Les moteurs représentant plus de 60 % de l'électricité utilisée dans l'industrie, le rendement est un paramètre de conception essentiel, et le rendement dans la conception des moteurs asynchrones est plus important que jamais. Le rendement est défini comme le rapport entre la puissance mécanique délivrée et l'électricité fournie. Un moteur ayant un rendement de 85 % convertit 85 % de l'énergie électrique en énergie mécanique et dissipe les 15 % restants sous forme de chaleur.


Les moteurs asynchrones à haut rendement énergétique utilisent des matériaux de haute qualité et des conceptions optimisées pour atteindre des rendements plus élevés. Par exemple, plus la teneur en aluminium du rotor est élevée, plus le facteur de remplissage des fentes du stator est important et plus les pertes de résistance sont faibles. La construction optimisée du rotor et l'entrefer rotor-stator réduisent les pertes dues aux charges parasites. L'utilisation de tôles d'acier de meilleure qualité et plus fines pour les noyaux du rotor et du stator réduit considérablement les pertes par magnétisation, et les pertes par frottement sont réduites grâce à des roulements de meilleure qualité.

I. Optimisation de la taille des tôles du rotor/stator et de la qualité de l'acier qui les compose

Les pertes par hystérésis et par courants de Foucault dans les moteurs asynchrones sont appelées pertes dans le noyau, et environ 20 % des pertes totales sont dues aux courants de Foucault et à la saturation du noyau. Les courants de Foucault générés dans les tôles empilées se déplacent par rapport au champ magnétique changeant et peuvent entraîner des pertes de puissance importantes. Les noyaux de stator empilés réduisent les pertes par courants de Foucault et, en fonction de la masse de fer, de la résistivité, de la densité, de l'épaisseur, de la fréquence et de la densité du flux, les pertes par courants de Foucault peuvent être minimisées en empilant davantage de tôles.

Les pertes par hystérésis sont générées dans le circuit magnétique lorsque le flux change constamment. La plupart des matériaux de charge utilisés dans les moteurs asynchrones sont en acier pour les noyaux du stator et du rotor, la densité du flux et les pertes du noyau sont minimisées en réduisant l'épaisseur des tôles. Les pertes par hystérésis peuvent être réduites en recuisant un acier de meilleure qualité pour les tôles afin de modifier la structure du grain pour faciliter la magnétisation. Les pertes par courants de Foucault sont réduites en augmentant la résistivité des aciers contenant du silicium, mais la teneur en silicium augmente l'usure des matrices lors de l'emboutissage car elle accroît la dureté de l'acier. Les cristaux d'acier endommagés pendant l'emboutissage réduisent fortement la qualité magnétique du volume concerné. Le recuit aplatit l'empilement et recristallise les cristaux endommagés lors de l'emboutissage, ce qui permet d'étendre l'épaisseur de la plaque à l'empilement.

II. laminage du stator par le procédé du bain de trempage

Les stators imprégnés renforcent l'isolation électrique des enroulements du stator contre les produits chimiques ou les influences environnementales difficiles et améliorent la dissipation de la chaleur. Les plastiques thermodurcissables tels que l'époxy, le phénolique et le polyester sont utilisés pour imprégner le stator à l'aide de la méthode du bain où le stator est immergé dans la résine pendant une période prolongée pour assurer une bonne pénétration et une bonne protection. Une autre méthode d'imprégnation est connue sous le nom de pression sous vide, qui utilise un réservoir qui est d'abord vidé puis pressurisé pour assurer la pénétration du stator. En fin de compte, cette méthode permet d'extraire les poches d'air des enroulements électriques et d'améliorer la conductivité thermique des enroulements.

III. conception des fentes dans le stator pour maximiser le volume de cuivre insérable

La plénitude des encoches des moteurs asynchrones affecte dans une certaine mesure le bobinage du stator, de sorte que sa faible qualité entraîne 60 % des pertes totales ; pour réduire les pertes totales, le bobinage du stator doit donc avoir une masse plus importante, ce qui réduit la résistance. Les moteurs à haut rendement contiennent plus de 20 % de cuivre supplémentaire par rapport aux moteurs asynchrones à rendement standard et les enroulements isolés du stator sont placés dans des fentes dans la tôle d'acier. La section transversale doit être suffisamment grande pour répondre à la puissance nominale du moteur. En général, les moteurs asynchrones ont des rainures de stator ouvertes ou semi-fermées. Dans les encoches semi-fermées, l'ouverture de l'encoche est beaucoup plus petite que la largeur de l'encoche, ce qui rend le bobinage plus difficile et la fabrication plus longue que dans le cas des encoches ouvertes. Le nombre d'encoches du stator doit être choisi au stade de la conception, car il a une incidence sur le poids, le coût et les caractéristiques de fonctionnement. Les avantages d'un plus grand nombre d'encoches sont la réduction de la réactance de fuite, la réduction des pertes dues aux pulsations de la dent et l'amélioration de la capacité de surcharge. Les inconvénients d'un plus grand nombre d'encoches dans le stator sont l'augmentation du coût, l'augmentation du poids, l'augmentation du courant de magnétisation, l'augmentation des pertes de fer, le mauvais refroidissement, l'augmentation de la température et la réduction de l'efficacité.

Quatrièmement, le rotor est moulé sous pression en utilisant de l'aluminium pur de haute qualité

Les rotors conçus sur mesure peuvent considérablement augmenter le couple de démarrage, réduire la résistance du conducteur et améliorer l'efficacité. Ils sont robustes, simples et moins coûteux, mais leur couple de démarrage est plus faible. Les rotors en cuivre améliorent le rendement, mais sont difficiles et coûteux à fabriquer.

V. L'entrefer entre le rotor et le stator est bon

L'entrefer est la distance radiale entre le rotor et le stator d'un moteur asynchrone radial standard. Afin d'améliorer l'efficacité de la conception, il est nécessaire de maintenir un bon entrefer. Les dimensions de l'entrefer sont liées à la conception du stator, du rotor, du carter du moteur et des roulements. Tous ces éléments affectent l'alignement des arbres du stator et du rotor.

VI. fil émaillé

Le fil magnétique ou émaillé est un fil de cuivre ou d'aluminium affiné par électrolyse qui a été entièrement recuit et revêtu d'une ou plusieurs couches d'isolant. Par exemple, on utilise des fils comportant au total 12 couches isolantes. Les films isolants typiques, qui augmentent avec la plage de température, sont le polyéthylène, le polyuréthane, le polyester et le polyimide, avec des températures élevées allant jusqu'à 250 °C. Les fils magnétiques rectangulaires ou carrés plus épais sont enveloppés dans un ruban de polyimide ou de fibre de verre à haute température, davantage de cuivre est utilisé, et des barres conductrices et des conducteurs plus grands augmentent la section transversale des enroulements du stator et du rotor. Les moteurs à haut rendement ont généralement 20 % de cuivre en plus dans les enroulements du stator.

Les moteurs asynchrones sont constitués de nombreux composants, chaque pièce zéro fournit des attributs structurels et fonctionnels différents qui conduisent à des fonctions différentes dans le système du moteur, chaque composant fournit des avantages et des inconvénients fonctionnels qui affectent en fin de compte les performances d'entrée du moteur et rendent en fin de compte les performances du moteur optimales.

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