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轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)属于风电(dian)(dian)机(ji)组(zu)不可或缺的(de)(de)(de)(de)核心零部件，风电(dian)(dian)轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)范围(wei)涉及从(cong)叶片、主(zhu)轴(zhou)(zhou)和偏(pian)航(hang)所(suo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)，到齿轮箱和发电(dian)(dian)机(ji)中所(suo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)高(gao)速轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)。一般而言，风电(dian)(dian)轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)主(zhu)要包括变桨轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)（pitchbearings）、主(zhu)轴(zhou)(zhou)轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)（mainshaftbearings）、偏(pian)航(hang)轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)（yawbearings）、增速器轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)（gearboxbearing）和发电(dian)(dian)机(ji)轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)等(deng)（generatoxbearing），示意图(tu)如下。由于风电(dian)(dian)机(ji)组(zu)的(de)(de)(de)(de)恶劣运行工况和长寿命、高(gao)可靠性(xing)的(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)要求，使(shi)风电(dian)(dian)轴(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)具有(you)极高(gao)的(de)(de)(de)(de)技术(shu)复杂度(du)，是公认(ren)的(de)(de)(de)(de)国产(chan)化(hua)难(nan)度(du)最大的(de)(de)(de)(de)部件之一。称为“电(dian)腐蚀”的(de)损坏可能(neng)发(fa)生在发(fa)电(dian)机中(zhong)使(shi)用的(de)轴(zhou)承上，由于旋转过(guo)程中(zhong)轴(zhou)承内(nei)部流(liu)动的(de)电(dian)流(liu)，会产生火花，使接触区域的表(biao)面熔(rong)化，为了避免这种情况，为了(le)避免这(zhei)种(zhong)情(qing)况(kuang)，采用(yong)了(le)在(zai)滚珠（滚动(dong)体(ti)）中使用(yong)绝缘(yuan)性能优(you)异的陶(tao)瓷(ci)（氮(dan)化硅）的绝缘(yuan)陶(tao)瓷(ci)轴(zhou)承（没有(you)特殊说明的(de)情况下本文指的(de)是混合轴承(cheng)）。

风力发(fa)电机的各(ge)种(zhong)轴(zhou)承

从较新的(de)(de)(de)(de)风(feng)(feng)(feng)机(ji)(ji)(ji)报价(jia)(jia)情况来看，陆上风(feng)(feng)(feng)电(dian)机(ji)(ji)(ji)组(zu)(zu)价(jia)(jia)格(ge)已经(jing)下(xia)(xia)降到1800-1900元/kW左右，平价(jia)(jia)海上风(feng)(feng)(feng)电(dian)机(ji)(ji)(ji)组(zu)(zu)价(jia)(jia)格(ge)也已经(jing)降到4000元/kW以下(xia)(xia)，风(feng)(feng)(feng)机(ji)(ji)(ji)组(zu)(zu)件(jian)价(jia)(jia)格(ge)下(xia)(xia)降让当前风(feng)(feng)(feng)电(dian)行业面临(lin)(lin)巨大(da)的(de)(de)(de)(de)压力，需(xu)要通过改(gai)进风(feng)(feng)(feng)电(dian)机(ji)(ji)(ji)组(zu)(zu)的(de)(de)(de)(de)设(she)计、提升性(xing)能和(he)可(ke)靠性(xing)的(de)(de)(de)(de)同时(shi)降低维护成(cheng)本(ben)(ben)，并节(jie)省每兆(zhao)瓦(wa)时(shi)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)(ben)。风(feng)(feng)(feng)电(dian)机(ji)(ji)(ji)组(zu)(zu)运营商必须确(que)保其设(she)备尽可(ke)能长时(shi)间(jian)地(di)保持运转。由于经(jing)常在恶劣的(de)(de)(de)(de)条件(jian)（在海上，在气(qi)候(hou)寒(han)冷或偏远(yuan)的(de)(de)(de)(de)地(di)区(qu)）下(xia)(xia)运行，风(feng)(feng)(feng)机(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能和(he)可(ke)靠性(xing)受到挑战。同时(shi)还面临(lin)(lin)维修成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)，更换部(bu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)交货时(shi)间(jian)长等问题。随着(zhe)塔架高(gao)度、叶(ye)片长度和(he)发电(dian)机(ji)(ji)(ji)尺寸和(he)负(fu)荷不断(duan)增加(jia)，考(kao)虑到风(feng)(feng)(feng)塔的(de)(de)(de)(de)高(gao)度和(he)位置(zhi)，风(feng)(feng)(feng)机(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)维护成(cheng)本(ben)(ben)很高(gao)。球轴承优(you)秀的绝缘(yuan)能力(li)及耐(nai)磨耐(nai)久性和承载(zai)能力(li)，为满足这些要求带来了有(you)效(xiao)的解决(jue)方(fang)案，采用(yong)具(ju)有(you)更高(gao)使用(yong)寿命的氮(dan)化硅球进一步降低了不定(ding)期维护(hu)的风险。行(xing)业上，风力(li)发电设备通常需要 20 年或更长时间的(de)设计(ji)使用(yong)寿命和免维护的(de)可靠(kao)性。

