起重電機專業生產廠家無錫宏達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，為了減少客戶抱怨，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，因為與內燃機相比，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并損壞電機軸承，電動車輛的使用壽命可能將受到嚴重限制。因此，為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，正是因為在軸承內外圈之間有了軸電壓，形成電勢差才產生了軸電流。
軸電壓——軸電壓是指電機運行時，電機兩軸承端或電機轉軸與軸承間所產生的電壓。其本質由于定子磁場的不平衡或轉軸本身帶磁，當出現交變磁通時，在軸上感應出的電壓。
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，就在回路內產生電流。
軸電壓/軸電流事件可以簡單理解為電火花加工，軸承內外滾道由于較大的放電電流，瞬間短路。
軸電流的產生機理主要是在軸承內外圈之間由于不同情況產生的軸電壓，形成電勢差，最終形成了軸電流，本文主要介紹應對軸電流的解決方案。
軸電壓不高，通常乘用車用電機為30V左右，有些會高些，但回路電阻很小，因此，產生的軸電流可能很大，有時達數百安培。當軸承因安裝、油污、損壞或老化等原因失去絕緣性能時，電機軸電壓足以擊穿軸承油膜而產生放電。放電會使潤滑的油質逐漸劣化，軸承滾珠兩端出現電腐蝕現象，嚴重者會使軸承燒壞，被迫停機造成事故。
滾動軸承內外圈滾道上類似搓板一樣的紋路。這是由于軸電流流經滾道與滾動體的接觸面時產生放電火花使局部金屬材料熔化，熔化物被高速旋轉的內圈和滾動體碾壓形成搓板紋；對滑動軸承，會在軸瓦合金表面形成放電火花燒灼的痕跡。這些都會對軸承造成嚴重傷害。
當軸電壓超過軸承潤滑油的絕緣能力，即高于油層的擊穿電壓時，產生了火花電流。此時，油膜被擊穿，軸承內外滾道瞬間短路。整個過程可簡化為：軸電壓迅速放電，對軸承內側“打電弧”，產生電腐蝕。由于滾珠與滾道內表面為點接觸，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。
軸承電腐蝕問題的發生是因為軸電流通過了軸承滾珠與滾道的點接觸區域，所以通常的解決思路有兩個：第一個思路是對軸承進行絕緣處理，隔斷軸電流的導通。第二個思路是讓軸電流進行旁路傳導，不讓電流通過軸承，這樣就可以解決電腐蝕問題。
導電環方案與碳刷方案類似，即一邊與軸接觸，另一端安裝在殼體上（接地）即可，將電導入地下即可有效防止軸電壓的產生。應用客戶較多，特斯拉，吉利，廣汽均有產品應用。
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，因為高速運轉工況下，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，特斯拉均有產品應用。
導電油脂軸承方案優缺點對比如下
優點：設計簡單，優化改動最小，成本最優，對于軸電壓，可以有效減小軸電壓有效值，但是對于峰峰值的改善很有效。
缺點：導電油脂軸承改善方案的效果不太穩定，冷態情況下，油脂油膜沒有有效形成之前，對于軸電壓改善效果不明顯，但是當溫度升起來后，對于軸電壓的改善會有明顯的改善。
此方案的原理是對軸承進行電氣絕緣，以防止軸向電流通過軸承，即采用“堵”的方法解決軸電流的產生。左圖為陶瓷球軸承示意圖，右邊為軸承外圈絕緣處理方案，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：
優點：成本相對要高，裝配簡單，對軸電流的改善效果明顯。
缺點：可靠性耐久問題是個風險，同時外圈絕緣處理零件不易生產，同時此方案對電機配合零件的傳動系統可能存在一定的損傷，電壓可能通過配合的傳動系統找到其他更大的回路，從而對配合件產生電腐蝕問題。不同方案可能存在不同的情況，需要注意的是，不管是采用陶瓷軸承抑或是在軸承內外圈噴涂絕緣涂層，對電蝕而言，這兩種方法都存在較大的隱患， 由于內部機理較為復雜，此處給出簡單解釋：從能量分析的角度，此種方法并沒有削弱寄生電能，這些高頻寄生電能將會通過軸承外圈與其他結構耦合形成流通路徑，進而釋放能量。
軸電壓的預防不僅僅在于源頭阻斷，路徑阻斷以及末端采取措施，更重要的是以預測性維護的角度，定期驗證應對措施采取的有效性以及可靠耐久性，實現真正意義上的保障軸承、保障電機、保障安全。 |
