Los manguitos de fibra de carbono, un tipo clave de manguito de rotor para motores de alta velocidad, se están adoptando cada vez con mayor frecuencia. Sin embargo, aún existen ciertos conceptos erróneos sobre su aplicación. Este artículo pretende aclarar estos malentendidos y proporcionar una comprensión más precisa de su uso.
Tabla: Malentendidos comunes e interpretaciones correctas de los manguitos de fibra de carbono en aplicaciones de motores de alta velocidad
| Malentendido | Comprensión correcta |
| ① Creyendo que la tensión del devanado proporciona directamente la fuerza de interferencia final para los imanes permanentes en el rotor del motor | Las fundas de fibra de carbono se componen principalmente de filamentos de carbono y una matriz de resina. En el bobinado húmedo, los filamentos de carbono se adhieren a la superficie del eje bajo alta tensión junto con la matriz de resina, pero no están completamente curados en esta etapa. Durante el curado, el aumento de temperatura provoca la expansión térmica del eje, los filamentos y la resina, lo que provoca una pérdida parcial de la tensión del bobinado. En el bobinado seco, el curado es más rápido y se ve menos afectado por la expansión térmica, por lo que la pérdida de tensión es relativamente menor, pero la tensión del bobinado aún no puede considerarse la fuerza de interferencia final sobre los imanes. |
| ② Creyendo que las dimensiones del manguito están determinadas directamente por el mandril utilizado en el curado | En el bobinado húmedo, las fibras de carbono se fijan a la superficie del mandril mediante la resina, pero no se curan completamente. Durante el proceso de calentamiento y curado, el mandril se expande. Tras el enfriamiento, se fijan las dimensiones del manguito, mientras que el mandril se contrae. Por lo tanto, las dimensiones finales del manguito deben tener en cuenta la expansión y contracción térmica del mandril. |
| ③ Creyendo que el rendimiento de los filamentos de carbono por sí solo puede usarse como estándar de diseño para la manga | Dado que las fundas de fibra de carbono se componen de filamentos y resina, no basta con basar el diseño únicamente en las propiedades de los filamentos. En su lugar, se deben utilizar como referencia de diseño los parámetros de rendimiento medidos mediante ensayos de resistencia a la tracción en anillo NOL (GB/T1458-2008) o ensayos de placa, ya que reflejan mejor el rendimiento real de la funda en su aplicación. |
| ④ Creyendo que seleccionar el grado más alto de fibra de carbono es siempre la mejor solución para el diseño del rotor | El grado de fibra de carbono adecuado para un rotor de motor de alta velocidad depende principalmente de las condiciones de funcionamiento del rotor (p. ej., velocidad de rotación, velocidad lineal). La función principal del manguito es evitar fallos en el imán causados por fuerzas centrífugas. Siempre que se mantengan los márgenes de seguridad, es más razonable seleccionar un grado adecuado de fibra de carbono que el más alto. Elegir grados innecesariamente altos aumenta los costes, dificulta la producción en masa y genera ineficiencias de diseño y gastos excesivos. |
| ⑤ Creer que no es necesario considerar la resistencia térmica en la fase de diseño | Como se mencionó, los manguitos de fibra de carbono dependen en gran medida de la matriz de resina, que es sensible a la temperatura. Más allá de ciertos límites, el rendimiento del manguito puede degradarse y, en casos graves, puede causar fallas en el rotor. Por lo tanto, la selección de la resina debe basarse en la temperatura de funcionamiento prevista del rotor. Las matrices de resina disponibles actualmente suelen soportar entre ~100 °C y más de 200 °C, incluyendo epoxi, PEEK y otras. |
