电机领域中的轴电流问题，是工程师们不得不面对的头疼事之一，尤其当轴承遭受电腐蚀时，往往能让人焦头烂额。轴电流，即流经电机转轴、轴承到机壳的电流，其危害性不言而喻，下面让我们一起深入探讨轴电流的种类、产生机理及抑制方法。
轴电流的形成原因多样，首当其冲的是磁通不对称导致的轴电流。当电机内磁势或磁阻出现不对称时，就会在轴与机壳形成的拓扑回路中产生交变磁链，从而在轴两端产生电位差，即轴电压。此类轴电流通常被称作差模轴电流。差模轴电流的流通路径从轴至轴承，再到机壳，最终回到另一端轴承，形成闭合回路。
静电引发的轴电压和轴电流也是不容忽视的因素。电机转子在高速运转时，与空气摩擦产生静电荷，这些静电荷积累在转子上，由于转子与机壳之间被两端轴承的油膜绝缘，无法释放静电荷，进而形成轴电压，即轴和接地外壳之间的直流电压。随着静电荷的积累，轴电压会升高至数百伏，甚至更高，达到一定程度时，会击穿油膜对地放电，形成轴电流。
变频器的应用为电机轴电压和轴电流问题提供了新的视角。变频器输出的共模电压，即零序电压，其大小取决于三相绕组的相电压之和。由于变频器输出为矩形脉冲，三相电压之和不为零，共模电压始终存在。此外，变频器的控制策略也可能导致共模电压的波形呈现出四电平特征，且具有很高的du/dt（电压变化率），对电机产生影响。共模电压的存在加上du/dt的特点，引发了变频供电电机的轴电流问题。在电机中，寄生电容为高频电流提供了低阻抗通路，共模电压的出现会引发共模电流，进而损害轴承。
容性充放电轴电流是其中一种形式，当轴承滚子高速运行在润滑油膜上时，会在轴承中形成轴承电容。逆变器输出的高du/dt会在电机寄生电容和轴承电容中引发高频充放电电流，导致轴电流的产生。这种电流虽然对轴承无害，但伴随着充放电过程，会在滚子与轴承内外圈之间的油膜两端引起充电电压，当充电电压超过油膜击穿电压值时，引发EDM（Electrical Discharge Machining）电流，产生放电火花，损害轴承。
EDM电流的路径与容性充放电电流相似，从机轴经过轴承到达机壳，最后流至接地点。油膜的击穿电压阈值受多种因素影响，包括流体速度、轴承载荷、温度、润滑油的介电强度、轴承表面的粗糙程度等。因此，EDM电流的最大值会在电机额定转速或略低于额定转速时出现。随着转速的提高，油膜绝缘强度增强，EDM电流会下降。
此外，电机中的高频环路电流也需引起关注。电机端电压的高du/dt和定子绕组与叠片之间的耦合电容引发高频共模电流，频率可达数兆赫兹。这些电流通过绕组进入定子叠片再到机壳流出，激发出沿电机周向的高频环路磁通。在靠近接地点的叠片附近电流密度最大，远离接地点的叠片处随着距离的增大电流密度逐步减小。这种周向高频交变的磁通会感应出差模轴电压，当轴电压足够大时，同样会击穿油膜形成高频环路电流。
轴地电流的形成机制与电机机壳接地不良相关。当转子的接地阻抗小于定子机壳的接地阻抗时，机壳电位较高，电流会通过机壳、轴承、轴、负载接地点回到变频器，形成轴地电流。
输电电缆的影响也不可忽视。在风力发电系统等情况下，电机与变频器之间通过长电缆连接，电缆的分布电容和分布电感会导致电压行波反射叠加，进一步增大共模电压的幅值和高频成分，加剧轴电流的危害。连接电缆特性阻抗与电机不匹配时，电机输入端可产生3倍于输出电压的尖峰电压，严重威胁电机绝缘。
面对轴电流问题，抑制措施至关重要。下一期，我们将深入探讨如何有效地抑制轴电流，为解决这一难题提供实用的方法。希望本文的介绍能为您揭开轴电流之谜，助您在电机领域中游刃有余。
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