SKF thúc đẩy công nghệ xe điện

Các động cơ điện trong xe lửa lái điện đạt tốc độ rất lớn. Điều này mạnh mẽ nhiên liệu lưu trữ thép thông thường. SKF đã nghiên cứu các lựa chọn thay thế rẻ hơn.

Từ bên ngoài, ngày càng có ít sự khác biệt rõ ràng giữa xe chạy bằng động cơ đốt và xe điện và hybrid. Tất nhiên, điều này trông hoàn toàn khác nhau dưới mui xe – đặc biệt là về “hệ thống truyền động”: động cơ điện hiệu suất cao mang lại niềm vui thân thiện với môi trường. Và chức năng cũng như tích hợp của chúng vào hệ thống truyền động đòi hỏi phải có vòng bi được điều chỉnh đặc biệt hoặc được thiết kế hoàn toàn mới.

Ví dụ, động cơ điện của một chiếc xe điện tử chạy bằng bánh xe điển hình chạy ở tốc độ rất cao: Hiện tại chúng đạt tốc độ tối đa 20.000 vòng / phút và do đó quay nhanh hơn nhiều so với động cơ công nghiệp thông thường. Tất nhiên, một nhịp độ như vậy đặt ra yêu cầu đáng kể đối với vòng bi được lắp đặt, do đó chúng phải được điều chỉnh đặc biệt để có độ tin cậy cao hơn.

Một khả năng cơ bản, ví dụ, là thiết kế lại kho thép và lồng nhựa của nó. Điều này cho phép toàn bộ cấu hình lưu trữ chịu được tốc độ, gia tốc và nhiệt độ cao hơn. Điều này hoàn toàn đúng hơn khi các chất bôi trơn đặc biệt được sử dụng mà vẫn giữ được độ nhớt và hiệu quả của chúng ngay cả ở tốc độ và nhiệt độ cao.

Mặc dù cốt thép quá yếu,
Một vòng bi thép được tối ưu hóa như vậy vẫn có thể đạt đến giới hạn của nó trong hệ truyền động điện khí hóa. Bởi vì để tăng hiệu quả và hiệu suất động của các ổ đĩa tốc độ thay đổi, thường có các bộ biến tần chuyển mạch cực nhanh được sử dụng – và chúng có tác dụng phụ khó chịu: chúng tạo ra dòng điện tần số cao, ký sinh. Kết quả là xói mòn điện: sự truyền điện qua ổ trục gây ra các lỗ nhỏ vi mô trong các phần tử lăn và mương, cũng làm co dầu bôi trơn và do đó có thể gây ra hậu quả thảm khốc. Điều này có thể được ngăn chặn với sự trợ giúp của ổ trục, có điện trở cao và do đó không cho phép dòng điện đi qua.

Nguyên liệu trộn như một giải pháp
Các tính chất như vậy bao gồm vòng bi lai với vòng thép và các yếu tố cán gốm. Tuy nhiên, cho đến nay chỉ có một vài nhà sản xuất xe điện sử dụng giải pháp này. Người ta ước tính rằng chỉ có năm phần trăm của vòng bi được lắp đặt trong hệ truyền động điện cho đến nay là hybrid. Điều này một phần là do chi phí cao hơn của họ, nhưng cũng bởi vì nhiều nhà thiết kế đã xem xét vòng bi lai ngay từ đầu sau sự thất bại sớm của vòng bi thép thông thường.

Trong khi đó, một số nhà sản xuất xe điện lớn hơn đang sử dụng các chương trình mô phỏng tinh vi để mô hình hóa các điều kiện hoạt động của vòng bi trong các ứng dụng đó. Điều này cho phép họ phát hiện và định lượng cường độ của dòng rò và khả năng tác động của chúng lên ổ trục. Về mặt này, nhiều kho hỗn hợp có khả năng được đưa vào quá trình phát triển ngay từ đầu, thậm chí năm năm trước: bất cứ nơi nào khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế, chúng sẽ chiếm ưu thế so với kho thép.

