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由于軸電壓的存在，軸承外圈和內圈是存在電勢差，這就導致軸電流存在。由于軸電流是造成軸承電腐蝕的關(guān)鍵因素，因此如何控制軸電流就是預防軸承電腐蝕的關(guān)鍵，下面介紹一些預防軸承電腐蝕的方法，大致歸為“消除電勢差”，“軸承絕緣”，“減小共模電流”。

01　消除電勢差

消除電勢差主要目的是讓軸的電勢與端蓋的電勢一樣，這樣軸承內外圈的電勢一樣，理論上也就不存在軸電流(實(shí)際上還是會(huì )有，因為軸與端蓋不可能做到0阻抗)，下面列舉幾個(gè)以該方式預防軸承電腐蝕的案例。

下圖為特斯拉預防軸承電腐蝕專(zhuān)利，目的就是消除軸與端蓋的電勢差，目前大多數方案都是按照這個(gè)變形而來(lái)，主體是由一個(gè)導電滑環(huán)（阻抗較低），導電彈片組成。其中滑環(huán)外圈隨著(zhù)軸轉動(dòng)，內圈不動(dòng)，通過(guò)導電彈片使得軸的電勢與端蓋相同，減小軸電流（由于導電滑環(huán)還是有阻抗的，因此電勢不是完全相同）。

圖1 特斯拉方案

由這種方案延伸而來(lái)的有長(cháng)安的方案和華為的方案，如下圖為長(cháng)安預防軸承電腐蝕方案，裝置與原理與特斯拉相似，不同是特斯拉安裝在軸內，長(cháng)安安裝在軸外側，其中7為導電軸承（外圈不動(dòng)，內圈動(dòng)），8為類(lèi)似特斯拉的導電片。

圖2 長(cháng)安方案

華為的方案如下，與特斯拉相似，都是軸內部集成導電滑環(huán)，不同點(diǎn)就是將導電片換成有導電柱與導電片的的組合，這種方案較特斯拉相比接觸面積變大了，阻抗相比特斯拉較小，應該效果更好（可惜沒(méi)看到實(shí)物）。

圖3 華為方案

當然最近看到了一個(gè)有意思的方案，這個(gè)方案用導電油封代替滑環(huán)+導電片的組合。如下圖，4為導電油封，4.2是導電部分，4.2.2是油封與軸接觸的部位，4.2.1是油封與端蓋接觸的部位。這個(gè)方案原理與之前相似，但是因為軸與油封相對運動(dòng)，導致阻抗比前幾種高，能減少的軸電流還是有限，且耐久性還有待考驗。

圖4 導電油封方案

那有個(gè)問(wèn)題，如果直接把主軸軸承換成導電軸承，不也可以實(shí)現將軸與端蓋"導通"，實(shí)現消除電勢差。理想是豐滿(mǎn)的，實(shí)際中即使導電軸承是存在較大阻抗的，導電軸承的方案軸電壓是有下降，但是下降幅度遠遠不及上述方案，因此在800V平臺只上導電軸承恐怕是遠遠不夠的。有的設計方案考慮只用電刷，如下圖，導電環(huán)放置在端蓋處，電刷與軸接觸末端接觸。

圖5 電刷方案

該方法也是旨在導通軸與端蓋，與上面只有導電軸承對比，其效果還是很明顯有較大的提升，但是該方案穩定性還有待考驗，作者測了做過(guò)幾輪PTCE的樣機，軸電壓還是有著(zhù)明顯的上升（20個(gè)cycle后，軸電壓大概從5V左右升到10V）。

圖6 電刷與導電軸承軸電壓對比

以上方法原理總結下來(lái)就是：軸與端蓋導通，且導通的阻抗要竟可能低，上述方案效果華為，特斯拉，長(cháng)安，電刷的方案都比較不錯，其中華為方案是我覺(jué)得最好的，但是成本來(lái)講華為成本就比特斯拉和長(cháng)安高出不少，這也應該是華為沒(méi)上這個(gè)方案原因之一吧。

02　軸承絕緣

除了消除電勢差，在電機中使軸承“絕緣”，可以中斷或減少軸承電流。下圖所示為不同的軸承絕緣，從左到右依次為陶瓷球軸承、端蓋軸承座絕緣。

圖7 軸承絕緣方案

如果考慮用陶瓷球軸承，那么就不存在電腐蝕了，但是這個(gè)成本比普通球軸承要貴上6~10倍左右（批產(chǎn)價(jià)格，樣件更貴），一臺電機配2個(gè)，這種成本提升是巨大的。如果考慮軸承座絕緣，要考慮以下幾點(diǎn)：

絕緣軸承座與端蓋本身的安裝配合：一般絕緣軸承座是陶瓷材料，屬于脆性材料，這就導致與端蓋配合上需要考慮好過(guò)盈尺寸，過(guò)小則無(wú)法承受大扭矩，過(guò)大則軸承座在安裝過(guò)程中容易裂開(kāi)。

絕緣軸承座與軸承的導熱問(wèn)題：由于材料不同，軸承與絕緣座的熱膨脹系數不一樣(一般鋼材比陶瓷熱膨脹系數高)，在電機運行時(shí)軸承與軸承座的過(guò)盈量會(huì )發(fā)生變化，如果超過(guò)臨界則會(huì )導致失效。

因此計算好過(guò)盈量是軸承座絕緣的重要一環(huán)。減小共模電流以上兩種是針對電機的改進(jìn)，如果降低軸電壓也可以考慮降低逆變器的共模電壓。這種電壓可以用共模濾波器來(lái)降低，磁環(huán)是一種典型的共模濾波器，如果在逆變器三相輸出端加上共模濾波器，則三相輸出的母排中流動(dòng)的共模電流會(huì )在磁環(huán)中產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)可阻止共模電流的變化。設計參數就是電感和電容值。

圖8 共模濾波器

目前該方案目前成本比較高（目前逆變器直流輸入端會(huì )有濾波器，成本大概100-200左右），并且比較占空間。不過(guò)是個(gè)很不錯方案，而且對比測試也很好做。

可以看到作者在大篇幅的描述消除電勢差的方案，因為作者認為該方案的效果+成本是最優(yōu)的選擇，當然方案可能不止這些，但是思路總是一樣的。

內容來(lái)源自【RIO電驅動(dòng)】公眾號

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