63日本精工株式會社（以下簡稱NSK）成功開發(fā)可搭載于電動車驅(qū)動系統(tǒng)的小型輕量化深溝球軸承。
為延長電動車的續(xù)航里程，市場對搭載于電驅(qū)動系統(tǒng)的深溝球軸承在小型輕量化、窄幅化、低摩擦化、高速化等性能方面提出了越來越高的要求。目前，NSK新開發(fā)了與其他現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合的“窄幅組合式樹脂保持架”。不僅可以保證強(qiáng)度、壽命等維持高水平性能，還有助于電動車驅(qū)動系統(tǒng)的小型輕量化以及軸承的低摩擦化，同時改善電動車耗電量。預(yù)測從投入市場開始到2030年，這款產(chǎn)品將在全球市場達(dá)到40億日元的銷售額。
▲ 本開發(fā)品
l 新開發(fā)的“窄幅組合式樹脂保持架”，與其他現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合，可大幅實現(xiàn)小型輕量化（相對于現(xiàn)行品，外徑減小約10%，重量降低約51%）
l 基于上述技術(shù)，可實現(xiàn)軸承的窄幅化、低摩擦化以及高速化
l 可搭載于eAxle/混動系統(tǒng)等各種驅(qū)動系統(tǒng)
開發(fā)背景
作為最具代表性的滾動軸承，從產(chǎn)業(yè)機(jī)械到汽車，深溝球軸承在眾多應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛搭載應(yīng)用，其特點是低摩擦、高速旋轉(zhuǎn)。其中在電動車領(lǐng)域，深溝球軸承主要搭載于eAxle等驅(qū)動系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)軸，發(fā)揮支撐回轉(zhuǎn)軸并保證電機(jī)驅(qū)動力平穩(wěn)傳遞給輪胎的作用。
▲左&中：電動車電驅(qū)動系統(tǒng)（eAxle）中深溝球軸承的搭載案例，右：深溝球軸承構(gòu)造
隨著電動汽車的普及，提高續(xù)航里程成為零部件開發(fā)過程中面臨的關(guān)鍵課題，其中，對于驅(qū)動系統(tǒng)來說需要兼顧小型輕量化及高效化。因此搭載于電驅(qū)動系統(tǒng)的電機(jī)需要進(jìn)行高速化設(shè)計*1，相應(yīng)搭載在電驅(qū)動系統(tǒng)的深溝球軸承，也需要具有小型輕量化、窄幅化、低摩擦化、高速化的性能。
軸承窄幅化是指縮短軸承的寬度尺寸。隨著今后2軸/同軸構(gòu)造eAxle的市場份額逐漸擴(kuò)大，預(yù)計窄幅軸承的需求也會逐漸提高。
電驅(qū)動系統(tǒng)eAxle大致分為3類（平行3軸式eAxle、2軸式eAxle、同軸式eAxle）?，F(xiàn)階段平行3軸式eAxle是市場主流，市場份額約占90%以上。不過2軸式及同軸式eAxle有利于車輛小型化的發(fā)展，其市場占有率或?qū)⒅饾u增加，預(yù)計到2030年將超過20%*2。2軸式及同軸式eAxle的輸入軸和輸出軸為同軸結(jié)構(gòu)，相對于平行3軸式eAxle，其軸向距離會增加。因此，預(yù)計能縮短總成軸向長度的“窄幅化”軸承會有較高需求。
▲ 主流eAxle構(gòu)造
開發(fā)品特征
相比現(xiàn)行品，在強(qiáng)度、壽命等維持高水平性能的同時，還能實現(xiàn)以下4個優(yōu)勢：
l 小型輕量化｜外徑減小約10%，重量減少約51%
l 窄幅化｜寬度縮短38%
l 低摩擦化｜摩擦力矩降低25%
l 高速化｜實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)（DmN*3 214萬以上）現(xiàn)行品：DmN180萬）
開發(fā)品技術(shù)
?概要
新開發(fā)的“窄幅組合式樹脂保持架”（下圖①）與其他既有技術(shù)（下圖②～⑤）相結(jié)合。NSK通過采用技術(shù)①，達(dá)到了窄幅化和高速化的效果。通過NSK技術(shù)②③，解決了“小型輕量化導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度降低”的課題，通過NSK技術(shù)④⑤解決了“小型輕量化導(dǎo)致壽命降低“的課題，成功實現(xiàn)了小型輕量化和低摩擦化。
▲ 實現(xiàn)開發(fā)品的5項NSK技術(shù)
? 技術(shù)介紹
NSK技術(shù)①“窄幅組合式樹脂保持架”可實現(xiàn)軸承的窄幅化和高速化。現(xiàn)行保持架采用單一方向組裝的構(gòu)造，容易變形，為了抑制變形需要增加保持架的寬度。對此，NSK新開發(fā)了高剛性保持架，采用從軸承兩側(cè)組裝一對組合式的結(jié)構(gòu)，不易變形的同時也可減小保持架的寬度，兼顧軸承的高速化。
▲ 保持架的外觀和構(gòu)造（左：現(xiàn)行保持架 右：開發(fā)品保持架）
開發(fā)品的效果
搭載本產(chǎn)品，可助力電動車驅(qū)動系統(tǒng)縮短軸向長度，實現(xiàn)小型輕量化以及軸承的低摩擦化，從而改善電動車能耗*4?？纱钶d于平行3軸式eAxle、2軸式eAxle、同軸式eAxle、混合驅(qū)動系統(tǒng)等各種形式的驅(qū)動系統(tǒng)。
同軸式eAxle的適用效果
在電機(jī)軸上應(yīng)用本開發(fā)品時，軸向長度縮短16mm，重量減輕2.2kg，耗電量降低0.09%
? 通過降低耗電量
1）可以削減電池容量，減少動力電池采購成本960日元*5
2）提升續(xù)航里程*6 370m
在電機(jī)軸和輸出軸上應(yīng)用本開發(fā)品時，軸向長度縮短32mm，重量減輕4.4kg，耗電量降低0.14%
? 通過降低耗電量
1）可以削減電池容量，減少動力電池采購成本1665日元
2）提升續(xù)航里程 590m
▲ 同軸式eAxle的適用效果
*1 電機(jī)的功率等于轉(zhuǎn)速與力矩（電機(jī)回轉(zhuǎn)的力矩）的乘積，即與電機(jī)轉(zhuǎn)速及電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑的平方的乘積成正比。因此，在保證輸出功率不變的情況下，為減小電機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑，進(jìn)一步提升電機(jī)轉(zhuǎn)速勢在必行。
*2 面向D級車以上的eAxle，根據(jù)種類的份額推移預(yù)測。截至2025年3月的NSK調(diào)查結(jié)果。
*3 DmN：軸承的高速旋轉(zhuǎn)性能指標(biāo)。軸承的節(jié)圓徑（dm）與回轉(zhuǎn)速度（n）的乘積。
*4 耗電量：1km行駛所需的電量。相當(dāng)于汽油車的“油耗”。
*5 假定電池價格為13500[日元/kWh]。
*6 續(xù)航里程：1次充電可行駛的距離。
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