고속 모터용 로터 슬리브의 핵심 소재인 탄소 섬유 슬리브의 채택이 점차 증가하고 있습니다. 그러나 탄소 섬유 슬리브의 적용에 대한 몇 가지 오해가 여전히 존재합니다. 본 논문은 이러한 오해를 바로잡고 탄소 섬유 슬리브의 사용에 대한 보다 정확한 이해를 제공하고자 합니다.
표: 고속 모터 적용 분야에서 탄소 섬유 슬리브에 대한 일반적인 오해와 올바른 해석
| 오해 | 올바른 이해 |
| ① 권선 장력이 모터 회전자 영구 자석에 최종 간섭력을 직접 제공한다고 믿는다 | 탄소 섬유 슬리브는 주로 탄소 필라멘트와 수지 매트릭스로 구성됩니다. 습식 권선 방식에서는 탄소 필라멘트가 수지 매트릭스와 함께 높은 장력 하에서 샤프트 표면에 접착되지만, 이 단계에서는 완전히 경화되지 않습니다. 경화 과정에서 온도가 상승하면 샤프트, 필라멘트 및 수지가 열팽창하여 권선 장력이 부분적으로 손실됩니다. 건식 권선 방식에서는 경화 속도가 빠르고 열팽창의 영향을 덜 받기 때문에 장력 손실이 상대적으로 적지만, 권선 장력은 여전히 자석에 작용하는 최종 간섭력으로 간주할 수 없습니다. |
| ② 슬리브의 치수가 경화에 사용되는 맨드릴에 의해 직접적으로 결정된다고 믿음 | 습식 권선 방식에서는 탄소 섬유가 레진에 의해 맨드릴 표면에 고정되지만 완전히 경화되지는 않습니다. 가열 및 경화 과정 동안 맨드릴은 팽창합니다. 냉각 후 슬리브의 치수가 고정되는 동안 맨드릴은 수축합니다. 따라서 최종 슬리브 치수는 맨드릴의 열팽창 및 수축을 고려해야 합니다. |
| ③ 탄소 섬유 자체의 성능만으로 슬리브 설계 기준을 정할 수 있다고 믿음 | 탄소 섬유 슬리브는 필라멘트와 수지로 구성되어 있기 때문에 필라멘트의 특성만을 설계 기준으로 삼는 것은 충분하지 않습니다. 따라서 실제 적용 환경에서 슬리브의 성능을 더 잘 반영하는 NOL 링 인장 강도 시험(GB/T1458-2008) 또는 판재 시험을 통해 측정된 성능 매개변수를 설계 기준으로 사용해야 합니다. |
| ④ 최고급 탄소 섬유를 선택하는 것이 로터 설계에 있어 항상 최선의 해결책이라고 믿습니다. | 고속 모터 로터에 적합한 탄소 섬유 등급은 주로 로터의 작동 조건(예: 회전 속도, 선속도)에 따라 결정됩니다. 슬리브의 주요 기능은 원심력으로 인한 자석 파손을 방지하는 것입니다. 안전 여유를 유지하는 한, 최고 등급보다는 적절한 등급의 탄소 섬유를 선택하는 것이 더 합리적입니다. 불필요하게 높은 등급을 선택하면 비용이 증가하고 대량 생산이 어려워지며 설계 비효율성과 과도한 지출로 이어집니다. |
| ⑤ 설계 단계에서 열 저항을 고려할 필요가 없다고 믿는 것 | 앞서 언급했듯이 탄소 섬유 슬리브는 온도에 민감한 수지 매트릭스에 크게 의존합니다. 특정 한계를 넘어서면 슬리브 성능이 저하될 수 있으며, 심각한 경우에는 로터 고장을 초래할 수 있습니다. 따라서 수지 선택은 예상되는 로터 작동 온도를 기준으로 해야 합니다. 현재 사용 가능한 수지 매트릭스는 일반적으로 에폭시, PEEK 등을 포함하여 약 100°C에서 200°C 이상의 온도를 견딜 수 있습니다. |
