نظرًا لأن توزيع خسائر المحركات يختلف باختلاف القدرة وعدد الأقطاب، فمن أجل تقليل الخسائر، يجب اتخاذ تدابير للتركيز على مكونات الخسارة الرئيسية للقوى المختلفة وأعداد الأقطاب. فيما يلي وصف موجز لبعض الطرق لتقليل الخسائر:
1. زيادة المواد الفعالة وتقليل فقد اللف وفقد الحديد
وفقًا لمبدأ تشابه المحرك، عندما يظل الحمل الكهرومغناطيسي دون تغيير ولا يتم اعتبار الخسارة الميكانيكية، فإن خسارة المحرك تتناسب تقريبًا مع القدرة المكعبة للحجم الخطي للمحرك، وتكون طاقة إدخال المحرك متناسبة تقريبًا مع القوة الرابعة للحجم الخطي. ومن هذا، يمكن تقريب العلاقة بين الكفاءة والاستخدام الفعال للمواد. من أجل الحصول على مساحة أكبر في ظل ظروف حجم التثبيت المحددة بحيث يمكن وضع مواد أكثر فعالية لتحسين كفاءة المحرك، يصبح حجم القطر الخارجي لثقب الجزء الثابت عاملاً مهمًا. ضمن نفس نطاق قاعدة الآلة، تتمتع المحركات الأمريكية بإنتاجية أكبر من المحركات الأوروبية. من أجل تسهيل تبديد الحرارة وتقليل ارتفاع درجة الحرارة، تستخدم المحركات الأمريكية عمومًا ثقب الجزء الثابت بأقطار خارجية أكبر، بينما تستخدم المحركات الأوروبية عمومًا ثقب الجزء الثابت بأقطار خارجية أصغر بسبب الحاجة إلى مشتقات هيكلية مثل المحركات المقاومة للانفجار وتقليل كمية النحاس المستخدمة في نهاية اللف وتكاليف الإنتاج.
2. استخدام مواد مغناطيسية أفضل وتدابير عملية لتقليل فقدان الحديد.
تؤثر الخصائص المغناطيسية (النفاذية المغناطيسية وخسارة الحديد الوحدوية) لمادة القلب بشكل كبير على كفاءة وأداء المحرك الآخر. في الوقت نفسه، تشكل تكلفة مادة القلب الجزء الرئيسي من تكلفة المحرك. لذلك، فإن اختيار المواد المغناطيسية المناسبة هو المفتاح لتصميم وتصنيع المحركات عالية الكفاءة. في المحركات عالية الطاقة، تشكل خسارة الحديد نسبة كبيرة من الخسارة الإجمالية. لذلك، فإن تقليل قيمة خسارة الوحدة لمادة القلب سيساعد في تقليل خسارة الحديد في المحرك. بسبب تصميم وتصنيع المحرك، فإن خسارة الحديد في المحرك تتجاوز إلى حد كبير القيمة المحسوبة وفقًا لقيمة خسارة الحديد الوحدوية التي يوفرها مصنع الصلب. لذلك، تزداد قيمة خسارة الحديد الوحدوية عمومًا بمقدار 1.5 ~ 2 مرة أثناء التصميم للنظر في زيادة خسارة الحديد. والسبب وراء زيادة خسارة الحديد هو بشكل أساسي لأن قيمة خسارة الحديد الوحدوية لمصنع الصلب يتم الحصول عليها عن طريق اختبار عينة الشريط وفقًا لطريقة الحلقة المربعة لإبشتاين. ومع ذلك، تتعرض المادة لضغط كبير بعد اللكم والقص والتصفيح، وستزداد الخسارة. بالإضافة إلى ذلك، تؤدي الفجوة الهوائية الناتجة عن وجود فتحة السن إلى خسارة بدون حمل ناجمة عن المجال المغناطيسي التوافقي للأسنان على سطح القلب. سيؤدي هذا إلى زيادة كبيرة في فقدان الحديد بعد تصنيع المحرك. لذلك، بالإضافة إلى اختيار المواد المغناطيسية ذات خسارة الحديد الوحدوية المنخفضة، من الضروري أيضًا التحكم في ضغط التصفيح واتخاذ تدابير العملية اللازمة للحد من فقدان الحديد. في ضوء عوامل السعر والعملية، لا تُستخدم صفائح الفولاذ السليكوني عالية الجودة وصفائح الفولاذ السليكوني الأرق من 0.5 مم كثيرًا في إنتاج المحركات عالية الكفاءة. تُستخدم عمومًا صفائح الفولاذ الكهربائية الخالية من السيليكون منخفض الكربون أو صفائح الفولاذ السليكوني المدلفن على البارد منخفض السيليكون. استخدم بعض مصنعي المحركات الأوروبية الصغيرة صفائح الفولاذ الكهربائية الخالية من السيليكون بقيمة خسارة حديد وحدوية تبلغ 6.5 واط / كجم. في السنوات الأخيرة، أطلقت مصانع الصلب صفائح الفولاذ الكهربائية Polycor420 بمتوسط خسارة وحدة 4.0 واط/كجم، وهو أقل حتى من بعض صفائح الفولاذ منخفضة السيليكون. تتمتع المادة أيضًا بنفاذية مغناطيسية أعلى. في السنوات الأخيرة، طورت اليابان صفائح فولاذية مدلفنة على البارد منخفضة السيليكون بدرجة 50RMA350. تتم إضافة كمية صغيرة من الألمنيوم والمعادن النادرة إلى تركيبتها، وبالتالي الحفاظ على نفاذية مغناطيسية أعلى مع تقليل الخسائر. تبلغ قيمة خسارة الحديد الوحدوية 3.12 واط/كجم. من المرجح أن توفر هذه قاعدة مادية أفضل لإنتاج وترويج المحركات عالية الكفاءة.
