800V高压电机的轴电压问题及轴承电腐蚀解决方案

800V高压电机的轴电压问题及轴承电腐蚀解决方案l

发明新的创新导电环方

案

，并申请发明专利l

批量供应新能源商用车市场

2020年

和骋成立,

开展接地导电环业务，

并成功开拓地铁市场

2013年

2014年2022年l获取IATF

16949认证l

批

量

供

应

新

能

源

乘用车市场接地导电环业务开拓至新能源汽车市场关于和骋Ab

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作内容

Agendau轴电压及其放电形式Shaft

Voltage

and

Its

Dischargeu轴承电腐蚀防护方案

Bearing

Protection

Technologiesu和骋的产品与解决方案

Our

Solutions创

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作u伴随汽车电机的四高化发展（高频

，高压

，高速

，高功率）

，驱动系统轴承电腐蚀问题越发普遍；u电腐蚀破坏轴承滚珠和滚道

，产生运行噪音

，影响轴承的使用寿命

，严重的情况会产生轴承抱死

，影响电机运行和驾驶安全

，

已成为所有汽车OEM必须面对的问题轴承电腐蚀B

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作u三相绕组的中性点处共模电压为Vcm

=(Vu

+Vv

+Vw)/3；u不同于工频交流电机

，变频器的矩形脉冲电压输出

，使得变频驱动电机各相相电压Vu、Vv、Vw

，为矩形脉冲

，在任意时刻都不可能对称

，

因此任意时刻共模电压Vcm不会为零。u高频共模电压极高的dv/dt,di/dt特性

，会在电机轴上感应出轴电压、轴电流共模电压C

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作Vo

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检测设备：示波器（带宽≧100M)•

测试模式：采样模式•

确保电机/电驱系统单点接地且接地良好•低摩擦系数导电触头连接转轴

，并与示波器探头连接

，示波器探头地线接电机外壳。低摩擦系数测试头轴电压的检测方法Sh

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作低速

、加速时高速时高负载低典型的轴电压形态Dis

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gs停机

启动

稳定混合润滑流体润滑厚油膜

厚度

薄创

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作1.

当油膜不稳定或承受不住轴电压时

，轴电压击穿油膜产生加工性放电(EDM)

，产生瞬时大电流

，电蚀轴承；2.这种情况产生瞬时高频波

，引起EMI值超标

，对其他电力电子部件产生电磁干扰。1.

当电机低速运转时

，润滑油膜尚未形成

，轴承金属滚珠与滚道直接接触；2.

持续性的阻性通导电流

，

因此电压幅值不高。1.

