August 13,2026
في السنوات الأخيرة، أصبح تأثير الاحتباس الحراري شديدًا بشكل متزايد، وتواصل الوعي البيئي العام في النمو. تُعد عوادم المركبات مساهمًا رئيسيًا في تأثير الاحتباس الحراري في المناطق الحضرية، ويحمل تطوير مركبات الطاقة الجديدة (NEVs) أهمية كبيرة في معالجة تلوث العوادم. المحامل هي مكونات حاسمة في مركبات الطاقة الجديدة، وأداؤها يحدد بشكل مباشر راحة وسلامة المركبات.
من المقدر أنه بحلول عام 2025، سيصل سوق محامل مركبات الطاقة الجديدة إلى 14.2 مليار يوان صيني، ويتكون بشكل أساسي من محامل محركات الدفع، وحدات محامل العجلات، ومحامل ناقل الحركة، ومحامل نظام التوجيه، وغيرها. ومن بين هذه، تُعد محامل محركات الدفع مكونات مهمة تزود مركبات الطاقة الجديدة بالطاقة. وفي مواجهة متطلبات التشغيل الصارمة لمحامل مركبات الطاقة الجديدة، أصبحت متطلبات أدائها أكثر صرامة بشكل متزايد. وقد أصبح تطوير محامل محركات دفع عالية الأداء لمركبات الطاقة الجديدة محورًا رئيسيًا لكبار مصنعي السيارات والمحامل.
تتطلب مركبات الطاقة الجديدة متطلبات صارمة للمحامل، بما في ذلك العمر الطويل، ومقاومة الزحف، والسرعة العالية، والاحتكاك المنخفض، والاهتزاز المنخفض، وغيرها. المتطلبات المحددة هي كما يلي:
(1) السرعة العالية: يمكن أن تصل سرعات محركات الدفع إلى 20,000 دورة/دقيقة، مع قيم Dmn للمحامل (ناتج متوسط القطر وسرعة الحلقة الداخلية) تتجاوز 800,000، وهي أعلى بكثير من تلك الخاصة بالمحركات الصناعية العادية.
(2) درجة الحرارة العالية: يجب أن تعمل المحامل بشكل مستقر عند درجات حرارة تتراوح بين -40 و150 درجة مئوية دون صرير؛ ودرجة حرارة التشغيل طويلة الأمد هي 110–120 درجة مئوية؛ ودرجات حرارة البدء في المناطق الباردة هي -30 إلى -20 درجة مئوية، مع عزم بدء منخفض وضوضاء منخفضة.
(3) التزييت: يجب أن يُظهر الشحم أداءً ممتازًا في درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الاهتزاز، وكفاءة الطاقة، وعمرًا طويلًا.
(4) الاهتزاز والضوضاء: لضمان راحة الركاب، يجب أن تكون مستويات اهتزاز المحرك وضوضائه منخفضة للحفاظ على بيئة مقصورة هادئة.
(5) التآكل الكهربائي: يمكن أن تؤدي اختلالات اللفات إلى خلق فروق جهد بين الدوارات، مما يولد تيارات؛ كما يمكن أن يؤدي تسرب التيار الناتج عن الجهد عالي التردد من العاكسات إلى التآكل الكهربائي وفشل المحامل.
(6) العمر: يجب أن تتوافق المحامل مع فترة ضمان المركبة (5–8 سنوات أو 100,000–160,000 كم).
2.1 حالة البحث في الخارج
قامت شركة NTN بتطوير محامل مطلية معزولة مقاومة للتآكل الكهربائي لأنظمة المحركات الثلاثة (المحور الكهربائي) للمركبات الكهربائية النقية (EV) والمركبات الهجينة (HEV). يتم تطبيق طبقة فيلم عازلة على القطر الخارجي والأسطح الطرفية للحلقة الخارجية للمحمل، قادرة على تحمل الفولتية التي تتجاوز 100 فولت وتظهر خصائص عزل ممتازة.
كما طوّرت شركة NTN محملًا مقاومًا للتآكل الكهربائي، أي محملًا مطليًا عازلًا لمحاور المركبات الكهربائية، يعمل على منع مرور التيار عبر المحمل من خلال تطبيق طلاء عازل على سطح المحمل. يصل أداء العزل لهذا المحمل إلى أكثر من 100 فولت، مما يدعم البطاريات عالية الجهد. يتميز الطلاء العازل بمعامل احتكاك منخفض ومقاومة تآكل ممتازة، وبالمقارنة مع المنتجات القياسية بدون الطلاء، ينخفض إجمالي مقدار التآكل في القطر الخارجي للحلقة الخارجية والقطر الداخلي للمبيت بنسبة 88%. وبالتالي، حتى في حالة حدوث زحف للحلقة الخارجية، يحافظ الطلاء على العزل المطلوب.
