Étant donné que la répartition des pertes du moteur varie en fonction de la puissance et du nombre de pôles, afin de 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. Augmenter les matériaux efficaces pour réduire 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 au cube de la taille linéaire du moteur et la puissance d'entrée du moteur est d'environ proportionnelle à la quatrième puissance de la taille linéaire. À partir de là, la relation entre l’efficacité et l’utilisation efficace des matériaux peut être approchée. 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 machines, les moteurs américains ont un rendement supérieur à celui des moteurs européens. Afin de faciliter la dissipation thermique et de 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 le quantité de cuivre utilisée à l’extrémité du bobinage et 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 plus grande 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 prendre en compte l’augmentation de la perte de fer.

La principale raison de l'augmentation de la perte de fer est 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'existence de la fente de la dent provoque des entrefers, ce qui entraîne des pertes à vide sur la surface du noyau provoquées par le champ magnétique harmonique de la dent. Cela entraînera une augmentation significative des pertes de fer du moteur après sa fabrication. Par conséquent, en plus de sélectionner des matériaux magnétiques présentant une perte de fer unitaire plus faible, il est nécessaire de contrôler la pression de stratification 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 unitaire de perte de fer de 6,5 W/kg. Ces dernières années, les aciéries ont lancé des tôles d'acier électriques Polycor420 avec une perte unitaire moyenne de 4,0 W/kg, encore inférieure à certaines tôles d'acier à faible teneur en silicium. Le matériau présente 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 avec une nuance de 50RMA350, qui contient une petite quantité d'aluminium et de métaux des terres rares ajoutée à sa composition, maintenant ainsi une perméabilité magnétique élevée tout en réduisant les pertes, et son La valeur unitaire de perte de fer est de 3,12 w/kg. Ceux-ci constitueront probablement une bonne base matérielle pour la production et la promotion de moteurs à haut rendement.

3. Réduisez la taille du ventilateur pour réduire les pertes de ventilation

Pour les moteurs bipolaires et quadripolaires 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 30 % 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 4ème à la 5ème 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 30 % par rapport aux moteurs ordinaires. 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 des moteurs 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 causées par des pertes à haute fréquence dans les noyaux et les enroulements du stator et du rotor causées par les harmoniques d'ordre élevé du champ magnétique. Pour réduire la perte parasite de charge, l'amplitude de chaque harmonique de phase peut être réduite en utilisant des enroulements sinusoïdaux connectés en série Y-Δ ou d'autres enroulements à faible harmonique, réduisant ainsi la perte parasite. Des tests ont montré que l'utilisation d'enroulements sinusoïdaux permet de réduire les pertes parasites de plus de 30 % en moyenne.

5. Améliorer le processus de moulage sous pression pour réduire la perte du rotor

En contrôlant la pression, la température et le chemin d'évacuation du gaz pendant le processus de coulée d'aluminium du rotor, le gaz dans les barres du rotor peut être réduit, améliorant ainsi la conductivité et réduisant la consommation d'aluminium du rotor. Ces dernières années, les États-Unis ont développé avec succès des équipements de moulage sous pression à rotor en cuivre et les processus correspondants, et mènent actuellement des essais de production à petite échelle. Les calculs montrent que si les rotors en cuivre remplacent les rotors en aluminium, 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, de performances, etc., 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.

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Heure de publication : 12 août 2024