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來(lái)源：北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院

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新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機具有高功率、高電壓、高轉速、高頻率的特性，伴隨而來(lái)的是軸承電腐蝕時(shí)有發(fā)生。軸電壓分四大類(lèi)型，對軸承的損傷也不完全相同，這里就不一一展開(kāi)了。如何限制軸承電腐蝕發(fā)生，各企業(yè)仁者見(jiàn)仁智者見(jiàn)智，不過(guò)大體分三類(lèi)：扼流限制，絕緣阻斷和旁路疏導。

01　扼流限制

通過(guò)在變頻器的輸出端放置扼流磁環(huán)或者扼流線(xiàn)圈，如果設計好的話(huà)，扼流環(huán)可以消耗掉變頻器開(kāi)啟、關(guān)停時(shí)的上沖及熄滅尖峰電壓，同時(shí)也會(huì )降低導體高頻感抗帶來(lái)的諧波電壓，有效改善EMI的表現。但是需要注意的是它無(wú)法消除電機的共模電壓，而汽車(chē)驅動(dòng)電機恰恰是共模電壓擊穿導致的軸承電腐蝕嚴重。另外這種方式通常需要比較大的安裝空間。

02　絕緣阻斷

通過(guò)對軸承或關(guān)聯(lián)零部件的絕緣措施，將軸電流的路徑切斷。值得注意的是如果采用陶瓷球軸承，基本可以解決該軸承的電腐蝕問(wèn)題。但如果采用絕緣涂層，在高頻情況下，絕緣層的高頻阻抗是非常低的，未必能承受電壓沖擊，這種擊穿情況在其他行業(yè)時(shí)有發(fā)生。當然即使保護了絕緣軸承本身，但軸和后面的負載端都是硬連接，在軸上有電的情況下，電會(huì )通過(guò)連接點(diǎn)輸出到負載端，并在負載端找到薄弱處釋放。

03　旁路疏導

增加低電阻旁路，使電荷通過(guò)這個(gè)增加的旁路泄導，這樣軸電壓降低，通過(guò)軸承的電流會(huì )很小，并減少電壓擊穿風(fēng)險，有效保護軸承。市面上疏導方案主流有導電碳棒、導電油封、導電油脂和接地導電環(huán)四種類(lèi)型。下面介紹一下四種疏導方案的優(yōu)劣勢。

壓接導電（導電碳棒，導電金屬片）

使用碳棒一端與軸接觸，另一端接地，將電導入地下防止軸電壓的產(chǎn)生。

優(yōu)勢：

成本低

缺點(diǎn)：

無(wú)論碳棒還是軸都是硬質(zhì)固體材料，由于接觸面不會(huì )完全光潔，在高速相對運動(dòng)時(shí)，其接觸一定是彈跳接觸。在直流或低頻下，由于壓簧的作用，其彈開(kāi)的時(shí)間非常短，不會(huì )影響導通。但軸電壓是高頻電壓，在碳棒彈開(kāi)的瞬間，極有可能會(huì )有多個(gè)頻率軸電壓未被泄導，并在軸承處產(chǎn)生放電，腐蝕軸承。

其次，碳棒存在可靠性耐久問(wèn)題。碳棒是整體材料壓制，存在磨損的情況。它在工業(yè)電機行業(yè)屬于消耗品，隔4-6個(gè)月需要更換。另外在油冷環(huán)境下，潤滑油滲透進(jìn)去，會(huì )使碳棒變得松軟，碳粉更加容易被磨掉，加劇縮短其使用壽命。

另外由于上面說(shuō)的碳棒和軸是彈跳接觸，碳棒被折斷也時(shí)有發(fā)生。

緊配導電（導電PTFA，導電橡膠，導電碳布）

在軸上設置導電緊配類(lèi)油封材料，機殼與轉子上的電荷通過(guò)導電油封傳導至機殼，機殼設置接地的連接。

優(yōu)勢：無(wú)需額外安裝操作。在安裝初期效果特別好，特別是高速情況下由于軸轉動(dòng)帶動(dòng)導電油封變形，使導電材料口收得更緊，導電性能更好。

