La répartition des pertes des moteurs variant en fonction de la puissance et du nombre de pôles, il convient de prendre des mesures pour réduire les pertes en se concentrant sur les principales composantes de pertes des différentes puissances et du nombre de pôles. Voici quelques moyens de réduire les pertes :
1. Augmentez l'efficacité des matériaux, réduisez la perte de bobinage et la perte de fer
Selon le principe de similarité des moteurs, lorsque la charge électromagnétique reste inchangée et que la perte mécanique n'est pas prise en compte, la perte du moteur est approximativement proportionnelle à la puissance cubique de la taille linéaire du moteur, et la puissance d'entrée du moteur est approximativement proportionnelle à la 4e puissance de la taille linéaire. À partir de là, la relation entre l'efficacité et l'utilisation efficace des matériaux peut être approximée. Afin d'obtenir un espace plus grand dans certaines conditions de taille d'installation afin que des matériaux plus efficaces puissent être placés pour améliorer l'efficacité du moteur, la taille du diamètre extérieur du poinçonnage du stator devient un facteur important. Dans la même gamme de base de machine, les moteurs américains ont une puissance supérieure à celle des moteurs européens. Afin de faciliter la dissipation de la chaleur et de réduire l'élévation de température, les moteurs américains utilisent généralement des poinçonnages de stator avec des diamètres extérieurs plus grands, tandis que les moteurs européens utilisent généralement des poinçonnages de stator avec des diamètres extérieurs plus petits en raison de la nécessité de dérivés structurels tels que des moteurs antidéflagrants et pour réduire la quantité de cuivre utilisée à l'extrémité de l'enroulement et les coûts de production.
2. Utiliser de meilleurs matériaux magnétiques et des mesures de traitement pour réduire les pertes de fer.
Les propriétés magnétiques (perméabilité magnétique et perte de fer unitaire) du matériau du noyau ont une grande influence sur l'efficacité et les autres performances du moteur. Dans le même temps, le coût du matériau du noyau constitue la majeure partie du coût du moteur. Par conséquent, le choix de matériaux magnétiques appropriés est la clé de la conception et de la fabrication de moteurs à haut rendement. Dans les moteurs de grande puissance, la perte de fer représente une proportion considérable de la perte totale. Par conséquent, la réduction de la valeur de perte unitaire du matériau du noyau contribuera à réduire la perte de fer du moteur. En raison de la conception et de la fabrication du moteur, la perte de fer du moteur dépasse largement la valeur calculée en fonction de la valeur de perte de fer unitaire fournie par l'aciérie. Par conséquent, la valeur de perte de fer unitaire est généralement augmentée de 1.5 à 2 fois lors de la conception pour tenir compte de l'augmentation de la perte de fer. La raison de l'augmentation de la perte de fer est principalement due au fait que la valeur de perte de fer unitaire de l'aciérie est obtenue en testant l'échantillon de bande selon la méthode de l'anneau carré d'Epstein. Cependant, le matériau est soumis à de fortes contraintes après le poinçonnage, le cisaillement et le laminage, et la perte augmentera. De plus, l'entrefer causé par la présence de la fente de la dent entraîne une perte à vide causée par le champ magnétique harmonique de la dent à la surface du noyau. Cela entraînera une augmentation significative de la perte de fer après la fabrication du moteur. Par conséquent, en plus de sélectionner des matériaux magnétiques avec une perte de fer unitaire plus faible, il est également nécessaire de contrôler la pression de laminage et de prendre les mesures de processus nécessaires pour réduire la perte de fer. Compte tenu des facteurs de prix et de processus, les tôles d'acier au silicium de haute qualité et les tôles d'acier au silicium d'une épaisseur inférieure à 0.5 mm ne sont pas beaucoup utilisées dans la production de moteurs à haut rendement. Des tôles d'acier électrique sans silicium à faible teneur en carbone ou des tôles d'acier au silicium laminées à froid à faible teneur en silicium sont généralement utilisées. Certains fabricants de petits moteurs européens ont utilisé des tôles d'acier électrique sans silicium avec une valeur de perte de fer unitaire de 6.5 W/kg. Ces dernières années, les aciéries ont lancé des tôles d'acier électrique Polycor420 avec une perte unitaire moyenne de 4.0 W/kg, ce qui est même inférieur à certaines tôles d'acier à faible teneur en silicium. Le matériau a également une perméabilité magnétique plus élevée. Ces dernières années, le Japon a développé une tôle d'acier laminée à froid à faible teneur en silicium de nuance 50RMA350. Une petite quantité d'aluminium et de terres rares est ajoutée à sa composition, ce qui permet de maintenir une perméabilité magnétique plus élevée tout en réduisant les pertes. Sa valeur de perte de fer unitaire est de 3.12 w/kg. Ces tôles sont susceptibles de fournir une meilleure base matérielle pour la production et la promotion de moteurs à haut rendement.