日本KOYO（JTEKT）风力发电(dian)-氮化(hua)硅混(hun)合轴承

（PS:2022年4月KOYO，TOYODA，JTEKT，捷太格特集团(tuan)旗(qi)下所有事(shi)业已统一为(wei)JTEKT）

类似的，混合陶瓷轴承在新能源汽车的发动机上也得(de)到(dao)了应用（绝缘的氮化硅可以在各(ge)类发电机轴承中(zhong)起到(dao)减少电流腐蚀的作用）。新能源(yuan)汽车(che)(che)对(dui)(dui)汽车(che)(che)轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)提出了更(geng)(geng)多新要求(qiu)，首先(xian)电(dian)机轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)相比传统轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)转(zhuan)速(su)高，需要密(mi)度更(geng)(geng)低、相对(dui)(dui)更(geng)(geng)耐磨的(de)(de)材料；同时由于(yu)电(dian)机的(de)(de)交变(bian)电(dian)流引起周围电(dian)磁(ci)场变(bian)化，需要更(geng)(geng)好的(de)(de)绝缘性减小轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)放电(dian)产生(sheng)的(de)(de)电(dian)腐蚀；第三，要求(qiu)轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)球表(biao)面更(geng)(geng)光滑，较(jiao)少磨损。而这(zhei)些(xie)特性都是(shi)陶(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)的(de)(de)特长。从几乎没有陶(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)在汽车(che)(che)上(shang)使用(yong)，到2020年(nian)新能源(yuan)汽车(che)(che)中(zhong)5%的(de)(de)轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)已经被陶(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)取代(dai)，在新能源(yuan)汽车(che)(che)领域，陶(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)取代(dai)钢球轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)已经是(shi)一种趋(qu)势。特斯拉(la)采用(yong)的(de)(de)电(dian)机中(zhong)输出轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)采用(yong)的(de)(de)是(shi)SKF设计的(de)(de)氮(dan)化硅混合陶(tao)(tao)瓷轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)；奥迪(di)ATA250电(dian)机位于(yu)内部的(de)(de)2个(ge)转(zhuan)子轴(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)采用(yong)陶(tao)(tao)瓷材质制成。

氮(dan)化硅滚子混合轴承。

混(hun)(hun)合陶(tao)瓷轴(zhou)承(cheng)的(de)全(quan)(quan)部优(you)点(dian)在(zai)变频驱(qu)动装置(zhi)上(shang)得到了(le)充分体现，这(zhei)种装置(zhi)用于对(dui)泵(beng)、牵(qian)引电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)机等旋转设备进行(xing)优(you)化(hua)控制。由(you)于采(cai)用脉冲宽(kuan)度调制技术(shu)，会产生有害(hai)的(de)高频电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，当(dang)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)通过轴(zhou)承(cheng)时(shi)，可(ke)(ke)能会对(dui)轴(zhou)承(cheng)内(nei)外(wai)(wai)圈(quan)(quan)、滚动体造成损伤(shang)，并影响润滑剂的(de)性能。轴(zhou)承(cheng)振动加剧只(zhi)是(shi)危害(hai)最小的(de)后果，更有甚(shen)者，电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐蚀可(ke)(ke)能会大大缩(suo)短轴(zhou)承(cheng)和润滑剂的(de)使用寿命。使用混(hun)(hun)合陶(tao)瓷轴(zhou)承(cheng)，令这(zhei)一问题迎刃(ren)而(er)解。氮化(hua)硅是(shi)一种电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)绝缘(yuan)体，可(ke)(ke)以阻止电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)在(zai)轴(zhou)承(cheng)内(nei)外(wai)(wai)圈(quan)(quan)之(zhi)间(jian)通过，甚(shen)至可(ke)(ke)以绝缘(yuan)极高频率的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)，从而(er)完全(quan)(quan)避(bi)免了(le)由(you)此产生的(de)轴(zhou)承(cheng)失效。

预(yu)计(ji)（不知道是哪个组织）2025年(nian)，全(quan)球新能源汽车领域(yu)陶瓷球市(shi)场(chang)(chang)空间(jian)将(jiang)接(jie)近40亿元(yuan)，2030年(nian)将(jiang)接(jie)近200亿元(yuan)；预(yu)计(ji)2025年(nian)国内新能源汽车领域(yu)陶瓷球市(shi)场(chang)(chang)空间(jian)将(jiang)接(jie)近13亿元(yuan)，2030年(nian)将(jiang)超(chao)过100亿元(yuan)。

