Оперативная зона

1 — сердечник полюса; 2 — ОЗ; 3 — катушка полюса; 4 — остов

2.3. Внутрисистемные ВПР: центробежная сила (поле); катушка (форма). Внешнесистемные ВПР: воздух; гравитационное поле. Надсистемные ВПР: сердечник (форма); остов (форма).

3.1. Х-элемент, не усложняя ТС и не вызывая НЭ, предотвращает выжимание очень быстрой катушки во время вращения вместе ее расположения, не мешая создавать магнитный поток.

3.2. Центробежная сила сама, не вызывая НЭ, предотвращает выжимание катушки при очень быстром вращении, не мешая создавать магнитный поток.

3.3. Тангенциальной составляющей центробежной силы не должно быть, чтобы не выжимать катушку, и она должна быть, чтобы не уменьшать скорость вращения ротора.

3.5. Форма сердечника и остова сама должна изменить тангенциальную составляющую центробежной силы, уменьшив ее до нуля.

5.3. Прием разрешения ФП: переход в другое измерение (наклон системы).

5.4. Фактически на шаге 3.5 сформулирован портрет физического эффекта: разложение силы на поверхности. Угол между вектором центробежной силы и опорными поверхностями (торцами катушки) должен быть 90°, чтобы реакция опоры создавала «нулевую» выжимающую силу (рис. 5).

Следует отметить, что это решение полностью удовлетворяет требованиям задачи, сформулированной при анализе объекта на соответствие законам развития технических систем.

Определение «сверхэффекта» от полученного решения

Прямой эффект от решения задачи:

1) исключена деформация катушки под действием центробежной силы;

2) улучшена вентиляция электрической машины, так как в междуполюсных окнах отсутствуют распорки;

3) уменьшены трудовые и материальные затраты — не нужно изготовлять и устанавливать распорки.

Рис. 5.

Ротор синхронной электрической машины после ФСА (промежуточный вариант)

1 — грань остова под боковой частью катушки; 2 — грань остова под сердечником

Для определения сверхэффекта построим углубленные структурно-элементные схемы элементов, претерпевших изменения, и проанализируем их функционирование.

Структурно-элементные схемы сердечника, катушки и полюсной грани приведены на рис. 6 — 8.

Сердечник F3.1.1. Проводить магнитный поток.

Тело сердечника F4.1.1.1. Проводить магнитный поток; функционирование не поменялось, так как сечение сердечника осталось прежним.

Полюсный башмак F4.1.1.2. Формировать магнитный поток.

Положительный «сверхэффект» (СЭ1): изменены размеры опорной поверхности башмака в том месте, которое не участвует в выполнении функций «пропускать и формовать магнитный поток», что позволяет без ухудшения параметров машины проварить в этом месте листы электротехнической стали (из которых набран сердечник) и тем самым увеличить прочность сердечника.

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

Катушка F3.1.2. Создавать магнитный поток.

Тело катушки F4.1.2.1. Создавать магнитный поток; функционирование при изменении формы катушки не изменилось.

Наружная поверхность F4.1.2.2. Отводить тепловой поток.

Положительные «сверхэффекты»:

СЭ2: улучшено охлаждение катушки, так как часть ее боковой поверхности не заслоняется распоркой;

СЭЗ: улучшено охлаждение катушки за счет ребристости боковой поверхности.

Виток F5.1.2.1.1. Проводить ток. Положительный «сверхэффект» (СЭ4): за счет улучшения условий охлаждения катушки (СЭ2 и СЭЗ) возможно уменьшение сечения витка и тем самым уменьшение общей высоты катушки.

Лак F5.1.2.1.2. Удерживать витки и изоляцию. Положительные «сверхэффекты»:

СЭ5: за счет того, что тангенциональная составляющая центробежной силы при вращении катушки отсутствует (т. е. нет необходимости удерживать витки и изоляцию), можно не пропитывать катушку лаком. При этом исключаются материальные затраты на лак и трудовые затраты по его нанесению — очень трудоемкий и грязный процесс;

СЭ6: появляется возможность отменить сушку и опрессовку катушек (длительность операции — 1,5 ч). При этом освобождаются два пресса по 150 т, отпадает необходимость в изготовлении сотен оправок и хранении их в цехе на высоком и опасном стеллаже.

Полюсная грань F3.3.2. Проводить магнитный поток.

Грань под катушкой F4.3.2.2. Удерживать катушку. Функционирование не поменялось, так как сечение остова в этом месте осталось прежним.

Грань под сердечником F4.3.2.1. Проводить магнитный поток.

Отрицательный «сверхэффект» (СЭ7): при неизменном функционировании увеличились затраты: необходимость выполнения двух дополнительных подкатушечных граней в 1,5 раза повышает трудоемкость фрезеровки остова: раньше было 12 граней (6 полюсных и 6 междуполюсных), а стало 18 граней (6 полюсных и 12 подкатушечных). Как быть?

