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軸承屬于風電機組不可或缺的核心零部件，風電軸承的范圍涉及從葉片、主軸和偏航所用的軸承，到齒輪箱和發電機中所用的高速軸承。一般而言，風電軸承主要包括變槳軸承（pitchbearings）、主軸軸承（mainshaftbearings）、偏航軸承（yawbearings）、增速器軸承（gearboxbearing）和發電機軸承等（generatoxbearing），示意圖如下。由于風電機組的惡劣運行工況和長壽命、高可靠性的使用要求，使風電軸承具有極高的技術復雜度，是公認的國產化難度最大的部件之一。稱為“電腐蝕”的損壞可能發生在發電機中使用的軸承上，由于旋轉過程中軸承內部流動的電流，會產生火花，使接觸區域的表面熔化，為了避免這種情況，為了避免這種情況，采用了在滾珠（滾動體）中使用絕緣性能優異的陶瓷（氮化硅）的絕緣陶瓷軸承（沒有特殊說明的情況下本文指的是混合軸承）。

風力發電機的各種軸承

從較新的風機報價情況來看，陸上風電機組價格已經下降到1800-1900元/kW左右，平價海上風電機組價格也已經降到4000元/kW以下，風機組件價格下降讓當前風電行業面臨巨大的壓力，需要通過改進風電機組的設計、提升性能和可靠性的同時降低維護成本，并節省每兆瓦時的成本。風電機組運營商必須確保其設備盡可能長時間地保持運轉。由于經常在惡劣的條件（在海上，在氣候寒冷或偏遠的地區）下運行，風機的性能和可靠性受到挑戰。同時還面臨維修成本高，更換部件的交貨時間長等問題。隨著塔架高度、葉片長度和發電機尺寸和負荷不斷增加，考慮到風塔的高度和位置，風機的維護成本很高。球軸承優秀的絕緣能力及耐磨耐久性和承載能力，為滿足這些要求帶來了有效的解決方案，采用具有更高使用壽命的氮化硅球進一步降低了不定期維護的風險。行業上，風力發電設備通常需要 20 年或更長時間的設計使用壽命和免維護的可靠性。

日本KOYO（JTEKT）風力發電-氮化硅混合軸承

（PS:2022年4月KOYO，TOYODA，JTEKT，捷太格特集團旗下所有事業已統一為JTEKT）

類似的，混合陶瓷軸承在新能源汽車的發動機上也得到了應用（絕緣的氮化硅可以在各類發電機軸承中起到減少電流腐蝕的作用）。新能源汽車對汽車軸承提出了更多新要求，首先電機軸承相比傳統軸承轉速高，需要密度更低、相對更耐磨的材料；同時由于電機的交變電流引起周圍電磁場變化，需要更好的絕緣性減小軸承放電產生的電腐蝕；第三，要求軸承球表面更光滑，較少磨損。而這些特性都是陶瓷軸承的特長。從幾乎沒有陶瓷軸承在汽車上使用，到2020年新能源汽車中5%的軸承已經被陶瓷軸承取代，在新能源汽車領域，陶瓷軸承取代鋼球軸承已經是一種趨勢。特斯拉采用的電機中輸出軸采用的是SKF設計的氮化硅混合陶瓷軸承；奧迪ATA250電機位于內部的2個轉子軸承采用陶瓷材質制成。

氮化硅滾子混合軸承。

混合陶瓷軸承的全部優點在變頻驅動裝置上得到了充分體現，這種裝置用于對泵、牽引電機等旋轉設備進行優化控制。由于采用脈沖寬度調制技術，會產生有害的高頻電流，當電流通過軸承時，可能會對軸承內外圈、滾動體造成損傷，并影響潤滑劑的性能。軸承振動加劇只是危害最小的后果，更有甚者，電腐蝕可能會大大縮短軸承和潤滑劑的使用壽命。使用混合陶瓷軸承，令這一問題迎刃而解。氮化硅是一種電絕緣體，可以阻止電流在軸承內外圈之間通過，甚至可以絕緣極高頻率的電流，從而完全避免了由此產生的軸承失效。

預計（不知道是哪個組織）2025年，全球新能源汽車領域陶瓷球市場空間將接近40億元，2030年將接近200億元；預計2025年國內新能源汽車領域陶瓷球市場空間將接近13億元，2030年將超過100億元。

CoorsTek認為陶瓷軸承最適合電動汽車

陶瓷軸承球有哪些玩家？

高端陶瓷球一般需要同時實現三個關鍵技術指標，高精度（加工技術、G5以及更高）、長疲勞壽命（陶瓷技術）、好的表面質量（通常是幾百倍下沒有任何微觀缺陷）。要解決這三個問題，需要有優質的原料、穩定先進的陶瓷制作工藝和陶瓷球加工技術。行業現狀是上游高純粉末制備技術被UBE（宇部興產）等國外企業長期掌控，長疲勞壽命陶瓷球毛坯主要是COORSTEK和Toshiba主導，陶瓷球加工主要是ASK、椿中島、等日系企業。COORSTEK、ASK等國外企業可達到G3精度（較G5等級更高）且有非常好的表面質量。目前，軸承產品高端市場依舊被瑞典SKF、德國Schaeffler、日本NSK、日本JTEKT、日本NTN、日本NMB、日本NACHI、美國TIMKEN這“四國八企”所壟斷。

更多應用

當然，如上陶瓷軸承受人關注的領域可不止如上兩個。氮化硅具有優秀絕緣能力，機械性能，較低的熱膨脹，高剛度、耐磨性及低密度特性外（氮化硅的密度不到鋼的一半，減少了軸承旋轉時的離心力，從而提高了運行速度，也用于高速軸承）及非磁特性使它在許多領域都非常吃香。

1、帶磁醫療診斷設備及半導體裝備

氮化硅的非磁性特性也使作為磁場作用下應用的理想材料，在這些應用中使用鋼球可能會干擾磁場或影響旋轉扭矩。氮化硅球軸承是半導體制造設備和存在磁場的醫療診斷設備的理想選擇。

2、高速軸承

氮化硅球軸承由于其高速和低潤滑條件而被應用于半導體制造設備中。與使用鋼球相比，在軸承中使用氮化硅球可使軸承壽命提高50%或更多。通過降低更換頻率和維護成本，可以降低制造過程的總生命周期成本。

3、高端自行車

通過在自行車輪轂（底部支架）上使用氮化硅球，可以減少摩擦、減輕重量并延長軸承壽命。相關新聞資訊閱讀：

粉體圈編輯：Alpha