由於軸電壓的存在，軸承外圈（quān）和內圈（quān）是存在（zài）電勢差，這就導致軸電流存在。由於軸電流是造成軸承電腐蝕的關鍵因素，因此如何控製軸電流就是（shì）預防軸承電腐蝕的關（guān）鍵，下麵（miàn）介紹一些預防軸承電腐蝕的方法，大致歸（guī）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（zhóu）的（de）電勢與端蓋的電勢一樣，這樣軸（zhóu）承內外圈的電勢一樣（yàng），理論上也就不存在軸電流(實際上還是會有，因為軸與端蓋不可能（néng）做到0阻（zǔ）抗)，下麵列舉幾（jǐ）個以該方式預防軸承電腐（fǔ）蝕的案例。

下圖為特斯拉預防軸承電腐蝕專利，目的就是消除軸與端蓋的電勢（shì）差，目前大多數方案（àn）都是按照這個（gè）變形而來，主（zhǔ）體是（shì）由一個導電（diàn）滑環（阻抗較低），導電彈片組成。其中滑環（huán）外（wài）圈隨著軸轉動，內圈不動，通過導電彈片（piàn）使（shǐ）得軸的電（diàn）勢與端蓋相同，減（jiǎn）小軸電流（由（yóu）於導電（diàn）滑環還是有阻（zǔ）抗的，因此電勢（shì）不是完全相同）。

圖1 特斯拉方案

由這種方案延伸而來的（de）有長安的方（fāng）案和華為的方案（àn），如（rú）下圖為（wéi）長安預防軸承電腐蝕方案，裝置與（yǔ）原理與特斯拉相似，不同是特（tè）斯拉安裝在軸內，長安安（ān）裝在軸外側（cè），其中7為導電軸（zhóu）承（外圈（quān）不動，內圈動），8為類似特（tè）斯拉的導電片。

圖2 長安方案

華（huá）為的方案如下，與特斯拉相似，都是軸內部（bù）集成導電滑環，不同（tóng）點就是將導（dǎo）電片換成有（yǒu）導電柱與導電片的的組合，這種方案較特（tè）斯拉相比接觸麵積變大了，阻抗相比（bǐ）特斯（sī）拉較小，應該效果更好（可惜沒看到實（shí）物）。

圖3 華為方案

當然最近（jìn）看到了（le）一個有意思（sī）的方案，這個方案用導電油封代替滑環+導電片的組合。如下圖，4為導電油封，4.2是導（dǎo）電部（bù）分，4.2.2是油（yóu）封與軸（zhóu）接觸的部位，4.2.1是油封與端蓋接觸的部位（wèi）。這個方案原理與（yǔ）之前相似（sì），但是因為軸與油封相對運動，導致阻抗比（bǐ）前幾種高，能減少的軸電流還是有限，且耐久性還有待（dài）考驗。

圖4 導電（diàn）油封方案

那有個問題，如果（guǒ）直接把主軸軸承換成導電（diàn）軸承，不也可以實現將軸與端（duān）蓋"導通"，實現消除電勢差。理想是豐滿（mǎn）的，實際中即使導電軸承是存在較大阻抗的，導電軸承的（de）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平台隻（zhī）上導電軸承恐怕是遠遠不夠的。有的設計方案考慮隻用電刷，如（rú）下（xià）圖，導電環（huán）放置在端蓋（gài）處，電刷（shuā）與軸接觸末端接觸（chù）。

圖5 電刷方案

該方（fāng）法也是旨在導通軸與端蓋，與上麵隻有導電軸承對比，其效果還是很明顯有較大的提（tí）升，但是該方案穩定性還有待（dài）考驗，作者測了做（zuò）過幾輪PTCE的樣機，軸電壓還是有著明顯的上升（shēng）（20個cycle後，軸電壓大概從5V左右升到10V）。

圖6 電刷與導電軸承軸電（diàn）壓對比

以上方法原理總結下來就是：軸（zhóu）與端蓋導通，且導（dǎo）通的阻抗要竟可能低，上述方案效果華（huá）為，特斯（sī）拉，長安，電刷的方案都比較不錯，其中華為方案是我覺得最好的，但是成（chéng）本（běn）來講華為成本就比特（tè）斯拉和長安高出不少（shǎo），這也應該是華（huá）為沒上這個方案原因之一吧。

02　軸承絕緣

除了（le）消除電勢差，在電機中使軸承（chéng）“絕緣（yuán）”，可以中斷或減少軸承電流。下圖所示（shì）為不同的（de）軸承絕緣，從左到右依次為陶瓷球軸承、端蓋軸承座絕（jué）緣。

圖7 軸（zhóu）承絕緣方案（àn）

如果考慮用陶瓷（cí）球軸承，那麽就不存在電腐蝕了（le），但（dàn）是這（zhè）個成本比普通球軸承要（yào）貴上6~10倍左右（批產價格（gé），樣件更貴），一台（tái）電機配2個，這種成本提升是巨大的。如果考慮軸承座絕緣（yuán），要考（kǎo）慮以下幾點：

絕緣軸承座與端蓋本身的安（ān）裝配合：一般絕緣軸（zhóu）承座是陶瓷材（cái）料（liào），屬於脆性（xìng）材料，這就導（dǎo）致與端（duān）蓋配合上需要考慮好過盈（yíng）尺寸，過小則無法（fǎ）承受大扭矩，過大則軸承座在安裝（zhuāng）過程中容易裂開。

絕緣軸承座與軸承的導熱（rè）問（wèn）題：由於材料不同，軸承與絕緣座的熱膨脹係數不一樣(一般鋼材比陶瓷熱膨脹係數高)，在電機運行時軸承（chéng）與軸承座的過盈量會發生變化，如果超過臨界則會導致失效（xiào）。

因此計算好過盈量是軸承座（zuò）絕緣（yuán）的重要一環（huán）。減小共模電流以上兩種是針對（duì）電機的改進，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（yǐ）用共模濾波器來降低，磁（cí）環是一種典型的共模濾波器，如果在逆變器三相（xiàng）輸出端加上共模濾波器（qì），則三相輸（shū）出的母排（pái）中流動的共（gòng）模（mó）電流會（huì）在磁環中產生一個磁場，該磁場可阻止共（gòng）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（jiào）高（目前逆（nì）變器直流（liú）輸入（rù）端會有濾波器，成本大概（gài）100-200左右），並且比較占空間。不過是個很不錯方（fāng）案，而且對比測試也很好做（zuò）。

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

內容來源自【RIO電驅動】公眾（zhòng）號

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