Cookies på SKF's websted

SKF bruger cookies på vores websteder til at tilpasse de viste oplysninger, så de er så tæt som muligt på vores besøgendes præferencer, f.eks. valg af land og sprog.

Vil du acceptere SKF's cookies?

Specialdesignede lejer samt hybridlejer løser fundamentale udfordringer i elbiler

  • Historie

    2019 maj 17, 16:00 CEST

    De høje hastigheder, der er kendetegnende for elmotorerne i både el- og hybridbilernes (EV- og HEV-biler) transmissionssystemer, kræver brug af specialdesignede lejer. Keramiske kuglelejer er de kuglelejer, der bedst kan håndtere alle de specifikke betingelser, siger Anthony Simonin, der er EV & HEV Competence Centre Manager hos SKF.

    Gøteborg, Sverige, den 17. maj 2019: På overfladen er der umiddelbart kun lille forskel på en el- og hybridbil (EV&HEV) og den konventionelle bil, der drives af en indvendig forbrændingsmotor, som i stigende grad vil blive erstattet.

    Under chassiset er forskellen dog enorm, hvor den mest fundamentale ændring skal findes i transmissionen. Her leverer stærke elmotorer effekten, og den måde, de fungerer på og hænger sammen med resten af bilen på, kræver, at de kritiske dele som f.eks. lejerne redesignes eller tilpasses til at kunne arbejde i dette nye miljø.

    F.eks. skal selve motoren køre med meget høj hastighed – meget hurtigere end den ville køre i en konventionel industriapplikation, hvilket betyder, at lejerne i motoren skal kunne klare denne belastning uden at svigte. Overordnet set har man løst dette ved at tilpasse konventionelle stålkuglelejer, f.eks. ved at redesigne kugleholderen og bruge et særligt smøremiddel.

    En typisk elbil bruger op til fire motorer, hvis hver enkelt af dem er forbundet til et separat hjul. Disse kører med op til 30.000 o/m, hvilket er ca. tre gange hastigheden for en typisk industrimotor. Det skaber en enorm belastning på de indvendige lejer, så disse skal udskiftes eller tilpasses.

    En måde at redesigne lejet og polymerkugleholderen på er at tilpasse det grundlæggende design. Dette sikrer, at den overordnede lejekonfiguration kan modstå den højere hastighed, acceleration og temperatur, som vi ser i disse applikationer.

    Derudover kræver de højere hastigheder en mere effektiv smøring. Her er specialsmøremidler påkrævet, som kan bevare viskositeten og dermed fortsætte med at være effektive ved disse højere hastigheder og temperaturer.

    Selv om elmotoren kombineret med en vekselretter sikrer høj effektivitet, er der én funktion, som kan påvirke konventionelle stållejer. Vekselretterens højfrekvente spændingsskift, der igen forårsager lækstrøm. Strømmen kan til syvende og sidst ende med at blive ledt gennem lejerne. Dette kan forårsage problemer som f.eks. gnistning af overflader og efterfølgende katastrofalt svigt.

    På en måde opstår problemet ved at køre motoren på dens mest effektive måde: Ved at øge motorhastigheden boostes effekten og effektiviteten uden at skulle øge strøm eller moment. En øgning af hastigheden betyder dog også, at spændingsfrekvensen øges, hvilket medfører elektrisk udladning.

    Det fornuftige svar er at bruge et kugleleje, som er naturligt isolerende, og som ikke leder strøm.

    Keramiske kugler
    At udskifte konventionelle stålkugler med deres keramiske pendanter for at skabe et såkaldt hybridleje er en anerkendt måde at løse dette problem på, fordi de keramiske kugler er naturligt isolerende. Primært på grund af de højere omkostninger forbundet hermed er det dog kun få designere af elbiler, der inkorporerer hybridlejer i deres design.

    Hos SKF estimerer vi, at kun omkring 5 % af lejerne i disse applikationer er hybridlejer. Typisk har man kun specificeret disse hybridlejer, fordi stållejerne har svigtet tidligere i disse applikationer. Meget få designere af elbiler specificerer hybridlejer fra begyndelsen, men vi ser en tendens til, at dette begynder at ændre sig.

    Den primære årsag til, at designere ikke vil inkludere hybridlejer i deres design fra starten, er, at de ikke kan retfærdiggøre den ekstra omkostning. De er generelt ikke i stand til at forudsige, hvornår de konventionelle lejer svigter, så de foretrækker at køre med dem, indtil de svigter.