CoorsTek认(ren)为陶瓷轴承最适合电动汽车(che)

陶瓷轴(zhou)承球有哪(na)些玩家？

高(gao)(gao)端(duan)陶(tao)瓷(ci)球一(yi)般需(xu)要(yao)同(tong)时实现三个(ge)关键技(ji)术(shu)指标，高(gao)(gao)精度（加(jia)(jia)工(gong)(gong)技(ji)术(shu)、G5以及更(geng)高(gao)(gao)）、长疲(pi)劳(lao)寿命（陶(tao)瓷(ci)技(ji)术(shu)）、好(hao)(hao)的(de)表面质量(liang)(liang)（通常(chang)是(shi)几百(bai)倍下没有(you)(you)任何微(wei)观缺(que)陷）。要(yao)解(jie)决(jue)这三个(ge)问题，需(xu)要(yao)有(you)(you)优质的(de)原料、稳定先进的(de)陶(tao)瓷(ci)制作工(gong)(gong)艺和陶(tao)瓷(ci)球加(jia)(jia)工(gong)(gong)技(ji)术(shu)。行业现状是(shi)上游高(gao)(gao)纯粉末制备(bei)技(ji)术(shu)被(bei)UBE（宇部兴产）等国外(wai)(wai)企(qi)(qi)业长期掌控(kong)，长疲(pi)劳(lao)寿命陶(tao)瓷(ci)球毛(mao)坯主要(yao)是(shi)COORSTEK和Toshiba主导，陶(tao)瓷(ci)球加(jia)(jia)工(gong)(gong)主要(yao)是(shi)ASK、椿(chun)中岛、等日(ri)(ri)(ri)系企(qi)(qi)业。COORSTEK、ASK等国外(wai)(wai)企(qi)(qi)业可达到G3精度（较G5等级更(geng)高(gao)(gao)）且有(you)(you)非常(chang)好(hao)(hao)的(de)表面质量(liang)(liang)。目(mu)前，轴(zhou)承产品高(gao)(gao)端(duan)市场依旧被(bei)瑞典SKF、德国Schaeffler、日(ri)(ri)(ri)本NSK、日(ri)(ri)(ri)本JTEKT、日(ri)(ri)(ri)本NTN、日(ri)(ri)(ri)本NMB、日(ri)(ri)(ri)本NACHI、美国TIMKEN这“四国八企(qi)(qi)”所垄断。

更多(duo)应用

当然，如上(shang)陶瓷轴(zhou)(zhou)承(cheng)受人(ren)关注的(de)(de)领(ling)域可不(bu)(bu)止如上(shang)两个。氮化(hua)硅具有优秀(xiu)绝缘能(neng)(neng)力(li)，机(ji)械性(xing)能(neng)(neng)，较低的(de)(de)热(re)膨胀，高(gao)刚度、耐磨(mo)性(xing)及低密(mi)度特(te)性(xing)外(wai)（氮化(hua)硅的(de)(de)密(mi)度不(bu)(bu)到钢(gang)的(de)(de)一半(ban)，减少了轴(zhou)(zhou)承(cheng)旋转时(shi)的(de)(de)离心力(li)，从(cong)而提高(gao)了运行速(su)度，也(ye)用于高(gao)速(su)轴(zhou)(zhou)承(cheng)）及非(fei)磁特(te)性(xing)使(shi)它在(zai)许多领(ling)域都非(fei)常吃香。

1、带磁医(yi)疗(liao)诊断设备(bei)及半导体装备(bei)

氮(dan)化硅的(de)非磁性特性也使作(zuo)为磁场作(zuo)用下应(ying)(ying)用的(de)理(li)想(xiang)材料，在(zai)(zai)这(zhei)些应(ying)(ying)用中使用钢球可能会干扰磁场或(huo)影响旋转扭矩。氮(dan)化硅球轴承是半导体(ti)制(zhi)造设(she)备和存在(zai)(zai)磁场的(de)医(yi)疗诊(zhen)断设(she)备的(de)理(li)想(xiang)选择。

2、高速(su)轴(zhou)承

氮化(hua)硅球(qiu)轴(zhou)承由于(yu)其高速和(he)低润滑条件而(er)被应(ying)用于(yu)半导体制造(zao)设(she)备中。与使(shi)用钢(gang)球(qiu)相比，在轴(zhou)承中使(shi)用氮化(hua)硅球(qiu)可使(shi)轴(zhou)承寿命(ming)提高50%或更(geng)多。通过降(jiang)低更(geng)换频率和(he)维护成本(ben)，可以降(jiang)低制造(zao)过程的(de)总生命(ming)周期成本(ben)。

3、高端自行车

通过在自行车轮毂（底(di)部支架）上使用氮(dan)化硅球，可(ke)以减少摩擦、减轻重(zhong)量(liang)并延长轴承寿命。相关新闻资讯(xun)阅(yue)读：

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