أصدرت شركة SKF محمل كريات أخدود عميق عالي السرعة ثوريًا لأنظمة الدفع الكهربائي، وهو HSBB1.8، بقيمة Dmn قصوى تبلغ 1.8 مليون. وبأخذ قطر عمود يبلغ 40 مم كمثال، يمكنه تلبية سرعات محرك تصل إلى 30,000 دورة/دقيقة.
طوّرت شركة SKF سلسلة محامل Drive الكروية، التي تعمل على تحسين تصميم مجرى السباق، وتعتمد أقفاص بوليمرية بهيكل جديد، وتستخدم شحومًا بنطاق واسع من درجات الحرارة، بالإضافة إلى محامل سيراميك هجينة، لتلبية متطلبات الأداء عالي السرعة لمحامل المحركات، مما يساعد على إطالة عمر خدمة نظام نقل الحركة وزيادة مدى البطارية.
طوّرت شركة NSK جيلًا جديدًا من المحامل المقاومة للزحف لأنظمة الدفع مثل ناقلات الحركة في المركبات الهجينة/الكهربائية، مما يحسن راحة الركاب من خلال كبح الزحف. تشمل ميزات المنتج:
① تعمل صلابة حلقة المحمل المحسّنة على منع تشوه الحلقة، مما يقلل من الزيادة في سمك الجدار مع تحسين المقاومة للزحف الناتج عن أحمال التروس الساكنة بشكل فعال.
② استخدام مادة حلقة دائرية (O-ring) بمتانة فائقة في بيئات الزيت عالية الحرارة، وتحسين تشوهها الانضغاطي، يقلل من الزحف الناتج عن أحمال الدوران من اختلال توازن المحرك بنسبة 80% عند تعرض المحمل لزيت عالي الحرارة.
③ تحسين مقاومة الزحف دون تثبيت ميكانيكي يجعل التجميع أسهل، مما يعزز الإنتاجية ويخفض التكاليف.
كما طوّرت شركة NSK محمل الأسطوانات المدببة NSK LCube Ⅱ™ لناقلات الحركة في المركبات الكهربائية. تشمل ميزات المنتج:
① في ظروف التزييت القاسية ذات أغشية الزيت الرقيقة، تتشكل مناطق مقعرة مجهرية على أسطح التدحرج ورؤوس الأسطوانات المدببة للاحتفاظ بالزيت، مما يحسن الاحتفاظ بغشاء الزيت على أسطح التلامس ويمنع التآكل وتلف الأسطح. المتانة ومقاومة الالتصاق أعلى بثماني مرات أو أكثر من المنتجات الحالية.
② تحسين أداء الاحتفاظ بالزيت في نطاق السرعات المنخفضة (حيث يسهل تكوّن أغشية الزيت)، مما يقلل الاحتكاك بنسبة 10% مقارنة بالمنتجات الحالية.
محمل TriFinity من شيفلر هو محمل محور بثلاثة صفوف، وهو أصغر حجمًا من محامل الكرات ثنائية الصفوف القياسية، لكنه يوفر سعة تحميل أعلى، وعمر خدمة أطول، وصلابة أكبر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لتصميمه المبتكر أن يحل محل حلول محامل المحور المدببة المجهزة مسبقًا. مقارنةً بالمحامل المدببة، يقلل TriFinity بشكل كبير من عزم الاحتكاك ويزيد من الصلابة، وتحت دورة الاختبار FTP75، يمكنه تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 0.7% لكل مركبة. علاوة على ذلك، وبالاقتران مع تقنية الوصلات المسننة السطحية من شيفلر، يتم تقليل حجم وحدة المحور. لا يقلل التصغير من احتكاك المحمل والختم فحسب، بل يخفض أيضًا كتلة المحمل، مما يقلل البصمة الكربونية. بالنسبة للأبعاد نفسها، فإن المحامل ذات تقنية الوصلات المسننة السطحية بدون خلوص تكون أخف وزنًا ويمكنها نقل عزم دوران أكبر بنسبة 50%. بالإضافة إلى ذلك، يكون التركيب أكثر سهولة، ويقل الضجيج في المركبات الكهربائية. المحمل الكروي عالي الكفاءة مع القرص الطارد المركزي هو منتج جديد طورته شيفلر خصيصًا للمركبات الكهربائية، ويوفر أداءً عاليًا واحتكاكًا منخفضًا وتوفيرًا للطاقة. من خلال الجمع بين مزايا تصميم المحامل المفتوحة والمحكمة الإغلاق، يمكن لمحمل واحد تقليل الاحتكاك بمقدار 0.3 نيوتن·متر وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 0.1 غرام/كم. عمر خدمة هذا المحمل الكروي عالي الكفاءة يعادل عشرة أضعاف عمر المحامل المفتوحة، مما يقلل تكاليف التشغيل بشكل كبير.