3. تقليل حجم المروحة لتقليل فقدان التهوية
بالنسبة للمحركات ذات القدرة الأكبر ذات 2 أو 4 أقطاب، يمثل احتكاك الرياح نسبة كبيرة. على سبيل المثال، يمكن أن يصل احتكاك الرياح لمحرك ثنائي القطب بقدرة 90 كيلو وات إلى حوالي 2% من إجمالي الخسارة. يتكون احتكاك الرياح بشكل أساسي من الطاقة التي تستهلكها المروحة. نظرًا لأن فقدان الحرارة للمحركات عالية الكفاءة منخفض بشكل عام، فيمكن تقليل حجم هواء التبريد، وبالتالي يمكن أيضًا تقليل قوة التهوية. تتناسب قوة التهوية تقريبًا مع القوة الرابعة إلى الخامسة لقطر المروحة. لذلك، إذا سمح ارتفاع درجة الحرارة بذلك، فإن تقليل حجم المروحة يمكن أن يقلل بشكل فعال من احتكاك الرياح. بالإضافة إلى ذلك، فإن التصميم المعقول لهيكل التهوية مهم أيضًا لتحسين كفاءة التهوية وتقليل احتكاك الرياح. أظهرت الاختبارات أن احتكاك الرياح للجزء عالي الطاقة ثنائي القطب من محرك عالي الكفاءة يمكن تقليله بحوالي 30% مقارنة بالمحرك العادي. نظرًا لتقليل فقدان التهوية بشكل كبير ولا يتطلب الكثير من التكلفة الإضافية، غالبًا ما يكون تغيير تصميم المروحة أحد الإجراءات الرئيسية المتخذة لهذا الجزء من المحرك عالي الكفاءة.
4. تقليل الخسائر الضالة من خلال تدابير التصميم والعملية
الخسائر الطائشة للمحركات غير المتزامنة هي في الأساس خسائر عالية التردد ناتجة عن التوافقيات عالية الترتيب للمجال المغناطيسي في قلب ولفات الجزء الثابت والدوار. لتقليل خسائر الحمل الشاردة، يمكن تقليل سعة كل نطاق توافقي طور باستخدام ملف جيبي متصل بسلسلة Y-Δ أو أي ملف آخر منخفض التوافقي، وبالتالي تقليل الخسائر الشاردة. أظهرت التجارب أن استخدام اللفات الجيبية يمكن أن يقلل من الخسائر الشاردة بمعدل يزيد عن 30٪.
5. تحسين تكنولوجيا الصب بالقالب لتقليل خسائر الدوار
من خلال التحكم في الضغط ودرجة الحرارة ومسار تفريغ الغاز أثناء صب الألومنيوم الدوار، يمكن تقليل الغاز في قضبان الدوار، وبالتالي زيادة التوصيل وتقليل استهلاك الألومنيوم الدوار. في السنوات الأخيرة، نجحت الولايات المتحدة في تطوير معدات الصب بالقالب لدوارات النحاس والعمليات المقابلة، وتجري حاليًا إنتاجًا تجريبيًا على نطاق صغير. تظهر الحسابات أنه إذا تم استبدال دوارات النحاس المصبوبة بدوارات الألومنيوم المصبوبة، فيمكن تقليل خسائر الدوار بنحو 38٪.
6. تطبيق التصميم الأمثل للكمبيوتر لتقليل الخسائر وتحسين الكفاءة
بالإضافة إلى إضافة المواد وتحسين خصائص المواد وتحسين العمليات، يتم استخدام تصميم التحسين الحاسوبي لتحديد مختلف المعلمات بشكل معقول مع تلبية التكلفة والأداء والقيود الأخرى لتحقيق أكبر قدر ممكن من التحسن في الكفاءة. يمكن أن يؤدي اعتماد تصميم محسن إلى تقصير وقت تصميم المحرك بشكل كبير وتحسين جودة تصميم المحرك.
