润滑油在电气摩擦学中的未来

在工业迅速向电气化过渡的时代，润滑油的发展必须跟上步伐。2024 年 10 月 9 日，在亚洲润滑油工业协会 （ALIA） 赞助的网络研讨会上，MATRILUB 管理合伙人 Mathias Woydt 博士介绍了摩擦学系统如何适应电气化环境。Woydt 在摩擦学、润滑和颠覆性技术方面拥有超过 38 年的经验，他解释了润滑剂在电气化系统中不断发展的作用，并谈到了电气特性与磨损和摩擦等传统因素一样重要的未来。

网络研讨会由总部位于新加坡的路博润东南亚私人有限公司区域业务总监兼 ALIA 技术小组委员会主席 Paul Nai 主持。

“今天的润滑剂是成熟、功能强大的产品，旨在减少摩擦和防止磨损，”Woydt 说。然而，挑战在于它们对电气化摩擦学的适应。电动汽车 （EV）、风力涡轮机和工业机械等电气化系统引入了新的复杂性，要求润滑剂能够承受与电气元件的接触增加和工作温度升高。

在此类系统中，润滑剂现在面临各种材料和电流的影响。根据 Woydt 的说法，关键问题是这些润滑剂如何在防止腐蚀和确保有效传热的同时保持性能。湿式电池和浸没式冷却动力总成的引入对导热性和电绝缘性能提出了新的要求。

新的摩擦学挑战

电气化摩擦学的重大转变之一是润滑剂与电气特性的相互作用。保护表面免受磨损、磨损和减少摩擦的传统添加剂现在还必须与导电性、介电常数和摩擦电效应作斗争。这种相互作用会影响润滑剂在高电压或电流环境中的行为。

Woydt 强调，电气化动力系统，尤其是电动汽车，涉及不同的润滑制度。“当在流体动力润滑中运行时，润滑油的油膜以电容模式运行，其中整体特性很重要。相比之下，在混合润滑或边界润滑下，润滑剂的作用更像一个电阻器，根据系统的电气特性导致不同的响应，其中摩擦膜的电气特性起着作用，“他解释说。

这种转变最关键的方面之一是摩擦电的出现，即由于摩擦而产生电荷。这是一个日益令人担忧的问题，尤其是在风力涡轮机和 EV 传动系统等产生大量摩擦电荷的系统中。为了解决这个问题，Woydt 强调了测试润滑剂的接触电阻、阻抗及其防止电弧或支持电弧的能力的重要性。

电气测试的作用

Woydt 演讲的一个重点是测试方法的演变。从历史上看，润滑剂的机械性能（摩擦、磨损和抗划伤性）都经过测试。然而，正如 Woydt 指出的那样，“润滑油开发的未来在于将摩擦测量与电气测试相结合。

正在出现新的标准来测试散装润滑剂的电气特性。Woydt 提到了 DIN 51111，这是第一个完全致力于测量润滑剂电气性能的测试方法。然而，他承认还有很多工作要做。“对于润滑脂，我们仍然缺乏有效的测试方法来评估其电气特性，”他说，这表明该行业需要对电气环境中的液体和润滑脂采用标准化的测试框架。

演讲中最能说明问题的一个方面是润滑脂的测试结果。Woydt 提供了显示电接触电阻如何随温度变化的数据。在较低温度下，某些润滑脂保持低电阻，但随着温度升高，电阻会急剧增加。如果考虑不当，这种可变性可能会导致电气系统故障。

例如，他解释说：“如果润滑脂的接触电阻在温度范围内不稳定，则它可能在高温应用中失效，从而导致摩擦电效应和系统故障。因此，设计用于电气摩擦系统的润滑脂必须配制成在不同条件下保持一致的接触电阻。

除了接触电阻外，摩擦也是一个因素。有趣的是，Woydt 的测试表明，虽然润滑脂之间的摩擦系数基本保持不变，但磨损轨迹根据接触电阻显示出显着差异。这一发现表明，接触电阻可能是比单独的摩擦更可靠的润滑剂在电气化系统中有效性的指标。

为未来而发展

Woydt 的演讲要点很明确：润滑油制造商必须进行创新才能满足电气化系统的需求。这不仅仅涉及调整现有配方，还需要从根本上重新思考润滑油设计，强调电气特性和对电压和安培的响应，以及传统的摩擦学性能。

为此，Woydt 强调了跨行业合作的必要性，并引用了包括 SAE J3200 和 ASTM CS97 在内的各种标准化委员会的工作，这两个委员会都在开发电气化传动系统的测试方法。他还提到，中国和德国在这些发展方面处于领先地位，其中西南研究所和德国动力总成研究协会 （FVA） 发挥着重要作用。

最后，Woydt 鼓励制造商开发在一定温度范围内具有不变电气特性的润滑剂，确保润滑剂在各种操作条件下不受影响且安全。“摩擦学系统的电气化重新调整了添加剂和基础油的正确选择，”他总结道，并补充说润滑油开发人员现在拥有应对这些挑战的摩擦测量工具。

对于制造商来说，信息很明确：润滑油开发的创新对于确保未来几年电动机械的安全高效运行至关重要。

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