EV Drive Motor Bearings: China & Global Technology Trends

Back

Hiện trạng công nghệ Trung Quốc và quốc tế về vòng bi động cơ truyền động xe năng lượng mới

August 13,2026

Thẻ nổi bật: creep resistant bearing(1), low friction ev bearing(1), high temperature bearing (150°c)(1), 000 rpm)(4), high speed bearing (20(1), changjiang bearing(1), zwz(1), renben group(1), schaeffler(1), nsk(1), skf(1), ntn(1), mtwb(1), bearing technology (1), insulated bearing (1), electrical corrosion resistant bearing(1), high speed bearing (1), electric vehicle bearing (1), nev drive motor bearing (1), bearing corrosion resistance(1), electric vehicle bearing solutions (1), high-speed bearing technology(1), drive motor bearings(1)

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây, hiệu ứng nhà kính ngày càng nghiêm trọng và nhận thức của công chúng về môi trường không ngừng được nâng cao. Khí thải xe cộ là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính ở đô thị, và việc phát triển xe năng lượng mới (NEV) có ý nghĩa to lớn trong việc giải quyết ô nhiễm khí thải. Vòng bi là bộ phận quan trọng của xe năng lượng mới, và hiệu suất của chúng trực tiếp quyết định sự thoải mái và an toàn của phương tiện.

Theo ước tính, đến năm 2025, thị trường vòng bi xe năng lượng mới sẽ đạt 14,2 tỷ RMB, chủ yếu bao gồm vòng bi động cơ truyền động, cụm vòng bi moay ơ, vòng bi hộp số, vòng bi hệ thống lái, v.v. Trong đó, vòng bi động cơ truyền động là bộ phận quan trọng cung cấp năng lượng cho xe năng lượng mới. Đối mặt với các yêu cầu vận hành khắt khe của vòng bi xe năng lượng mới, các yêu cầu về hiệu suất của chúng ngày càng nghiêm ngặt hơn. Việc phát triển vòng bi động cơ truyền động hiệu suất cao cho xe năng lượng mới đã trở thành trọng tâm của các nhà sản xuất ô tô và vòng bi lớn.

I. Đặc điểm cấu trúc của Vòng bi động cơ truyền động xe năng lượng mới

Xe năng lượng mới có các yêu cầu khắt khe đối với vòng bi, bao gồm tuổi thọ cao, khả năng chống trượt, tốc độ cao, ma sát thấp, độ rung thấp, v.v. Các yêu cầu cụ thể như sau:

(1) Tốc độ cao: Tốc độ động cơ truyền động có thể đạt tới 20.000 vòng/phút, với giá trị Dmn của vòng bi (tích của đường kính trung bình và tốc độ vòng trong) vượt quá 800.000, cao hơn nhiều so với động cơ công nghiệp thông thường.

(2) Nhiệt độ cao: Vòng bi phải hoạt động ổn định ở -40 đến 150 °C mà không phát ra tiếng rít; nhiệt độ vận hành dài hạn là 110–120 °C; nhiệt độ khởi động ở vùng lạnh là -30 đến -20 °C, với mô-men khởi động thấp và độ ồn thấp.

(3) Bôi trơn: Mỡ bôi trơn phải có đặc tính nhiệt độ thấp tuyệt vời, khả năng chịu nhiệt độ cao, chống rung, tiết kiệm năng lượng và tuổi thọ dài.

(4) Độ rung và tiếng ồn: Để đảm bảo sự thoải mái cho hành khách, mức độ rung và tiếng ồn của động cơ phải thấp để duy trì môi trường cabin yên tĩnh.

(5) Ăn mòn điện: Sự mất cân bằng trong cuộn dây có thể tạo ra sự chênh lệch điện thế giữa các rô-to, tạo ra dòng điện; rò rỉ dòng điện do điện áp tần số cao từ bộ biến tần cũng có thể dẫn đến ăn mòn điện và hư hỏng vòng bi.

(6) Tuổi thọ: Vòng bi phải phù hợp với thời gian bảo hành của xe (5–8 năm hoặc 100.000–160.000 km).

II. Tình hình nghiên cứu hiện tại về Vòng bi xe năng lượng mới trong và ngoài nước

2.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Vòng bi chống ăn mòn điện NTN

Tập đoàn NTN đã phát triển vòng bi phủ cách điện chống ăn mòn điện cho hệ thống ba điện (e-Axle) của xe thuần điện (EV) và xe hybrid (HEV). Một lớp màng cách điện được phủ lên đường kính ngoài và các mặt đầu của vòng ngoài vòng bi, có khả năng chịu được điện áp trên 100 V và thể hiện đặc tính cách điện tuyệt vời.

