TRIZ在解決電機線圈端部漏電問題中的應用

文/黑龍江生產力促進中心 孟令子

一、項目概述

電機線圈端部（出槽口）處由于電場強度比較集中，極不均勻，在大電壓情況下很容易發生起暈現象，對防爆電機的安全運行造成極大的影響，因此在電機線圈端部進行必要的防暈措施，均勻其電場前度很有必要。

二、初始問題描述

模具在使用時有時出現使用時間短，造成產品生產成本高。如何提高其使用壽命，降低其成本？目前采用的防暈手段不能有效均勻線圈端部的不均勻電場，起暈電壓很低。防暈層采用SiC非線性半導體材料，其性能是：高壓情況下，其電阻率很低；低壓時，電阻非常高。利用其非線性導電特性，制備成防暈層，能使出槽口電壓均勻分布，場強不再集中，可有效的提高線圈端部的起暈電壓。

三、解決方案簡述

1.系統分析

九屏圖：

圖1 防暈層九屏圖

定義理想解IFR

研究對象：

1.設計的最終目標？ 均勻線圈端部電場2.理想化最終結果？ 線圈端部電場自動均勻，提高起暈電壓3.達到理想解的障礙是什么？ 4.出現這種障礙的結果是什么？ 不能有效均勻線圈端部電場5.不出現這種障礙的條件是什么？ 不要附加絕緣或附加絕緣不滲透6.創造這些條件所用的資源是什么？ SiC漆、其它增加機械強度的材料防暈層外部刷一層附加絕緣（樹脂），在固化時，受熱滲透到防暈層中，破壞SiC漆比例，改變其非線性系數

擬提出方案：

使用加熱固化時不流動的樹脂，或增加SiC漆的層數，使滲透不到底部。

2.運用TRIZ工具

（1）運用技術矛盾解決方法提出原理解

A 原問題技術矛盾

改善：滲透

惡化： SiC防暈層的機械強度

B 問題模型

對應的39個通用工程參數

改善的參數： 30（作用于物體的有害因素）

惡化的參數： 27（可靠性）

C 解決方案模型

對應查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創新原理為：

2：抽取；24：借助中介物；27：廉價替代品；40：復合材料。

D 提出方案

使用24（借助中介勿擾）：在防暈層與附加絕緣層間增加一層薄膜，阻擋滲透。

使用27：預先作用，SiC漆需要涂刷2~3層，可在層與層之間增加其他增加強度的材料。

使用40：復合材料，尋找新的復合材料作為附加絕緣，使其早受熱時不具有流動性與滲透性。

（2）運用物理矛盾解決方法提出原理解

A 為了增加防暈層的機械強度，需要附加絕緣；為了防暈層不被滲透，不要附加絕緣，所以附加絕緣即要又不要。

B 擬采用分離原理提出方案

時間分離：先將防暈層加熱固化或半固化，然后再整體固化。

空間分離：增加防暈層層數，使滲透只能進行到防暈層上層。

條件分離：增加防暈漆中SiC的相對含量，使滲透影響減小。

整體分離：在防暈層與附加絕緣層間增加一層薄膜，阻擋滲透。

（3）運用物-場分析解決方法

A 分析問題，確定相關元素

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防御層、附加絕緣、滲透

B 繪制物-場模型并確定類型

圖2 原始物場模型

C 選擇物-場模型的常用解法

引入S3

圖3 改進的物場模型1

引入場F2

圖4 改進的物場模型2

D 提出方案

方案一：在防暈層與附加絕緣層間增加一層薄膜，阻擋滲透。

方案二：先將防暈層先加熱固化或半固化，然后再整體固化。

3.產生方案

方案1：先將防暈層先加熱固化或半固化，然后再整體固化。

方案2：增加防暈層層數，使滲透只能進行到防暈層上層

方案3：增加防暈漆中SiC的相對含量，使滲透影響減小。

方案4：在防暈層與附加絕緣層間增加一層薄膜，阻擋滲透。

4.方案評價

方案1：該方案增加了一道工序，實驗中，防暈層的固化需在特定溫度下2—3小時，冷卻后在涂刷附加絕緣，冷卻過程中，自然冷卻需3—4小時（輔助冷卻更快）。對該方案增加的工藝時長是可接受的。

方案2：增加防暈層層數，會使最后的防暈結構整體厚度增加，在整機組裝時，造成線圈與線圈之間距離過近，影響安全運行。

方案3：提高些許防暈漆中SiC相對含量，在實際操作的比較容易，且成本較低，可以實行。

方案4：尋找這樣的防滲薄膜需要長時間的實驗，且薄膜的厚度、導電特性、裝備工藝需大量時間研究。