陶瓷轴承可能成为电动汽车革命的一部分

机器中的运动部件越少越好，这是关于电动汽车动力系统优于燃油车的一个经常听到的论点。燃油车的运动部件数量非常多，电动汽车有很多电子以这种方式移动，燃油车有很多齿轮、活塞、阀门和曲轴，移动的零件越多，磨损并导致车辆故障的零件就越多。电动汽车动力总成确实有一些活动部件，其中最重要的是电机轴上使用的轴承滚珠。大多数轴承滚珠和滚动元件由钢制成，但一些高级材料专家相信有更好的选择：陶瓷，特别是氮化硅 (Si3N4)可能最适合电动汽车。

陶瓷：更硬、更好、更快、更强

说到轴承，越轻越好，氮化硅比钢轻，陶瓷轴承滚珠的重量不到钢的一半，电动汽车工程师喜欢尽可能减轻重量，但这并不是唯一的好处。陶瓷轴承滚珠在轴承组件内产生的摩擦更小，这意味着它们需要更少的润滑剂、更少的磨损、更少的滚道应力和更低的工作温度。与电动汽车相关的应用是牵引电机轴轴承，轴承可能会承受非常高的速度。在高转速下，由于惯性，质量的较轻的好处被放大。陶瓷球不仅比钢轻，它们更坚固，陶瓷轴承的硬度是钢的两倍，硬度比钢高60% 以上，不易变形。考虑轴承寿命和轴承效率时，这非常有用。由于其制造工艺，金属座圈具有固有的表面缺陷，球的表面非常坚硬、非常光滑，这些缺陷会随着时间的推移而消除。

陶瓷的另一个优点是耐高温的能力，陶瓷轴承滚珠可在高达1,000°C 的温度下运行，远远超过汽车运行的要求。在机械性能崩溃之前处理更高的温度，可以比钢铁更好地抵御润滑油的缺失。润滑不当意味着更多的摩擦和更多的局部热量，这会导致轴承更快地发生故障。由于缺乏润滑，陶瓷还可以防止滚动体和滚道之间的“冷焊”，不同的材料不会像金属上的金属那样相互连抵抗力和寿命。

抵抗力和寿命

对于电动汽车，陶瓷轴承滚珠的最大好处之一是它们具有抗电性，轴承不希望电流通过，它加速了轴承的故障。氮化硅具有抗电性，这通常在几乎所有轴承应用中都有好处，汽车中的高压牵引电机时，由于电流泄漏，轴承内部很容易发生电气点蚀，最终可能导致早期故障。如果使用钢制轴承，唯一的选择是在钢上涂上绝缘材料，这增加了制造过程的复杂性，并带来了质量污染的机会。简单制造工艺是汽车质量和体积的首选，而氮化硅具有内置于材料中的特性。