搞電驅動係統的工（gōng）程師可能（néng）都碰到過選高速油封這件事兒，大多數人的（de）想法（fǎ）是選個標準款的油封，或（huò）者能夠（gòu）借用其他電驅動係統上的成熟應用產品。這是很合理的想法，因為油封這種產品在發動機（jī）、變速箱、油（yóu）泵等係統中（zhōng）用的很多，也很成熟。譬如NOK的TC型標準（zhǔn）油（yóu）封，因為太過經典，幾乎（hū）已經成為油封的代名詞。
（NOK的TC型骨架油封幾乎是油封的代名詞）
在（zài）新能源汽車發展的早期，就有一些車型使用TC型標準（zhǔn）油封作為電驅（qū）動輸入軸油封，而隨著應用要求的提升，TC型油封（fēng）幾乎已經完全被其他（tā）類型的油封取代。
目前，應（yīng）用於電驅動高速輸入軸的油封基本可以分為橡（xiàng）膠骨架油封和特氟（fú）龍（PTFE）油（yóu）封兩大（dà）類。
1.橡膠骨架油封（有彈簧）
Z廣泛使用的仍然是橡（xiàng）膠骨架彈簧油封，橡膠材料通常選用（yòng）氟橡膠或丙烯酸酯橡膠，因為它（tā）們都具有較好的耐熱性和耐油性，非常適合電驅動係統高速旋（xuán）轉的工況。
在這類橡膠油封中，Z知名的型式是HTC型（xíng）。H表示Helix（英文意（yì）思是螺旋），HTC的意（yì）思（sī）就是在TC型油封的基礎上加了螺旋線。
（NOK的HTC型油（yóu）封（fēng）應用十分（fèn）廣（guǎng）泛）
螺（luó）旋線（xiàn）在油封設計（jì）中又叫回油線，它的出現大概是在20世紀70年代（dài）左右。通過在油封密封唇靠近（jìn）空氣側添加一定數量、形狀、角度的細小突（tū）筋，它（tā）們可以將從密封唇（chún）向外泄露（lù）的流體（tǐ）通過螺旋泵吸作用返回油側。回油線的出現，使旋轉密封的可靠性大大增加，因此（cǐ）在發動機和變速箱（xiāng）上，HTC型油封得（dé）到了廣泛應（yīng）用。
（1972年的美國專利介紹了回油線設計（jì），專（zhuān）利號:3633927）
從傳統的燃油車到（dào）新能源電動汽車，發動機和（hé）變速箱的應用工況與電機和減速器的應用工況有著諸多相似之處，因此HTC型油封理所當然地被“借用”到了電（diàn）驅動係統（tǒng）中。
考慮到電機高轉速帶來的（de）摩擦熱（rè）量和減速器的貧油潤（rùn）滑方式，油封製造商基於降低扭矩和摩擦的目標對HTC型油封進行了相應的改進（jìn）設計（jì），已知的包括：
將密（mì）封唇長度變短，使腰厚Z適化，以抑（yì）製追隨延遲。同時（shí）減小（xiǎo）彈（dàn）簧抱緊力，以減少高速旋轉時產生（shēng）的摩擦。
（許多知名油封（fēng）製造商（shāng）都對傳統的唇形進行了（le）改進，來源：科德寶官網）
通過新橡膠材料（新型氟橡膠、丙烯酸酯橡膠（jiāo））的開發或唇口添加特氟龍（PTFE）材料塗層降低扭矩（jǔ）。
（NOK采用新型材料和PTFE塗層降低扭矩，來源：NOK官網）
這些改（gǎi）進，將HTC型油封的許用圓周速度（dù）（線速度）提（tí）升到了（le）38m/s左右，突（tū）破了TC型標準（zhǔn）油（yóu）封的極限。
（標準油封的許用線速（sù）度，來源：NOK）
注：圓周速度，又稱線速度，是（shì）指一個點（diǎn）做圓周運動（dòng）時每秒（miǎo）通過的距離，通常用m/s來表示，是油封應用的核心指標。計算公（gōng）式為：
