新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)共模電流產(chǎn)生的軸電壓是什么？

當(dāng)前400V下的電機(jī)軸承并不是都會(huì)發(fā)生電腐蝕，這主要還是取決具體的設(shè)計(jì)方案 。但是800V下的系統(tǒng)，電機(jī)軸承發(fā)生電腐蝕的概率（不增加防護(hù)措施）將會(huì)直接翻倍。沒(méi)有僥幸的可能。

針對(duì)800V，大家的聚焦點(diǎn)都集中在SIC、耐電暈、高PDIV、PEEK、高速、扁線、油冷等。 考慮到現(xiàn)有軸承電腐蝕的解決方案應(yīng)用成熟度和成本問(wèn)題，軸承電腐蝕問(wèn)題應(yīng)引起足夠的重視 。

本期的內(nèi)容主要是回應(yīng)讀者的一個(gè)疑惑：什么是共模電流產(chǎn)生的軸電壓？為什么有人說(shuō)這個(gè)電壓無(wú)法通過(guò)接地進(jìn)行導(dǎo)走？

驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸電壓還是以“容性電壓”為主（也稱為“映射/鏡像電壓”） 。源頭是PWM控制產(chǎn)生的共模電壓，經(jīng)過(guò)層層寄生電容進(jìn)行分壓，最終按照一定的比例分到軸承兩端（這個(gè)比例被稱為“軸壓比”）。有高中物理的基礎(chǔ)，容性電壓的產(chǎn)生機(jī)理和計(jì)算公式是相對(duì)容易理解的。

除了容性電壓以外，還有高頻感應(yīng)電壓。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是 共模電壓產(chǎn)生共模電流，共模電流產(chǎn)生共模磁通，通過(guò)磁通產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即感應(yīng)軸電壓 。接下來(lái)，我們具體的來(lái)談?wù)勂渲械倪壿嫛?/p>

如下圖所示，不考慮電流泄露的情況下，電機(jī)三相端子出來(lái)的電流等于流入中性點(diǎn)的電流。

以單相繞組為例，電流電路圖最終簡(jiǎn)化如下所示，電機(jī)三相端子出來(lái)的電流一部分通過(guò)線圈進(jìn)行主電路，一部分通過(guò)機(jī)殼進(jìn)入次電路，最終又回到中性點(diǎn)。

是否對(duì)該電路有點(diǎn)眼熟？不錯(cuò)，這就是典型的“ 惠斯通電橋 ”。當(dāng)電橋平衡，ig=0，R3*R2=R1*Rx。

電流產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，當(dāng)電路平衡，即定子繞組與機(jī)殼的寄生電容對(duì)稱時(shí)，?iL=0，軸向方向沒(méi)有產(chǎn)生磁場(chǎng)（電流軸向流動(dòng)，磁場(chǎng)互相抵消）。

當(dāng)電路不平衡，即定子繞組與機(jī)殼的寄生電容不對(duì)稱時(shí)，?iL≠0，軸向方向產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)（磁場(chǎng)無(wú)法抵消）。

而當(dāng)?iL是變化的時(shí)候，感應(yīng)磁場(chǎng)也就不斷變化，繼而在軸向產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也就是我們說(shuō)的高頻感應(yīng)軸電壓。

從簡(jiǎn)化后的電機(jī)剖視圖可以清晰的看到槽內(nèi)繞組線圈的寄生電容的不對(duì)稱特性：Cf更偏向槽的底部。

整個(gè)高頻感應(yīng)軸電壓產(chǎn)生的機(jī)理概括如下：

（1）定子繞組與機(jī)殼的寄生電容不對(duì)稱

（2）在共模電路中，繞組和機(jī)殼之間的漏電流發(fā)生變化

（3）在電機(jī)軸上等效出一個(gè)共模電流?iL

（4）變化的?iL產(chǎn)生變化的感應(yīng)磁通

（5）電機(jī)軸沿軸向感應(yīng)出軸電壓

看到這里，可能留心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)， 上述電路圖的電機(jī)機(jī)殼沒(méi)有接地 。在這個(gè)背景條件下，電機(jī)相端子流出的電流等于流入中性點(diǎn)電流。電機(jī)繞組繞組與機(jī)殼之間的寄生電容不對(duì)稱才是產(chǎn)生感應(yīng)軸電壓的根本原因。

如果機(jī)殼接地，會(huì)發(fā)生什么情況呢？

**寄生電容產(chǎn)生的泄漏電流變成了接地漏電流。**變化的接地漏電流產(chǎn)生變化的感應(yīng)磁通，繼而感應(yīng)出軸電壓。

因此，無(wú)論在何種情況下，高頻感應(yīng)軸電壓產(chǎn)生的機(jī)理都可以用前面的簡(jiǎn)單描述來(lái)概括：共模電壓產(chǎn)生共模電流，共模電流產(chǎn)生共模磁通，通過(guò)磁通產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即感應(yīng)軸電壓

由于高頻感應(yīng)軸電壓并不是分壓而來(lái)，而是由變化的磁場(chǎng)感應(yīng)而來(lái)。 因此電機(jī)軸是否接地，并不會(huì)影響高頻感應(yīng)軸電壓的大小，但是會(huì)提供軸電流流通的路徑 。這就像蓄電池的電壓并不會(huì)因?yàn)榫€路接通而消失。