Étant donné que la répartition des pertes du moteur varie en fonction de la puissance et du nombre de pôles, pour réduire les pertes, nous devons nous concentrer sur la prise de mesures pour les principales composantes des pertes de différentes puissances et nombres de pôles. Certaines façons de réduire les pertes sont brièvement décrites ci-dessous :
1. Augmentez l'efficacité des matériaux, réduisez la perte de bobinage et la perte de fer
Selon le principe de similarité du moteur, 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 à peu près proportionnelle à la 4ème puissance de la taille linéaire. La relation entre l’efficacité et l’utilisation efficace des matériaux peut en être approchée. Pour 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. Les moteurs américains ont une puissance supérieure à celle des moteurs européens dans la même gamme de machines. Pour faciliter la dissipation thermique et réduire l'échauffement, 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 les moteurs antidéflagrants et pour réduire la quantité de cuivre utilisé à l'extrémité du bobinage et les coûts de production.
2. Utilisez de meilleurs matériaux magnétiques et des mesures de processus pour réduire la perte 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 de base constitue la majeure partie du coût du moteur. Par conséquent, la sélection de matériaux magnétiques appropriés est la clé de la conception et de la fabrication de moteurs à haut rendement. Dans les moteurs de forte puissance, la perte de fer représente une proportion considérable de la perte totale. Par conséquent, réduire la valeur de perte unitaire du matériau de base 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 unitaire de perte de fer fournie par l'aciérie. Par conséquent, la valeur unitaire de perte de fer est généralement augmentée de 1.5 à 2 fois pendant 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 unitaire de perte de fer de l'aciérie est obtenue en testant l'échantillon de matériau en bande selon la méthode du cercle carré d'Epstein. Cependant, le matériau est soumis à de fortes contraintes après le poinçonnage, le cisaillement et le laminage, et la perte va augmenter ; de plus, l'entrefer provoqué par la présence de la fente de la dent conduit au champ magnétique harmonique de la dent provoquant une perte à vide sur la surface du noyau. Cela entraînera une augmentation significative des pertes de fer après la fabrication du moteur. Par conséquent, en plus de sélectionner des matériaux magnétiques présentant une perte de fer unitaire plus faible, il est également nécessaire de contrôler la pression d'empilage 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.
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 chemin d'évacuation du gaz pendant la coulée de l'aluminium du rotor, le gaz présent dans les barres du rotor peut être réduit, augmentant ainsi la conductivité et réduisant la perte 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 des essais de production à petite échelle. Les calculs montrent que si les rotors en cuivre moulé remplacent les rotors en aluminium moulé, 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'augmenter les matériaux, d'améliorer les performances des matériaux et d'améliorer les processus, la conception d'optimisation informatique est utilisée pour déterminer raisonnablement divers paramètres sous les contraintes de coût et de performances, afin d'obtenir l'amélioration maximale possible de l'efficacité. L'utilisation de la conception optimisée peut réduire considérablement le temps de conception du moteur et améliorer la qualité de la conception du moteur.