3. Réduisez la taille du ventilateur pour réduire la perte de ventilation
Pour les moteurs à 2 et 4 pôles de plus grande puissance, la friction du vent représente une proportion considérable. Par exemple, la friction due au vent d'un moteur bipolaire de 90 kW peut atteindre environ 2 % de la perte totale. La friction du vent est principalement composée de la puissance consommée par le ventilateur. Étant donné que les pertes de chaleur des moteurs à haut rendement sont généralement faibles, le volume d'air de refroidissement peut être réduit et donc la puissance de ventilation peut également être réduite. La puissance de ventilation est approximativement proportionnelle à la 30ème à la 4ème puissance du diamètre du ventilateur. Par conséquent, si l’augmentation de la température le permet, la réduction de la taille du ventilateur peut réduire efficacement la friction du vent. En outre, la conception raisonnable de la structure de ventilation est également importante pour améliorer l’efficacité de la ventilation et réduire la friction du vent. Des tests ont montré que la friction due au vent de la partie bipolaire haute puissance d'un moteur à haut rendement peut être réduite d'environ 5 % par rapport à celle d'un moteur ordinaire. Étant donné que les pertes de ventilation sont considérablement réduites et ne nécessitent pas de coûts supplémentaires importants, la modification de la conception du ventilateur est souvent l'une des principales mesures prises pour cette partie du moteur à haut rendement.
4. Réduire les pertes parasites grâce à des mesures de conception et de processus
Les pertes parasites des moteurs asynchrones sont principalement des pertes haute fréquence générées par les harmoniques d’ordre élevé du champ magnétique dans les noyaux et enroulements du stator et du rotor. Pour réduire les pertes parasites de charge, l'amplitude de chaque harmonique de bande de phase peut être réduite en utilisant un enroulement sinusoïdal connecté en série Y-Δ ou un autre enroulement à faible harmonique, réduisant ainsi les pertes parasites. Des expériences ont montré que l'utilisation d'enroulements sinusoïdaux peut réduire les pertes parasites de plus de 30 % en moyenne.
5. Améliorer la technologie de moulage sous pression pour réduire les pertes du rotor
En contrôlant la pression, la température et le trajet d'évacuation des gaz pendant la coulée de l'aluminium du rotor, il est possible de réduire la quantité de gaz dans les barres du rotor, ce qui augmente la conductivité et réduit la consommation d'aluminium du rotor. Ces dernières années, les États-Unis ont développé avec succès des équipements de moulage sous pression pour les rotors en cuivre et les procédés correspondants, et mènent actuellement une production expérimentale à petite échelle. Les calculs montrent que si les rotors en cuivre coulé remplacent les rotors en aluminium coulé, les pertes du rotor peuvent être réduites d'environ 38 %.
6. Appliquer une conception d'optimisation informatique pour réduire les pertes et améliorer l'efficacité
En plus d'ajouter des matériaux, d'améliorer les propriétés des matériaux et d'améliorer les processus, la conception optimisée par ordinateur est utilisée pour déterminer de manière raisonnable divers paramètres tout en respectant les contraintes de coût, de performance et autres afin d'obtenir la plus grande amélioration possible de l'efficacité. L'adoption d'une conception optimisée peut réduire considérablement le temps de conception du moteur et améliorer la qualité de la conception du moteur.
