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新能源驱动系统使用了逆变器，把电池包的直流电逆变为输入驱动电机的三相交流电。由于有逆变过程的存在，必然会在电机中性点导线或铜排中处出现共模电压，共模电压又引起轴电压，这在前面的两篇轴电流的文章提到过，有兴趣的可以再翻出来看一看。

那么轴电压产生后就必然会产生轴电流吗？有轴电流必然对轴承有伤害吗？其实也不尽然，这需要结合轴承的运行状态来进行分析。看看什么时候才是轴承最危险的时刻。

一、轴承运行状态分析

在当前的驱动电机中，风冷或水冷电机，轴承采用脂润滑，油冷电机采用ATF油润滑。

当电机从静止加速到一定的转速时，轴承滚子相对于轴承内外圈有三种润滑状态。

德国学者通过研究运动速度、法向载荷和润滑脂粘度之间参数与摩擦系数之间的关系，绘制了著名的斯特里贝克曲线（Stribeck Curve）。体现了轴承在运转过程中几种润滑情况。

图1

当电机静止时，因速度为0，轴承滚子和外圈没有相对运动，两者直接接触也没有润滑。见图2

图2

当电机启动时，滚子依靠摩擦力的作用，沿外圈表面往上爬行，此时的相对速度非常低，滚子和外圈处于边界润滑区。边界润滑区的滚子和外圈摩擦副之间仅存在少量润滑剂，这些润滑剂无法起到润滑作用，两个摩擦副直接金属接触。见图3。

图3 边界润滑时摩擦副接触状态

当电机处于较低速度时，润滑油膜还未完全形成，滚子和外圈之间处于混合润滑区。混合润滑区是处于边界润滑和流体润滑之间的状态，指滚子和外圈两个摩擦副间既有一定油膜厚度同时也存在少量的表面金属凸起接触。见图4。

图4 混合润滑时摩擦副接触状态

当电机处于较高转速时，轴承处于流体润滑阶段，这时滚子和外圈之间存在一个连续的薄油膜，滚子和外圈被油膜完全隔开，不存在金属接触，而且转速越高，载荷越轻，油膜越厚。见图5。

图5 流体润滑时摩擦副的接触状态

二、轴电流与四种润滑状态的关系

通过以上的分析，电机每一次启动运行（0 rpm - x rpm - 0rpm），轴承就要经历三种润滑状态。同时因逆变器供电，电机转轴上会感应出轴电压。轴电流产生的条件具备了，就要分析下那种润滑状态，更容易产生破坏性的轴电流。 轴承处于边界润滑区时，由于滚子和内外圈直接金属接触，此时会发生持续性的阻性电流放电，轴承腐蚀以环路电流产生的微电流腐蚀为主。

当驱动电机以一定的速度匀速运行时，滚子和外圈之间会形成一定厚度的稳定的油膜，这时轴承处于流体润滑区。这个稳定的油膜有一定的绝缘性，而且油膜越厚耐击穿性就越高。此时形成会有一定的保护作用。

当轴电压大小尚无法击穿油膜的情况下，不会产生轴电流，也不会产生轴电流对轴承的腐蚀。但有可能在润滑油中放电，一段时间后会导致油脂的变质失效。

当驱动电机处于混合润滑区时，由于油膜不稳定，形成不了良好的保护，轴电压就会击穿油膜，产生瞬时大电流，造成轴承放电电流的腐蚀。所以轴承处于混合润滑区时正是轴承最危险的时刻。 通过对照试验测试，也可以验证以上结论。

试验工况1：电机以1800rpm的转速跑300min。

试验工况2，电机以1800rpm变速跑300min。

其中5分钟一个循环，最后发现变速跑状态下电机轴承电腐蚀点数量是匀速跑的5.88倍。

图6

三、总结

通过以上分析，轴电流腐蚀的产生和轴承的润滑情况还是直接相关的，这就需要工程师根据车辆载荷谱、相关工况等，制定轴承堵或疏的保护策略。

四、联系我们

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