TRIZ在解决电机线圈端部漏电问题中的应用

文/黑龙江生产力促进中心 孟令子

一、项目概述

电机线圈端部（出槽口）处由于电场强度比较集中，极不均匀，在大电压情况下很容易发生起晕现象，对防爆电机的安全运行造成极大的影响，因此在电机线圈端部进行必要的防晕措施，均匀其电场前度很有必要。

二、初始问题描述

模具在使用时有时出现使用时间短，造成产品生产成本高。如何提高其使用寿命，降低其成本？目前采用的防晕手段不能有效均匀线圈端部的不均匀电场，起晕电压很低。防晕层采用SiC非线性半导体材料，其性能是：高压情况下，其电阻率很低；低压时，电阻非常高。利用其非线性导电特性，制备成防晕层，能使出槽口电压均匀分布，场强不再集中，可有效的提高线圈端部的起晕电压。

三、解决方案简述

1.系统分析

九屏图：

图1 防晕层九屏图

定义理想解IFR

研究对象：

1.设计的最终目标？ 均匀线圈端部电场2.理想化最终结果？ 线圈端部电场自动均匀，提高起晕电压3.达到理想解的障碍是什么？ 4.出现这种障碍的结果是什么？ 不能有效均匀线圈端部电场5.不出现这种障碍的条件是什么？ 不要附加绝缘或附加绝缘不渗透6.创造这些条件所用的资源是什么？ SiC漆、其它增加机械强度的材料防晕层外部刷一层附加绝缘（树脂），在固化时，受热渗透到防晕层中，破坏SiC漆比例，改变其非线性系数

拟提出方案：

使用加热固化时不流动的树脂，或增加SiC漆的层数，使渗透不到底部。

2.运用TRIZ工具

（1）运用技术矛盾解决方法提出原理解

A 原问题技术矛盾

改善：渗透

恶化： SiC防晕层的机械强度

B 问题模型

对应的39个通用工程参数

改善的参数： 30（作用于物体的有害因素）

恶化的参数： 27（可靠性）

C 解决方案模型

对应查看阿奇舒勒矛盾矩阵表得到参考创新原理为：

2：抽取；24：借助中介物；27：廉价替代品；40：复合材料。

D 提出方案

使用24（借助中介勿扰）：在防晕层与附加绝缘层间增加一层薄膜，阻挡渗透。

使用27：预先作用，SiC漆需要涂刷2~3层，可在层与层之间增加其他增加强度的材料。

使用40：复合材料，寻找新的复合材料作为附加绝缘，使其早受热时不具有流动性与渗透性。

（2）运用物理矛盾解决方法提出原理解

A 为了增加防晕层的机械强度，需要附加绝缘；为了防晕层不被渗透，不要附加绝缘，所以附加绝缘即要又不要。

B 拟采用分离原理提出方案

时间分离：先将防晕层加热固化或半固化，然后再整体固化。

空间分离：增加防晕层层数，使渗透只能进行到防晕层上层。

条件分离：增加防晕漆中SiC的相对含量，使渗透影响减小。

整体分离：在防晕层与附加绝缘层间增加一层薄膜，阻挡渗透。

（3）运用物-场分析解决方法

A 分析问题，确定相关元素

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防御层、附加绝缘、渗透

B 绘制物-场模型并确定类型

图2 原始物场模型

C 选择物-场模型的常用解法

引入S3

图3 改进的物场模型1

引入场F2

图4 改进的物场模型2

D 提出方案

方案一：在防晕层与附加绝缘层间增加一层薄膜，阻挡渗透。

方案二：先将防晕层先加热固化或半固化，然后再整体固化。

3.产生方案

方案1：先将防晕层先加热固化或半固化，然后再整体固化。

方案2：增加防晕层层数，使渗透只能进行到防晕层上层

方案3：增加防晕漆中SiC的相对含量，使渗透影响减小。

方案4：在防晕层与附加绝缘层间增加一层薄膜，阻挡渗透。

4.方案评价

方案1：该方案增加了一道工序，实验中，防晕层的固化需在特定温度下2—3小时，冷却后在涂刷附加绝缘，冷却过程中，自然冷却需3—4小时（辅助冷却更快）。对该方案增加的工艺时长是可接受的。

方案2：增加防晕层层数，会使最后的防晕结构整体厚度增加，在整机组装时，造成线圈与线圈之间距离过近，影响安全运行。

方案3：提高些许防晕漆中SiC相对含量，在实际操作的比较容易，且成本较低，可以实行。

方案4：寻找这样的防渗薄膜需要长时间的实验，且薄膜的厚度、导电特性、装备工艺需大量时间研究。