Les manchons en fibre de carbone, éléments clés des manchons de rotor pour moteurs à grande vitesse, sont de plus en plus utilisés. Cependant, certaines idées fausses persistent quant à leur application. Cet article vise à clarifier ces malentendus et à offrir une compréhension plus précise de leur utilisation.
Tableau : Idées fausses courantes et interprétations correctes des manchons en fibre de carbone dans les applications de moteurs à grande vitesse
| Malentendu | Compréhension correcte |
| ① Considérant que la tension de l’enroulement fournit directement la force d’interférence finale pour les aimants permanents sur le rotor du moteur | Les gaines en fibre de carbone sont principalement composées de filaments de carbone et d’une matrice de résine. Lors du bobinage humide, les filaments de carbone adhèrent à la surface de l’arbre sous forte tension, conjointement à la matrice de résine, mais ils ne sont pas complètement polymérisés à ce stade. Pendant la polymérisation, l’élévation de température provoque la dilatation thermique de l’arbre, des filaments et de la résine, entraînant une perte partielle de la tension du bobinage. Lors du bobinage à sec, la polymérisation est plus rapide et moins affectée par la dilatation thermique ; la perte de tension est donc relativement plus faible, mais la tension du bobinage ne peut toujours pas être considérée comme la force d’interférence finale sur les aimants. |
| ② Croire que les dimensions du manchon sont directement déterminées par le mandrin utilisé pour la vulcanisation | Lors du bobinage humide, les fibres de carbone sont fixées à la surface du mandrin par la résine, mais ne sont pas complètement polymérisées. Pendant le chauffage et la polymérisation, le mandrin se dilate. Après refroidissement, les dimensions du manchon sont fixées, tandis que le mandrin se rétracte. Par conséquent, les dimensions finales du manchon doivent tenir compte de la dilatation et de la contraction thermiques du mandrin. |
| ③ Convaincus que les performances des filaments de carbone peuvent à elles seules servir de norme de conception pour la gaine | Les gaines en fibre de carbone étant composées de filaments et de résine, il est insuffisant de se baser uniquement sur les propriétés des filaments pour leur conception. Il convient plutôt d’utiliser comme références les paramètres de performance mesurés lors des essais de résistance à la traction sur anneau NOL (GB/T1458-2008) ou sur plaque, car ils reflètent mieux les performances réelles de la gaine en application. |
| ④ Convaincus que le choix de la fibre de carbone de la plus haute qualité est toujours la meilleure solution pour la conception des rotors | Le type de fibre de carbone adapté à un rotor de moteur à grande vitesse dépend principalement des conditions de fonctionnement du rotor (par exemple, vitesse de rotation, vitesse linéaire). La fonction principale du manchon est d’empêcher la rupture de l’aimant due à la force centrifuge. Dans la mesure où les marges de sécurité sont respectées, il est plus judicieux de choisir une fibre de carbone de qualité appropriée plutôt que la plus performante. Opter pour des qualités inutilement élevées augmente les coûts, freine la production en série et engendre une inefficacité de conception et des dépenses excessives. |
| ⑤ Croire que la résistance thermique n’a pas besoin d’être prise en compte lors de la phase de conception | Comme indiqué précédemment, les manchons en fibre de carbone dépendent fortement de la matrice de résine, qui est sensible à la température. Au-delà de certaines limites, les performances du manchon peuvent se dégrader et, dans les cas les plus graves, entraîner une défaillance du rotor. Par conséquent, le choix de la résine doit être basé sur la température de fonctionnement prévue du rotor. Les matrices de résine actuellement disponibles résistent généralement à des températures comprises entre environ 100 °C et plus de 200 °C, notamment l’époxy, le PEEK et d’autres résines. |
