Hybrid-Lager von SKF machen E-Antriebe leistungsstärker

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Die in elektrischen Antrieben verbauten Komponenten müssen extremen Temperaturen standhalten, hohe Drehzahlen erreichen und starke Beschleunigungen ermöglichen. Dabei dürfen ihnen äußere Einflüsse wie Stürme, Regen, Matsch oder Schnee möglichst nichts anhaben. Angesichts dieser Anforderungen stoßen auch Wälzlager mit Standardkomponenten in elektrischen Anwendungen zunehmend an ihre Grenzen.

Um diese Herausforderungen zu meistern, hat der österreichische Wälzlagerspezialist SKF spezielle Hybrid-Lager entwickelt: Die Kombination von Stahl und Siliziumnitrid soll einen zuverlässigen und  reibungsarmen Betrieb ermöglichen, Schäden durch Stromdurchgang verhindern und kompakteren Elektroantrieben zu höherer Leistung verhelfen.

Ringe aus Stahl, Wälzkörper aus Siliziumnitrid

Die Hybrid-Wälzlager besitzen Ringe aus Stahl und Wälzkörper (in Form von Kugeln oder Rollen) aus dem hoch festen Keramikwerkstoff Siliziumnitrid (Si3N4). 

Siliziumnitrid wirke elektrisch isolierend und damit dem Stromdurchgang, der bei herkömmlichen Lagern betriebsbedingt auftreten kann, entgegen, erklärt SKF. Siliziumnitrid sei auch mehr als doppelt so hart wie Stahl und besitze eine um 30 Prozent höhere Festigkeit. Außerdem soll der Keramikwerkstoff Temperaturen bis 1.000 °C standhalten. Trotz ihrer enormen Robustheit sei die Keramik auch noch deutlich leichter als Wälzlagerstahl: Sie besitze eine Dichte von circa 3,2 g/cm³, während diejenige von Stahl bei 7,7 g/cm³ liege – sodass sie um rund 60 Prozent leichter sei.

All diese Faktoren zusammen sollen laut SKF deutlich bessere Laufleistungen ermöglichen als man sie in Elektroantrieben mit herkömmlichen Stahl-Lagern erzielen könne. So erlaube die geringere Masse der Keramik-Wälzkörper unter anderem höhere Drehzahlen. Zugleich sorge ihre minimierte Reibung für niedrigere Betriebstemperaturen, was wiederum die Schmierstoffgebrauchsdauer verlängere.

Widerstandsfähiger unter widrigen Bedingungen

Ein weiterer Vorteil der Hybrid-Lager resultiert aus der Härte der Wälzkörper: Durch die Verwendung von Si3N4 seien sie viel unempfindlicher gegenüber Verschmutzungen oder unzureichender Schmierung. Auch Stößen oder Vibrationen sollen sie deutlich besser als konventionelle Lösungen aus Stahl widerstehen. So erzielten die SKF-Hybridlager unter stark verschmutzten Betriebsbedingungen eine Verschleißfestigkeit, die bis zu neunmal so hoch sei wie diejenige vergleichbarer Stahl-Lager, erklärt das Unternehmen.

Noch stärker durch speziellen Schmierstoff

In Kombination mit einem für elektrische Antriebe optimierten Schmierstoff soll es SKF zudem gelingen, die verschleißfördernden Einflüsse von Vibrationen und Schwingungen weiter zu minimieren (im Vergleich zu herkömmlichen Wälzlagerfetten). Außerdem sei der Hochleistungsschmierstoff von SKF extrem langlebig: Bei typischen Betriebstemperaturen zwischen 70 °C und 120 °C und hohen Drehzahlen hätten die mit dem SKF Schmierstoff versehenen Lager eine mehr als viermal so lange Gebrauchsdauer wie die gleichen Lager mit einem herkömmlichen Wälzlagerfett erzielt.