TRIZ大作業(yè)排版模板DOC

1、2o/ln novator報(bào)告名稱(chēng)TRIZ理論與應(yīng)用大作業(yè)基于TRIZ理論電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電項(xiàng)目名稱(chēng)機(jī)的電磁噪聲研究公司浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院項(xiàng)目組名稱(chēng)姓名學(xué)號(hào)項(xiàng)目的工作周期2013.10.8 -2014.1.83項(xiàng)目描述問(wèn)題初始情境描述1.2主要缺點(diǎn)1.3主要缺點(diǎn)在什么情況下出現(xiàn)1.4此缺點(diǎn)如何在類(lèi)似的工程系統(tǒng)或工藝流程中被解決問(wèn)題分析與分解2.1問(wèn)題基于TRIZ理論電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)的電磁噪聲研究2.2系統(tǒng)分析2.3系統(tǒng)分析模塊產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化問(wèn)題列表2.4問(wèn)題分解圖2.4.1問(wèn)題1:基于TRIZ理論電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)的電磁噪聲研究2.4.2問(wèn)題2:基于TRIZ理論電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)

2、的電磁噪聲研究2.4.3問(wèn)題3:基于TRIZ理論電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)的電磁噪聲研究問(wèn)題解決3.1解決問(wèn)題向?qū)?.2方案庫(kù)查詢解決方案3.2.1 How to prevent產(chǎn)生較大電磁噪聲 of 定子繞組？(1) 標(biāo)準(zhǔn)解決方案(2) 最終解決方案3.3運(yùn)用矛盾矩陣、發(fā)明原理的解決方案設(shè)計(jì)3.4基于物-場(chǎng)分析法的方案設(shè)計(jì)3.4.1機(jī)殼研究3.5基于技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則的方案設(shè)計(jì)3.5.1感應(yīng)電機(jī)機(jī)殼的進(jìn)化路線描述結(jié)論1項(xiàng)目描述1.1問(wèn)題初始情境描述1)2)定子鐵心齒對(duì)感應(yīng)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)固有模態(tài)影響;定子繞組對(duì)感應(yīng)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)固有模態(tài)影響；3)機(jī)殼對(duì)感應(yīng)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)固有模態(tài)影響;4)5)端蓋對(duì)感應(yīng)電機(jī)

3、定子結(jié)構(gòu)固有模態(tài)影響;轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對(duì)感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)固有模態(tài)影響。1.2主要缺點(diǎn)1) 定子鐵心：很可能輻射較大的電磁噪聲;2) 定子繞組：定子鐵心各階徑向固有模態(tài)的固有頻率增大時(shí)，隨著振型的增加,影響程度也增大；3) 機(jī)殼：使電磁共振的轉(zhuǎn)速工作點(diǎn)增多，增大了電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)避免電磁共振的難度;4) 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)使電機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率下降，對(duì)低階固有頻率的下降程度較高。1.3主要缺點(diǎn)在什么情況下出現(xiàn)1)定子鐵心：與電機(jī)相應(yīng)次數(shù)電磁力波發(fā)生電磁共振時(shí);2)定子繞組：繞組與定子鐵心完全不接觸時(shí)；繞組與定子鐵心緊密接觸時(shí);3)機(jī)殼：機(jī)殼產(chǎn)生的局部模態(tài)現(xiàn)象;4)轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子本身結(jié)構(gòu)問(wèn)題。1.4此缺點(diǎn)如何在類(lèi)似的工程系統(tǒng)

4、或工藝流程中被解決(1)電磁力波幅值隨負(fù)載的增大而增大；產(chǎn)生幅值較大電磁力波的主要為定、轉(zhuǎn) 子齒諧波，尤其是一階齒諧波；電磁力波幅值隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律決定于定子電流和轉(zhuǎn)差隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，并受飽和的影響；電磁力波的最高頻率越低，在電機(jī) 調(diào)速范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁共振的可能性越大，消除產(chǎn)生最高頻率較低電磁力波的定轉(zhuǎn) 子諧波次數(shù)有利于避免電磁共振，降低電磁噪聲。(2)適當(dāng)加厚機(jī)殼和端蓋可以提高電機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率，有利于避免電磁共振的發(fā)生；剛度較好且與定子鐵心緊密配合的定子繞組可以提高電機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率, 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降低了電機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)而言，不能忽略轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對(duì)固有頻率的影響。(3

