驰创轴研失效解决方案——电腐蚀
轴电压
轴电流
一、轴电压
定义：转轴与机壳间的电压或者电机两轴承之间的端电压。
轴电压分为四大类：磁路不平衡、剩磁、静电、变频供电。其中变频供电为主要的轴电压来源。
由于新一代电力电子器件开关速度和电压等级的提升，变流器开关动作的瞬间会产生具有高幅值、高dv/dt的共模电压（图1），当高频共模电压施加在电机绕组末端时，共模电流会通过电机内部的杂散电容（图2）通路在轴承两端感应出大幅度的轴电压和轴电流，继而引发轴承电腐蚀，缩短轴承使用寿命，危害变频电机运行的可靠性和安全性。
图1 共模电压示意图
图2 杂散电容示意图
二、电腐蚀的危害
过去的新能源汽车电压平台、转速、电机功率都比较低。然而近几年，汽车电驱系统的四高化发展（高压、高功率、高频、高转速）双向压缩了轴承油膜的耐电腐蚀生存空间：
1）更高的电压平台抬升了轴电压；
2）更大的功率使感应能量更多；
3）高开关频率则使得油膜受攻击频率更高；
4）为适应高转速而变低的润滑油/脂的粘度则使油膜厚度更薄，承受能力变得更差。
因此，新能源电车系统中，电腐蚀现象越发常见。此外，还有许多采用变频电机供电的系统中，微电流导致的电腐蚀失效也十分常见。
常见的电腐蚀现象：
大电压腐蚀（图3）
微电流腐蚀（图4）
三、如何检测轴电流和轴电压
1.首先，保证测试电机接地良好。建议系统单点接地，减少不同接地点之间的电位差可能造成的测试干扰。
2.用柔性低摩擦导电探头与电机转轴接触（接触点可以是轴端，也可以是转轴圆周面）将轴电信号引出，并与示波器测试探头信号端相连接，示波器测试探头的接地夹则与电机机壳相连接。
3.按照如图9所示测试线连接完成后，在电机静态时，用万用表测量机壳连接线到转轴连接线之间的电阻进行验证，要求阻值小于5欧姆。（如是单电机，且前后轴承均为绝缘轴承则此要求不适用）
单点接地
首先，保证测试电机接地良好。建议系统单点接地，减少不同接地点之间的电位差可能造成的测试干扰。
正确连接
用柔性低摩擦导电探头与电机转轴接触（接触点可以是轴端，也可以是转轴圆周面）将轴电信号引出，并与示波器测试探头信号端相连接，示波器测试探头的接地夹则与电机机壳相连接。
验证电阻
按照如图9所示测试线连接完成后，在电机静态时，用万用表测量机壳连接线到转轴连接线之间的电阻进行验证，要求阻值小于5欧姆。（如是单电机，且前后轴承均为绝缘轴承则此要求不适用）
四、现有的防治措施
如何限制轴承电腐蚀发生，大体分三类：扼流限制，绝缘阻断和旁路疏导。
限制
在变频器的输出端放置扼流磁环或者扼流线圈进行限制。但是该方式无法消除电机的共模电压，而汽车驱动电机恰恰是共模电压击穿导致的轴承电腐蚀最严重。另外这种方式通常需要比较大的安装空间。
阻断
通过对轴承或关联零部件的绝缘措施，将轴电流的路径切断。如果采用陶瓷球轴承，基本可以解决该轴承的电腐蚀问题。但如果采用绝缘涂层，在高频情况下，绝缘层的高频阻抗是非常低的，未必能承受电压冲击。当然即使保护了绝缘轴承本身，但轴和后面的负载端都是硬连接，在轴上有电的情况下，电会通过连接点输出到负载端，并在负载端找到最薄弱处释放。
疏导
增加低电阻旁路，使电荷通过这个增加的旁路泄导，这样轴电压降低，通过轴承的电流会很小，并减少电压击穿风险，有效保护轴承。市面上疏导方案主流有导电碳棒、导电油封、导电油脂和接地导电环四种类型。
驰创解决方案
我司针对电腐蚀现象，设计了多种轴承方案，包括：陶瓷球轴承方案、绝缘涂层方案、导电油脂方案等。
陶瓷球轴承
特点：绝缘、超高速、高精度、长寿命、适应高低温、耐腐蚀等
优势：陶瓷球轴承是最好的绝缘轴承，在相同转速下，温升相对钢球较低，因此可以获得较高的极限转速。配合适当的保持架材料以及油脂，可以在高温、超低温及耐腐蚀环境使用。
绝缘涂层方案
更多技术需求请咨询驰创技术部