缺點(diǎn)：導電油封和軸承是緊配安裝壓入，緊配要求抱緊力強，這樣會(huì )損失一部分功率，導致電機發(fā)熱。導電油封的外緣為塑料件和橡膠件，而由于汽車(chē)是運動(dòng)件，軸本身也有一定的跳動(dòng)，磨的時(shí)間長(cháng)了以后緊配變松配，跟軸之間會(huì )產(chǎn)生間隙，導電就變得時(shí)斷時(shí)續。油冷環(huán)境下，油進(jìn)入間隙以后會(huì )形成一個(gè)隔絕層，電就導不出來(lái)。所以導電油封在初始狀態(tài)測效果不錯，但是存在耐久性問(wèn)題。

導電油脂

與普通軸承尺寸完成相同，只是在絕緣的油脂里加入一些導電顆粒，通過(guò)導電顆粒卸載軸電壓避免容性擊穿放電。

優(yōu)勢：設計簡(jiǎn)單；優(yōu)化改動(dòng)小，成本優(yōu)；測試軸電壓降低很多。

缺點(diǎn)：導電油脂其實(shí)就是潤滑油脂加一些導電材料。潤滑油脂浸潤性非常好，導電顆粒表面就會(huì )形成一層絕緣油膜，形成離散分布的非連續導體，油脂導電就變成絕緣油脂電容擊穿和導電材料電阻導電相結合，雖然電壓降下來(lái)了，但持續的擊穿放電，軸承損壞的速度甚至超過(guò)非導電油脂。另外擊穿放電產(chǎn)生的熱量會(huì )導致油脂快速硬化和氧化，影響導電效果。

過(guò)盈導電（纖維導電環(huán)）

設計纖維過(guò)盈量，使汽車(chē)全壽命周期內，纖維都能與軸接觸，電流通過(guò)纖維泄導。

優(yōu)點(diǎn)：全壽命周期免維護，軸跳動(dòng)對導電環(huán)幾乎沒(méi)有影響。

但需要注意以下幾個(gè)方面：

靜態(tài)電阻的大小

非絕緣軸承在靜態(tài)時(shí)的電阻一般在1Ω左右，安裝導電環(huán)以后軸對地電阻要低于1Ω，才能在汽車(chē)起步和加減速的時(shí)候，對軸承起到保護作用。

化學(xué)穩定性

在油冷電機中，導電環(huán)需要和ATF油直接接觸。ATF油含多種添加劑，化學(xué)成分復雜，這就要求和它接觸產(chǎn)品的化學(xué)穩定性要高，能與ATF油化學(xué)相容，否則會(huì )發(fā)生化學(xué)反應進(jìn)而影響軸接地效果，甚至導致整個(gè)電驅系統潤滑、冷卻、絕緣失效。所以在油冷條件下使用的軸接地產(chǎn)品的化學(xué)穩定性是需要考量的重要指標。因此，軸接地產(chǎn)品方案中不建議使用穩定性低的有機物，例如膠粘劑等。

保證接觸良好

要保證導電環(huán)的纖維頂端和軸始終接觸。油冷電機的轉軸上有一層油膜，這層油膜會(huì )在轉軸和導電環(huán)之間形成一個(gè)絕緣層。導電環(huán)的纖維要夠硬夠挺，才能刺破這層油膜。

方案：接地導電環(huán)，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(chǎn)生。

1、特殊的材料，兼具導電性和柔韌性，保證接觸電阻遠小于1Ω，同時(shí)在高速磨損的過(guò)程中不至于斷裂；

2、特殊的結構，既保證纖維在任何情況下不會(huì )脫落，又保證不使用任何有機成分，沒(méi)有任何兼容性問(wèn)題；

3、特殊的設計，既保證在風(fēng)冷/水冷情況下的壽命，又保證在有油環(huán)境下的導電性。