EV Drive Motor Bearings: China & Global Technology Trends

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중국 및 국제 신에너지 차량 구동 모터 베어링 기술 현황

August 13,2026

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서문

최근 몇 년간 온실효과가 심각해지면서 대중의 환경 인식도 지속적으로 높아지고 있습니다. 차량 배기가스는 도시 온실효과의 주요 원인이며, 신에너지차(NEV)의 개발은 배기가스 오염 문제를 해결하는 데 큰 의의가 있습니다. 베어링은 신에너지차의 핵심 부품으로, 그 성능은 차량의 승차감과 안전성을 직접적으로 결정합니다.

2025년까지 신에너지차 베어링 시장은 142억 위안에 달할 것으로 예상되며, 주로 구동 모터 베어링, 허브 베어링 유닛, 변속기 베어링, 조향 시스템 베어링 등으로 구성됩니다. 이 중 구동 모터 베어링은 신에너지차에 동력을 공급하는 중요한 부품입니다. 신에너지차 베어링의 까다로운 작동 요구 조건에 직면하여, 그 성능 요구 사항은 점점 더 엄격해지고 있습니다. 고성능 신에너지차 구동 모터 베어링의 개발은 주요 자동차 및 베어링 제조업체들의 핵심 과제가 되었습니다.

I. 신에너지차 구동 모터 베어링의 구조적 특성

신에너지차는 베어링에 대해 긴 수명, 크리프 저항성, 고속, 저마찰, 저진동 등의 까다로운 요구 사항을 요구합니다. 구체적인 요구 사항은 다음과 같습니다:

(1) 고속: 구동 모터 속도는 최대 20,000 r/min에 달할 수 있으며, 베어링 Dmn 값(평균 직경과 내륜 속도의 곱)은 800,000을 초과하여 일반 산업용 모터보다 훨씬 높습니다.

(2) 고온: 베어링은 -40~150°C에서 소음 없이 안정적으로 작동해야 하며, 장기 작동 온도는 110~120°C입니다. 추운 지역의 시동 온도는 -30~-20°C로, 낮은 시동 토크와 낮은 소음이 요구됩니다.

(3) 윤활: 그리스는 우수한 저온 성능, 고온 내성, 진동 저항성, 에너지 효율 및 긴 수명을 갖추어야 합니다.

(4) 진동 및 소음: 승객의 편안함을 보장하기 위해 모터의 진동 및 소음 수준은 낮아야 하며, 조용한 실내 환경을 유지해야 합니다.

(5) 전식(전기 부식): 권선의 불균형은 회전자 사이에 전위차를 발생시켜 전류를 생성할 수 있으며, 인버터의 고주파 전압으로 인한 누설 전류는 전식 및 베어링 파손을 초래할 수도 있습니다.

(6) 수명: 베어링은 차량 보증 기간(5~8년 또는 100,000~160,000km)과 일치해야 합니다.

II. 국내외 신에너지차 베어링 연구 현황

2.1 해외 연구 현황

NTN 전식 저항 베어링

NTN은 순수 전기차(EV) 및 하이브리드차(HEV)의 3전 시스템(e-Axle)용 전식 저항 절연 코팅 베어링을 개발했습니다. 베어링 외륜의 외경과 단면에 절연 피막층을 적용하여 100V 이상의 전압을 견딜 수 있으며 우수한 절연 특성을 나타냅니다.

NTN은 또한 전기차 액슬용 절연 코팅 베어링인 전식(電蝕) 방지 베어링을 개발했습니다. 이 베어링은 베어링 표면에 절연 코팅을 적용하여 베어링을 통과하는 전류를 억제합니다. 이 베어링의 절연 성능은 100V 이상으로 고전압 배터리를 지원합니다. 절연 코팅은 낮은 마찰 계수와 우수한 내마모성을 가지며, 코팅이 없는 표준 제품과 비교하여 외륜 외경과 하우징 내경의 총 마모량이 88% 감소합니다. 따라서 외륜에 크리프가 발생하더라도 코팅은 필요한 절연을 유지합니다.

SKF는 e-드라이브 시스템용 혁신적인 초고속 딥 그루브 볼 베어링인 HSBB1.8을 출시했으며, 최대 Dmn 값은 180만입니다. 40mm 샤프트 직경을 예로 들면 최대 30,000r/min의 모터 속도를 충족할 수 있습니다.

SKF 고속 EV 드라이브 베어링

SKF는 Drive 볼 베어링 시리즈를 개발했습니다. 이 시리즈는 레이스웨이 설계를 최적화하고, 새로운 구조의 폴리머 케이지를 채택했으며, 넓은 온도 범위의 그리스를 사용하고, 하이브리드 세라믹 베어링을 적용하여 모터 베어링의 고속 성능 요구 사항을 충족합니다. 이를 통해 변속기 시스템의 수명을 연장하고 배터리 주행 거리를 늘리는 데 기여합니다.