5、) 在滿足最大轉(zhuǎn)矩和效率特行的前提下，應(yīng)盡量選擇轉(zhuǎn)子多槽的遠(yuǎn)槽配合以避免電磁共振的發(fā)生；減小開(kāi)槽寬度、采用矮胖的轉(zhuǎn)子槽形、減小轉(zhuǎn)差可以減小電磁力波的幅值，在滿足比功率指標(biāo)的前提下，適當(dāng)加厚機(jī)殼和端蓋可以提高電機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率，避免電磁共振的發(fā)生。2問(wèn)題分析與分解2.1問(wèn)題基于TRIZ理論電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)的電磁噪聲研究2.2系統(tǒng)分析龍a饋導(dǎo)轉(zhuǎn)子鑒ffl1 口.M生雄轉(zhuǎn)磁£對(duì)低瞬1有卜動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)J定子處 剛度好 > 與曇，丿產(chǎn)生W度好 > 與產(chǎn)生電磁共振彳 縫跆辱1定子鐵右齒乜珈共振轉(zhuǎn)、-言磁共振轉(zhuǎn)龍g郴孚機(jī)殼3圖2-1系統(tǒng)分析圖2.3系統(tǒng)分析模塊產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化問(wèn)題列表1)Ho

6、w to p reve nt產(chǎn)生較大電磁噪聲of定子繞組?2)How to p reve nt對(duì)低階固有頻率的下降程度較高of旋轉(zhuǎn)軸？3)How to p reve nt電磁共振轉(zhuǎn)速工作點(diǎn)增多of定子繞組？2.4問(wèn)題分解圖2.4.1問(wèn)題1:基于TRIZS論電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)的電磁噪聲研究a.問(wèn)題分解圖圖2-2問(wèn)題1分析圖b.問(wèn)題分解樹(shù)原因：There is harmful高介振型.How to eliminate高介振型？原因:How to prevent高介振型引起電磁噪聲，與電機(jī)相應(yīng)次數(shù)電磁力波 發(fā)生電磁共振？2.4.2問(wèn)題2:基于TRIZS論電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)的電磁噪聲研究a.問(wèn)

7、題分解圖期伯枕廳xiiTO®有頻巫的下降程 度較高of旋轉(zhuǎn)軸圖2-3問(wèn)題2分析圖b.問(wèn)題分解樹(shù)原因：How to prevent轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)使電機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率下降？ 矛盾：穩(wěn)定性-功率TRIZ創(chuàng)新原理：多孔材料原理2.4.3問(wèn)題3:基于TRIZS論電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用感應(yīng)電機(jī)的電磁噪聲研究a.問(wèn)題分解圖圖2-4問(wèn)題3分析圖b.問(wèn)題分解樹(shù)原因：There is presenee of多個(gè)電磁共振轉(zhuǎn)速工作點(diǎn).How to remove多個(gè)電磁共振轉(zhuǎn)速工作點(diǎn)？3問(wèn)題解決3.1解決問(wèn)題向?qū)?) How to prevent產(chǎn)生較大電磁噪聲of定子繞組？2) How to prevent對(duì)低階固有頻率

8、的下降程度較高of旋轉(zhuǎn)軸?3)How to prevent電磁共振轉(zhuǎn)速工作點(diǎn)增多of定子繞組?3.2方案庫(kù)查詢解決方案3.2.1 How to prevent產(chǎn)生較大電磁噪聲of定子繞組?（1）標(biāo)準(zhǔn)解決方案永磁鐵減小高頻電路產(chǎn)生的電磁干擾查詢表達(dá)式:decrease 查詢方式：功能非結(jié)構(gòu)化查詢 解決方案近似程度：特例方案 問(wèn)題描述：數(shù)字信號(hào)的高頻成分容易經(jīng)印刷電路板上的不同導(dǎo)體以不希望的電磁場(chǎng)形式輻射出去。這些電磁場(chǎng)也稱(chēng)為電磁干擾（EMI）。高頻電路會(huì)產(chǎn)生大量電磁干擾。這些電磁干擾沿阻抗最小的路徑傳播。阻抗最小的路徑通常包括印刷電路板上的不同電路跡線和印刷電路板的接地層。每一高頻電流都會(huì)產(chǎn)生電