（其中，d是軸的直徑，單位（wèi）mm，n為轉速，單位rpm）
由（yóu）於電驅動係統電機峰值轉速普遍在10000~16000rpm之間，對應線速度一（yī）般在18~35m/s，因此（cǐ）HTC型油封已（yǐ）經可以滿足主流應用。市麵上在售的新能源汽（qì）車中，80%以上的電驅動高轉速（sù）油封用的（de）是HTC型。
然而，電驅動係統應（yīng）用HTC型油封有一個（gè）問題：電機和發動機不同，需要雙向旋（xuán）轉來完（wán）成前進和（hé）倒退的功能，因此油封必須能夠滿足雙向密封。而HTC型油封（fēng）盡管可以設（shè）計成雙向回油線型式，回油效果卻會比單向回（huí）油線差，雙（shuāng）向回油線HTC型油封許（xǔ）用線速度通常會降至（zhì）30m/s以下。
（NOK雙向回油線設計，專利（lì）號US20180119820A1）
所以在（zài）應（yīng）用HTC型油封時，應該視情況選擇單向還是雙向回油（yóu）線。
線速度超過30m/s，應用位置的旋轉方向固定，通常采用單向回油（yóu）線的HTC型油封，因為單向（xiàng）回油線也可以耐受一（yī）定速度（10m/s以內）的反轉。
線速度不（bú）超過30m/s，反向轉速較高，應用（yòng）位置的旋轉方向不固（gù）定，通常采用（yòng）雙（shuāng）向回油線的HTC型油封。
2.橡膠骨架油封（無彈黃）
顯然，HTC型油封是目前電驅動高轉速密封應（yīng）用的（de）主力產品。然而，在更低摩擦、更高追隨、更高線速度的需求下（xià），無彈簧的低摩擦橡膠骨架油封也得到應用，材料依然是氟橡膠和丙烯酸酯橡膠（jiāo）為主。
（各種無彈（dàn）黃低摩（mó）擦油封，來源：互聯網）
這種油封其實早（zǎo）已用在發動機密封上，因其改善扭（niǔ）矩和（hé）減少摩擦的特性，也被引入電驅動係統應用。在2019年上海車展上，奧迪展出了eTron的電驅動係統，讓大眾看到了這種油封的實（shí）際應用。
（奧迪（dí）eTron的電驅動高速油封，來源：2019上海車展）
這種油封的特點（diǎn）是，低摩擦，單向旋轉（zhuǎn）許用線速度高（Max.45m/s），良好的動態偏心追（zhuī）隨（suí）性，但劣勢是不（bú）耐反轉，通常隻能（néng）滿足1500rpm以（yǐ）下（xià）3min以內的反轉需（xū）求。
為什麽（me）不耐反（fǎn）轉？因為它的密封唇（chún）不是標準油封的設計。標準油封的唇形設計即使沒有回油線也自帶泵吸回油功能，而這種唇（chún）形（xíng）是靠螺旋槽實現泵吸功能。螺旋（xuán）槽與回油線不一樣，它是單向通道，因此這種類型的油封隻能（néng）適用於單向高速旋轉的工況。
（標準油封的泵吸試（shì）驗，來源：NOK）
3.特氟龍（PTFE）油封
PTFE材料具備很多優點，包括出色的化學物質兼容性（幾乎（hū）和所（suǒ）有（yǒu）油品都兼容），-40~250℃的高（gāo）低溫範圍，低摩擦係數，自潤滑能力……從20世紀90年代開（kāi）始，PTFE油封就已（yǐ）應用於發動機曲軸密（mì）封，用以降低扭矩，提高係統效率（lǜ）。
PTFE油封種類很多，應（yīng）用於汽車發動機上的主要是帶螺旋槽的骨架（jià）油封。
