起重電機專業生産廠家無錫宏達2022年5月21日訊 近年來，電動車的銷量節節高，伴隨而來的是電動車的質量問題，爲了減少客戶抱怨，很多問題必須在設計階段就進行規避。電機的軸承電腐蝕問題是最近各家主機廠重點關注的問題。
電動車輛的突出特點之一是其使用壽命長，因爲與內燃機相比，電動驅動裝置中的活動部件數量較少。由于軸承電流和相關的電腐蝕會導致部件磨損並損壞電機軸承，電動車輛的使用壽命可能將受到嚴重限制。因此，爲了有效防止軸承破壞，這些破壞性的電流必須被引流接地。本文主要講述軸電流/軸電壓的相關問題，重點在于與各位探討在設計前期如何規避軸電流帶來的電腐蝕問題。
圖1—電動汽車
在了解軸電流之前我們先了解一下軸電壓，正是因爲在軸承內外圈之間有了軸電壓，形成電勢差才産生了軸電流。
軸電壓——軸電壓是指電機运行时，電機两轴承端或電機转轴与轴承间所产生的电压。其本质由于定子磁场的不平衡或转轴本身带磁，当出现交变磁通时，在轴上感应出的电压。
軸電流——指由轉軸、軸承內圈、油膜、軸承外圈、殼體構成回路，當油膜絕緣被破壞時，就在回路內産生電流。
軸電壓/軸電流事件可以简单理解为电火花加工，轴承内外滚道由于较大的放电电流，瞬间短路。
軸電流的产生机理主要是在轴承内外圈之间由于不同情况产生的軸電壓，形成电势差，最终形成了軸電流，本文主要介绍应对軸電流的解决方案。
軸電壓不高，通常乘用车用電機为30V左右，有些会高些，但回路电阻很小，因此，产生的軸電流可能很大，有时达数百安培。当轴承因安装、油污、损坏或老化等原因失去绝缘性能时，電機軸電壓足以击穿轴承油膜而产生放电。放电会使润滑的油质逐渐劣化，轴承滚珠两端出现电腐蚀现象，严重者会使轴承烧坏，被迫停机造成事故。
滚动轴承内外圈滚道上类似搓板一样的纹路。这是由于軸電流流经滚道与滚动体的接触面时产生放电火花使局部金属材料熔化，熔化物被高速旋转的内圈和滚动体碾压形成搓板纹；对滑动轴承，会在轴瓦合金表面形成放电火花烧灼的痕迹。这些都会对轴承造成严重伤害。
当軸電壓超过轴承润滑油的绝缘能力，即高于油层的击穿电压时，产生了火花电流。此时，油膜被击穿，轴承内外滚道瞬间短路。整个过程可简化为：軸電壓迅速放电，对轴承内侧“打电弧”，产生电腐蚀。由于滾珠與滾道內表面爲點接觸，放電電流密度很大，電流的瞬間高溫可能灼傷軸承，導致軸承座圈出現電腐蝕和槽溝，整車上的體現通常是伴隨著NVH問題，引起顧客的抱怨。
轴承电腐蚀问题的发生是因为軸電流通过了轴承滚珠与滚道的点接触区域，所以通常的解决思路有两个：第一个思路是对轴承进行绝缘处理，隔断軸電流的导通。第二个思路是让軸電流进行旁路传导，不让电流通过轴承，这样就可以解决电腐蚀问题。
导电环方案与碳刷方案类似，即一边与轴接触，另一端安装在壳体上（接地）即可，将电导入地下即可有效防止軸電壓的产生。应用客户较多，特斯拉，吉利，广汽均有产品应用。
導電環方案有優點也有缺點，具體分析如下：
優點：安裝簡單，改善效果明顯，可以有效解決軸承電腐蝕問題。
缺點：成本較高，需要殼體以及軸均配合進行調整。同時在油冷電機中效果不穩定，因爲高速運轉工況下，潤滑油絕緣特性會起一定的絕緣作用，所以高速運轉情況下的電腐蝕問題會依然存在。
導電油脂軸承是相對來說最簡單的方法，與普通軸承尺寸完成相同，只是內部油脂在滿足耐高溫性能和低溫流動性的基礎上，增加了油脂導電性，抗電腐蝕性，可以延長軸承的使用壽命，同時相對于常規軸承，導電油脂軸承的導電性能更優，軸承導電性能測量結果，此設計在國內比較多，長安，特斯拉均有産品應用。
導電油脂軸承方案優缺點對比如下
优点：设计简单，优化改动最小，成本最优，对于軸電壓，可以有效减小軸電壓有效值，但是对于峰峰值的改善很有效。
缺点：导电油脂轴承改善方案的效果不太稳定，冷态情况下，油脂油膜没有有效形成之前，对于軸電壓改善效果不明显，但是当温度升起来后，对于軸電壓的改善会有明显的改善。
此方案的原理是对轴承进行电气绝缘，以防止轴向电流通过轴承，即采用“堵”的方法解决軸電流的产生。左图为陶瓷球轴承示意图，右边为轴承外圈绝缘处理方案，都是采用的堵的思路。
軸承絕緣的處理方案優缺點對比如下：
优点：成本相对要高，装配简单，对軸電流的改善效果明显。
缺点：可靠性耐久问题是个风险，同时外圈绝缘处理零件不易生产，同时此方案对電機配合零件的传动系统可能存在一定的损伤，电压可能通过配合的传动系统找到其他更大的回路，从而对配合件产生电腐蚀问题。不同方案可能存在不同的情况，需要注意的是，不管是采用陶瓷轴承抑或是在轴承内外圈喷涂绝缘涂层，对电蚀而言，这两种方法都存在较大的隐患， 由于内部机理较为复杂，此处给出简单解释：从能量分析的角度，此种方法并没有削弱寄生电能，这些高频寄生电能将会通过轴承外圈与其他结构耦合形成流通路径，进而释放能量。
軸電壓的预防不仅仅在于源头阻断，路径阻断以及末端采取措施，更重要的是以预测性维护的角度，定期验证应对措施采取的有效性以及可靠耐久性，实现真正意义上的保障轴承、保障電機、保障安全。 |