NTN cũng đã phát triển vòng bi chống ăn mòn điện, tức là vòng bi có lớp phủ cách điện dành cho trục xe điện, giúp ngăn dòng điện đi qua vòng bi bằng cách phủ một lớp cách điện lên bề mặt vòng bi. Hiệu suất cách điện của vòng bi này đạt trên 100 V, hỗ trợ pin điện áp cao. Lớp phủ cách điện có hệ số ma sát thấp và khả năng chống mài mòn tuyệt vời, so với các sản phẩm tiêu chuẩn không có lớp phủ, tổng lượng mài mòn của đường kính ngoài vòng ngoài và đường kính trong vỏ hộp giảm 88%. Do đó, ngay cả khi vòng ngoài bị trượt, lớp phủ vẫn duy trì khả năng cách điện cần thiết.

SKF đã cho ra mắt vòng bi rãnh sâu tốc độ cao mang tính cách mạng cho hệ thống truyền động điện, HSBB1.8, với giá trị Dmn tối đa 1,8 triệu. Lấy ví dụ với trục có đường kính 40 mm, vòng bi này có thể đáp ứng tốc độ động cơ lên tới 30.000 vòng/phút.

Vòng bi truyền động EV tốc độ cao của SKF

SKF đã phát triển dòng vòng bi cầu Drive, tối ưu hóa thiết kế rãnh lăn, áp dụng lồng polymer kết cấu mới, sử dụng mỡ bôi trơn có dải nhiệt độ rộng, cũng như vòng bi gốm lai, để đáp ứng các yêu cầu về tốc độ cao của vòng bi động cơ, giúp kéo dài tuổi thọ hệ thống truyền động và tăng phạm vi hoạt động của pin.

Vòng bi EV chống trượt của NSK

NSK đã phát triển thế hệ vòng bi chống trượt mới cho các hệ thống truyền động như hộp số xe hybrid/xe điện, cải thiện sự thoải mái cho hành khách bằng cách ngăn chặn hiện tượng trượt. Các tính năng của sản phẩm bao gồm:

① Độ cứng vòng bi được tối ưu hóa ngăn ngừa biến dạng vòng, từ đó giảm thiểu sự gia tăng độ dày thành vòng đồng thời cải thiện hiệu quả khả năng chống trượt do tải trọng bánh răng tĩnh gây ra.

② Sử dụng vật liệu vòng đệm chữ O có độ bền vượt trội trong môi trường dầu nhiệt độ cao, đồng thời tối ưu hóa biến dạng nén của nó, giúp giảm 80% hiện tượng trượt do tải trọng quay từ sự mất cân bằng động cơ khi vòng bi tiếp xúc với dầu nhiệt độ cao.

③ Cải thiện khả năng chống trượt mà không cần cố định cơ học giúp quá trình lắp ráp dễ dàng hơn, từ đó nâng cao năng suất và giảm chi phí.

NSK cũng đã phát triển vòng bi côn NSK LCube Ⅱ™ cho hộp số xe điện. Các tính năng của sản phẩm bao gồm:

① Trong điều kiện bôi trơn khắc nghiệt với màng dầu mỏng, các phần lõm siêu nhỏ được tạo trên bề mặt lăn và đầu của con lăn côn để giữ dầu, cải thiện khả năng giữ màng dầu trên bề mặt tiếp xúc và ngăn ngừa mài mòn cũng như hư hỏng bề mặt. Độ bền và khả năng chống kẹt cao gấp tám lần hoặc hơn so với các sản phẩm hiện tại.

② Khả năng giữ dầu trong dải tốc độ thấp (nơi màng dầu dễ hình thành hơn) được cải thiện, giảm 10% ma sát so với các sản phẩm hiện tại.

Công nghệ ổ bi EV của Schaeffler

TriFinity của Schaeffler là ổ bi trục bánh xe ba dãy, nhỏ gọn hơn ổ bi cầu hai dãy tiêu chuẩn nhưng có khả năng chịu tải cao hơn, tuổi thọ dài hơn và độ cứng vững lớn hơn. Ngoài ra, thiết kế cải tiến của nó có thể thay thế các giải pháp cụm trục bánh xe dùng ổ côn đã được tạo tải trước. So với ổ côn, TriFinity giảm đáng kể mô-men ma sát và tăng độ cứng vững, đồng thời trong chu trình thử nghiệm FTP75, nó có thể giảm 0,7% mức tiêu thụ điện năng trên mỗi xe. Hơn nữa, kết hợp với công nghệ khớp then hoa mặt đầu của Schaeffler, kích thước cụm trục bánh xe được thu nhỏ. Việc thu nhỏ này không chỉ giảm ma sát của ổ bi và phớt làm kín mà còn giảm khối lượng ổ bi, từ đó giảm lượng khí thải carbon. Với cùng kích thước, ổ bi sử dụng công nghệ khớp then hoa mặt đầu không khe hở nhẹ hơn và có thể truyền mô-men xoắn cao hơn 50%. Ngoài ra, việc lắp đặt thuận tiện hơn và giảm tiếng ồn trên xe điện. Ổ bi cầu hiệu suất cao với đĩa ly tâm là sản phẩm mới được Schaeffler phát triển riêng cho xe điện, mang lại hiệu suất cao, ma sát thấp và tiết kiệm năng lượng. Kết hợp các ưu điểm thiết kế của ổ bi hở và ổ bi kín, một ổ bi duy nhất có thể giảm ma sát 0,3 N·m và giảm lượng khí thải CO₂ khoảng 0,1 g/km. Tuổi thọ của ổ bi cầu hiệu suất cao này gấp mười lần ổ bi hở, giúp giảm đáng kể chi phí vận hành.

