NTN Co., Ltd. Ltd. (di seguito denominata NTN) ha sviluppato "cuscinetti rivestiti isolanti" resistenti alla corrosione elettrica per il sistema a tre assi (e-Axle) dei veicoli elettrici puri (EV) e ibridi (HEV).
NTN ha applicato uno strato di pellicola isolante sul diametro esterno e sulla faccia terminale dell'anello esterno del cuscinetto per evitare che la corrente elettrica scorra all'interno del cuscinetto. Il cuscinetto è in grado di resistere a tensioni superiori a 100 V e ha buone proprietà isolanti, in linea con la tendenza del mercato dei veicoli ad alta tensione e nuova energia.
Il background della R&S
Negli ultimi anni, diversi settori industriali hanno promosso la decarbonizzazione e la riduzione delle emissioni, quindi anche il mercato automobilistico sta accelerando lo sviluppo e la diffusione di modelli ecologici, tra cui gli EV e gli HEV. Queste auto con motori come fonte di energia principale sono dotate di un sistema e-Axle che combina motori, inverter e riduttori in un unico sistema.
e-Axle è azionato dall'elettricità, ma quando la corrente passa all'interno del cuscinetto si generano scintille elettriche che causano la corrosione e il distacco della struttura metallica. Pertanto, il superamento della corrosione elettrica causata dalla corrente di dispersione è un problema per i cuscinetti utilizzati nei sistemi trielettrici.
Vantaggi dei prodotti R&S
Resistenza alla corrosione elettrica
Applicando un rivestimento isolante sul diametro esterno e sulla faccia terminale dell'anello esterno del cuscinetto, la corrente che attraversa l'interno del cuscinetto viene indebolita, rendendolo sufficientemente isolante per resistere a tensioni superiori a 100V. La tensione sopportata dai cuscinetti dei motori è generalmente inferiore a 10% della tensione della batteria, quindi i cuscinetti possono adattarsi anche se la tensione della batteria dovesse aumentare in futuro a 800V.
Dissipazione del calore
Poiché lo spessore del rivestimento tiene conto sia della resistenza alla corrosione elettrica che della dissipazione del calore, presenta le stesse proprietà di dissipazione del calore dei prodotti standard non rivestiti.
Resistenza all'usura
Il film isolante ha un basso coefficiente di attrito e una buona resistenza all'usura. Rispetto ai prodotti standard senza rivestimento, può ridurre l'usura totale del diametro esterno dell'anello esterno e della parete interna della scatola del cuscinetto di 88%. Anche se si verifica uno slittamento per scorrimento nell'anello esterno fisso, è possibile garantire lo spessore del rivestimento necessario per l'isolamento.
Superficie esterna della pista dopo il test di corrosione elettrica
I prodotti standard causano danni simili a lastre ondulate, tipici della corrosione elettrica.
Inoltre, il rivestimento isolante sviluppato questa volta può essere applicato a diversi cuscinetti NTN su e-Axle, compresi i cuscinetti radiali rigidi a sfere ad alta velocità di NTN.
Cuscinetti con rivestimento isolante
Corrosione elettrica di e-Axle
Per aumentare la durata della batteria dei veicoli a nuova energia e ridurre i tempi di ricarica, la tensione delle batterie dei veicoli elettrici è sempre più elevata. Si prevede che in futuro le batterie da 800 V saranno molto diffuse, ma l'impatto della corrosione elettrica causata dall'alta tensione sui cuscinetti sarà sempre maggiore.
Inoltre, per controllare il motore in modo più efficiente, la frequenza di controllo dell'inverter aumenta costantemente. È prevedibile che il numero di scintille aumenti, aumentando la probabilità di corrosione elettrica.
Per prolungare la durata della batteria del veicolo e risparmiare energia elettrica, e-Axle continua a svilupparsi in direzione di dimensioni e peso ridotti. Pur essendo piccolo e leggero, per soddisfare i requisiti di guida, il motore deve continuare ad avere una coppia e una potenza elevate, quindi i cuscinetti devono essere ad alta velocità.
D'altra parte, man mano che l'e-Axle diventa più leggero, i cuscinetti e le scatole dei cuscinetti diventano sempre più sottili. Sotto l'effetto aggiuntivo del carico, l'anello esterno del cuscinetto è soggetto a slittamento. Lo slittamento dell'anello esterno provoca l'usura del cuscinetto, che a sua volta provoca l'eccentricità e l'inclinazione del cuscinetto, con conseguenti rumori e vibrazioni anomale della scatola e la polvere di macinazione generata riduce la durata del cuscinetto.
