NTN Co., Ltd. Ltd. (en lo sucesivo, NTN) ha desarrollado "rodamientos con revestimiento aislante" resistentes a la corrosión eléctrica para el sistema de tres ejes eléctricos (e-Axle) de vehículos eléctricos puros (EV) e híbridos (HEV).
NTN ha recubierto el diámetro exterior y la cara extrema del anillo exterior del rodamiento con una capa de película aislante para evitar que la corriente eléctrica fluya por el interior del rodamiento. Puede soportar tensiones superiores a 100 V y tiene buenas propiedades aislantes, lo que se ajusta a la tendencia del mercado de vehículos de alta tensión de nueva energía.
Antecedentes de I+D
En los últimos años, diversas industrias han impulsado la descarbonización y la reducción de emisiones, por lo que el mercado automovilístico también está acelerando el desarrollo y la popularización de modelos respetuosos con el medio ambiente, entre ellos los VE y los HEV. Estos coches con motores como principal fuente de energía están equipados con un sistema e-Axle que combina motores, inversores y reductores en uno solo.
El e-Axle funciona con electricidad, pero cuando la corriente pasa por el interior del rodamiento se generan chispas eléctricas que corroen y desprenden la estructura metálica. Por tanto, superar la corrosión eléctrica causada por la corriente de fuga es un problema para los rodamientos utilizados en sistemas trieléctricos.
Ventajas de los productos de I+D
Resistencia a la corrosión eléctrica
Al aplicar un revestimiento aislante en el diámetro exterior y la cara extrema del anillo exterior del rodamiento, se debilita la corriente que pasa por el interior del rodamiento, haciéndolo lo suficientemente aislante como para soportar tensiones superiores a 100 V. La tensión que soportan los rodamientos de los motores suele ser inferior a 10% de la tensión de la batería, por lo que los rodamientos pueden adaptarse aunque la tensión de la batería aumente a 800V en el futuro.
Disipación del calor
Como el grosor del revestimiento tiene en cuenta tanto la resistencia a la corrosión eléctrica como la disipación del calor, tiene las mismas propiedades de disipación del calor que los productos estándar sin revestimiento.
Resistencia al desgaste
La película aislante tiene un bajo coeficiente de fricción y una buena resistencia al desgaste. En comparación con los productos estándar sin recubrimiento, puede reducir el desgaste total del diámetro exterior del anillo exterior y de la pared interior de la caja del rodamiento en 88%. Incluso si se produce deslizamiento por fluencia en el anillo exterior fijo, puede garantizarse el espesor de recubrimiento necesario para el aislamiento.
Superficie exterior de la pista de carreras tras la prueba de corrosión eléctrica
Los productos estándar causarán daños similares a los de la chapa ondulada, que son exclusivos de la corrosión eléctrica.
Además, el recubrimiento aislante desarrollado esta vez puede aplicarse a varios rodamientos NTN en e-Axle, incluidos los rodamientos rígidos de bolas de alta velocidad de NTN.
Rodamientos con revestimiento aislante
Corrosión eléctrica del e-Axle
Para aumentar la vida útil de las baterías de los vehículos de nueva energía y acortar el tiempo de carga de las mismas, el voltaje de las baterías de los VE es cada vez mayor. Se espera que las baterías de 800 V se popularicen en el futuro, pero el impacto de la corrosión eléctrica causada por la alta tensión en los rodamientos también será cada vez mayor.
Además, para controlar el motor con mayor eficacia, la frecuencia de control del inversor también aumenta constantemente. Es previsible que aumente el número de chispas, lo que incrementará la probabilidad de corrosión eléctrica.
Para prolongar la vida útil de la batería del vehículo y ahorrar energía eléctrica, el e-Axle sigue desarrollándose en la dirección del tamaño pequeño y el peso ligero. Aunque pequeño y ligero, para cumplir los requisitos de conducción, el motor debe seguir teniendo un par y una potencia elevados, por lo que los rodamientos deben ser de alta velocidad.
Por otra parte, a medida que el e-Axle se hace más ligero, los rodamientos y las cajas de rodamientos son cada vez más finos. Bajo el efecto adicional de la carga, el anillo exterior del rodamiento es propenso al deslizamiento. El deslizamiento del anillo exterior provoca el desgaste del rodamiento, lo que a su vez provoca la excentricidad e inclinación del rodamiento, dando lugar a ruidos y vibraciones anormales de la caja, y el polvo de trituración generado reducirá la vida útil del rodamiento.