9、磁干擾。電磁干擾強(qiáng)度與高頻電流的強(qiáng)度成比例。需要減小高頻電路產(chǎn)生的電磁干擾的方法。方案描述：使用永磁鐵減小高頻電路產(chǎn)生的電磁干擾。 連接有電源的印刷電路板通過(guò)電路板跡線為集成電路供電。高頻電流沿阻抗最小的路徑通過(guò)接地層從集成電路流向電源連接。在印刷電路板的接地層附近安裝一或多個(gè)永磁鐵。每個(gè)永磁鐵都會(huì)產(chǎn)生磁通。電子在磁通中流動(dòng)（電流）時(shí)，每個(gè)電子都受洛倫茲力作用。洛倫茲力沿垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向的方向推每個(gè)電子。于是洛倫茲力使電子流（即高頻電流）彎曲，偏離其原始路徑。因此，高頻電流在使用永磁鐵時(shí)通過(guò)的路徑的阻抗比不使用永磁鐵時(shí)通過(guò)的路徑的阻抗大。電流路徑阻抗增加使高頻電流強(qiáng) 度降低，因此可降低電磁干

10、擾強(qiáng)度。因此，永磁鐵可減小高頻電路產(chǎn)生的電磁干 擾。附加信息：最好使用稀土元素磁性合金制成的永磁鐵。如下圖為兩個(gè)在不同材料是干擾波經(jīng)過(guò)的路徑比較用普通材料時(shí)用新材料時(shí)圖3-1不同材料是干擾波經(jīng)過(guò)的路徑圖參考專(zhuān)利:美國(guó)專(zhuān)利：6639144, Electromagnetic interferenee reduction system, 1028/2003專(zhuān)利權(quán)人：Gateway, Inc. (N. Sioux City, SD) 發(fā)明人：Toh; Tze-Chuen (Vermillion, SD)(2)用戶解決方案通過(guò)以上分析所以我們可以通過(guò)改變鐵心的原來(lái)的材料來(lái)減小高頻電路 產(chǎn)生的電磁干擾如下

11、圖中把鐵心的制作材料換成永磁鐵或者帶有永磁鐵的材 料即可。定子鐵心定子繞組圖3-4電動(dòng)機(jī)鐵心分離圖3.3運(yùn)用矛盾矩陣、發(fā)明原理的解決方案設(shè)計(jì)第1步：?jiǎn)栴}描述功能單一，產(chǎn)品的功能僅僅限于割草上，對(duì)于用戶的實(shí)際需求分析得不夠徹底,忽略了產(chǎn)品多樣的應(yīng)用場(chǎng)合;第2步：確定技術(shù)參數(shù)欲改善的參數(shù):35適用性，被惡化的參數(shù):36系統(tǒng)的復(fù)雜性第3步：查找TRIZ矛盾矩陣,從矩陣表查找對(duì)應(yīng)的方格,得到方格中推薦的發(fā)明原 理序號(hào)（如表3.1 ）。表3.1矛盾矩陣表欲改善的參數(shù)被惡化的參數(shù)27可靠性36系統(tǒng)復(fù)雜性21功率21功率 32可制造性35適用性丄15,29,37,28與前面發(fā)明原理序號(hào)對(duì)應(yīng)，得到發(fā)明原理:1