NSK 크리프 방지 EV 베어링

NSK는 하이브리드/전기차 변속기와 같은 구동 시스템용 차세대 크리프 방지 베어링을 개발하여 크리프를 억제함으로써 승차감을 개선했습니다. 제품 특징은 다음과 같습니다:

① 최적화된 베어링 링 강성은 링 변형을 방지하여 벽 두께 증가를 최소화하면서 정적 기어 하중으로 인한 크리프 저항을 효과적으로 향상시킵니다.

② 고온 오일 환경에서 우수한 내구성을 갖는 O-링 소재를 사용하고 압축 변형을 최적화하여, 베어링이 고온 오일에 노출될 때 모터 불균형으로 인한 회전 하중으로 발생하는 크리프를 80% 감소시킵니다.

③ 기계적 고정 없이 크리프 저항성을 개선하여 조립이 용이해지므로 생산성이 향상되고 비용이 절감됩니다.

NSK는 또한 전기차 변속기용 NSK LCube Ⅱ™ 테이퍼 롤러 베어링을 개발했습니다. 제품 특징은 다음과 같습니다:

① 오일막이 얇은 가혹한 윤활 조건에서 테이퍼 롤러의 구름 표면과 헤드에 미세한 오목부를 형성하여 오일을 유지함으로써 접촉 표면의 오일막 유지력을 개선하고 마모 및 표면 손상을 방지합니다. 내구성과 소착 저항성은 기존 제품보다 8배 이상입니다.

② 오일막이 더 쉽게 형성되는 저속 영역에서의 오일 유지 성능이 개선되어 기존 제품 대비 마찰이 10% 감소합니다.

Schaeffler EV 베어링 기술

Schaeffler의 TriFinity는 표준 복렬 볼 베어링보다 작지만 더 높은 하중 용량, 더 긴 서비스 수명, 더 큰 강성을 제공하는 3열 허브 베어링입니다. 또한 혁신적인 설계로 프리로드된 테이퍼 롤러 허브 유닛 솔루션을 대체할 수 있습니다. 테이퍼 롤러 베어링과 비교하여 TriFinity는 마찰 토크를 크게 줄이고 강성을 높이며, FTP75 테스트 사이클에서 차량당 전력 소비를 0.7% 줄일 수 있습니다. 또한 Schaeffler의 페이스 스플라인 기술과 결합하여 허브 유닛 크기가 줄어듭니다. 소형화는 베어링 및 씰 마찰을 줄일 뿐만 아니라 베어링 질량을 낮추어 탄소 발자국을 줄입니다. 동일한 치수에서 제로 클리어런스 페이스 스플라인 기술이 적용된 베어링은 더 가볍고 50% 더 많은 토크를 전달할 수 있습니다. 또한 설치가 더 편리하고 전기차에서 소음이 줄어듭니다. 원심 디스크가 적용된 고효율 볼 베어링은 Schaeffler가 전기차를 위해 특별히 개발한 신제품으로, 고성능, 저마찰 및 에너지 절감을 제공합니다. 오픈 베어링과 밀봉 베어링의 설계 장점을 결합하여 단일 베어링으로 마찰을 0.3 N·m 줄이고 CO₂ 배출량을 약 0.1 g/km 줄일 수 있습니다. 이 고효율 볼 베어링의 서비스 수명은 오픈 베어링의 10배로 운영 비용을 크게 절감합니다.

2.2 EV 구동 모터 베어링의 중국 연구 현황

인본그룹은 NEV 구동 모터 전용 고속 BS 시리즈 베어링을 개발했습니다. 새로운 설계, 새로운 공정 및 새로운 재료를 채택하고 베어링 내부 구조를 최적화하며 시뮬레이션 및 윤활 기술을 사용하여 고속 및 고온 조건에서의 베어링 발열 및 윤활 문제를 해결했습니다. 이 회사는 NEV 구동 모터 베어링에 대한 설계 이론 및 방법론을 구축하여 고정밀, 저원심력, 저마찰을 보장하고 저기동 토크, 고속 및 급변속, 내구성 및 높은 신뢰성에 대한 NEV 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

浙江五洲新春集团股份有限公司은 구동 모터 베어링 6008-2RZG를 개발했습니다. 최적화된 링 파라미터, 케이지 설계, 비접촉 밀봉 구조 및 장수명, 저소음, 고온·저온 내성 그리스를 사용하여 고속, 고온 및 장수명 링 작동 요구 사항을 충족하며, 고속 및 고온 작동 시 및 급속 또는 가변 속도 작동 중에도 안정적인 고속 성능, 저소음 및 수명 연장을 보장합니다.

重庆长江轴承股份有限公司(이하 "창장 베어링")는 고온·고속 NEV 감속기 베어링, 고온·고속 NEV 구동 모터 베어링 및 NEV 허브 베어링 유닛의 핵심 기술에서 새로운 돌파구를 마련했습니다. 특히 NEV 허브 베어링 유닛의 경우 창장 베어링은 경량 설계에서 강성과 강도 요구 사항을 동시에 충족하고, 경량화 후 동적 밸런싱, 경량화 후 제품 변형으로 인한 공정 어려움과 같은 과제를 성공적으로 해결하여 30%의 중량 감소를 달성했습니다.

