松耦合電能傳輸超聲刀柄集成系統(tǒng).pdf

1、隨著硬脆材料在航天航空、醫(yī)學、機械、車輛、電子等領(lǐng)域的廣泛應用，傳統(tǒng)加工方法已無法滿足其加工需求。旋轉(zhuǎn)超聲加工是加工硬脆材料的一種十分有效的加工手段，為了使旋轉(zhuǎn)超聲加工能夠被廣泛應用，本文采用松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器，克服碳刷和滑環(huán)裝置的種種缺陷，設(shè)計一款可方便安裝和拆卸的超聲刀柄集成系統(tǒng)，應用于普通數(shù)控銑床。其研究的主要內(nèi)容和成果如下:
　　(1)提出了刀柄集成系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)數(shù)控銑床主軸結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計了刀柄集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);根據(jù)夾心

2、式壓電換能器的設(shè)計理論并采用軟件進行模態(tài)仿真，設(shè)計并制作了一個半波長的28KHz超聲壓電振子;將超聲壓電振子和松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器集成于刀柄集成系統(tǒng)中，安裝于銑床上，實現(xiàn)了松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器初、次級的無接觸式同軸旋轉(zhuǎn)。
　　(2)根據(jù)電磁原理推導得到松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器的等效電路圖，針對壺型磁芯和鄰近型線圈的松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器建立數(shù)學模型并采用軟件仿真分析，以磁芯和線圈的尺寸為參數(shù)推導得出勵磁電感和漏感的計算公式，并總結(jié)得到一個松耦合旋轉(zhuǎn)變壓

3、器的設(shè)計流程圖。依照設(shè)計流程圖設(shè)計并制作一個松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器。
　　(3)根據(jù)松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器具有較大漏感的特點設(shè)計超聲波電源電路:以ATmega16A單片機作為控制器，輸出兩路PWM信號控制驅(qū)動芯片IR2114SS，從而驅(qū)動不對稱半橋逆變電路中的2個IGBT;利用松耦合旋轉(zhuǎn)變壓器的次級漏感作為匹配電感，實現(xiàn)與壓電換能器的調(diào)諧匹配;利用初級漏感與開關(guān)管的寄生電容諧振實現(xiàn)ZVS，研究了不對稱半橋逆變電路一個完整開關(guān)周期中的電路狀態(tài)，