Organizace zabývající se analýzami v průmyslu, společnost Frost & Sullivan, nedávno odhadla, že elektromobily a hybridní vozidla budou do pěti let zaujímat 10 % celosvětového prodeje automobilů. To znamená, že další elektrifikace hnacího ústrojí je nevyhnutelná. Její dosažení však není snadným úkolem. Například hnací ústrojí hybridního vozidla je mnohem komplikovanější než ústrojí konvenčního automobilu, a to z důvodu potřeby přepínat mezi elektrickým a tradičním motorem nebo jejich společným použitím. Toho lze dosáhnout několika způsoby a další se stále vyvíjejí. Nejsnazším způsobem je integrace elektromotoru do stávající konfigurace, nicméně v příštích pěti či deseti letech bude na trh uvedeno přes třicet různých řešení elektrických nebo hybridních hnacích ústrojí. Návrháři všech těchto variant budou usilovat o co nejkompaktnější řešení při zachování pevnosti, snadnou montáž a – co je nejdůležitější – vyšší energetickou účinnost. Zásadní bude jejich design – stejně jako komponenty, které pro výrobu zvolí. Ložiska jsou často součástmi skrytými, ale jejich správná volba může pomoci vyřešit některé problémy ovlivňující design elektrických pohonů. Rekuperace energie Kritickou součástí hnacího ústrojí hybridních vozidel je řemenem hnaný spouštěcí generátor (BSG), který obnovuje energii brzdění a vrací ji zpět do motoru pro zvýšení točivého momentu a výkonu. Společnost SKF nedávno pomohla přímému dodavateli zdokonalit design jeho BSG systému, který tvoří část 48V hnacího systému. Pro nejnovější verzi spouštěcího generátoru společnost SKF vyvinula nový design ložisek polohování rotoru, která lze použít se synchronními nebo indukčními trakčními motory, používanými v elektrických nebo hybridních vozidlech. Ložiska polohování rotoru jsou dostatečně kompaktní a lehká pro použití v tomto typu hnacího ústrojí a byla navržena tak, aby lépe odolávala extrémním podmínkám. Dokážou odolat teplotám trvale dosahujícím až 150 °C, nejsou ovlivňována silnými magnetickými poli či vysokými úrovněmi vibrací a mohou snižovat zvlnění krouticího momentu a elektrický šum. Vyšší přesnost zařízení umožňuje tišší chod elektromotoru, hladší jízdu a vyšší účinnost. Dodatečnou výhodou je, že ložiska lze snadno začlenit do sestavy systému BGS. Snižov ání tření Navzdory obrovské různorodosti konstrukcí zůstávají problémy, kterým všechny čelí, stejné. Jedním z největších je nejstarší nepřítel automobilového průmyslu – tření. Boj se třením se odehrává takřka v každé části automobilu – od pneumatik až po písty. Nicméně určité vlastnosti elektromobilů a hybridních vozidel, zejména vyšší hustota energie a vyšší rychlost, účinek tření zvýrazňují. Způsobem řešení tohoto problému je zakomponovat do konstrukce součásti, které mohou tření snižovat. Při nedávné spolupráci pomohla společnost SKF přímému dodavateli zachovat kompaktnost 48V řemenem hnaného spouštěcího alternátoru (BAS) – při zvýšení přípustných otáček, zátěže a teploty. To se podařilo díky použití kuličkových ložisek eDrive – v tomto případě ložisek s hlubokou drážkou – která vykazují velmi malé tření a jsou určena pro použití v elektrických a hybridních hnacích ústrojích. Je v nich použita patentovaná polymerová klec, která spolu s optimalizovanou geometrií oběžné dráhy a speciálně naformulovaným mazacím tukem snižuje tření až o 30 %. Řešíme nové problémy Nové technologie mohou být často jak požehnáním, tak i prokletím. Za každou výhodu, kterou přinesou, může přibýt také stinná stránka. Dobrým příkladem jsou elektrické měniče. Nabízejí řadu přínosů – jako je vyšší energetická účinnost – avšak jejich rychlé přepínání zvyšuje frekvenci signálu, a dochází tak k úniku proudu. To může vést k poškození součástí jako ložisek a snížit jejich životnost. Možností, jak se takovým situacím vyhnout, je použít alternativní součásti jako hybridní ložiska. Ta kombinují kroužky z nerezové oceli s keramickými valivými prvky, což napomáhá ke snížení elektrického svodu a chrání komponenty před bludnými proudy. Tato technologie je vhodná pro použití ve vysokootáčkových elektrických hnacích ústrojích a v aplikacích se špatným mazáním. Elektrická a hybridní vozidla jsou také mnohem tišší než většina konvenčních automobilů. Trochu nepříjemným důsledkem však může být, že uslyšíte každé vrznutí či drnčení, která byla dříve přehlušena zvukem motoru. Elektromobily a hybridní vozidla jsou bezesporu správnou cestou automobilového průmyslu a každý větší výrobce vyvíjí svou vlastní řadu vozidel. Optimalizace konstrukce bude kritická a zdá se, že prostá volba ložisek může mít v mnoha případech zásadní vliv na výkonnost. www.skf.cz