Рис. 9.

Ротор синхронной явно полюсной электрической машины после ФСА 1 — грань остова под боковыми частями катушек; 2 — грань остова под сердечником полюса

Предложение по устранению этого нежелательного эффекта было получено методом контрольных вопросов: вместо двух подкатушечных граней у двух соседних полюсов выполнять одну подкатушечную грань (рис. 9). При этом трудоемкость фрезеровки по сравнению с исходным вариантом не увеличивается — это прямой эффект.

Дополнительным положительным эффектом (СЭ8) является увеличение прочности полюса при работе машины за счет прижатия катушки к сердечнику под действием поперечной составляющей центробежной силы.

Аналогичным образом были построены структурно-элементные схемы элементов более низкого иерархического уровня (изоляция, витки, элементы витков и т. д.), и проанализировано изменение их функционирования. При этом было сформулировано более 15 положительных «сверхэффектов».

На описанное конструктивное решение оформлена заявка на изобретение и получено положительное решение ВНИИГПЭ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

аннотированный указатель литературы по методам технического творчества

1. Альтшуллер Г. С, Злотин Б. Л., Зусман А. В., Филатов В. И. Поиск новых идей: от озарения к технологии — Кишинев: Картя Молдовеняскз, 1989.

Одна из немногих книг, в которой вопросы ФСА и ТРИЗ рассматриваются в тесной взаимосвязи, подробно освещено место МТТ в системе ФСА. Приведен аннотированный список литературы по ФСА и ТРИЗ.

2. Дж. К. Джонс. Методы проектирования — М.: Мир, 1986. Четко и полно изложены 35 методов технического творчества,

в том числе мозговой штурм, синектика, морфологический анализ.

3. Дж. Диксон. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений — М.: Мир, 1969.

Целый раздел посвящен морфологическому анализу, мозговому штурму и другим методам. Много примеров.

4. Шушански Я. Методология рационализации — М., Экономика, 1987.

Большая часть книги посвящена методам психологической активизации творческого мышления.

5. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества ■— М.: Машиностроение, 1988.

Изложены неалгоритмические методы технического творчества.

6. Эйлоарт Т. Приемы настройки творческого инженерного коллектива —• «Изобретатель и рационализатор», № 5, 1970.

Представлен один из наиболее полных и удачных списков контрольных вопросов.

7. Альтшуллер Г. С. Найти идею. — Новосибирск: Наука, 1986.

Книга посвящена современной теории решения изобретательских задач. Предложен новый алгоритм решения изобретательских задач АРИЗ-85В. Большое внимание уделено закономерностям развития технических систем, вепольному анализу и системе «стандартов» на решение изобретательских задач. Книга иллюстрирована большим количеством примеров решения реальных задач.

8. Дерзкие формулы творчества. Сост. А. Б. Селюцкий. — Петрозаводск: Карелия, 1987.

В книге приведен ряд разделов указателя физических эффектов.

9. Нить в лабиринте. Сост. А. Б. Селюцкий. — Петрозаводск: Карелия, 1988.

Основное внимание в книге уделено системе стандартов на решение изобретательских задач и указателю химических эффектов.

10. Правила игры без правил. Сост. А. Б. Селюцкий. — Петрозаводск: Карелия, 1989.

В книге подробно разбирается решение изобретательских задач с помощью современного алгоритма решения изобретательских задач АРИЗ-85В, а также впервые публикуется указатель геометрических эффектов.

11. Справочник по ФСА. Под ред. М. Г. Карпунина и Б. И.Майданчика. — М.: Финансы и статистика, 1988.

12. Методы поиска новых технических решений. Пирятинская С. Ф., Иванов Г. К., Киселев Л. М. — К-, 1988. (Промышленность: Обзорная информация / УкрНИИНТИ. Сер. Изобретательство и патентное дело. Вып. 4).

В брошюре дан обзор современного состояния ТРИЗ и перспектив его развития, а также описаны базовые методы психологической активизации творчества и систематизации перебора вариантов.

13. Практика проведения функционально-стоимостного анализа в электротехнической промышленности. Под ред. М. Г. Карпунина. — М. Энергоатомиздат, 1987.

В п. 6.1 («Учет закономерностей развития техники при проведении ФСА технологических процессов», с. 193—210, авторы В. М. Герасимов, С. С. Литвин) подробно изложено построение функционально-идеальной модели технологических процессов, а также решение поставленных задач с помощью инструментов ТРИЗ.

14. Половинкин А. И., Вершинина Н. И., Зверева Т. М. Функционально-физический метод поискового конструирования. Учебное пособие. — Иваново. Ивановский гос. университет, 1983.

В пособии подробно изложен метод поискового конструирования Р. Коллера.