PTFE油（yóu）封的密封機理（lǐ）主（zhǔ）要有兩點：
（1）PTFE材料的記（jì）憶（yì）效應（yīng）和（hé）過盈配合
當PTFE唇口與軸過盈配（pèi）合時，變（biàn）形的PTFE材料會試圖恢（huī）複其在製造過程中的成型形狀，利（lì）用這一特性可以（yǐ）給抱軸的密（mì）封唇提供必要的徑向負載（zǎi），相當於橡膠（jiāo）彈簧油封中的彈簧抱緊力。
（2）螺旋槽（cáo）的泵吸作用
通過螺旋槽的泵（bèng）吸作用將試圖（tú）泄漏出去（qù）的流體泵回（huí）油側，這（zhè）與上文介紹的不帶彈簧的低摩擦橡（xiàng）膠骨（gǔ）架油封一樣，隻（zhī）是密封唇材料換成了PTFE。
帶螺旋槽的PTFE許用線（xiàn）速度可以達到50~60m/s。
然而，在（zài）現有的電驅動係統中很難發現PTFE油封的身影，這是為什麽？發動機上用的好好的，PTFE材料本身又給力（lì），許用線速度比橡膠骨架油（yóu）封高了很多（duō），為什麽就是沒（méi）有實際（jì）應用（yòng）？
問（wèn）題（tí）還是在耐反轉能力：因為螺旋槽的單向（xiàng）泵吸特性，它不耐反轉（zhuǎn）！而國內《QC/T1022-2015純電動乘用車用減速器總（zǒng）成技術條件》中的動態密封測試標準，對油（yóu）封反轉能力有著較為苛刻的要求（qiú）——正轉Z大轉速（sù）的30%！這個指標讓能（néng）力很優秀的PTFE油封也無處施展自己的才華（huá）。
（業內熟知（zhī）的QC/T1022動態密封試驗標準，電驅動界的旗幟，油封製造商（shāng）的夢魘）
針對這種情況，油封製造商在螺旋槽（cáo）的設計上做了改（gǎi）進，主要是調整螺旋（xuán）角的設計或者取消角度，使其適用於雙（shuāng）向旋轉的工況。但這（zhè）樣做（zuò）會大大（dà）降低PTFE油封的泵吸（xī）能力（lì），因為沒有螺旋泵吸作用的PTFE油（yóu）封隻能依靠記憶效（xiào）應與過盈配合進行密封，許用線速度一般會降至30m/s左右。而在這個（gè）區（qū）間內，橡膠骨架油封足以勝任。
（特（tè）瑞堡PTFE油封，帶螺旋（xuán）槽結構來源：特瑞堡）
未來趨勢
未來油封的應用趨勢與電機高速化、電機冷卻方（fāng）式等相關，考慮到電驅動製造商對成本的控（kòng）製，未來電機的Z高轉速也會（huì）受到限製（zhì）。因此，橡膠骨架油封在較（jiào）長（zhǎng）一段時間內應該仍然是主流應用。
針對40m/s以上的超高速應用場景，油封製造商的改進和創新重點在油封材料和螺旋線的設計上。譬如用配方更優異的橡膠材料代替普通的氟橡膠和丙烯酸酯橡膠，在無彈黃橡膠油封和PTFE油封上設計耐雙向旋轉的回油線。
（KACO的材料與回油（yóu）線改進方案來源：KACO官網）
小（xiǎo）結：新能源電驅動高速旋轉密封仍然是以橡膠骨架（jià）油封為主流方案，新型高（gāo）轉速油封的開發仍麵臨許多挑戰，畢竟突破（pò）傳（chuán）統的經典方案並不容易，油（yóu）封的應用（yòng）也（yě）與軸（zhóu）孔加工、潤滑油、潤滑方式等（děng）環境因素密切相（xiàng）關（guān）。當然，電驅動高轉速油封的Z終形（xíng）態（tài）如何，還是取決於未來新能源汽車電驅動係統的技術發展。
（來源：天（tiān）空之城1900）