ZWZ는 유럽의 유명 국제 자동차 제조업체의 순수 전기 및 플러그인 하이브리드 차량에 감속기 시리즈 베어링을 공급했습니다. 특수 재료와 특수 열처리 공정을 사용하여 베어링 수명을 늘려 NEV 지원 요구 사항을 충족하고 양산을 달성했습니다. ZWZ NEV 베어링은 고정밀, 고속, 고하중 용량, 장수명, 저마찰 및 저소음이 특징입니다.

III. NEV 베어링 핵심 기술

3.1 고속 기술

고속 성능은 NEV 구동 모터 베어링 개발에 있어 어려운 과제이며, 중국 기업들은 직접적으로 적용할 수 있는 경험을 보유하지 못하고 있습니다. 제품은 설계 및 이론 계산에서 고속 성능 지표를 달성해야 할 뿐만 아니라, 고속 조건에서의 신뢰성과 내구성을 보장하기 위해 고속 성능 시험, 시뮬레이션 벤치 테스트 및 도로 주행 테스트를 통과해야 합니다. 따라서 제품 개발은 광범위한 분야를 포괄하고, 개발 기간이 길며, 비용 효율성을 고려해야 하고, 산업화를 달성하기 위해 글로벌 브랜드와의 경쟁을 극복해야 합니다.

베어링 설계는 고속에서 안정성을 유지하면서 마찰과 마모를 줄이도록 최적화되어야 합니다. 구체적인 대응 방안은 다음과 같습니다:

① 그리스 최적화: 하이브리드 및 순수 전기 자동차에 사용되는 구동 모터용 그리스 윤활 고속 베어링 개발.

② 케이지 형상 최적화: 하이브리드 및 순수 전기 자동차에 사용되는 딥 그루브 볼 베어링의 경우, 강재 케이지와 크라운형 수지 케이지가 사용됩니다. 크라운형 수지 케이지는 강재 케이지보다 가벼워 고속 회전 시 원심력이 상대적으로 낮고, 강구와 케이지 포켓 사이의 마찰 계수가 작아 볼과 케이지 사이의 발열을 줄여줍니다.

③ 고강성 수지 재료 사용: 고속에서 사용되는 수지 케이지 재료는 원심력으로 인한 변형을 제한하기 위해 높은 강성을 가져야 합니다.

Yu Qingfeng은 고속 딥 그루브 볼 베어링에서 케이지의 힘 원인과 이에 따른 응력 및 변형 상태를 체계적으로 분석하여, 케이지 자체의 원심력이 가장 중요한 요인임을 발견했습니다. 그는 고속 케이지 설계 방안을 제안했으며, Abaqus 및 CABA3D 소프트웨어를 사용한 시뮬레이션으로 검증했고, 벤치 테스트와 고객 설치 테스트를 통과했습니다.

3.2 고온 저항 기술

모터와 전력 전자 장치의 열 효과로 인해 NEV 베어링의 작동 온도 환경은 기존 차량보다 높습니다. 이는 베어링 재료가 성능 저하 없이 더 높은 작동 온도를 견딜 수 있어야 함을 요구합니다. 특수 합금 재료, 세라믹 재료 및 표면 코팅 기술은 NEV 요구 사항을 충족하는 베어링 제조에 가능성을 제공합니다. 이러한 재료는 더 나은 내마모성, 내식성 및 온도 안정성을 제공할 수 있습니다.

3.3 내식성 기술

NEV 산업의 발전과 함께 전기 자동차 구동 모터 베어링의 부식 문제도 점점 더 주목받고 있습니다. 베어링은 구동계의 중요한 구성 요소이며, 일단 부식되면 차량 불안정을 유발하고 궁극적으로 안전 문제로 이어질 수 있습니다.

구체적인 대응 방안은 다음과 같습니다:

① 베어링 구조 최적화(예: 밀봉 강화 및 방청 윤활제 사용).

② 내식성을 갖춘 고성능 재료 사용(예: 특수 재료 및 전문화된 처리 공정을 통한 내식성 향상).

③ 베어링 윤활 성능 향상(예: 부품 간 윤활 강화 및 고내식성 윤활제 사용).

④ 베어링의 정기적인 유지보수 및 점검 실시.

IV. 결론

전통적인 자동차 베어링은 재편을 맞이하고 있습니다. 미래에는 전기 자동차가 전기 구동 방식을 채택하면서 기존 연료 차량의 엔진, 변속기, 구동축 등이 사라질 것입니다. 자동차 베어링 산업의 일부 제품, 예를 들어 발전기 베어링, 워터 펌프 베어링, 로커 암 베어링, 텐셔너 베어링은 재편을 겪게 될 것입니다. NEV 베어링은 베어링 제조업체에 새로운 비즈니스 기회와 동시에 도전 과제를 제공합니다.