    Nogle af de større producenter af elbiler anvender dog sofistikeret simuleringssoftware til at modellere de nøjagtige betingelser, som lejer i disse applikationer udsættes for. Ved at bruge denne software kan de se – og kvantificere – omfanget af lækstrøm og den sandsynlige effekt heraf på lejerne. Hvis det giver økonomisk mening, vil de udskifte konventionelle stållejer med hybridlejer. For ca. fem år siden blev hybridlejer sjældent inkluderet i designet fra starten. Nu er det blevet mere almindeligt, og denne tendens vil sandsynligvis stige yderligere.

    At udskifte konventionelle lejer med hybridlejer er generelt smertefrit, da hybridlejerne har samme mål som de konventionelle stållejer. Samtidig vil de nødvendige designtilpasninger – til kugleholderen og smørefedtet – allerede være foretaget.

    Ud over deres isolerende egenskaber har keramiske kugler andre fordele: de vejer 40 % mindre end deres modparter i stål, hvilket betyder, at de kan køre ved lavere temperaturer; de kan have en forventet levetid, der er op til 10 gange længere, og de kræver mindre smøring. Disse fordele retfærdiggør langt hen ad vejen deres højere pris.

    En premium-bruger af SKF's hybridlejer er en autokunde, der første gang specificerede SKF's hybridlejer tilbage i 2014.

    Ud over at modstå effekterne af lysbuedannelse sikrede hybridlejerne højere effektivitet på grund af deres lette vægt og større hårdhed. Overordnet set hjælper den højere effektivitet elbilerne til at køre længere på en enkelt opladning – et nøglekriterium for succes, da elbiler konkurrerer med konventionelle biler.

    Ind i fremtiden
    Man kan ikke komme uden om, at hybridlejer er dyre. Hos SKF undersøger vi alternative løsninger og udvikler en måde at løse problemet med elektriske skader på lejet, men uden at bruge keramiske kugler.

    Svaret er at lede strømmen en anden vej, så den ikke ledes gennem selve lejet og beskadiger det. I øjeblikket er denne teknologi stadig under udvikling, så vi har endnu ikke nogen specifikke detaljer at dele.

    Der er en anden grund til at videreudvikle denne nye teknologi: På trods af deres enorme fordel løser keramiske kugler ikke helt problemet med lækstrøm. De modstår godt nok effekterne af overfladeskader, men strømmen kan stadig arbejde sig vej frem til gearkassen og her forårsage skader, som f.eks. at ødelægge splineforbindelsen. Vi forventer, at vores nye udvikling, som efter planen lanceres sidst på året, vil løse dette problem, samtidig med at det også vil være billigere end at bruge et hybridleje.

    SKF er ikke gift med nogen bestemt teknologi, men leverer specifikke løsninger på designproblemer. Lige nu kan vores hybridlejer hjælpe med at løse problemerne med lækstrøm i elbiler; snart vil vi have en ny teknologi, der lover at gøre det sammen, men til en lavere pris.

    Vi leverer produkter som f.eks. lejer til de fleste producenter af elbiler på markedet. Så hos SKF har vi allerede omfattende erfaring med disse applikationer og ved, hvordan vi skal løse de problemer, der er forbundet hermed.

    Når vi ser endnu længere ud i fremtiden vil visse producenter af elbiler måske være i stand til at løse problemet med lækstrøm helt. Hvis de er ansvarlige for at designe hele systemet, hvilket er tilfældet med visse større producenter, vil de kunne "designe sig ud af" problemet ved kilden.

    For andre producenter, som måske designer motoren, men som outsourcer andre dele som f.eks. styreenheden og gearkassen eksternt, vil dette være umuligt, og de bliver nødt til at fortsætte med at bruge løsninger som f.eks. hybridlejer.

    Elbiler er vejen frem for transportområdet. Selv om de stadig kun har en relativt lille andel af markedet, vil det at gøre dem så effektive og pålidelige som muligt gennem design af komponenter som f.eks. lejer, være med til at øge deres andel på markedet.

    Pressemeddelelse om vores deltagelse på dette års International Electric Vehicle Symposium (EVS 32): 
    Avanceret lejeteknologi til elbiler demonstreres af SKF

    SKF Danmark A/S
    (publ)

    Yderligere oplysninger kan fås ved at kontakte:
    Pressekontakt: Lisbeth Skovlund, +45 43 43 66 33;
    lisbeth.skovlund@skf.com

    SKF's mission er at være den ubestridte leder inden for lejer. SKF tilbyder løsninger rundt om den roterende aksel, herunder lejer, tætninger, smøring, tilstandsovervågning og vedligeholdsydelser. SKF er repræsenteret i mere end 130 lande og har ca. 17.000 forhandlere over hele verden. I 2018 havde SKF en omsætning på SEK 85.713 millioner, og antallet af medarbejdere var 44.428. www.skf.com

    ® SKF og SensorMount er registrerede varemærker tilhørende SKF Group.

  • Billede

Download pressemappe

Pressemappe (8.5 MB)

SKF logo