电腐蚀——汽车电驱的“隐形杀手”！某电驱轴承电腐蚀抑制总成详解（有图）

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新能源汽车的电驱系统正日益复杂和高集成化，但在高压高频运行环境下，电机轴承面临一个看似“隐蔽却致命”的威胁——电腐蚀（Electrical Erosion）。

最近，我们拆解了一款电驱动总成，在定子接线端一侧发现一套用于防止电腐蚀的轴承电腐蚀抑制总成。在这里，我们将从结构、原理、元件识别等维度，全面解析这一总成的作用与重要性。

什么是轴承电腐蚀？

轴承电腐蚀，简单说就是电流从电机轴“穿过”轴承滚珠与滚道之间的润滑膜，在接触点引发放电现象，导致烧蚀与损伤。

这种现象主要由以下因素引起：

• PWM逆变器驱动时产生的高频共模电压；
• 电机绕组与轴之间的寄生电容耦合电流；
• 电机轴上感应电压未能及时泄放；
• 接地不良或无有效接地路径。

后果非常严重：轻则引发异响与震动，重则导致轴承过早失效、电机卡死、甚至整车故障。

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解决方案：电腐蚀抑制总成

这款电机电机在轴承一侧集成了一套电腐蚀抑制结构，我们已将其拆解，如下图所示：

总成包括：

• 铜刷组件（石墨刷 + 黄铜外壳）
• 信号与接地电路PCB
• 绝缘安装结构
• 若干紧固螺钉与固定垫圈

1.PCB电路板功能分析

抑制总成的核心，是这块结构紧凑、功能明确的PCB电路板：

从电路设计来看，它具备以下功能：

板上的多个丝印点（X1-X5、TP1-TP3）为电气连接与测试点，方便生产与维护。中部大孔为石墨刷组件固定通孔，确保刷头始终与电机轴保持良好接触。

2.碳刷结构如下图所示：

碳刷棒上标注的SPC（Silver Powdered Carbon）表示碳棒采用含银的石墨材料，具有以下特点：

• 导电性极佳，低接触电阻，适用于泄放轴电流；

• 磨损率低，适合长期稳定运行；

• 润滑性良好，不易损伤轴表面

3.转子接线端陶瓷滚珠轴承

这款电驱除了碳刷电腐蚀抑制总成，在定子接线端一侧的转子轴上安装了一个SKF（斯凯孚）的陶瓷滚珠轴承。

陶瓷滚珠轴承+逆变器共模管理的联合使用，是目前绝大多数电驱面对电腐蚀所采用的优化方式。而这台电驱还增加了碳刷结构，可以理解为一套冗余设计，可以更好地抑制轴承电腐蚀的发生，从而提高电驱的寿命和稳定性。

4.工作原理图示（简化）

通过碳刷将轴电压安全导出，电机轴电位始终被“钳制”在一个安全范围内，从而避免电压穿透润滑膜导致电腐蚀。

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除了碳刷，还有哪些抑制方式？

在不同车型与电驱中，厂家可采用以下方式防止电腐蚀：

• 安装碳刷接地结构（如本例）：成本适中、效果可靠；

• 使用陶瓷绝缘轴承：从根本阻断电流路径，但成本较高；

• 共模电感+滤波器：从源头削弱高频干扰信号；

• 优化屏蔽接地设计：提升系统整体电磁兼容性。

从图片中能清楚地看到，这款电驱的电腐蚀抑制总成安装在独立的腔体内，且连通电机一侧装有油封，一方面防止电机冷却/润滑油侵入该腔体，另一方面防止碳刷磨损产生的石墨粉尘侵入电控、电机内部，引发短路等。

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增加碳刷是技术进步还是“退步”？

不少工程师会提出一个疑问：既然现代电机设计和驱动系统已经这么先进，为何还要额外加一套看似“传统”的碳刷结构来抑制电腐蚀？这到底是技术的进步，还是设计的不完善？

从工程视角来看，答案是明确的：碳刷不是“技术退步”，而是在系统滤波优化之外的必要补充手段。

• 原因分析如下：

1.滤波器设计再优秀，也无法100%滤除高频共模电压，特别是在800V高压、高频PWM（>16kHz）控制下，轴电压感应不可避免；

2.电机体积、重量、成本限制了滤波器的进一步堆叠，实际电驱产品无法无限制增加EMI滤波元件；

3.碳刷结构简单、可靠、成本低、效果立竿见影，是极具工程性价比的抑制方案；

4.碳刷接地技术已从“摩擦式导电”演进为“悬浮自调节压力接触”，寿命长、稳定性高，是现代电驱系统中常规且成熟的工程配置。

所以说，碳刷接地不是退回老技术，而是在电驱系统电磁兼容（EMC）设计中，对电腐蚀问题的现实性妥协与合理应对，是“工程技术最优解”。

非晶电机能彻底消除电腐蚀吗？

近年，非晶电机因其出色的高频性能和低损耗特性成为电驱发展的新方向。但很多技术人员误以为“非晶电机不会电腐蚀”，实际上，非晶电机并不能彻底避免轴承电腐蚀，只是“弱化了其诱因”。

广汽昊铂夸克电驱，采用非晶电机

1.为什么非晶电机不能彻底避免电腐蚀？

• 高频PWM驱动仍存在

  电机控制器仍然采用高频开关方式驱动，非晶电机本体虽损耗低，但高频电压仍可能感应至转轴。

• 共模路径并未完全隔绝

  无论铁芯材料如何改变，绕组-壳体-轴间的寄生电容依然存在，这是轴电压形成的根源之一。

• 电机结构仍需接地设计

  目前行业内非晶电机仍保留轴接地或绝缘轴承设计，只是设计上可更简化。

2.结合非晶电机的特性，分析其在“弱化电腐蚀”方面取得的成果：

低损耗：铁损极低，效率高，有利于降低温升和漏电

高电阻率：可减少涡流效应，从而降低感应电压

无晶界结构：不易形成电蚀通路，微观结构更稳定

优异的电绝缘性（某些类型）：比常规硅钢更能抵抗轴向感应电流

尽管如此，在一些高性能非晶电机产品中（例如部分高速电驱和轻量化轮边电机），仍然保留碳刷或接地铜带作为安全冗余设计，以确保在极端运行条件下避免电腐蚀风险。

最后唠叨两句

在电机设计趋于高效、轻量与高压高速的趋势下，轴承电腐蚀并不会因材料升级而彻底消失，而只能通过结构优化、电磁设计与主动抑制技术共同配合来降低风险。

在这一背景下，这款电机所采用的碳刷+PCB电腐蚀抑制方案，不仅是一种可靠选择，更是一种对电驱系统长期稳定运行、面向实际应用场景的技术成熟表现。