交流电机产生轴电流（也称为轴承电流）的主要原因可以归纳为以下几个方面，尤其在由变频器（VVVF）驱动的电机中最为常见和显著：

1. 变频器产生的共模电压（Common Mode Voltage）：

   • 来源：变频器通过高速半导体开关（如IGBT）产生脉宽调制（PWM）波形来驱动电机。这种快速的开关动作（极高的dv/dt - 电压对时间的变化率）会产生一个叠加在三相电压之上的零序电压分量，即“共模电压”。
   • 作用：这个共模电压是相对于电机外壳或接地点的。它通过定子绕组耦合作用在定子铁心上。
   • 路径形成：定子铁心上的这个高频共模电压会通过电机内部的杂散电容耦合到转子轴上。

2. 杂散电容（Stray Capacitances）：

   • 定子绕组对铁心电容（Csg）：绕组与定子铁心之间的分布电容。
   • 定子绕组对转子电容（Cwr）：绕组通过气隙与转子之间的分布电容。
   • 转子对地电容（Crg）：转子轴通过轴承油膜、端盖等与电机机座（通常接地）之间的电容。
   • 作用：这些杂散电容，尤其是在电机工作于高频的PWM电压下时，提供了共模电流的流通路径。最关键的是，共模电压通过Cwr耦合到转子轴，轴上的电压通过Crg（轴承油膜电容）对地放电。如果轴承内的油膜足够厚（绝缘性好），会形成一个轴电压。但当这个轴电压积累到足够高时，就会击穿油膜。

3. 轴电压的产生和轴承电流放电：

   • 轴电压累积：耦合到转子轴上的电压（主要由共模电压引起）相对于接地的电机外壳形成电位差，这就是轴电压。它的大小取决于共模电压的幅值频率、杂散电容的大小以及油膜的状态。
   • 油膜击穿放电（EDM - 电火花加工效应）：轴承内滚动体和滚道之间由润滑油膜绝缘。当轴电压超过油膜的介电强度（击穿电压）时，油膜被瞬间击穿。击穿瞬间，轴电压驱使存储在杂散电容Crg中的电荷以极高的dv/dt（伴随强烈的电火花）通过轴承内最小气隙点（滚动体与滚道接触点）迅速泄放至接地端。
   • 重复放电：每一次油膜击穿就形成一次短暂的轴承电流脉冲放电（称为环形电流、EDM电流或传导电流）。PWM开关频率通常较高，这种高频的重复放电对轴承危害极大。

4. 磁路不对称（较少见，但也可能引起）：

   • 来源：在工频驱动的电机中，或者在某些特殊情况下，如果电机磁路存在明显的不对称性（如转子偏心、定子硅钢片叠压不均匀、气隙不均匀等），旋转磁场会在轴的两端感生出较小的轴电压。
   • 形成回路：这个感应的轴电压如果达到足够强度，同样可以击穿轴承油膜，形成轴电流回路（从轴的一端轴承、经轴、再到另一端轴承）。
   • 与变频器的区别：相比变频器产生的轴电流，这种磁路不对称引起的轴电流通常频率较低（基波频率及其倍数），幅值也相对较小，危害性一般小于高频EDM放电电流。但在变频驱动中，这种原因往往被变频器产生的高频原因掩盖。

总结关键点：

• 主因（变频驱动电机）：变频器PWM开关产生高频共模电压 → 通过杂散电容Cwr耦合到转子轴 → 在轴与接地端（通过Crg）之间形成轴电压 → 当轴电压超过轴承油膜击穿电压 → 发生电火花击穿放电（EDM），形成高频、高dv/dt的轴承电流脉冲。
• 次因（工频驱动或特殊工况）：磁路不对称 → 感应产生交变轴电压 → 可能击穿油膜形成回路电流。

轴电流的危害主要是导致轴承电蚀（轴承滚道上产生凹坑、波纹、点蚀，润滑油老化），最终造成轴承噪声增大、振动加剧、温度升高，甚至早期失效。

因此，对于变频驱动的交流电机，抑制轴电压/轴电流是保证其可靠运行的重要措施，常见方法包括使用绝缘轴承、轴接地碳刷、共模滤波器等。