2.2 Tình hình nghiên cứu tại Trung Quốc về ổ bi động cơ truyền động xe điện

Tập đoàn Renben đã phát triển dòng ổ bi BS tốc độ cao chuyên dụng cho động cơ truyền động xe năng lượng mới (NEV). Áp dụng các thiết kế mới, quy trình mới và vật liệu mới, tối ưu hóa kết cấu bên trong ổ bi, đồng thời sử dụng công nghệ mô phỏng và bôi trơn, sản phẩm giải quyết các vấn đề về nhiệt độ và bôi trơn của ổ bi trong điều kiện tốc độ cao và nhiệt độ cao. Công ty đã thiết lập lý thuyết và phương pháp thiết kế cho ổ bi động cơ truyền động NEV, đảm bảo độ chính xác cao, lực ly tâm thấp, ma sát thấp và đáp ứng các yêu cầu của NEV về mô-men khởi động thấp, tốc độ cao và chuyển số nhanh, độ bền và độ tin cậy cao.

Tập đoàn Chiết Giang Wuzhou Xinchun Co., Ltd. đã phát triển ổ bi động cơ truyền động 6008-2RZG. Thông qua việc tối ưu hóa các thông số vòng ổ bi, thiết kế vòng cách, kết cấu làm kín không tiếp xúc và sử dụng mỡ bôi trơn tuổi thọ cao, độ ồn thấp, chịu được nhiệt độ cao và thấp, ổ bi đáp ứng các yêu cầu vận hành vòng quay tốc độ cao, nhiệt độ cao và tuổi thọ dài, đảm bảo hiệu suất tốc độ cao ổn định, độ ồn thấp và tuổi thọ kéo dài trong điều kiện vận hành tốc độ cao, nhiệt độ cao cũng như khi vận hành với tốc độ thay đổi nhanh hoặc biến thiên.

Công ty TNHH Ổ bi Trường Giang Trùng Khánh (sau đây gọi tắt là "Ổ bi Trường Giang") đã đạt được những đột phá mới trong lĩnh vực ổ bi hộp giảm tốc NEV chịu nhiệt độ cao và tốc độ cao, ổ bi động cơ truyền động NEV chịu nhiệt độ cao và tốc độ cao, cũng như các công nghệ then chốt cho cụm ổ bi trục bánh xe NEV. Đặc biệt, đối với cụm ổ bi trục bánh xe NEV, Ổ bi Trường Giang đã giải quyết thành công các thách thức như đáp ứng đồng thời các yêu cầu về độ cứng vững và độ bền trong thiết kế nhẹ, cân bằng động sau khi giảm trọng lượng và các khó khăn về quy trình do biến dạng sản phẩm sau khi giảm trọng lượng, đạt được mức giảm trọng lượng 30%.

ZWZ đã cung cấp ổ bi dòng hộp giảm tốc cho một nhà sản xuất ô tô quốc tế nổi tiếng châu Âu cho các dòng xe thuần điện và xe hybrid cắm sạc của hãng này. Bằng cách sử dụng vật liệu đặc biệt và quy trình xử lý nhiệt chuyên dụng, tuổi thọ ổ bi đã được tăng lên để đáp ứng các yêu cầu hỗ trợ NEV và đã đạt được sản xuất hàng loạt. Ổ bi NEV của ZWZ có độ chính xác cao, tốc độ cao, khả năng chịu tải cao, tuổi thọ dài, ma sát thấp và độ ồn thấp.

III. Các công nghệ then chốt cho vòng bi xe năng lượng mới (NEV)

3.1 Công nghệ tốc độ cao

Hiệu suất tốc độ cao là một thách thức khó khăn trong việc phát triển vòng bi động cơ truyền động xe năng lượng mới (NEV), và các doanh nghiệp Trung Quốc không có kinh nghiệm áp dụng trực tiếp nào để tham khảo. Sản phẩm không chỉ phải đạt được các chỉ số hiệu suất tốc độ cao trong thiết kế và tính toán lý thuyết, mà còn phải vượt qua các bài kiểm tra hiệu suất tốc độ cao, kiểm tra mô phỏng trên băng thử và kiểm tra trên đường để đảm bảo độ tin cậy và độ bền trong điều kiện tốc độ cao. Do đó, việc phát triển sản phẩm bao gồm nhiều lĩnh vực rộng lớn, thời gian triển khai dài, và đòi hỏi phải xem xét tính hiệu quả về chi phí cũng như vượt qua sự cạnh tranh từ các thương hiệu quốc tế để đạt được mục tiêu công nghiệp hóa.