طورت مجموعة رينبن محامل سلسلة BS عالية السرعة خصيصًا لمحركات الدفع للمركبات الكهربائية الجديدة. من خلال اعتماد تصاميم جديدة وعمليات ومواد جديدة، وتحسين الهياكل الداخلية للمحامل، واستخدام تقنيات المحاكاة والتزييت، تم حل مشاكل تسخين المحامل والتزييت تحت السرعات العالية ودرجات الحرارة المرتفعة. وقد أسست الشركة نظرية ومنهجية تصميم لمحامل محركات الدفع للمركبات الكهربائية الجديدة، مما يضمن دقة عالية، وقوة طرد مركزي منخفضة، واحتكاكًا منخفضًا، والقدرة على تلبية متطلبات المركبات الكهربائية الجديدة من عزم بدء تشغيل منخفض، وسرعة عالية، وتغييرات سريعة في التروس، ومتانة، وموثوقية عالية.
طورت مجموعة تشجيانغ ووتشو شينتشون المحدودة محمل محرك الدفع 6008-2RZG. من خلال تحسين معلمات الحلقات، وتصميم القفص، وهيكل الإغلاق غير التلامسي، واستخدام شحوم طويلة العمر ومنخفضة الضجيج ومقاومة لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة، يلبي المحمل متطلبات التشغيل عالي السرعة ودرجات الحرارة المرتفعة والعمر الطويل للحلقات، مما يضمن أداءً مستقرًا عند السرعات العالية، وضجيجًا منخفضًا، وعمرًا ممتدًا أثناء التشغيل عالي السرعة ودرجات الحرارة المرتفعة، وكذلك أثناء التشغيل السريع أو المتغير السرعة.
حققت شركة تشونغتشينغ تشانغجيانغ للمحامل المحدودة (المشار إليها فيما يلي باسم "محامل تشانغجيانغ") اختراقات جديدة في محامل مخفضات السرعة للمركبات الكهربائية الجديدة عالية الحرارة والسرعة، ومحامل محركات الدفع للمركبات الكهربائية الجديدة عالية الحرارة والسرعة، والتقنيات الرئيسية لوحدات محامل المحور للمركبات الكهربائية الجديدة. على وجه الخصوص، بالنسبة لوحدات محامل المحور للمركبات الكهربائية الجديدة، نجحت محامل تشانغجيانغ في حل التحديات مثل تلبية متطلبات الصلابة والقوة في نفس الوقت في التصاميم خفيفة الوزن، والموازنة الديناميكية بعد تقليل الوزن، والصعوبات العملية الناتجة عن تشوه المنتج بعد التخفيف، محققةً تقليل الوزن بنسبة 30%.
قامت ZWZ بتوريد محامل سلسلة مخفضات السرعة إلى شركة تصنيع سيارات أوروبية دولية معروفة لمركباتها الكهربائية النقية والهجينة القابلة للشحن. من خلال استخدام مواد خاصة وعمليات معالجة حرارية متخصصة، تم زيادة عمر المحامل لتلبية متطلبات دعم المركبات الكهربائية الجديدة، وتم تحقيق الإنتاج الضخم. تتميز محامل ZWZ للمركبات الكهربائية الجديدة بدقة عالية، وسرعة عالية، وقدرة تحميل عالية، وعمر طويل، واحتكاك منخفض، وضجيج منخفض.
يُعد الأداء عالي السرعة تحديًا صعبًا في تطوير محامل محركات الدفع للمركبات الكهربائية الجديدة، ولا تمتلك الشركات الصينية خبرة قابلة للتطبيق المباشر في هذا المجال. يجب ألا تحقق المنتجات مؤشرات الأداء عالي السرعة في التصميم والحسابات النظرية فحسب، بل يجب أيضًا أن تجتاز اختبارات الأداء عالي السرعة، واختبارات المحاكاة على المنصات، واختبارات الطريق لضمان الموثوقية والمتانة في ظل الظروف عالية السرعة. لذلك، يتضمن تطوير المنتج مجموعة واسعة من المجالات، وفترات زمنية طويلة، ويتطلب مراعاة فعالية التكلفة والتغلب على المنافسة من العلامات التجارية الدولية لتحقيق التصنيع.
