Vysokofrekvenční střídání napětí měniče způsobuje proudové svody. Proud poté může procházet ložisky. To může vést k problémům, jako je důlková koroze, která může vyústit až v katastrofální selhání.

    V jistém smyslu problém způsobuje chod motoru při jeho nejvyšší účinnosti: zvýšením otáček motoru se dosáhne vyššího výkonu a účinnosti bez nutnosti zvýšení proudu nebo krouticího momentu. Zvýšení otáček nicméně zvyšuje frekvenci napětí, což může vést k elektrickému výboji.

    Rozumným řešením je použít přirozeně nevodivá kuličková ložiska, které nevedou proud.

    Keramické kuličky
    Oblíbeným způsobem řešení tohoto problému je přechod od konvenčních ocelových kuliček ke keramickým, které jsou přirozeně nevodivé a které dávají vzniknout takzvaným hybridním ložiskům. Kvůli vysoké ceně hybridních ložisek je však u svých elektromobilů používá pouze malé množství výrobců.

    Společnost SKF odhaduje, že hybridní ložiska jsou použita přibližně pouze u 5 % těchto aplikací. Tato hybridní ložiska jsou pro tato použití obvykle zvolena prostě z důvodu předčasného selhání ocelových ložisek. Velmi málo konstruktérů elektromobilů volí hybridní ložiska od počátku, nicméně pozorujeme, že se tento přístup začíná měnit.

    Hlavním důvodem, proč konstruktéři nevkládají hybridní ložiska do svých návrhů ihned, je, že nedokáží obhájit vyšší náklady. Obvykle nedokáží předpovědět selhání konvenčních ložisek, proto se je rozhodnou použít, dokud nedojde k jejich poruše.

    Někteří z větších výrobců elektromobilů však používají sofistikované simulační softwary pro simulaci skutečných podmínek, kterým jsou ložiska v těchto aplikacích vystavena. Pomocí takového softwaru dokáží zpozorovat a kvantifikovat proudové svody a jejich pravděpodobný účinek na ložiska. Pokud vyhodnotí finanční přínosy, nahradí standardní ocelová ložiska hybridními. Před pěti lety se hybridní ložiska do prvotních návrhů zahrnovala jen výjimečně. Nyní je to častější praxí a tento trend se bude pravděpodobně rozšiřovat.

    Náhrada konvenčních ložisek hybridními je prakticky „bezbolestná“, jelikož hybridní ložiska mají totožné rozměry jako standardní ocelová ložiska. Současně již budou dokončeny nezbytné konstrukční úpravy klece a maziva.

    Kromě izolačních vlastností mají keramické kuličky také další výhody: jsou o 40 % méně hmotná než jejich ocelové ekvivalenty, což jim umožňuje pracovat při nižších teplotách, mají desetkrát delší očekávanou životnost a vyžadují méně mazání. Tyto výhody alespoň částečně vysvětlují jejich vyšší náklady.

    Jedním prémiovým uživatelem hybridních ložisek SKF je jistý zákazník z oblasti automobilového průmyslu, který poprvé využil hybridní ložiska v roce 2014.

    Kromě rezistence vůči elektrickému oblouku hybridní ložiska díky nízké hmotnosti a vyšší tvrdosti dosahují vyšší účinnosti. Vyšší účinnost obecně pomáhá zvýšit dojezd elektromobilů na jedno nabití, což je klíčovým kritériem úspěchu EV při soupeření s konvenčními automobily.

    Pohon budoucnosti
    Vyšší cena hybridních ložisek je nevyhnutelným faktem. Společnosti SKF hledá alternativní řešení a pracuje na vývoji způsobu vyřešení problému elektrického poškození ložisek bez potřeby použití keramických kuliček.

    Odpovědí je vytvořit jinou cestu pro svedení proudu tak, aby neprocházel ložiskem a nepoškozoval je. V tuto chvíli je daná technologie stále ve vývoji, takže nemáme žádné konkrétní podrobnosti, o které bychom se podělili.

    Pro vývoj této technologie je ještě jiný důvod: navzdory obrovskému přínosu, keramické kuličky neřeší problém s proudovými svody zcela. Kuličky sice odolávají účinkům povrchového poškození, nicméně proud může stále procházet do převodovky, kde působí škody, jako například na záběrových plochách ozubení. Očekáváme, že naše řešení, jehož uskutečnění plánujeme ke konci tohoto roku, vyřeší problém, a současně bude levnější než použití hybridních ložisek.

    Společnost SKF se neupíná na žádnou konkrétní technologii, jejím cílem je přinést konkrétní řešení konstrukčních problémů. Právě teď mohou pomoci překonat problémy s proudovými svody u elektromobilů naše hybridní ložiska; brzy však budeme mít technologii, která slibuje stejné výhody, avšak za nižší cenu.

    Dodáváme výrobky jako ložiska většině výrobců elektromobilů na trhu. Díky tomu máme již nyní hluboké znalosti těchto aplikací a víme, jak řešit s nimi spojené problémy.

    S výhledem do budoucnosti, někteří výrobci elektromobilů budou schopni zcela překonat problémy s proudovými svody. Provádí-li návrh celého systému, což je případ některých větších výrobců, budou schopni vhodným návrhem „vytěsnit“ problém přímo eliminací jeho zdroje.

    Pro ostatní výrobce, kteří například navrhují motor, ale další součásti jako řídicí jednotku či převodovku získávají od jiných dodavatelů, to bude nemožné, a budou muset nadále používat řešení jako hybridní ložiska.

    Elektromobily jsou dopravní prostředky budoucnosti. Bez ohledu na jejich vysokou účinnost a spolehlivost nicméně zatím zabírají jen relativně malou část trhu. Prostřednictvím konstrukce součástí, jako jsou ložiska, pomáháme jejich podíl na trhu zvýšit.

    Tisková zpráva o naší přítomnosti na letošním ročníku mezinárodního sympózia pro elektromobily (International Electric Vehicle Symposium, EVS 32): 
    Společnost SKF představuje pokročilou technologii v oblasti ložisek pro elektromobily

    Společnost SKF
    (publ.)

    Kontakty pro další informace:
    Vztahy s veřejností: Sabine Hergenröder, +46 31-337 6418; +46 705 77 64 18;
    sabine.hergenroder@skf.com

    Cílem společnosti SKF je stát se jednoznačným lídrem v oboru ložisek. Společnost SKF nabízí řešení pro rotační hřídele, včetně ložisek, těsnění, mazání, sledování stavu a údržby. Společnost SKF má zastoupení ve více než 130 zemích a okolo 17 000 distribučních míst po celém světě. Celkové prodeje za rok 2018 dosáhly 85 713 milionů švédských korun a počet zaměstnanců byl 44 428. www.skf.com

    ® SKF je registrovaná ochranná známka společnosti SKF Group.

  • Obrázek

Stáhnout press kit

Press kit (8.5 MB)

SKF logo