Te recomiendo utilizar [Lame un conocido codificador y decodificador de MP3][1].
Puedes descargar la versión 32 o 64 bits desde [aqui][2].

Simplemente descárgalo y descomprímelo en algún directorio visible. Luego, debes configurar la variable de entorno `PATH` para apuntar a los binarios de Lame. Es decir, agregas el directorio donde esta `lame.exe` a `PATH`.

    import subprocess
    def wav_to_mp3(source_path, out_path):
      cmd = 'lame --preset insane \"{}\" \"{}\"'.format(source_path, out_path)
      exitcode = subprocess.call(cmd)
      returne exitcode

Con el `preset insane` logras obtener la mejor calidad de compresión (`320 kpbs`) sin sacrificar tanto espacio, aunque se puede regular (consulta `--help`).

  [1]: https://es.wikipedia.org/wiki/LAME_(codificador)
  [2]: https://rarewares.org/mp3-lame-bundle.php