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Industria Automobilistica - 2021-06-14

Cuscinetto a sfere NSK per motori di veicoli elettrici

NSK ha sviluppato un cuscinetto a sfere ad altissima velocità di terza generazione per motori di veicoli elettrici (EV), in grado di operare a oltre 1,8 milioni dmN(1). Si tratta del cuscinetto radiale rigido a sfere lubrificato a grasso più veloce del mondo per applicazioni EV, dove assicura livelli superiori di autonomia del veicolo e risparmio energetico. Inoltre, il cuscinetto favorisce l'utilizzo di motori e componenti più piccoli per ridurre gli ingombri all'interno dei veicoli.

In linea con le richieste dei consumatori e le esigenze di tutela ambientale, i costruttori di autoveicoli cercano componenti sempre più piccoli e leggeri per aumentare l'autonomia dei mezzi per ogni ricarica. I costruttori di veicoli elettrici stanno inoltre sviluppando motori più veloci, con livelli maggiori di potenza erogata ed efficienza. Di conseguenza, i cuscinetti delle trasmissioni, soprattutto nei motori elettrici, sono soggetti a requisiti di velocità e prestazioni sempre più elevati.

La precedente generazione (seconda) di cuscinetti a sfere ad altissima velocità per motori EV era caratterizzata da velocità di 1,4 milioni dmN e miglioramenti significativi nella gabbia e nella tecnologia per aumentarne la resistenza meccanica. Con la terza generazione, NSK ha allineato la soluzione alla richiesta di cuscinetti in grado di raggiungere velocità ancora più elevate.

Oltre alla rotazione a 1,8 million dmN (con un incremento del 28,5%), il nuovo cuscinetto è dotato della prima gabbia al mondo con topologia ottimizzata (TO). Grazie a questo processo è stato possibile ottimizzare la distribuzione del materiale all'interno dello spazio di progettazione, con l'obiettivo di ottenere le massime prestazioni del prodotto.

Nel nuovo cuscinetto, l'ottimizzazione della topologia (TO) ha consentito di massimizzare la resistenza e ridurre al minimo il peso, eliminando le parti che non contribuiscono alla resistenza e alla rigidezza della gabbia, ottenendo così la forma ottimale della gabbia per la rotazione ad alta velocità. La gabbia è stata progettata in tempi molto rapidi sfruttando una tecnologia di simulazione all'avanguardia (TO) per verificarne le prestazioni e le modalità di produzione.

La gabbia è realizzata con una nuova resina ad alto grado di rigidezza che risulta più efficace dei materiali tradizionali nel prevenire deformazioni durante la rotazione ad alta velocità. Un altro aspetto degno di nota è che NSK lubrifica questi cuscinetti con un grasso sviluppato appositamente che riduce la resistenza alle alte velocità e la conseguente generazione di calore, prolungando la durata del grasso e del cuscinetto e riducendo il rischio di grippaggio. La combinazione del lubrificante speciale di NSK e della nuova gabbia consente al cuscinetto radiale rigido a sfere ad alte prestazioni di operare a velocità superiore a 1,8 dmN.

Disponendo di un cuscinetto con queste caratteristiche, i clienti possono sviluppare e implementare motori elettrici che girano a velocità nettamente superiori. La maggiore potenza in uscita contribuisce ad aumentare l'efficienza (riducendo il consumo di potenza per distanza percorsa), l'autonomia del veicolo e il comfort degli occupanti. Velocità superiori favoriscono anche l'utilizzo di motori più piccoli, diminuendo il peso del veicolo e aumentando lo spazio disponibile per altri componenti, ad esempio le batterie, o per gli interni dell'abitacolo.

(1) dmN: Unità di misura delle prestazioni di rotazione dei cuscinetti. È il prodotto del diametro medio di rotolamento del cuscinetto (dm) per la velocità di rotazione (N).

Immagine 1): La combinazione del lubrificante appositamente sviluppato da NSK e della nuova gabbia consente alla nuova generazione di cuscinetti radiali rigidi a sfere ad alte prestazioni di NSK di operare a velocità superiori a 1,8 milioni dmN

Immagine 2): Fasi della progettazione con cui NSK ha ottimizzato la gabbia del nuovo cuscinetto. 1: Problema: Possibile deformazione della gabbia dovuta a forza centrifuga, 2: Conformazione di lavoro: aumentare al massima la resistenza e ridurre al minimo il peso della gabbia. Eliminare le parti che non contribuiscono a resistenza e rigidezza. 3: Conformazione finale: Verifica delle prestazioni e valutazione dei processi produttivi. Design ottimale e facilità di fabbricazione

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