12、5動(dòng)態(tài)特性原理，29氣壓與液壓結(jié)構(gòu)原理，37熱膨脹原理，28機(jī)械系統(tǒng)替代原第4步：發(fā)明原理應(yīng)用綜合以上各條發(fā)明原理的分析，組合合并是最具有價(jià)值的發(fā)明原理。方案開(kāi)發(fā):針對(duì)28 （機(jī)械系統(tǒng)替代原理）可以開(kāi)發(fā)出以下解決方案新型同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)。解決了復(fù)雜路況下的系統(tǒng)可靠性問(wèn)題，減少了意外震動(dòng)對(duì)電機(jī)的損害。降低了故 障率。制造成本更為低廉。3.4基于物-場(chǎng)分析法的方案設(shè)計(jì) 3.4.1機(jī)殼研究機(jī)殼產(chǎn)生的局部模態(tài)現(xiàn)象使電磁共振的轉(zhuǎn)速工作點(diǎn)增多，增大了電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)避免電磁共振的難度。1）問(wèn)題1的物場(chǎng)模型根據(jù)上述問(wèn)題可以用圖3.7所示的物場(chǎng)模型來(lái)描述，該模型的三個(gè)元素齊全，但 是產(chǎn)生了有害的效果。2）問(wèn)題1的解決

13、方案針對(duì)上述的產(chǎn)生有害效應(yīng)的物場(chǎng)模型，這種問(wèn)題有兩種解法a.加入一個(gè)新物質(zhì)（S3） b.增加另一個(gè)場(chǎng)（F2）這里采用的解決方案為：加入一個(gè)新物質(zhì)(S3),用來(lái)阻止有害作用。因?yàn)閴弘娞沾?元件降低噪音輻射，所以可以在機(jī)殼中加入一個(gè)壓電陶瓷元件，盡可能的使電機(jī)產(chǎn)生 的噪聲減小。該解決方案的物場(chǎng)模型如圖 3.8所示。-rX JW杠桿圖3.9加壓電陶瓷方案圖建議用噪音轉(zhuǎn)換器和一個(gè)帶有控制器的轉(zhuǎn)速計(jì)來(lái)形成降低噪音輻射的主動(dòng)系統(tǒng)。可以調(diào)節(jié)控制器發(fā)出的信號(hào)，使降音設(shè)備的噪音轉(zhuǎn)換器上的噪音最小化。因此控制器 可以根據(jù)變化進(jìn)行自設(shè)定和自調(diào)整。桿元件用于強(qiáng)化壓電陶瓷元件的作用。禾用壓電9陶瓷元件是一種有效且經(jīng)濟(jì)的

14、降音的方法，并且需要很小的能量。圖3.15兩者緊密接觸后定子鐵心對(duì)繞組的物場(chǎng)模型圖3.14定子鐵心與繞組不完全接觸1；： 理釦"'-JI -圖3.16定子鐵心與繞組緊密接觸方案如圖3.16所示。剛度較好且與定子鐵心緊密接觸的定子繞組可以提高電機(jī)結(jié) 構(gòu)的固有頻率，可以使得共振可能性降低，從而達(dá)到了降噪的效果。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì) 時(shí)應(yīng)該選擇如圖3.16所示的結(jié)構(gòu)關(guān)系，提高電機(jī)固有頻率。3.5基于技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則的方案設(shè)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化論的主要觀點(diǎn)是技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化并非隨機(jī)的，而是遵循著一定的客 觀的進(jìn)化模式，所有的系統(tǒng)都是向“最終理想化”進(jìn)化的，系統(tǒng)進(jìn)化的模式可以在過(guò) 去的專(zhuān)利發(fā)明中發(fā)現(xiàn)，并可以應(yīng)用于新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。3.5.1感應(yīng)電機(jī)機(jī)殼的進(jìn)化路線描述TRIZ中向微觀級(jí)進(jìn)化的法則指出：系統(tǒng)沿著減小其元件尺寸的方向發(fā)展，從最初 的尺寸向原子、基本粒子的尺寸進(jìn)化，同時(shí)能夠更好的實(shí)現(xiàn)相同的功能。本文選擇微 觀化的一條進(jìn)化路線，如圖3.19所示。即進(jìn)行表面分割：平坦表面 -形成具有軸向水 道表