고속 영구자석(PM) 모터는 높은 출력 밀도, 효율성, 소형 설계 등 여러 가지 장점을 제공합니다. 그러나 회전자에 비적층강을 사용할 경우 와전류 손실이 심각해져 영구자석의 비가역적 탈자화를 초래할 수 있습니다. 연구 결과에 따르면 높은 전도성을 가진 강철 슬리브를 낮은 전도성을 가진 탄소섬유 복합재료로 교체하면 회전자 손실을 효과적으로 줄여 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.
탄소 섬유 소재의 특성
탄소 섬유는 95% 이상이 탄소로 구성된 고성능 소재입니다. 탁월한 기계적 강도, 화학적 안정성, 전기적 특성을 겸비하여 “신소재의 왕”이라는 명성을 얻었습니다. 군사 및 민간 분야 모두에서 전략적으로 중요한 위치를 차지하고 있으며 가격이 매우 높기 때문에 “검은 황금”이라고도 불립니다.
현재 대부분의 탄소 섬유는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 섬유에서 유래됩니다. PAN 섬유를 탄소 섬유로 변환하는 과정은 세 가지 주요 단계를 거칩니다.
- 사전 산화: PAN 섬유는 300°C 미만의 온도에서 산화되어 탈수소화 및 고리화 반응을 일으키고, 탄화에 필요한 내열 구조를 형성합니다.
- 탄화: 섬유를 불활성 분위기에서 1000~1500°C로 가열합니다. 비탄소 원자와 불안정한 성분이 제거되어 탄소 함량이 92%를 초과하는 불규칙한 흑연 유사 구조가 생성됩니다.
- 흑연화 처리(고탄성 섬유용): 탄화 섬유는 2000~3000°C에서 추가 처리를 거쳐 초고탄성률 섬유로 만들어집니다.
구조용 복합재료의 경우, 매트릭스는 일반적으로 에폭시, 페놀, 폴리이미드 또는 이와 유사한 수지로 구성됩니다. 적절한 가교 및 가공성을 확보하기 위해 경화제와 첨가제가 사용됩니다. 경화제의 작용 온도는 일반적으로 130°C 미만이지만, 수지 시스템에 따라 최대 185°C까지 올라갈 수 있습니다.
탄소 섬유 로터의 제조 방법
탄소 섬유 로터를 생산하는 두 가지 일반적인 방법은 다음과 같습니다. 압입 방식 그리고 장력-장력 권선 방식.
1. 압입 방식
이 방법은 영구 자석과 탄소 섬유 슬리브 사이의 끼워맞춤에 기반합니다. 조립 시 재료의 탄성 변형으로 접촉면에 압축 응력이 발생하여, 끼워맞춤이 적절하게 선택될 경우 영구 자석의 안정성을 확보합니다.
일반적인 끼워맞춤 조립 기술에는 압입, 냉간 조립 및 열간 조립 방식이 있습니다. 그러나 탄소 섬유 복합재와 영구 자석 모두 열팽창 계수가 낮기 때문에 압입 방식만이 적합합니다.
프레스 피팅 공정 흐름도:
- 섬유 다발은 슬리브의 내경을 정의하는 금형에 층층이 감겨집니다.
- 요구되는 두께에 도달하면 슬리브를 경화시키고 탈형합니다.
- 유압 프레스를 사용하여 영구 자석을 슬리브에 압착합니다.
2. 장력-장력 권선법
이 방식에서는 금형이 필요하지 않습니다. 섬유는 제어된 장력 하에서 영구 자석 표면에 직접 감깁니다. 경화 후, 탄소 섬유 슬리브는 영구 자석에 사전 압축 응력을 가하여 구조적 무결성을 보호합니다.
조명기구 설계 및 정렬
영구 자석과 탄소 섬유 슬리브 사이의 정확한 정렬은 매우 중요합니다. 정밀한 위치 조정을 위해 맞춤형 고정 장치가 설계되는 경우가 많습니다. 항저우 영구 자석 그룹은 다양한 로터 형상의 요구 사항을 충족하고 정렬 정확도와 반복성을 보장하는 자체 고정 장치 설계 역량을 보유하고 있습니다.
품질 보증 및 테스트
조립 후 로터는 런아웃 및 형상 공차 검사, 외경 검증, 위치 공차 검사 등 종합적인 검사를 거칩니다. 당사는 완제품에 대한 테스트를 수행할 수 있는 최첨단 검사 장비와 숙련된 기술팀을 완비하고 있습니다. 고객과의 초기 단계 협력을 통해 로터가 정확한 성능 및 치수 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.