油膜形成良好

，未被击穿

，波形显示为容性电压；2.绝缘油膜内部会发生局部放电

，并逐渐腐蚀油脂。典型的轴电压形态Dis

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作容性击穿放电阻性放电无放电NEMA

MG1

Part31.4.4.3曾经定义20VP-P以上轴电压有较高的击穿放电风险

，但是现行标准已经没有相关描述。随电机技术的持续发展

，转速越来越高

，相应的轴承润滑油的粘度也较过去大幅度下降

，运行时油膜厚度大幅减薄

，

因此轴电压承载能力越来越弱。（部分高速电机甚至10VP-P以下的轴电压

，轴承仍有油膜击穿放电的风险）汽车电机相较工业电机运行工况更加复杂多变

，油膜状态更加不稳定。因此

，很难给出绝对的安全电压。轴电压多少安全Wh

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作答案：内容

Agendau轴电压及其放电形式Shaft

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Dischargeu轴承电腐蚀防护方案

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Technologiesu和骋的产品与解决方案

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合

作绝缘处理：

使用绝缘轴承

，

将电机轴与电机外壳绝缘隔离。导电处理：

使用导电材料

，

将电机轴与电机外壳相连

，从旁路疏通轴电流。扼流处理：

通过复杂电路模拟

，

将谐波能量屏蔽掉。限制阻断疏导轴电流应对方法Mit

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作轴承防护措施优点缺点疏导导电油封•

无需额外安装操作和空间•

渗油后导电效果大幅降低•耐磨性差短期摩擦后变间隙配合

，失去导电性导电碳棒•

成本低•

无法解决高频电流趋肤效应•

与轴面局部接触•

浸油条件下寿命大幅缩短•压力弹簧长期受热后弹力衰减

，需定期更换•

高震动条件下

，碳棒弹跳打火及碎裂风险VGR高导电纤维接地环•

结构多样

，适用性广•

有效解决高频电流趋肤效应•

接触面充分•

长寿命、免维护•

适用有油环境•

同时解决系统轴电压和改善系统EMI阻断绝缘轴承•

可有效阻断轴两端循环电流•

高成本•

装配要求高•

只能转移问题

，无法彻底解决系统的问题•

（例如：轴电压会从齿轮箱处释放）扼制共模磁环•

可改善系统EMI表现•

需要较大安装空间•

装机成本高•轴电压降低非常有限

，无法消除轴承击穿放电风险轴电流应对方法Mit

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su部分客户在考虑使用导电轴承初衷是利用导电性油脂

，通过轴承自身导通电流

，避免容性击穿放电。然而：u-阻性放电对轴承依然有电腐蚀伤害。u-如导电轴承作为工作轴承

，全工作时段均发生阻性放电

，加速油脂氧化和硬化，润滑寿命会大幅缩短

，

轴承亦会因全时放电快速出现磨砂状（霜斑状）表面而产生异响。u-如作为非工作的牺牲轴承

，则该轴承牺牲时间/里程不受控

，亦会给部分客户带来异响等不良体验及额外售后维护工作。导电轴承C

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作内容

Agendau轴电压及其放电形式Shaft

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Dischargeu轴承电腐蚀防护方案

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Technologiesu和骋的产品与解决方案

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作我们的方案O

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VGR导电环/VGS导电棒---接地泄流通过不少于十万甚至数十万根特殊设计的超高导电性且极其耐磨的导电纤维环

，

一端连接电机壳体

，

一端连接转轴

，形成低阻接地旁路

，泄导电流

，有效保护轴承免受电腐蚀损坏。u特性

极佳的耐温性-完全能够在-50℃

~200℃的环境下工作；

长寿命、

免维护-满足汽车全生命运行周期

，免维护；

极佳的化学稳定性-可长期耐受ATF油

，不影响其导电性；-

耐盐雾腐蚀

环境友好-完全符合RoHS

，

REACH

，

ELV要求创

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作不同的需求

，

不同的解决方案C

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作轴孔内导电环螺栓安装式导电增强型导电棒式压装式大尺寸小尺寸带尘挡系列化的产品方案Pr

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作轴对地阻抗对比I

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不要使用万用表或类似电阻检测仪测试变频电机的轴对地阻抗,

因为高频轴电压会严重干扰测试仪器

，使数据严重失真u

本数据测试于小功率工频电机u

本测试样品经过客户端150度&2000小时ATF油浸泡且有部分赃物u

和骋轴接地环旁路阻抗大幅低于轴承阻抗。u

即使在高转速下

，轴接地环阻抗仍保持在较低水平

，且阻值较静态下更低。安装VGR接地环未安装VGR接地环创

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作电机轴对地阻抗1000K

Hz阻抗（

欧姆）1000Khz200K

Hz500K

Hz200KHz500KHz50KHz50KHz50

Hz50Hz案例1

–

新能源商用车

某品牌电动巴士出现大面积的售后轴承电腐蚀问题

，客户联络和骋寻求帮助；

在和骋导电环安装后

，有效降低轴电压

，解决轴承电腐蚀问题。轴电压降低效果S

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作案例2

–新能源乘用车

某整车厂车辆补装轴承防护措施

，

由于客户电机轴上没有安装空间

，我们创造性的把导电环改成VGS棒型导电刷

，刷扫空心轴内壁

，实现轴电压大幅度降低。轴电压降低效果S

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n150KW

，

350V电压

，

16000rpm水冷电机导电棒

电机轴孔创

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合

作安装和骋导电棒后安装和骋导电棒前轴电压降低效果S

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n案例3

–新能源SUV车型430v

150KW

16000RPM

水冷电机●

未采取措施时

，

轴电压测试值最高也只有6V左右

，

轴承电腐蚀很严重，●

加装VGR-52

.

73-30-8

，

显著降低轴电压。创

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作测试工况轴电压Vp-p不带导电环和骋导电环竞品导电环550V6000RPM，0-100%

Imax30.06.613.6550V6000RPM，80%

Imax