Thay thế vòng bi thông thường bằng các giải pháp lai thường dễ dàng, vì chúng có sẵn với kích thước giống hệt nhau. Ngoài ra, họ đã có những tối ưu hóa mang tính xây dựng về mặt lồng và mỡ. Ngoài các đặc tính cách điện của chúng, các quả bóng gốm còn mang lại những ưu điểm khác: các phần tử lăn nhẹ hơn khoảng 60 phần trăm và mạnh hơn so với các quả bóng thép. Cuối cùng, chúng chạy mát hơn, ít nhạy cảm hơn khi thiếu dầu bôi trơn và đạt được khả năng chống mài mòn trong điều kiện vận hành bẩn, cao gấp 9 lần so với vòng bi thép tương đương. Điều này có thể bù đắp một phần giá mua cao hơn của họ.

Cũng có liên quan: một nhà cung cấp xe điện tử cao cấp đã sử dụng vòng bi SKF từ năm 2014 – và từ đó phát hiện ra rằng những vòng bi này cũng mang lại hiệu quả trong xe cao hơn do không nhạy cảm với dòng chảy, trọng lượng thấp hơn và độ cứng cao hơn , mà cuối cùng cung cấp cho các phương tiện một phạm vi rộng hơn.

Rẻ hơn nhưng vẫn tốt hơn
Để giảm thiểu áp lực chi phí cho các nhà sản xuất xe điện tử, SKF gần đây đã nghiên cứu một giải pháp thay thế mà không cần bóng gốm. Kế hoạch là định hướng lại các dòng điện nguy hiểm để chúng không làm hỏng hoạt động bên trong của ổ trục.

Mặc dù vẫn còn quá sớm cho những tuyên bố cụ thể hơn, nhưng nghiên cứu hiện tại vẫn có một nền tảng khác: Ngay cả những quả bóng gốm cũng không giải quyết được hoàn toàn vấn đề dòng chảy không mong muốn. Bản thân vòng bi tổ hợp có thể chịu được dòng rò, nhưng các xung điện vẫn có thể lan sang hộp số và ở đó, ví dụ, làm hỏng răng. SKF hy vọng có thể trình bày một sự phát triển mới tương ứng vào cuối năm nay, giải quyết vấn đề truyền điện rẻ hơn so với một cơ sở lưu trữ lai trong một số điều kiện nhất định.

Trong số này, đặc biệt là những nhà sản xuất ô tô điện hoàn toàn tự sản xuất hệ truyền động nên được hưởng lợi. Bởi vì dựa trên một “chủ quyền” hoàn chỉnh trên toàn bộ hệ thống, dòng chảy đột phá – ngay từ đầu – rất có thể là “ngoài luồng”. Các nhà sản xuất khác, chẳng hạn như chế tạo động cơ, nhưng các thành phần khác như bộ điều khiển hoặc hộp số có nguồn gốc bên ngoài, được phục vụ tốt hơn với vòng bi hợp trong tất cả khả năng.

Kết luận
Xe điện mở đường cho các lựa chọn giao thông mới. Mặc dù chúng vẫn còn “kỳ lạ” trong lưu lượng truy cập hiện tại, thị phần của chúng chắc chắn sẽ tăng lên, đặc biệt là nếu chúng được sản xuất hiệu quả và đáng tin cậy nhất có thể thông qua các thành phần chính như vòng bi, bạc đạn  SKF được tối ưu hóa cho ứng dụng.

* Thomas M. Wolf là Kỹ sư ứng dụng cao cấp cho hệ truyền động ô tô điện thông thường và điện tại SKF ở Schweinfurt.
SKF cũng sẽ cung cấp thông tin chuyên sâu về danh mục giải pháp cho tính di động của ngày mai tại đại hội VDI “Dritev – Truyền trong xe” tại Trung tâm Hội nghị Thế giới Bon (10 và 11 tháng 7). Khách truy cập vào Dritev sẽ tìm thấy SKF ở cấp độ lối vào tại gian hàng # 54.