يجب تحسين تصميم المحامل لتقليل الاحتكاك والتآكل مع الحفاظ على الاستقرار عند السرعات العالية. تشمل الإجراءات المضادة المحددة ما يلي:
① تحسين الشحم: تطوير محامل عالية السرعة مشحمة بالشحم لمحركات الدفع في المركبات الهجينة والكهربائية بالكامل.
② تحسين شكل القفص: بالنسبة للمحامل ذات الأخدود العميق المستخدمة في المركبات الهجينة والكهربائية بالكامل، يتم استخدام أقفاص فولاذية وأقفاص راتنجية من النوع التاجي. القفص الراتنجي التاجي أخف وزنًا من القفص الفولاذي، وتكون قوة الطرد المركزي النسبية أقل عند السرعات الدورانية العالية، كما أن معامل الاحتكاك بين الكرات الفولاذية وجيوب القفص أصغر، مما يقلل من توليد الحرارة بين الكرات والقفص.
③ استخدام مواد راتنجية عالية الصلابة: يجب أن تتمتع مواد الأقفاص الراتنجية المستخدمة عند السرعات العالية بصلابة عالية للحد من التشوه الناتج عن قوة الطرد المركزي.
قام يو تشينغ فنغ بتحليل منهجي لمصادر القوى وحالات الإجهاد والانفعال المقابلة للأقفاص في المحامل ذات الأخدود العميق عالية السرعة، ووجد أن قوة الطرد المركزي للقفص نفسه هي العامل الأكثر أهمية. اقترح مخططًا لتصميم قفص عالي السرعة، تم التحقق منه بالمحاكاة باستخدام برنامجي Abaqus وCABA3D، واجتاز اختبارات المنصة واختبارات التركيب لدى العملاء.
بسبب التأثيرات الحرارية للمحركات وإلكترونيات الطاقة، تكون بيئة درجة حرارة التشغيل لمحامل المركبات الكهربائية الجديدة أعلى من تلك الخاصة بالمركبات التقليدية. يتطلب ذلك أن تتحمل مواد المحامل درجات حرارة تشغيل أعلى دون تدهور الأداء. توفر السبائك الخاصة ومواد السيراميك وتقنيات الطلاء السطحي إمكانيات لتصنيع محامل تلبي متطلبات المركبات الكهربائية الجديدة. يمكن لهذه المواد توفير مقاومة أفضل للتآكل ومقاومة التآكل الكيميائي وثبات حراري أفضل.
مع تطور صناعة المركبات الكهربائية الجديدة، حظيت مشكلة تآكل محامل محركات الدفع في المركبات الكهربائية باهتمام متزايد. تُعد المحامل مكونات مهمة في مجموعة نقل الحركة؛ فبمجرد تآكلها، يمكن أن تسبب عدم استقرار المركبة وتؤدي في النهاية إلى مشكلات تتعلق بالسلامة.
تشمل الإجراءات المضادة المحددة ما يلي:
① تحسين بنية المحمل، مثل تعزيز الإحكام واستخدام مواد تشحيم مضادة للتآكل.
② استخدام مواد عالية الأداء ذات مقاومة للتآكل، مثل المواد الخاصة وعمليات المعالجة المتخصصة لتحسين مقاومة التآكل.
③ تحسين قدرة تزييت المحامل، مثل تعزيز التزييت بين الأجزاء واستخدام مواد تشحيم عالية المقاومة للتآكل.
④ إجراء الصيانة والفحص الدوري للمحامل.
تواجه المحامل التقليدية للسيارات إعادة هيكلة. في المستقبل، ستعتمد المركبات الكهربائية على الدفع الكهربائي، مما يلغي الحاجة إلى المحرك وناقل الحركة وعمود الإدارة وغيرها من مكونات المركبات التقليدية التي تعمل بالوقود. بعض المنتجات في صناعة محامل السيارات، مثل محامل المولدات، ومحامل مضخات المياه، ومحامل أذرع التأرجح، ومحامل الشدادات، ستواجه إعادة هيكلة. محامل المركبات الكهربائية الجديدة (NEV) تقدم فرصًا وتحديات جديدة لمصنعي المحامل.
1. حالة محامل MTWB للمركبات الكهربائية - محمل BOSCH CVT للسيارات الكهربائية 6001
2. حالة محامل MTWB للمركبات الكهربائية - محمل نظام التوجيه QJ205
3. حالة محامل MTWB للمركبات الكهربائية - محمل نظام الدفع الكهربائي EMR4- 6006 و6206