Thiết kế vòng bi cần được tối ưu hóa để giảm ma sát và mài mòn trong khi vẫn duy trì sự ổn định ở tốc độ cao. Các biện pháp đối phó cụ thể bao gồm:

① Tối ưu hóa mỡ bôi trơn: phát triển vòng bi tốc độ cao bôi trơn bằng mỡ cho động cơ truyền động trong xe hybrid và xe thuần điện.

② Tối ưu hóa hình dạng vòng cách: đối với vòng bi rãnh sâu dùng trong xe hybrid và xe thuần điện, sử dụng vòng cách thép và vòng cách nhựa dạng vương miện. Vòng cách nhựa dạng vương miện nhẹ hơn vòng cách thép, có lực ly tâm tương đối thấp hơn ở tốc độ quay cao, và có hệ số ma sát nhỏ hơn giữa bi thép và túi vòng cách, giảm sinh nhiệt giữa bi và vòng cách.

③ Sử dụng vật liệu nhựa có độ cứng cao: vật liệu vòng cách nhựa sử dụng ở tốc độ cao phải có độ cứng cao để hạn chế biến dạng do lực ly tâm gây ra.

Yu Qingfeng đã phân tích một cách có hệ thống các nguồn lực tác động và trạng thái ứng suất-biến dạng tương ứng của vòng cách trong vòng bi rãnh sâu tốc độ cao, phát hiện ra rằng lực ly tâm của chính vòng cách là yếu tố quan trọng nhất. Ông đã đề xuất một phương án thiết kế vòng cách tốc độ cao, được xác minh bằng mô phỏng sử dụng phần mềm Abaqus và CABA3D, và đã vượt qua các bài kiểm tra trên băng thử cũng như bài kiểm tra lắp đặt của khách hàng.

3.2 Công nghệ chịu nhiệt độ cao

Do ảnh hưởng nhiệt của động cơ và các thiết bị điện tử công suất, môi trường nhiệt độ hoạt động của vòng bi NEV cao hơn so với xe thông thường. Điều này đòi hỏi vật liệu vòng bi phải chịu được nhiệt độ hoạt động cao hơn mà không làm suy giảm hiệu suất. Các vật liệu hợp kim đặc biệt, vật liệu gốm và công nghệ phủ bề mặt mang lại khả năng chế tạo vòng bi đáp ứng các yêu cầu của NEV. Các vật liệu này có thể cung cấp khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và ổn định nhiệt độ tốt hơn.

3.3 Công nghệ chống ăn mòn

Với sự phát triển của ngành công nghiệp NEV, vấn đề ăn mòn của vòng bi động cơ truyền động xe điện cũng ngày càng được quan tâm. Vòng bi là bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền động; một khi bị ăn mòn, chúng có thể gây mất ổn định cho xe và cuối cùng dẫn đến các vấn đề an toàn.

Các biện pháp đối phó cụ thể bao gồm:

① Tối ưu hóa cấu trúc vòng bi, chẳng hạn như tăng cường khả năng bịt kín và sử dụng chất bôi trơn chống ăn mòn.

② Sử dụng vật liệu hiệu suất cao có khả năng chống ăn mòn, chẳng hạn như vật liệu đặc biệt và quy trình xử lý chuyên dụng để cải thiện khả năng chống ăn mòn.

③ Cải thiện khả năng bôi trơn của vòng bi, chẳng hạn như tăng cường bôi trơn giữa các bộ phận và sử dụng chất bôi trơn có khả năng chống ăn mòn cao.

④ Thực hiện bảo trì và kiểm tra vòng bi thường xuyên.

IV. Kết luận

Vòng bi ô tô truyền thống đang phải đối mặt với sự thay đổi lớn. Trong tương lai, xe điện sẽ áp dụng hệ thống dẫn động điện, loại bỏ động cơ, hộp số, trục truyền động, v.v. của xe chạy bằng nhiên liệu thông thường. Một số sản phẩm trong ngành vòng bi ô tô, chẳng hạn như vòng bi máy phát điện, vòng bi bơm nước, vòng bi cò mổ và vòng bi bộ căng đai, sẽ phải đối mặt với sự thay đổi lớn. Vòng bi xe năng lượng mới (NEV) mang lại cả cơ hội kinh doanh mới lẫn thách thức cho các nhà sản xuất vòng bi.